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Thermischer Auslöser zur Regelung und Überwachung von elektrischen
Anlagen :Cm allgemeinen ist es aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht, daß Überwachungsorgane
von elektrischen Geräten, beispielsweise die thermischen Auslöser von Motorschutzschaltern,
welche die Wicklungen von Motoren gegen schädliche Überlastungen schützen, unmittelbar
nach dem Ansprechen und Auslösen des Schaltgeräts wieder die Einschaltung des Stromkreises
gestatten.
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Infolgedessen pflegt man die thermischen Auslöser von Schaltgeräten
nicht als genaues Abbild einer Motorwicklung auszubilden, weil in diesem Falle die
Wartezeit, d. h. die Wiedereinschaltzeit infolge der längere Zeit in Anspruch nehmenden
Abkühlung der Motorwicklung, zu viel Zeit in Anspruch nimmt.
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Man führt infolgedessen die Konstruktion von thermischen Auslösern
so aus, daß sie zu einem Zeitpunkt ansprechen und die Abschaltung des Stromkreises
herbeiführen, zu dem eine Gefährdung der Motorwicklung noch nicht vorliegt und nimmt
dabei bewußt den Nachteil in Kauf, daß man den Motor hinsichtlich seiner Überlastbarkeit
thermisch nicht voll ausnutzt, erreicht jedoch .den Vorteil, daß der thermische
Auslöser kurzfristig wieder einschaltbereit und dadurch der Motor unmittelbar nach
dem Ansprechen der thermischen Auslöser wieder in Betrieb genommen werden kann.
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Diese Gesichtspunkte sind normalerweise für alle thermischen Überwachungseinrichtungen,
insbesondere für Motorschutzschalter, maßgebend, bei denen die Überwachungsorgane
vom Motorstrom durchflossen werden, unabhängig davon, ob es sich um normale Gleichstrom-,
Wechsel- oder Drehstrommotoren handelt.
Demgegenüber gibt es in
der Praxis Fälle, in denen es erwünscht ist, die Zeitdauer bis zur Wiedereinschaltbereitschaft
des thermischen Auslösers nach dessen Ansprechen möglichst lang zu wählen, also
sozusagen eine Sperrzeit einzuführen, d. h. die obenerwähnten Gesichtspunkte für
eine rasche Wie:derenschaltbarkeit der Motoren sind hierbei nicht ausschlaggebend.
Die bisher bekannten thermischen Auslöser sind aber für diese Fälle unbrauchbar,
da deren Wiedereinschaltbereitschaft zwangsläufig zu rasch wieder eintritt bzw:
die Abkühlungszeit nach dem Ansprechen zu kurz ist. Hier setzt nun die Erfindung
ein, ,durch die eine besondere Anordnung, z. B. eine zusätzliche Heizung des Auslösers
vorgesehen ist, um dessen Abkühlungszeit zu verlängern.
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Sehr vorteilhaft wirkt sich diese Anordnung insbesondere #b,ei Bimetallauslösern
mit Momentschaltung aus, also beispielsweise bei Bimetallstreifen, welche einen
Kippschalter betätigen; oder bei Bimetallauslösern, welche infolge ihrer Formgebung
beim Ansprechen plötzlich die konkave mit der konvexen Form tauschen. Bei derartigen
thermischen Auslösern mit Momentkontaktgabe besteht die Möglichkeit, mit einfachen
Mitteln beim Ansprechen zusätzlich auch einen Schließkontakt vorzusehen, der einen
Stromkreis für die zusätzliche Wattzufuhr schließt, welche die Verzögerung bezüglich
der Einschaltbereitschaft herbeiführt.
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Derartige erfindungsgemäße Anordnungen können beispielsweise bei Spezialmotoren,
insbesondere Einphasenwechselstrommotoren mit Anlaßwicklung äußerst vorteilhaft
angewendet werden. Eine Überlastung von Einphaserimotoren mit Anlaßwicklungen tritt
normalerweise durch den Hauptstrom des Motors in der Praxis nicht ein, so daß man
auf eine Überwachung-des Betriebsstromes durch thermische Auslöser verzichten kann.
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Die Gefahr bei derartigen Motoren besteht meistens darin, daß .die
Anlaßwicklung; welche nur während des Anlaßvorganges, also bis zur Erreichung der
höchsten Tourenzahl in Betrieb genommen werden darf; nicht rechtzeitig oder überhaupt
nicht abgeschaltet wird. Im allgemeinen erfolgt der Anlauf und somit- die Belastung
der Anlaufwicklung nur während des Bruchteiles einer Sekunde, und die Abschaltung
erfolgt. Beispielsweise entweder durch einen Fliehkraftschalter oder durch einen
von Hand betätigten Schalter beim Anlassen, der nach Beendigung des Anlaßvorganges
automatisch wieder in die Aus-Stellung gelangt. .Durch Hemmungen in der Mechanik
der Fliehkraftsehalter oder des Anlaßschalters, welcher nicht automatisch dadurch
in die Aus-Stellurig gelangt, treten bekanntlich die meisten Überlastungen bei Einphasenmotoren
reit Anlaßwicklungen und dadurchein Verbrennen der Anlaßwicklung auf.
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Wenn man nunmehr einen thermischen Auslöser in der Strombahn eines
derartigen Motors anordnet -und den thermischen Auslöser nicht auf den Betriebsstrom,
sondern auf eine Stromstärke zwischen Betriebsstrom plus Anlaufstrom bzw. Betriebsstrom
plus annähernd Anlaufstrom, auslegt, so wird man durch eine derartige Anordnung
einen Schutz des Motors, insbesondere der Anlaßwicklung, erreichen, falls der die
Anlaßwicklun.g abtrennende Schalter (Fliehkraftscbalter bzw. Anlaßschalter) aus
irgendwelchen mechanischen Ursachen versagt hat.
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Es zeigt sich jedoch, .daß bei Verwendung von thermischen Auslösern
normaler Bauart kein einwandfreier Schutz erzielt wird, weil der thermische Auslöser
kurze Zeit nach dem Ansprechen wieder einschaltbereit ist.
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Das Verhältnis nach Eintritt einer Überlastung zwischen Ansprechzeit
und Abkühlungszeit der thermischen Auslöser beträgt im allgemeinen i : 5. Unter
diesen Verhältnissen ist die Abkühlungszeit zu kurz, so da) die Anlaßwicklung wiederholt
eingeschaltet werden und daher Schaden nehmen würde. In derartigen Fällen ist es
vorteilhaft, die Abkühlungszeit des thermischen Auslösers und somit den Zeitpunkt
bis zur Wiedereinschaltung möglichst zu verlängern.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung, die beispielsweise erst nach
dem Ansprechen des thermischen Auslösers, in Betrieb genommen wird, läßt sich das
Verhältnis zwischen Ansprechzeit und Abkühlungszeit ohne weiteres auf i : io und
mehr ändern.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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In Fig. r ist eine einfache Anordnung eines Motors a dargestellt,.
dessen Strom durch einen thermischen Auslöser b üblicher Art überwacht wird. Sobald
der Motorstrom einen unzulässig hohen Wert annimmt und die Wicklung ges Motors gefährdet,
spricht der thermische Auslöser an und öffnet den Kontakt c. Sobald sich der thermische
Auslöser abkühlt, wird der Kontakt c wieder geschlossen. In der Darstellung erfolgt
das Ein- und Abschalten durch einen einpoligen Hauptschalter d.
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In Fig. 2 ist die den Gegenstand der Erfindung bildende zusätzliche
Anordnung, z. B. eine zusätzliche Wärmequelle, welche die Abkühlungszeit verzögert,
.dargestellt. Statt des einfachen Öffnungskontaktes c ist zusätzlich der Schließungskontakt
e vorgesehen. Beim Ansprechen des thermischen Auslösers wird dieser Kontakt e geschlossen
und dadurch ein Heizwiderstand f an Spannung gelegt, die die Abkühlungszeit .des
thermischen Auslösers vergrößert, so daß die Wiedereinschaltung des Motors a durch
den Kontakt c des Auslösers b verzögert wird. An Stelle des einfachen Hauptschalters
ist ein doppelpoliger Schalter in der Schaltung Fig.2 vorgesehen: Die Anordnung
nach Fig.3 unterscheidet sich grundsätzlich nicht von der der Fig. 2, lediglich
,ist an Stelle des einfachen thermischen Auslösers nach Fig. :2 ein Bimetallstreifen
b mit Momentkontaktgabe vorgesehen, welcher beim Ansprechen aus der konkaven in
die konvexe Form springt: Die Form des Bimetällstreifens nach dem Ansprechen ist
in gestrichelter Linie eingezeichnet.
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Fig. q. zeigt einen Einphasenmotor mit Anlaßwicklung: Zusätzlich gegenüber
der Darstellung in
Fig. 3 ist die Anlaßwicklung g und der Anlaßschalter
h vorgesehen, welcher entweder als Fliehkraftschalter oder als handbetätigter Anlaßschalter
ausgebildet sein kann. Dieser Anlaßschalter h ist während des Betriebes geöffnet.
Wenn, wie in der Fig. q. dargestellt, der Hauptschalter d geöffnet ist, ist infolgedessen
der Anlaßschalter h geschlossen. Schließt man den Hauptschalter d, so fließt der
Haupt- und der Anlaßstrom während .des Anlaßvorganges für den Bruchteil einer Sekunde.
Beträgt beispielsweise der Betriebsstrom a A und der Anlaßstrom 5 A, so werden während
des kurzzeitigen Anlaßvorganges 7 A fließen, die jedoch den thermischen Auslöser
b nicht zum Ansprechen bringen. Sobald der Motor annähernd seine Endtourenzahl erreicht
hat, öffnet der Schalter h, und es fließt nur noch der Betriebsstrom in Höhe von
2A.
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Man wird den thermischen Auslöser b so auslegen, daß er etwa bei q.A
Grenzstrom anspricht. Während des normalen Betriebes spricht er infolgedessen nicht
an. Wenn jedoch der Schalterh versagt und die den thermischen Auslöser durchfließende
Stromstärke dauernd 7A, d. h. 2A Betriebsstrorn und 5 A Anlaßstrom, beträgt, wird
der thermische Auslöser als Schutz der Anlaßwicklung g ansprechen.
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Man hat nun ein Interesse daran, daß dieser thermische Auslöser b
mit möglichst großer Verzögerung wieder in die gezeichnete Bereitschaftsstellung
gelangt, um eine möglichst große Abkühlung der Anlaßwicklung und dadurch einen Schutz
dieser Wicklung zu erreichen.
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Mit normalen thermischen Auslösern kann dieser Schutz nicht erzielt
werden, da das Verhältnis zwischen Einschaltzeit und Auslösezeit zu ungünstig liegt.
Infolgedessen wird erfindungsgemäß zusätzlich durch .die Einschaltung, z. B. eines
Heizwiderstandes f, die Wiedereinschaltbereitschaft des thermischen Auslösers bzw.
die Wiedereinschaltung des Motors verzögert.
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Die zusätzliche Anordnung zur Verzögerung der .Wiedereinschaltung
kann auch so getroffen sein, daß der Auslöser, insbesondere eine Bimetallfeder,
an einen zusätzlichen Stromkreis angeschlossen wird, so daß nach dem Abschalten
der zu überwachenden Wicklung durch den Auslöser die Abkühlzeit des Auslösers durch
diesen Stromkreis und damit die Wiedereinschaltung der zu überwachenden Wicklung
verzögert wird.