DE2215214A1 - Ueberlast-schutzeinrichtung fuer elektrische maschinen mit schleifbuersten - Google Patents

Ueberlast-schutzeinrichtung fuer elektrische maschinen mit schleifbuersten

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DE2215214A1
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heat sensor
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transistor
main circuit
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DE2215214A
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Bernd Niklaus
Georg Strobl
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Description

16.3.1972 Sa/Dr
Anlage zur
Patentanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH5 7 Stuttgart 1 Überlast-Schutzeinrichtung für elektrische Maschinen
mit Schleifbürsten
Die Erfindung bezieht sich auf eine auf Übertemperatur ansprechende üb^rlast-Schutzeinrichtun^ für elektrische Maschinen mit Schleifbürsten, insbesondere Kleinmotoren, mit einem mittelbar oder unmittelbar den Laststromkreis der Maschine schaltenden Wärmefühler.
Bei bekannten Elektromotoren ist ein als Bimetallschalter ausgebildeter Wärmefühler in der Hauptfeidwicklung angeordnet. Seine temperaturempfindliche Bimetallfeder wird von der Wärme in der Haupftfeldwicklung beaufschlagt. Der Bimetallschalter bewirkt ein Unterbrechen des Laststromkreises des Motors bei Erreichen der maximal zulässigen Wicklungstemperatur, Diese Anordnung garantiert nicht in allen Fällen den ge-
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forderten überlastschutz. Insbesondere bei Elektromotoren mit stark wechselnden Belastungen, die bei Andrehmotoren für Brennkraftmaschinen auftreten, sind mitunter Schäden an den Kollektoren, beispielsweise ein Auslöten der Kollektorfahnen infolge zu starker Wärmeentwicklung zu beobachten, ohne daß die Schutzvorrichtung angesprochen hat.
Auch bei offenen Kleinmotoren kann diese Schutzeinrichtung nicht wirkungsvoll eingesetzt werden, da die Einflüsse der Umgebung die Temperaturüberwachung im Wicklungsraum verfälschen.
In Motoren ohne Feldwicklung, zum Beispiel in Permanentmagnet-Motoren, ist dieser überlastschutz ohnehin nicht anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung für Maschinen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine Zerstörung der Maschine durch zu große Wärmeentwicklung verhindert und die darüber hinaus in allen elektrischen Maschinen mit Schleifbürsten zu verwenden ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmefühler in einer der Schleifbürsten der Maschine eingesetzt ist.
Diese Anordnung bietet einen sicheren Schutz der Maschine vor überlast, da in allen Betriebs zuständen die durch den Stromfluß hervorgerufene Wärmeentwicklung in den Schleifbürsten ein Maß für die Erwärmung der übrigen Maschinenteile ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung dargestellt. Es zeigen:
Fig. i Fig. 2
eine Schleifbürste eines Elektromotors mit eingebautem
Wärmefühler,
eine Schaltanordnung des Motors und der Schutzeinrichtung mit eineia Heißleiter als Wärmefühler und
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Fig. 3 eine Schaltanordnung des Motors und der Schutzeinrichtung mit einem Kaltleiter als Wärmefühler.
Eine Kohlebürste 12 eines Gleichstrommotors 11 ist mit einer Bohrung 13 versehen, in die ein Wärmefühler 14 mit Anschlußfahnen 18, 18a eingeklebt ist (Fig. 1). Der Wärmefühler l4 ist jedoch zwecks Abschirmung gegenüber dem Hauptstrom in der Kohlebürste elektrisch isoliert. Die Isolierung ist so dünn, daß der Wärmedurchgang von der Kohlebürste 12 zum Wärmefühler 14 keinesfalls wesentlich beeinträchtigt wird.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 ist ein (npn-) Transistor vorgesehen, dessen Emitter über eine Leitung 21a mit der Minusleitung 22a eines Hauptstromkreises 22 und dessen Kollektor über eine Leitung 21b und die Wicklung eines Relais 23 mit der Plusleitung 22b des Hauptstromkreises 22 verbunden ist. ■ .
Die Basis des Transistors 20 ist an dem Abgriff 24 eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus einem Widerstand und einem als Wärmefühler wirkenden temp-sraturabhängigen'Widerstand 14 besteht. Der Wärmefühler 14 ist ein Heißleiter bzw. ein NTC-Widerstand, der mit seinem dem Abgriff 24 abgewändten Ende an der Plusleitung 22b des Hauptstromkreises 22 angeschlossen ist. Der zum Spannungsteiler gehörende Widerstand 25 ist mit seinem dem Abgriff 24 abgewandten Ende mit der Minusleitung 22a des Hauptstromkreises 22 verbunden. Das Relais 23 ist mit einem als Öffner wirkenden Kontakt 26 versehen, der bei erregtem Relais 23-den über den Motor 11 führenden Hauptstromkreis 22 unterbricht.
Wenn sich der Motor 11 im Betrieb über das zulässige Maß erwärmt, verringert sich der Widerstand des Wärmefühlers
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14. Bei einer bestimmten festgelegten Temperatur wird dabei an der Basis des Transistors 20 eine so hohe positive Vorspannung erreicht, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 20 in den leitenden Zustand gelangt. Abhängig davon wird der über die Wicklung des Relais 23 führende Erreger- oder Steuerstromkreis 21b geschlossen und dadurch der in dem Hauptstromkreis 22 liegende Schaltkontakt 26 geöffnet, so daß der Motor 11 abgeschaltet wird. Fällt die Motortemperatur unter den vorbestimmten Wert,reicht infolge des steigenden ,
Widerstandswertes im Wärmefühler 14 die Vorspannung an der Basis des Transistors 20 nicht mehr aus, um dessen Emitter-Kollektor-Strecke in leitendem Zustand zu halten. Demzufolge fällt das Relais 23 ab, so daß der Hauptstromkreis 22 des Motors 11 wieder geschlossen wird.
•Die Schaltanordnung nach Fig. 3 entspricht weitgehend der Anordnung nach Fig. 2. Der in der Kohlebürste 12 sitzende Wärmefühler 114 ist jeoch ein Kaltleiter bzw. PTC-Widerstand. Deshalb liegt das dem Abgriff 124 abgewandte Ende des Wärmefühlers 114 an der Minusleitung 22a und das dem Abgriff 124 abgewandte Ende des Widerstands 25 an der Plusleitung 22b des Hauptstromkreises 22.
Mit steigender Betriebstemperatur des Motors 11 vergrößert sich der Widerstandswert des Wärmefühlers 114, so daß die Vorspannung an der Basis des Transistors 20 positiver wird. Beim Überschreiten der zulässigen Grenztemperatur ist diese Vorspannung so weit angestiegen, daß die Schaltstrecke des Transistors 20 in den leitenden Zustand gelangt. Dadurch wird der Steuerstromkreis 21b des Relais 23 geschlossen, der Hauptstromkreis 22 über, den Schaltkontakt 26 des Relais unterbrochen und der Motor 11 abgeschaltet.
Mit der erfindungsgemäßeη überlast-Schutzeinrichtung ist auch
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möglich bei unterbrochenem Hauptstromkreis des Motors, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet, eine optische und/oder akustische Warneinrichtung 13O einzuschalten.
Bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen kann es zweckmäßig sein, daß dem temperaturabhängigen Widerstand vorzugsweise ein veränderbarer Vorschaltwiderstand zugeordnet wird. Dadurch kann eine genaue Fixierung des Schaltpunktes erreicht werden. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind auch in der besonders gedrängten Bauweise des Wärmefühlers und in dessen exakten Reaktion auch bei geringen Spannungsänderungen zu sehen. . ~
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Claims (9)

Robert Bosch GmbH . R. 8 3 7Sa/Dr Stuttgart 22152H Ansprüche
1.) Auf Übertemperatur ansprechende Überlast-Schutzeinrichtung für elektrische Maschinen mit Schleifbürsten, insbesondere Kleinmotoren, mit einem mittelbar oder unmittelbar den Laststromkreis der Maschine schaltenden Wärmefühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (I2O in einer der Schleifbürsten (12) der Maschine (11) eingesetzt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmefühler (14) ein temperaturabhängiger Widerstand dient.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (14) ein Heißleiter ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (14) ein Kaltleiter ist.
5, Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Widerstandswert des Wärmefühlers (14) ein den Hauptstromkreis (22) des Motors (11) beeinflußendes Relais (23) geschaltet wird.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerstromkreis (27) des Relais (23)
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die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (20) geschaltet ist, die in Abhängigkeit von dem Widerstandswert des Wärmefühlers (I1O in den leitenden bzw. nichtleitenden Zustand schaltbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (I1O ein Element eines Spannungsteilers ist, dessen Abgriff (24) mit der Basis des Transistors (20) verbunden ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterbrochenem Hauptstromkreis (22) eine Warneinrichtung eingeschaltet wird.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (1*1) in der Kohlebürste (12) elektrisch isoliert ist.
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