-
Thermisches Zeitschaltrelais Thermische Zeitschaltwer'ke wurden namentlich
in früheren Zeiten dort verwendet, wo es nicht auf genaue Zeiteidhaltung ankam,
z. B. bei Treppenhausschaltern. Diese Werke bestehen meistens aus einem Bimetall-
older Ausidehnungskörper, der nach einer bestimmten Aufheizungszeit, beispielsweise
einen bei -Beginn der Heizung .geschlossenen Stromkreis, wieder öffnet. Da bei Ausdehnungskörpern
die Wegeklein sind, muß das Schaltgetriebe verhältnismäßig genau ausgeführt werden,
auch weirden isolche Schalter leicht durch Erschütterungen beeinflußt. Bei Bimetrallgeräten
stehen zwar meist größere Arbeitswege zur Verfügung, dafür sinid aber die dabeiauftretenden
Kräfte verhältnismäßig klein. Sie benötigen also ein Schaltgetriebe, das leicht
beweglich sein muß. Bei thermischen Zeitschaltern, die mit der Ausdehnung eines
beheizten Gases arbeiten, sind oft größere Schaltgefäße mit Quecksilberfüllung nötig.
Erfirndunigsgemäß erhält man dadurch ein einfaches und zuverlässig arbeitendes Zeitschaltwerk,
d(aß man Wideratarydskörper, die bei einer kritischen, technisch beherrschbaren
Temperatur sprunghaft, vorzugsweise um mehrere Zehnerpotenzen ihren Widerstand ändern,
in dem zu schaltenden Stromkreis anordnet. Um -den. Energieumsatz in diesem Wi,derstanldakörper,
namentlich -,wenn er unmittelbar von Starkstrom durchflossen wird, klein zu halten,
macht man den unteren Widerstandswert id'es Körpers klein gegenüber dem Wiiderstand
des mit ihm in Reihe liegenden Stromkreisteils, also z. B. der Lampen. Den oberen
Widerstandswert macht .man aber mindestens ze@hnfa-ch größer als (den Widerstand
des Stromkreisteil's.
-
Der Widerstandskörper kann unmittelbar von dem ihn :durchfließeniden
Strom, statt dessen aber auch von einer besonderen Heizwicklung geheizt
werden.
Soll -das Zeitschaltwerk in einem bestimmten Turnus nach Ingangsetzung mehrere Schaltungen.
ausführen, -dann kann man mehrere Widerstandskörper verwenden, die entweder verschieden
hoch liegende Umwandlungstemperaturen haben, oder man kann die Heiz- und Abkühlungsverhältnisse
und rdie Wärmekapazität so abgleichen, daß die einzelnen Körper zu verschiedenen
Zeiten die Umwandlungstemperatur erreichen. Statt dessen kann man :aber auch mehrere
Widerstandskörper, die sich gegenseitig, z. B. it Gegentaktschaltung ein- bzw. ausgehalten,
verwenden. Auch kann man Reihenschaltungen von tzwei Widerstandskörpern mit steigender
und fallender Widerstandschrarakteristik verwenden, wenn es gilt, zu reiner bestimmten
Zeit vorübergehend einen Stromkreis ein- oder abzuschalten. Ein besonderer Vorteil
dieser Widerstandskörper besteht noch darin, daß sie unmittelbar als Schalter dienen
können, wobei die nierdrigeWiderstanässtufe alsEnschaltstellung, die hdhe als Ausschaltstellung
anzusehen ist.
-
Die Anwendungsgebiete solcher Zeitschaltwerke sind bekannt, und da
sie sehr vielseitig sind, sollen sie hier nicht im einzelnen aufgezählt werden.
Natürlich kann mau solche Zeitschaltwerke auch für periodische Schaltungen, also
beispielsweise für Blinker, Überwegsignale u. @dgl. verwenden bei solcher A'bgleichu.ng
der Widerstandskörper, daß ihre Temperatur um den kritischen Punkt pendelt.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
In Fig. i .soll ein Gerät oder Anlagenteil i nach Niederdrücken eines
Druckknopfes :2 für eine bestimmte Zeit lang eingeschaltet bleiben. In den Druckknopfkreis
ist ein Schaltrelais 3 mit den Schaltern 4, 5 eingeschaltet, das sich über den Schalter
4 und .einen Widerstandskörper 6 mit bei Erwärmung sprunghaft steigendem Widerstand
einen Selbsthaltekreis herstellt. Der Widerstandskörper ist mit einer Heizwicklung
7 versehen, die mit rdem Schalter 5 und einem Widerstand 8 in Reihe liegt. Mit A-B
sind die Leiter eines Kraftnetzes bezeichnet.
-
Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Beim Schließen ödes Druckknopfes
:2 wird .das Relais 3 eingeschaltet und stellt sich sogleich, über den Schaltier
4 eine Selbsthaltung (her. Gleichzeitig wird durch (den Schalter 5 die Heizung 7
eingeschaltet. Der Widerstanldskörper hat im kalten Zustanrd .einen niedrigeren
Widerstandswert (vgl. Fig. 2, in der i(n Abliäntgigkeit von rder Zeit t eine Widerstandskurve
9 eine Temperaturkurve io bzw. ioo .aufgetragen ist). Darüber ist bei i i der Verlauf
des Stroms im Gerät i dargestellt. Die Temperatur des Körpers 6 (Kurve io) steigt
allmählich an. Sobald sie (deri (kritischen Wert 12 erreicht, springt der Widerstand
des Körpers 6 auf den großen Wert um (Kurve 9). Dies wirkt praktisch wie eine Ausschaltung
für den Selbsthaltekreis des i Relais 3. Infolgedessen öffnet dieses Relais :die
, Schalter 4, 5 und damit seinen Selbsthaltekreis und i den Heizstromkreis der Wicklung
7. Der Körper kühlt sich wieder ab, und sobald seine Temperatur , wieder den Wert
12 erreicht, springt sein Widerstand wieder auf denkleinen Wert zurück. Eine Schaltung
wird dabei nicht ausgeführt, weil der Schalter 4 ,schon vorher geöffnet hat.
-
Beim Schließen (des Schalters 4 wurde auch das Gerät i (vgl. Kurve
ii) eingeschaltet, beim Springen des Widerstandes rauf den (hohen Wert praktisch
wieder ausgeschaltet. Die vollkommene Ausschaltung findet bei Öffnen des Schalters
4 statt. Die Kontakte des Schalters 4 sind demnach, beim Ausschaltvorgang praktisch
kaum beansprucht.
-
Damit beim Schließen des Druckknopfes 2 der Starkstrom des Geräts
i nicht über @dieDruckknopfkontakte fließt, kann (das Gerät i auch übler einen besonderen
von dem Relais 3 betätigten Schalter an den Leiter A angeschlossen sein.
-
Um die Schaltzeit des Geräts von Schwankungen der' Raumtemperatur
unabhängig zu machen, hat der Widerstand 8 einen positiven Temperaturkoeffizienten,
setzt also bei zunehmender Temperatur den Strom der Heizwicklung 7 mehr und mehr
herab, und zwar tderart, @daß unabhängig von der Raiwmtemperatur die kritische Temperatur
12 .immer nach der gleichen Zeit erreicht wird. Die Wirkungsweise zeigt Fi.g.2.
Liegt die Raumtemperatur bei O, 7dann .steigt die Temperatur des Körpers 6 nach
der Kurve io, liegt sie dagegen bei P, dann steigt sie mach der Kurve ioo. Beirde
Kurven schneiden sich im Punkt Q auf der Linie 12. , In Fig. 3 soll nach vorübergehendem
Schließen das Druckknopfschalters 2 das Gerät i zunächst keinen Strom erhalten.
Erst- nach Ablauf einer bestimmten Zeit o-I (Fig. 4) soll es vorübergehend für rdie
Zeit I-II Strom führen (Kurve i i). Zu diesem Zweck sind mit rdem Gerät i zwei Wi:derstandakörper6o,
61 in Reihe geschaltet. DerWiderstandskörper 6o hat eine fallende Charakteristik
(Kurve 9o; Fig. 4), der Wilderstan@dskörper 61 eine steigende Charakteristik (Kurve
gi). Ein weiterer Wi(derstan@dskörper 6, rder eine steigende Clharaktöristi'k gemäß
Kurve 9 hat, dient wieder wie in Fig. i zur Unterbrechung der Selbsthaltung eines
vom Druckknopf :2 betätigten Schaltrelais 3 mit Selbsthalteschalter 4. Es betätigt
auch einen Schalter 5 für das Einschalten des Geräts i und die Heiz.widklungen7,der
Körper6o, 61. Beim Körper6 ist eine besondere Heizwicklung weggelassen. Er wird'
unmittelbar durch den hindurchgehenden Strom geheizt. Auch bei,denKörpern6o, 61
können die Heizwicklungen weggelassen -,verden.
-
Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Beim Drücken des Druckknopfes
:2 schließt das Relais .die Schalter 4, 5, stellt sich über .den Körper 6 eine Selbsthaltung
her unld.schaltet rdie Heizwicklungen 7 ein. Das Gerät i erhält praktisch noch keinen
Strom, weil der Körper 6o, der damit in Reihe liegt, .seinen hdhen Widerstandhat.
Der Schalter 5 kann also praktisch .stromlos geschlossen, und wie sich später rzeigt,
auch geöffnet werden.
-
Im Zeitpunkt I ,springt der Widerstand des Körpers 6o (Kurve 9o) auf
den kleinen Wert. Dadurch wird ,das Gerät i praktisch eingeschaltet
(Kurve
i i).- Die Temperaturkurve des Körpers 6o ist mit 6oo :bezeichnet. Sie (schneidet
im Zeitpunkt I die der kritischen. Temperatur entsprechende Linie i2. Im Zeitpunkt
II erreicht auch die Temperatur (Kurve 61o) ,des Körpers 61 die Linie 12, so daß
sein Widerstand sprunghaft (Kurve 91) ansteigt. Dadurch wird praktisch das Gerät
i ausgeschaltet. Kurz darauf erreicht auch die Temperatur (Kurve io des Körpers
6) den kritischen Wert, so daß ;der Körperwilderständ (Kurve 9) sprunghaft hochschnellt.
Dadurch wird die Selbsthaltung des Relais 3 praktisch unterbrochen, das nun (durch
Öffnen der Schalter 4, 5 den Anfangszustand ,des Ze.itsehaltwerks wieder herstellt.
Nach entsprechender - Abkühlung erreichen auch die Widerstände der Körper 6, 6o,
61 wieder den Anfangswert.
-
In Fig.5 ist eine besonders einfache Blinkerschaltung dargestellt.
Hier ist eine Lampe 13 mit einem Widerstandskörper 14 und einenn Einschalter 15
in Reihe geschaltet. Der Widerstand 14 kann steigende oder fallende Charakteristik
haben. Hat er steigende Charakteristik, dann wird beim Schließen des Schalters 15
gleichzeitig die Lampe 13 aufleuchten. Nach einiger Zeit springt der Widerstand'
des Körpers 14 auf seinen hohen Wert. Dadurch wird' die Lampe 13 praktisch ajbbgesahaltet,
und der Körper 14 kühlt sich wieder ab. Dabei springt (sein Widerstand wieder auf
den kleinen Wert. Die Lampe 13 wird wieder eingeschaltet u@sf. Es pendelt also die
Temperatur des Körpers 14 fortgesetzt um den kritischen Punkt und infolgedessen
leuchtet die Lampe 13 periodisch auf, bis schließlich (der Schalter 15 wieder geöffnet
wird. Entsprechendes gilt, wenn der Körper 14 eine fallende Charakteristik hat.
-
In Fig. 6 sind zwei Widerstandskörper 62, 63 in Gegentaktschaltung
-geschaltet. Jeder Körper liegt mit einem Schaltrelais 30, 31 mit Schaltkontakt
40, 41 in Reihe. Eines oder beide Relais können auch noch einen weiteren Schalter
16 für irgendein Gerät, z. B. eine Lampe 13, betätigen, doch kann, wie gestrichelt
angedeutet, unter Fortfall des Schalters 16 ,das Gerät gleich an einen Widerstandskörper
63 angeschlossen sein.
-
Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Das Relais 30 im Stromkreis
;des Körpers 62 sei gerade eingeschaltet. Der Ruhekontaikt 41 ,des Relais 3i sei
geschlossen. Der Ruhekontakt 40 des Relais 30
sei geöffnet und damit das Relais
31 abgeschaltet. Die Körper 62; 63 haben steigende Charakteristik.
-
Nach einiger Zeit springe .der Widerstand dies Körpers 62 auf seinen
'hohen Wert. Dadurch wird das Relais 3o praktisch stromlos und schließt den Kontakt
4ö. Damit wird das Relais: 31 eingeschaltet und öffnet Aden Kontakt 41. Es wind
nun der Körper 63 erwärmt und der Körper 62 kühlt 'ab. Sobald der Widerstand des
Körpers 63 auf den hohen Wert springt, wird das Relais 3 i, praktisch Dadurch geht
die Anordnung in den gezeichneten Zustand wieder über usf.
-
Statt zweier Körper 62, 63 1c#änn man auch eine Kette ,solcher Körper
verwenden, von denen entsprechend immer einer den nächstfolgenden ein-bzw. abschaltet.
Da jeder Körper dieser -Kette besondere Schaltakte Übernehmen kann, lassen sich
auf diese Weise .die verschiedensten Zeitschaltprogramme durchführen. Durch zusätzliche
Heizung der Körper, die spannungs-, otromiabhängig oder von irgendwelchen anderen
Größen abhängig sein @--kann, lassen sich leicht die Schaltzeiten beein= fluissen,
so daß man 1z'. B. mit einfachen Mitteln statt rein zeitabhängiger Schaltungen gemischt
abhängige Schaltungen (durchführen kann.
-
Es gibt eine große Anzahl von Stoffen, die ihren Wilderstand bei einer
kritischen Temperatur sprunghaft ändern. So steigt z. B. bei Kupfersulfür der Widerstand
bei 9o° C auf .das Vierfache an. Bei Schwefelsilber fällt der spezifische Widerstand
von 25 auf 0,03 bei 179° sprunghaft ab. Ein ähnliches Verhalten
zeigen Silberjodnd, Silberbromid, Sitberchloriid, Ag2 Hg J4, Cut H( J4.