DE2309057A1 - Schutzeinrichtung fuer elektrische geraete - Google Patents

Description

Micro Devices Corporation, Dayton, Ohio / USA

Schutzeinrichtung für elektrische Geräte

Elektrische Geräte werden mit Schutzeinrichtungen versehen, die bei gefährlichen Betriebszuständen den Strom unterbrechen, etwa bei einem Kurzschluß, unzulässigem Temperaturanstieg, Durchgehen, usw.

Durch die Erfindung wird eine elektrische Schutzeinrichtung geschaffen, die bei einem bestimmten Betriebszustand eine oder mehrere der Hauptleitungen unterbricht, etwa zeitabhängig, abhängig vom Betriebszustand, von Fehlern, Temperaturanstieg, Bruch der Glasfläche elektrischer Kochherde, usw.

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Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für elektrische Geräte ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Hauptleitung eine an sich bekannte Vorrichtung zur Leitungsunterbrechung aufweist und daß diese Leitung mit einer Schaltung in Verbindung steht, die Mittel enthält zur Betätigung da? Vorrichtung, wenn die Schaltung geerdet ist, und Steuerungsmittel zur Erdung der Schaltung, wenn ein vorgegebener Betriebszustand erfaßt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Hauptleitungen mit solchen Vorrichtungen ausgestattet, wobei eine Verbindungseinrichtung mehrere Gleichrichter aufweisen kann, die jeweils eine Hauptleitung mit einer Anode eines steuerbaren Siliziumgleichrichters (SCR) verbinden, dessen Kathode an Masse liegt und der leitet, wenn das Steuerungsmittel der Steuerungselektrode des SCR einen bestimmten Strom zuführt, worauf Strom durch die Schaltung fließt und Mittel zur elektrischen Betätigung der Vorrichtungen ausgelöst werden. Die Mittel der Schaltung können Heizeinrichtungen umfassen und die Vorrichtungen können auf Temperatur ansprechen, d.h. sie öffnen, wenn sie eine bestimmte Temperatur erreichen. Alternativ können die Schaltungsmittel auch Relaiswicklungen aufweisen und die Vorrichtungen können Relaisschalter einschließen, die bei Erregung der Relaiswicklung öffnen.

Die ausführlichere Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 das elektrische Steuerungssystem gemäß der Erfindung

und
Fig. 2 bis 7 weitere Ausführungsformen dieses elektrischen Steuerungssys temes.

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Die Erfindung ist vorzugsweise geeignet zum Schutz elektrischer Koch- und Backherde, auf die sich auch die Ausführungsbeispiele beziehen. Die Erfindung ist jedoch auch einzeln oder in Kombination zum Schutz anderer elektrischer Geräte geeignet.

Fig. 1 zeigt ein Steuerungssystem 10 gemäß der Erfindung, eine Stromquelle 11, dargestellt durch einen Stecker mit zwei Leitungen 12 und 13 und eine geerdete Leitung 14. Bei Verbindung des Steckers mit einer Steckdose erhält dann das angeschlossene elektrische Gerät Strom, beispielsweise in der Ausführungsform nach Fig. 1 ein Kochherd mit mehreren elektrisch^ Oberflächen-Heizplatten 15 und 16.

Jede Heizplatte 15, 16 enthält ein Heizelement 17, das durch den Strom erwärmt wird. Das Heizelement 17 befindet sich in einem Metallmantel 18, der vom Heizelement 17 elektrisch isoliert ist, und der die von den Platten 15, 16 zu heizenden Kochgeräte trägt. Die Anschlüsse 19 und 20 des Heizelementes 17 sind über Ein-Aus-Schalter 23, 24, die in Fig. 1 geschlossen sind, mit den Starkstromleitungen 21 und 22 zu den Heizelementen 17 der Heizplatten 15 und 16 verbunden. Wenn das einzelne Heizelement 15, 16 durch den Wählschalter ausgeschaltet wird, so wird hierbei durch die Schalter 23, 24 für die Heizgeräte 15 oder 16 auf bekannte Weise der Strom von den Starkstromleitungen 21 und 22 zu dem jeweiligen Heizelement 17 unterbrochen.

Die Stromquelle 11 ist mit den Starkstromleitungen 21 und 22 für die Heizplatten 15 und 16 gemäß der Erfindung über eine elektrische Schaltung 25 verbunden. Diese Schaltung kann, wie die abgeschlossene Einheit 26 in Fig. 1 strichpunktiert andeutet, mehrere Anschlüsse 27 bis 31 aufweisen so wie weitere Anschlüsse zur Erdung, bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Anschlüsse 32 und 33.

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Die Anschlüsse 27 und 28 sind mit den Starkstromleitungen und 13 und mit den Anschlüssen 29 und 30 über Leitungen 34 und 35 verbunden, die temperaturabhängige Vorrichtungen 36 und aufweisen. Die temperatürabhängigen Vorrichtungen 36, 37 öffnen die Leitungen 34 und 35» wenn sie während einer bestimmten Zeitspanne eine vorgegebene Temperatur erreichen. Diese Vorrichtungen 36 und 37 können als elektrische Durchbrennsicherungen ausgefüllt sein oder thermostatisch gesteuert werden, so daß kein Ersatz erforderlich ist und diese temperaturabhängigen Schalter nach dem Öffnen von Hand oder automatisch zurückgestellt werden können.

Wenn die Vorrichtungen 36 und 37 thermische Sicherungen sind, können sie nach den US-Patentschriften 3 180 958 und 3 519 ausgeführt werden.

Die Anschlüsse 29 und 30 am unteren Ende der Hauptleitungen 34 und 35 sind mit den Starkstromleitungen 21 und 22 zu den Heizelementen 15 und 16 verbunden.

Der Metallmantel 18 der Heizelemente 15 und 16 ist über Leitungen 38 bzw. 39 mit dem Anschluß 31 verbunden, der sich am einen Ende einer Leitung 40 befindet, die zu einem Anschluß 33 führt, der über eine Leitung 41 auf bekannte Weise am Gehäuse des Kochgerätes geerdet sein kann, so daß der Mantel 18 der Heizplatten 15 und 16 durch die Schaltung 2 5 gemäß der Erfindung immer direkt mit Erde verbunden ist. Die Schaltung zur Erdung jedes Mantels 18 soll bekanntlich bei elektrischen Koch- und Haushaltgeräten und dergl. nicht mehr als 0,5 Olim haben. Bei Verwendung einer ausreichenden Drahtstärke zwischen jedem Mantel 18 und der Erdungsleitung 41 ist es jedoch ohne weiteres möglich die Schaltung zum Erden jedes Mantels 18 der Heizplatten 15 und 16 mit weniger als 0,05 0hm auszuführen.

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Die Erdungsleitung 40 der Schaltung 25 gemäß der Erfindung bildet die Primärwicklung 42 eines Transformators 43 mit einer Sekundärwicklung 44, deren Ende 45 geerdet ist, während das Ende 46 über eine Leitung 47 zur Steuerelektrode eines steuerbaren Siliziumgleichrichters (SCR) 48 führt. Der SCR 48 kann auch durch geeignete andere Schaltmittel ersetzt werden, die sich auf die noch zu beschreibende Weise über den Transformator 43 oder andere Steuerglieder beeinflussen lassen.

Bei der Ausführungsform der Steuerschaltung 10 in Fig. 1 ist die Steuereinheit bzw. der Transformator 43 so ausgeführt, daß bei Stromfluß durch die Leitung 40 nach Erde, infolge eines Kurzschlusses oder infolge eines Leckstromes eines der Heizelemente 17 der Heizplatten 15 und 16 gegenüber dem jeweiligen Mantel 18, ein Strom durch die Primärwicklung 42 der Leitung fließt und in der Sekundärwicklung 44 des Transformators 43 einen Strom bewirkt, die den SCR 48 durchsteuert, so daß der Eingang bzw. die Anode 48 mit dem Ausgang bzw. der Kathode 50 verbunden wird. Die Ausgangsleitung 50 führt zum Anschluß 32 der Einheit 26, während der Anschluß 32 über eine entsprechende Leitung 51 geerdet ist.

Wenn durch die Wicklung 42 des Transformators 43 kein Strom fließt, trennt der SCR 48 die Eingangsleitung 49 von der Ausgangsleitung 50. Wenn jedoch an einem Mantel 18 der Heizplatten 15 und 16 der sichere Betriebszustand aufgehoben ist, steuert der Transformator oder die Steuereinrichtung 43 den SCR 48 durch, so daß dieser leitet und die Eingangsleitung*49 mit der Ausgangsleitung 50 verbindet, d.h. die Eingangsleitung 49 wird geerdet.

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Am anderen Ende 58 bzw. 59 sind die Heizeinrichtungen 52 bzw. 53 mit den Eingangsleitungen oder Anoden 60 bzw. 61 von zwei Dioden oder Gleichrichtern 62 bzw. 63 verbunden, deren Ausgangsleitung oder Kathode 64 bzw. 65 mit der EingangsMtung oder Anode 49 des SCR 48 verbunden ist. Anstelle der Dioden 62, 63 kann man auch geeignete andere Gleichrichter verwenden, die die Enden 58 und 59 der Heizungen 52 und 53 mit der Eingangsleitung 49 des Gleichstromschalters 48 verbinden. Aufgabe der Dioden 62 und 63 ist es, den Strom durch die Heizer 52 und 53 zu verhindern, da die Enden 58 und 59 der Heizer 52 und 53 miteinander verbunden sind.

Die oben beschriebene Schaltung 25 der Erfindung läßt sich mit relativ geringem Aufwand aus wenigen Teilen herstellen.

Wenn der Stecker mit der Stromquelle 11 für das Steuerungssystem 10 verbunden ist, führen die Leitungen 12 und 13 Strom und man kann die Oberflächeneinheiten 15 und 16 durch Schließen der Schalter 23 und 24 (Fig. 1) einschalten, so daß Strom durch die Heizelemente 17 fließt. Wenn zwischen den Elementen 17 und dem jeweiligen Mantel 18 kein Kurzschluß oder Leckstrom vorhanden ist fließt kein Strom in der Leitung 40 der Schaltung 25 und damit auch nicht durch die Primärwicklung 42 des Transformators 43. Die Wicklung 44 schickt somit keinen Strom zum SCR 48. Die Eingangsleitung 49 des SCR 48 ist von der geerdeten Leitung 50 getrennt, so daß durch die Heizungen 52 und 53 der temperatürabhängigen Vorrichtungen 36 und 37 kein Strom fließen kann und diese somit gemäß Fig. 1 geschlossen bleiben.

Sollte jedoch eines der Heizelemente 17 der Oberflächeneinheiten bzw. Heizplatten 15 und 16 Strom zum Mantel 18 durchlassen, so fließt dieser Strom über die Leitung 40 der Schaltung 25 nach Erde und induziert über die Wicklung 42 des Transformators 43 einen Strom in der Wicklung 44, der über die Leitung 47 den SCR 48 aussteuert, so daß dieser die Eingangsleitung 49 mit der geerdeten Leitung 50 verbindet, so daß

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nun Strom durch die Heizungen 52 bzv. 53 über die Leitungen

34 und 35 nach Erde fließen kann. Wenn der Strom durch die Heizungen 52 und 53 eine vorgegebene Zeitspanne anhält, so lassen die Heizungen 52 und 53 die temperatürabhängigen Vorrichtungen 36 und 37 ansprechen, wodurch die Leitungen 34 und

35 geöffnet werden, so daß die Starkstromleitungen 12 und 13 nicht mehr mit den Heizelementen 17 der Oberflächenelemerte 15 und 16 verbunden sind. Bei Verwendung von thermisch ansprechenden Sicherungen 36 bzw. 37, die durchbrennen, müssen zur Inbetriebnahme dann neue temperaturabhängige Vorrichtungen

36 bzw. 37 eingesetzt werden. Bei thermostatisch arbeitenden temperaturabhängigen Vorrichtungen 36, 37 lassen.sich diese zurückstellen, nachdem sie nach Erreichen einer bestimmten Temperatur angesprochen haben. Die Einheiten 15 und 16 sind dann wieder betriebstoeit.

Ein lediglich zufälliger Strom in der Leitung 40 der Schaltung 25 bewirkt somit nicht, daß die Heizungen 52 und 53 die temperatürabhängigen Vorrichtungen 36 und 37 zum Öffnen der Starkstromleitungen 34 und 35 ansprechen lassen. Vielmehr muß der Strom während einer bestimmten Zeitspanne durch die Leitung 40 fließen, damit die Vorrichtungen 36, 37 ansprechen, so daß man beispielsweise ein unbeabsichtigtes Durchbrennen von Sicherungen 36, 37 vermeidet.

Somit wird durch die Erfindung eine verbesserte elektrische Schaltung 25 mit optimalen Betriebseigenschaften geschaffen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Steuerungssystem 1OA. Soweit die übrigen Teile denjenigen des Systems 10 entsprechen, ist den Bezugsziffern der Buchstabe A angefügt.

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Das Steuersystem 1OA nach Fig. 2 dient zur Steuerung beim Backen und Braten mit elektrischen Heizeinheiten 66, 67 eines (nicht gezeigten) Backofens, bei dem die Elemente 66, 67 auf bekannte Weise über Wählschalter 23A, 24A an die Starkstromleitungen 21 A, 22A gelegt werden können.

Die Schaltung 25A gemäß der Erfindung dient zur Verbindung der Starkstromleitungen 12A, 13A mit den Starkstromleitungen 21A, 22A über die Hauptleitungen 34A und 35A und stimmt praktisch mit der beschriebenen Schaltung 2 5 überein, mit der Ausnahme, daß anstelle der Steuervorrichtung 43 zur Betätigung des SCR 48 des Systems 10 eine andere Steuereinrichtung 68 vorgesehen ist, wobei die Ausgangsleitung 69 an einem Anschluß 70 der Schaltung 25A liegt, der wiederum über die Leitung 47A mit dem SCR 48A verbunden ist, so daß dieser SCR seine Eingangsleitung 49A mit der Erdleitung 5OA nur dann verbindet, wenn. die Steuereinrichtung 68 über die Ausgangsleitung 69 ein Signal abgibt. Die Schaltung 25A arbeitet mit thermischen Begrenzern 36A, 37A für die Hauptleitungen 34A, 3 5A, die nur dann geöffnet werden, wenn der SCR 48A Strom durch die Heizungen 52A, 53A fließen läßt, wenn die Eingangsleitung 49A mit der Erdleitung 5OA verbunden ist.

Die Steuerung 68 erfaßt mit einer Vorrichtung 71 die normale Koch- oder Backtemperatür des Ofens mit den Heizelementen 66, 67, so daß bei Überschreitung der sicheren Kochtemperatur, etwa bei einem "Durchgehen", die Vorrichtung 71 über ihre Ausgangsleitung 72 ein Ausgangssignal liefert, das über die Leitung 69 den SCR 48A die Eingangsleitung 49A nut der· Erdleitung 5OA verbinden läßt und dadurch das öffnen der temperaturabhängigen Vorrichtungen 36A, 37A über die Heizungen 52A, 53A bewirkt, wodurch die Heizkörper 66, 57 ebenso wie durch die beschriebenen Vorrichtungen 36 und 37 abgeschaltet werden.

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Eine weitere temperaturabhängige Vorrichtung 73 der Steuerung

68 gibt über eine Ausgangsleitung 74 ein Signal auf die Leitung 69, wenn die Vorrichtung 73, sobald die Ausbrenn- und Reinigungstemperatür der Heizkörper 66 und/oder 67 während des Ausbrennens zur Reinigung die zulässige Temperatur überschreitet.

Zum Trennen einer der temperaturabhängigen Vorrichtungen 71 oder 73 von der Leitung 69 der Steuerung 68 kann man einen Schalter 75 verwenden, so daß während des Kochens lediglich die temperaturabhängige Vorrichtung 71 ein Signal auf die Leitung 69 geben kann, wenn die Vorrichtung 71 eine Temperaturüberschreitung im Ofen erfaßt. Bei Umschaltung des Wählschalters 75 auf Reinigung, kann lediglich die Vorrichtung 73 mit der Leitung

69 verbunden werden, so daß bei Überschreitung der Reinigungstemperatur die Vorrichtung 73 den SCR 48A die Leitung 49A mit der Erdleitung 5OA verbinden läßt, wodurch die Heizungen 52A, 53A ansprechen und über die temperaturabhängigen Vorrichtungen 36A, 37A, das Öffnen der Hauptleitungen 34A, 35A bewirken, wodurch der Ausbrenn- und Reinigungsvorgang beendet wird.

Selbstverständlich kann jede temperaturabhängige Vorrichtung 71 , 73 über einen Wählschalter 34 gemäß Fig. 3 direkt mit dem SCR 48a verbunden werden, wobei die Vorrichtung 71B über ihre Leitung 72B und über einen Wählschalter 76 mit einer Leitung 77 verbunden ist, die zum SCR 48B führt, während die Leitung 74B der temperatürabhängigen Vorrichtung 73B über eine Wähleinrichtung 78 mit einer Leitung 79 zum SCR 48B verbunden ist. Es können auch mehr als zwei Vorrichtungen 7fß, 73B den SCR 48B steuern.

Der normale Koch- und Ausbrenn-Reinigungsvorgang der Heizelemente 66, 67 eines Backofens wird somit durch die Steuerschaltung 25A ebenso wie durch die Schaltung 25 für die Oberflächenheizkörper des Kochgerätes geschützt.

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Im Steuersystem 10 bzw. 1OA sind zwei Starkstromleitungen mit temperatürabhängigen Vorrichtungen 36, 37 bzw. 36A, 37A zur Steuerung der Leitung auf die beschriebene Weise vorgesehen. Bei verschiedenen Starkstromschaltungen genügt es lediglich eine der Starkstromleitungen durch eine temperaturabhängige Vorrichtung zu sichern.

Fig. 4 zeigt ein weiteres elektrisches Steuerungssystem 10C ähnlich dem beschriebenen System 10. Entsprechende Teile sind zusätzlich mit dem Buchstaben C versehen.

Die Starkstromquelle 11C gemäß Fig. 4 für einen oder mehrere Heizkörper 15C eines (nicht dargestellten) Kochgerätes kann einphasig ausgeführt sein, wobei die Starkstromleitung 13C Strom führt und die andere Starkstromleitung 12C geerdet ist, sobald man den Stecker 11C in eine Steckdose einführt, bei der eine Leitung geerdet und die andere "heiß" ist.

Die geerdete Starkstromleitimg 12C kann mit dem Schalter 23C an einer Seite des Heizelementes 17C des Oberflächenheizkörpers 15C direkt verbunden werden, während der andere Schalter 24C mit der Starkstromleitung 13C gemäß der Erfindung über die elektrische Schaltung 25C verbunden ist, die die temperaturabhängige Vorrichtung 36C enthält. Das Heizelement 52C für die temperaturabhängige Vorrichtung 36C ist an der Seite 55C über die Leitung 57C mit der Hauptleitung 35C auf die beschriebene Weise verbunden. Die andere Seite 59C ist mit der Eingangsleitung 49C des SCR 48C direkt verbunden, wobei die elektrische Schaltung 25C keine Dioden enthält.

Der Mantel 18C des Heizelementes 1 5C ist über die Leitung 4OC geerdet, in der die Primärwicklung 42C der Steuervorrichtung oder des Transformators 43C liegt, wodurch der SCR 4&C über die Sekundärwicklung 44C des Transformators 33C und über die Leitung 47C wie der SCR 48 gesteuert wird.

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Solange kein Leckstrom oder Kurzschlußstrom zwischen dem arbeitenden Heizelement 1 7C und dem Mantel 18C fließt, solange fließt auch kein Strom durch die Wicklung 42C des Transformators 43C, so daß der SCR 48C die Eingangsleitung 49C von der geerdeten Ausgangsleitung 5OC trennt, so daß die Heizung 52C für die temperaturabhängige Vorrichtung 36C keinen Strom erhält. Sobald infolge eines Lecks über die Leitung 4OC Strom fließt, bewirkt der in der Sekundärwicklung 44C der Steuervorrichtung 43C induzierte Strom die Aussteuerung des SCR 48C und die Verbindung der Eingangsleitung 49C mit der geerdeten Ausgangsleitung 5OC, wodurch ein Strom durch die Heizung 52C fließt, die temperaturabhängige Vorrichtung 36C in Betrieb setzt, die die Starkstromleitung 35C öffnet und das Heizelement 15C abschaltet, so wie dies für die Heizelemente 15 und 16 in Fig. 1 beschrieben wurde.

Das Steuersystem 1OC gemäß der Erfindung steuert somit eine Schaltung mit mehreren Hauptleitungen zur entsprechenden Verbindung mehrerer Leitungen einer Stromquelle mit mindestens einem elektrischen Gerät auch dann, wenn eine dieser Leitungen geerdet ist.

In Fig. 5 wird ein weiteres elektrisches Steuerungssystem 1OD gezeigt. Dem System 10 entsprechende Teile tragen nach der Bezugsziffer den Buchstaben D.

Das Steuerungssystem nach Fig. 5 eignet sich besonders für Kochherde mit Glas- oder Keramikoberfläche und schaltet beispielsweise bei Glasbruch die Heizelemente automatisch ab. Bei einem Bruch der Glas- oder Keramikplatte kann durch die Bruchstelle Wasser fließen und mit dem sonst geschützten und stromführenden Heizelement in Berührung kommen. Durch das verschüttete Wasser kann die den Kochherd benutzende Person dann gefährdet werden, wenn sie das Wasser auf irgendeine Weise berührt.

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Das elektrische Steuerungssystem 1OD umfaßt die abgeschlossene Einheit 26D mit den Sicherungen 36D, 37D in den Hauptleitungen 34D, 35D, die zu der Schalteinrichtung 23D, 24D des Heizelementes 80 führen, das in der Glas- oder Keramikplatte des (nicht gezeigten) Kochherdes eingebettet ist. Die Kochplatte 81 ist in Fig. 5 erkennbar.

Bin Draht oder anderer Leiter 82 ist erfindungsgemäß in die Glasplatte 81 eingebettet und so ausgeführt, daß er bei einem Bruch der Glas- oder Keramikplatte 81 unterbrochen wird. Das Ende 83 des Drahtes 82 ist geerdet, während das andere Ende 84 mit einem Anschluß 85 der Einheit 26D verbunden ist.

Die anderen Anschlüsse 29 D und 3OD der Einheit 26D für die Hauptleitungen 34D, 35D sind entsprechend mit den Leitungen 21D, 22D des Heizelementes 80 verbunden. Ebenso wie in Fig. 1 dienen die Anschlüsse 27D, 28D zur Verbindung mit den Starkstromleitungen 12D, 13D der elektrischen Stromquelle 11D. Der Anschluß 32D der Einheit 26 verbindet den Ausgang oder die Kathode 5OD des SCR 48D mit der Leitung 51D, die geerdet ist. Der Eingang oder die Anode 49D des SCR ist über eine Leitung 86 mit den Kathoden oder Ausgängen 64D, 65D der Dioden 62D, 63D verbunden, deren Anoden oder Eingänge 60D, 61D mit den Heizungen 52D, 53D verbunden sind, die an den Sicherheitsvorrichtungen 36D, 37D angeordnet sind.

Der Anschluß 85 der Einheit 26D, die mit dem in der Glas- oder Keramikplatte 81 des Kochherdes eingebetteten Leiter 82 verbunden ist, führt über eine Leitung 87 zur Steuerelektrode des SCR 48D, so daß bei Verbindung der Steuerelektrode des SCR 48D über den Leiter 82 mit Erde der Eingang 49D des SCR mit dem Ausgang 5OD nicht verbunden ist, so daß kein Strom durch die Heizungen 52D, 53D fließen kann, so daß die Sicherungseinrichtungen 36D, 37D die Leitungen 34D, 35D nicht öffnen.

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Wenn während des Betriebes des Heizelementes 80 der Kochplatte 81, während die Schalteinrichtung 23D, 24D die Leitungen 21D, 22D mit dem Heizelement 80 verbindet, die Glasplatte 81 bricht und dadurch, wie oben erwähnt, die Gefahr elektrischer Unfälle besteht, so führt der Bruch der Platte 81 zur Unterbrechung des Leiters 82, so daß der Anschluß 85 und damit auch die Steuerelektrode des SCR 48D nicht mehr geerdet sind, so daß normale Leckströme in der Steuerelektrode des SCR, die sonst über den Leiter 82 nach Erde abgeleitet werden, den SCR einschalten können und dadurch den Eingang 49D mit dem Ausgang 5OD durchverbinden. Sobald der SCR 48D leitet fließt Strom durch die Heizungen 52D, 53D, die Schmelzvorrichtungen 36D, 37D trennen durch und öffnen die Leitungen 34D, 35D, wodurch ein weiterer Stromfluß zum Heizelement 80 durch die Schaltung 1OD solange verhindert wird, bis man die Sicherungen 36D und 37D erneuert. Die zerbrochene Glasplatte 81 , die zum Ansprechen der Sicheungen 36D, 37D führte, muß ebenfalls ausgewechselt werden.

Im vorhergehenden wurde angenommen, daß bei einem Bruch des Leiters 82 zusammen mit der Glasplatte 81 der SCR 48D infolge der normalen Leckströme in dessen Steuerelektrode leitend wird. Man kann zusätzlich auch einen Widerstand 88 vorsehen, dessen Ende 89 mit der Leitung 86 und damit mit dem Eingang 49D des SCR 48D und dessen Ende 90 mit dem Anschluß 85 und damit mit der Leitung 87 zur Steuerelektrode des SCR verbunden ist, so daß der SCR bei einer Unterbrechung des Leiters 82 und Trennung der Steuerelektrode des SCR von Erde mit Sicherheit eingeschaltet wird.

Somit wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung 1OD nach Fig. 5 bei einem Bruch der Glasplatte 81 der Stromfluß zum Heizelement 80 unterbrochen.

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10

Das System/D wurde für eine Dreileitungsstromquelle 11D beschrieben. Man kann es jedoch auch, ähnlich wie in Fig. 4 dargestellt, bei einem Zweileitungssystem verwenden, bei dem lediglich die "heiße" Leitung mit der beschriebenen Sicherheitseinrichtung ausgestattet wird.

Anstelle der im vorhergehenden erwähnten temperaturabhängigen Sicherungen oder Vorrichtungen, die bei Stromfluß durch die zugeordneten Heizungen ansprechen, kann man auch andere Unterbrechungsvorrichtungen in den Hauptleitungen verwenden.

Eine solche Vorrichtung ist etwa ein Relais oder Schütz zur Leitungsunterbrechung.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform 1OE dieses elektrischen Steuerungssystems gemäß der Erfindung dargestellt. Bereits beschriebene Teile führen hinter der Bezugszahl den Buchstaben E.

Die Einheit 26E enthält gemäß Fig. 6 die Hauptleitungen 34E, 35E zur Verbindung mit den Starkstromleitungen 12E, 13E und den Leitungen 21E und 22E. Die Leitung 21E und 22E verbinden die Schalteinrichtung 23E, 24E mit den ummantelten Heizelementen 17E, wie für das System 10 beschrieben. Der hantel 18E jedes Heizelementes 17E ist über eine Leitung 3ÖE mit der Leitung 4OE elektrisch verbindbar, die zur Primärwicklung 42E des Transformators 43E führt, so daß durch die Wicklung 42E Strom nach Erde fließt, wenn eines der Heizelemente 17E durch einen Kurzschluß mit seinem Hantel 18E verbunden ist.

Die Sekundärwicklung 44E des Transformators 43E liegt mit der Seite 46E an der Leitung 47E zur Steuerelektrode des SCR 48E, während die andere Seite 45E der Sekundärwicklung geerdet ist.

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Wenn in der Sekundärwicklung 44E infolge Strom in der Primärwicklung 42E ebenfalls ein Strom induziert wird, leitet der SCR 48E und unterbricht die Leitungen 34E und 35E.

Die Einheit 26E enthält ein elektrisch zu betätigendes Relais mit zwei Schaltstücken oder Brücken 91, 92, die bei 93 verbunden sind, so daß sie sich gemeinsam bewegen und zu den elektrischen Schaltern 94, 95 in den Leitungen 34E, 35E gehören. Die Brücken 91 und 92 mit ihrer Verbindung 93 liegen normalerweise in der dargestellten, geschlossenen Stellung der Leitungen 34E, 35E. Die Schaltstücke 91, 92 öffnen den Stromkreis, wenn die Relaiswicklung 96 des Relais 90 Strom erhält, der den Anker 97 anzieht und in Hg. 6 nach links bewegt, wodurch die Schaltstücke 91, 92 den Stromfluß durch die Leitungen 34, 35 unterbrechen, solang durch die Relaiswicklung 96 Strom fließt.

In der Leitung 49E von den Ausgängen oder Kathoden 64E und 65E derDioden 62E und 63E zur Anode des SCR 48E liegt eine Freilaufdiode 98. Die Relaiswicklung 96 ist an der Seite 99 mit der Leitung 49E vor der Diode 98 verbunden, während die andere Seite 100 der Wicklung 96 mit der Leitung 49E zwischen dem SCR 48E und der Diode 98 in Verbindung steht.

Wenn durch die Relaiswicklung 96 des Relais 90 Strom fließt gehen die Schaltstücke 91, 92 in die geöffnete Stellung und überbrücken zwei Kontakts tücke 101,1CE, während durch die Relaiswicklung 96 Strom fließt, so daß eine Leitung 103, die mit der Leitung 34E oberhalb des Schalters 94 auf einer Seite 104 eines Widerstandes 105 verbunden ist, dessen andere Seite 106 mit der Leitung 47E über einen normalerweise geschlossenen Rückstellschalter 107 in Verbindung steht, verbunden wird, wobei die Widerstandseinrichtung 105 einen Haltestromkreis für den SCR 48E bildet und den Strom der Steuerelektrode des SCR auf einen Wert begrenzt, der zum Durchsteuern desselben genügt.

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Im folgenden wird die Arbeitsweise des Steuerungssystemes 1OE gemäß der Erfindung beschrieben.

Wenn durch die Wicklung 42E des Transformators 43E kein Strom fließt leitet der SCR 48E nicht, so daß durch die Wicklung des Relais 90 kein Strom fließt, so daß die Schaltstücke 91, 92 des Relais 90 gemäß Fig. 6 geschlossen sind, so daß die Schalter 94, 95 in den Leitungen 34E, 35E geschlossen sind und Strom von der Stromquelle 11E zu jeden Heizelement 17E des (nicht gezeigten) Kochherdes fließt, wenn der entsprechende Schalter 23E, 24E etwa über eine Wähleinrichtung gemäß Fig. 6 geschlossen wird.

Wenn während des Betriebes des Heizelementes T7E ein Kurzschluß zwischen einem Heizelement und seinem leitenden Mantel 18E auftritt, so fließt durch die Leitung 4OE und damit durch die Primärwicklung 42E des Transformators 43E ein KurζSchlußstrom, der in der Sekundärwicklung 44E des Transformators einen Strom induziert, der den SCR 48E durchsteuert und Eingang und Ausgang verbindet. Dadurch fließt Strom durch die Relaiswicklung 96 des Relais 90, die Schaltstücke 91, 92 gehen in Fig. 6 nach links in die geöffnete Stellung und unterbrechen den Strom in den Leitungen 34E, 35E der Einheit 26E. Da jedoch das Schaltstück 91 den Schalter 94 geöffnet hat, überbrückt dieser die Kontaktstücke 101, 102, so daß nun Strom von der Leitung 12E durch den Widerstand 105 und die Leitung 47E zur Steuerelektrode des SCR 48E fließt, diesen durchsteuert und dadurch über die Relaiswicklung 96 das Relais 90 auch dann geöffnet hält, wenn die Schaltstücke 91, 92 geöffnet haben, so daß kein Strom zu den Heizelementen 17E gelangt und die Kurzschlußverbindung über die Wicklung 42E des Transformators 43E nach Erde unterbrochen ist.

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Zur Unterbrechung des Haltestromkreises für den SCR 48E und zur Rückstellung des Systems 1OE muß der Benutzer über einen Ruckstelldruckknopf 107 den Strom durch die Relaiswicklung 96 unterbrechen, so daß das Relais 90 die Schaltstücke 91, in die geschlossene Stellung bringt und die Schaltung 1OE für den anschließenden Betrieb des Heizelementes 17E bereit ist, nachdem dieses wieder betriebssicher arbeitet, oder zur Verwendung von Heizelementen 17E, die nicht defekt sind, nachdem man das defekte Element abgeschaltet hat.

Das System 1OE erfaßt somit jeden Leckstrom der Heizelemente 17E nach Erde und setzt dann das oder die Heizelemente über den Relaisschalter 94, 95 in den Hauptleitungen 34E, 35E und nicht über die Schmelzsicherungen 36, 37 außer Betrieb.

Das System 1OE ist für ein Vollwegsystem mit Dreileitungsstromversorgung vorgesehen. Das System 10E kann jedoch auch in einem Halbvellensystem arbeiten.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Steuerungssystem 10F gemäß der Erfindung. Den bereits beschriebenen Teilen der Erfindung entsprechende Teile sind nach der Bezugszahl mit dem Buchstaben F versehen.

Gemäß Fig. 7 öffnen Relaiswicklung 90F und Transformator 43F der Einheit 26F die Leitungen 34F, 35F ebenso wie das Relais 90 und der Transformator 43E des Systems 10E, mit der Ausnahme, daß die Leitung 49F zur Anode des SCR 48F mit der Leitung 34F vor dem Schalter 94F und nicht mit der Leitung 35F verbunden ist. Die Relaiswicklung 96F des Relais 90 öffnet jedoch ebenfalls die Schalter 94 F, 95F, wenn der SCR 48F über den Transf orator 43F durchgesteuert wird, nachdem ein Leckstrom eines Heizelementes 17F nach Erde erfaßt wurde, jedoch mit der Ausnahme, daß das Seiais 90F im Halbwellenbetrieb arbeitet, wobei der Strom in der Leitung 12F die Relaiswicklung 96F über den

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Hal tes tronücrei s 105 praktisch ebenso wie die Diode in Fig. betätigt.

Der Schalter 95F des Relais 9OF kann aus der Leitung 35F

werden /
herausgenommen-; wobei lediglich der Schalter 94F zum Öffnen und Schließen der "heißen" Leitung 34F dient, wie dies beim System 1OC in Fig. 4 beschrieben wurde, wenn die Stromquelle 11F nur zwei Leitungen aufweist und die Leitung 13F geerdet und die Leitung 12F "heiß" ist.

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Claims (8)

Patentansprüche

1.1 Schutzeinrichtung für elektrische Geräte, die über Tfauptleitungen an eine Stromquelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Hauptleitung (11, 13) eine an sich bekannte Vorrichtung (36, 37) zur Leitungsunterbrechung aufweist und daß diese Leitung mit einer Schaltung (25) in Verbindung steht, die Mittel (48) enthält zur Betätigung der Vorrichtung, wenn die Schaltung geerdet ist, und Steuerungsmittel (43) zur Erdung der Schaltung, wenn ein vorgegebener Betriebszustand erfaßt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung einen Transformator (43) enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Betätigung der Vorrichtung eine elektrisch arbeitende Heizung (52, 53) aufweist und daß die Vorrichtung ein temperaturabhängiges Element (36, 37) enthält, das bei Erwärmung der Heizung auf eine vorgegebene Temperatur öffnet.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Betätigung der Vorrichtung eine Relaiswicklung (96, 97) und Relaiskontakte (94, 95) enthält, die bei Erregung des Relais öffnen, wobei das Relais erregt wird, wenn seine Wicklung an Erde liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen steuerbaren Siliziumgleichrichter (SCR 48) enthält, dessen Anode mit einer Leitung und dessen Kathode mit Erde verbunden ist und dessen Steuerelektrode durch die Steuerungsmittel betätigt wird.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel einen Leiter aufweisen, der am einen Ende mit der Steuerelektrode des steuerbaren Siliziumgleichrichters verbunden ist und dessen anderes Ende an Erde gelegt werden kann, so daß der steuerbare Siliziumgleichrichter nur dann durchgesteuert ist, wenn der Leiter unterbrochen ist, wobei dieser Leiter vorzugsweise einen Kochherd mit Glasplatte so zugeordnet ist, daß er bei einem Bruch der Glasplatte unterbrochen wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitung mit einer Unterbrechungsvorrichtung versehen ist, die anspricht, wenn die Schaltung mit Erde in Verbindung kommt, und daü die Schaltung einen steuerbaren Siliziumgleichrichter enthält, dessen Anode mit diesen Leitungen und dessen Kathode mit Erde verbunden ist, wdoei seine Steuerelektrode über die Steuerungsmittel gesteuert wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel einen Leiter aufweisen, der am einen Ende mit der Steuerelektrode des steuerbaren Siliziumgleic-hrichters und am anderen Ende mit Erde so verbunden ist, daß der steuerbare Siliziumgleichrichter nur dann durchgesteuert wird, wenn der Leiter unterbrochen ist, wobei der Leiter vorzugsweise einem Kochherd mit Glasplatte zugeordnet ist und bei einem Bruch der Glasplatte unterbrochen wird.

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