DEP0049506DA - Elektrische Überlastungsschutzeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Überlastungsschutzeinrichtung für eine elektrische Anlage, deren Betrieb mittels eines von einem Hilfsstrom durchflossenen Messfühlers geregelt oder gesteuert wird. Ein Beispiel einer solchen Anlage ist ein elektrischer Ofen, dessen Temperatur über ein Thermoelement konstant gehalten wird. Bei Erreichen einer vorgeschriebenen Grenztemperatur steigt die vom Thermoelement gelieferte Spannung auf einen Wert an, bei dem ein im Regelkreis liegendes Messinstrument, gewöhnlich ein Fallbügelregler - einen Ausschlag macht, bei dem durch Kontaktgabe die Betriebsspannung heruntergeregelt oder abgeschaltet wird. Bei Wiedererreichung der normalen Betriebsbedingungen oder deren Unterschreitung wird der Betriebsstromkreis wieder geschlossen usw.

Fällt nun ein Messfühler aus, so benimmt sich die Anlage so, als ob dieser unter normalen Betriebsbedingungen anzeige. Eine Regelung findet nicht statt, und damit ist auch kein Überlastungsschutz mehr vorhanden. Im Falle eines elektrischen Brennofens würde bei zu hohem Temperaturanstieg das Brenngut verderben oder sogar die Heizwicklung durchbrennen.

Es ist eine Einrichtung bekannt geworden, bestehend aus einem von einem Hilfsstrom durchflossenen Stromkreis, in den der Messfühler als "Brückenwiderstand" eingeschaltet ist. Bei Ausfall des Messfühlers wird an seiner Stelle plötzlich statt seines im allgemeinen sehr geringen Widerstandes ein unendlich hoher Widerstand auftreten. Dadurch wird das Brückengleichgewicht empfindlich gestört. Das Messinstrument wird zu einem kräftigen Ausschlag veranlasst, und die Anlage wird abgeschaltet.

Ein Nachteil dieser Einrichtung ist, dass die Brückenwiderstände sehr genau abgestimmt sein müssen, und dass infolgedessen die Gefahr besteht, dass der Regler zu empfindlich reagiert. Würde man aber das Messinstrument unempfindlich machen, müsste der Hilfsstromkreis verhältnismäßig starke Ströme führen, die wiederum nicht ohne Einfluss auf die Brückenwiderstände wären.

Die Einrichtung nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie zeichnet sich vor allem durch größte Einfachheit aus. Sie besteht aus einem Hilfsstromkreis, der parallel zum Messfühler und zum Messinstrument liegt und im wesentlichen aus Hilfsstromquelle, einem Gleichrichter und, in den meisten Fällen, einem hochohmigen Widerstand besteht. Ein Vorzug ist, dass der Messfühler nicht in den Hilfsstromkreis geschaltet zu werden braucht, und dass es auf eine genaue Bemessung nicht ankommt. Die Elemente des Hilfsstromkreises sind lediglich so zu bemessen, dass bei intaktem Messfühler das Messinstrument vom Hilfsstrom praktisch nicht beeinflusst wird, (der Hilfsstrom fließt im wesentlichen über den Messfühler),dass dagegen bei Ausfall des Messfühlers der Zeiger des Instruments zu einem kräftigen Ausschlag veranlasst wird.

Beide Forderungen sind sehr leicht zu erfüllen. Beispielsweise mittels eines Widerstandes im Hilfsstromkreis, der sehr groß gegen den im allgemeinen sehr kleinen Widerstand des Messfühlers ist, aber andererseits nicht zu groß bemessen werden darf, damit bei Ausfall des Messfühlers ein hinreichend großer Strom durch das Messinstrument fließt. Die Toleranzen liegen, wie ohne weiteres einzusehen ist, innerhalb sehr großer Grenzen.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung ist im folgenden an Hand eines zweckmäßigen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Der Messfühler 1, ein Thermoelement mit einem Widerstand von ca. 1 Ohm bildet mit dem Fallbügelinstrument 2 von 100 bis 1000 Ohm Widerstand den eigentlichen Messkreis des Reglers. Das Thermoelement liefert eine Spannung von etwa 20 Millivolt. Dabei macht der Zeiger des Instruments einen gewissen Ausschlag. Parallel zum Messfühler 1 und dem Instrument 2 liegt ein zweckmäßig aus Trockengleichrichtern zusammengesetzter Gleichrichter 3 in Reihe mit einem Widerstand 4 von etwa 5000 Ohm und einer Hilfsspannungsquelle 5, die eine Wechselspannung von etwa 4 Volt liefert.

Da deren gesamter Spannungsabfall praktisch über dem hohen Widerstand 3 liegt, bleibt, solange der Messfühler intakt ist, das Instrument praktisch unbeeinflusst vom Hilfestrom. Es ist ja durch den Messfühler mit seinem geringen Widerstand praktisch kurzgeschlossen. Brennt aber beispielsweise das Thermoelement durch, so entsteht an seiner Stelle ein unendlich hoher Wider- stand. Die bisher gewissermaßen bestehende Kurzschließung des Instruments für den Hilfsstrom fällt nun fort. Der über das Instrument fließende Hilfsstrom bringt dessen Zeiger zu einem für die Kontaktgabe hinreichend kräftigen Ausschlag, zweckmäßig bis zum Endausschlag, und die gefährdete Anlage wird abgeschaltet oder auf ungefährliche Betriebsbedingungen heruntergeschaltet.

Anstelle eines Vollweggleichrichters in Graetzschaltung kann auch ein einfacher Halbweggleichrichter oder aber ein Vollweggleichrichter mit Kondensatoren, z.B. in Delonschaltung, Anwendung finden. Die Einrichtung ist also sehr anpassungsfähig an die verschiedensten Anlagen, ohne dass an dem eigentlichen Erfindungsgedanken etwas geändert zu werden braucht.

Claims (4)

1) Elektrische Überlastungsschutzeinrichtung für eine elektrische Anlage, die durch einen von einem Hilfsstrom durchflossenen Messfühler über ein Messinstrument elektrisch geregelt oder gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstromkreis, der im wesentlichen aus einem Gleichrichter und einer Hilfsstromquelle besteht und parallel zum Messfühler (1) und dem die zu schützende Anlage regelnden Messinstrument (2) liegt, so bemessen ist, dass bei intaktem Messfühler des Messinstruments vom Hilfsstrom praktisch nicht beeinflusst wird, bei Ausfall desselben aber zu einem kräftigen Zeigerausschlag veranlasst wird, durch den die Betriebsspannung der zu schützenden Anlage heruntergeregelt oder abgeschaltet wird.

2) Überlastungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstromkreis aus einer Wechselstromquelle (5), einem Halbweggleichrichter und einem mit ihm in Reihe liegenden hochohmigen Widerstand (4) besteht.

3) Überlastungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Vollweggleichrichters in Graetzschaltung (3) und eines in Reihe mit ihm liegenden hochohmigen Widerstandes (4) für den Hilfsstromkreis.

4) Überlastungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Vollweggleichrichters in Kondensatorschaltung für den Hilfsstromkreis.