DE330029C - Einrichtung zum Schutz elektrischer Stromverbraucher und ihrer Leitungen gegen unzulaessige Erwaermung - Google Patents

Description

Um in elektrischen Anlagen, besonders in solchen mit absetzendem Betrieb, die Stromverbraucher gegen unzulässige Erwärmung zu schützen, hat man vielfach Kontaktthermometer oder ähnliche auf die Wärmewirkung des elektrischen Stromes ansprechende Einrichtungen benutzt. Auch ist es bereits bekannt, zur Erzielung einer möglichst vollständigen Ausnutzung der Überlastungsfähigkeit des Stromverbrauchers die Erwärmungszeitkonstante des Relais gleich derjenigen des Stromverbrauchers zu machen. Beispielsweise hat man auch das Kontaktthermometer in der Umhüllung der zu schützenden Maschine selbst angeordnet, um zu jeder Zeit gleiche Temperaturen im Verbraucher und im Relais zu haben. Alle diese Einrichtungen schützen aber nicht gleichzeitig auch die Leitungen.

Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung, durch welche es möglich ist, durch ein und denselben Apparat gleichzeitig elektrische Stromverbraucher (Maschinen, Apparate o. dgl.) und die Leitungen gegen unzulässige Erwärmung zu schützen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für die Anlage ein auf die eigene Stromwärme ansprechendes Überstromzeitrelais ι (Fig. 2)

.' beliebiger Art benutzt wird, welches mit einer zusätzlichen, vom Strom abhängigen äußeren Heizung 2 versehen ist. Diese zusätzliche Heizung kann gemäß der Erfindung dadurch herbeigeführt werden, daß das Relais in einer Kapsel angeordnet ist, die von außen oder innen beheizt wird, und zwar wird diese Beheizung zweckmäßig so bemessen, daß die Eigentemperatur des Relais, welche durch die eigene Stromwärme im Relais ι entsteht, also ohne die Einwirkung der Temperaturerhöhung durch den Heizwiderstand 2, stets höher ist als die durch die zusätzliche Heizung erzielte Umgebungstemperatur. Denn es kommt darauf an, daß zwischen dem Relais 1 und seiner Umgebung immer ein Temperaturgefälle besteht, so daß immer Wärmeströmung vom Relais 1 in die Umgebung, niemals aber, umgekehrt von der Umgebung nach dem Relais 1 ein Wärmeübergang durch Wärmeleitung stattfindet. Durch diese Temperaturverhältnisse wird erreicht, den sonst bei allen ähnlichen thermisch wirkenden Schutzvorrichtungen auftretenden Mangel zu beseitigen, der darin besteht, daß ein Nachkriechen, d. h. ein zeitlich zu spätes Wirken, eintritt. Dieses Nachkriechen ist um so nachteiliger, je höher die Stromüberlastung wird.

Zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes sei folgendes bemerkt:

In Fig. ι sind die Stromzeitcharakteristiken für einen Motor und die zugehörige Zuleitung beispielsweise angegeben, wie sie etwa für eine Krananlage in Betracht kommen. Der Motor verträgt dauernd nur die geringe Belastung i_m, läßt sich jedoch infolge seiner großen Wärmeträgheit vom kalten Zustand aus lange Zeit hindurch stark überlasten, etwa entsprechend der Kurve d-b-e.

Die Leitung, welche etwa nach, der Motorstundenleistung bemessen ist, erreicht erfahrungsgemäß in einer Stunde fast ihre Beharrungstemperatur. Sie ist daher für die we-

sentlich höhere Stromstärke i_e bemessen» Während kurzer Zeiten, z. B. beim Anlassen und Reversieren, verträgt sie jedoch ebenfalls Überlastungen, wenn auch bei hohen Stromstärken nur für viel kürzere Zeiten als der • Motor, entsprechend dem Kurvenverlauf a-b-c. Wollte man also bei einem derartigen Betrieb eine an sich bekannte Einrichtung benutzen, durch welche nur der Verbraucher

ίο (Motor) geschützt wird, so wäre die Leitung während der Überlastung entsprechend d-b nicht geschützt, denn die den Verbraucher schützende Einrichtung würde oberhalb des Schnittpunktes b längere Überlastungszeiten zulassen, als für die an sich richtig bemessene Leitung zulässig wäre. Die Leitung müßte also eine besondere auf diese abgestimmte

■ Schutzeinrichtung haben.

Gemäß der Erfindung läßt sich nun ein wirksamer Schutz gegen unzulässige Erwär-

■ mung sowohl für die Leitung wie für den Stromverbraucher mittels eines einzigen. Schutzapparates erzielen, und zwar so, daß das verwendete thermisch wirkende Überstromrelais der Charakteristik der Leitung entsprechend ausgebildet wird, und daß es außerdem eine Beheizung erhält, die von der Größe des Verbrauchsstromes abhängt. Durch diese zusätzliche Heizung bleibt die Schutz-

wirkung des Relais während einer Überlastung entsprechend d-b im wesentlichen ungeändert, es wird jedoch erreicht, daß der Kurvenast b-c der Leitung herabgedrückt wird, und zwar etwa entsprechend dem Kur_r venast b~e des Stromverbrauchers, oder anders gesagt, die Asymptote i_e zu der Charakteristik der Leitung läßt sich auf die Asymptote i_m zur Charakteristik des Stromverbrauchers herabdrücken. Es ist klar, daß die schließliche Lage des herabgedrückten Kurvenastes durch die Größe der Kapsel und die Verluste in dem zur zusätzlichen Beheizung dienenden Widerstand bedingt wird.

Es ist nun nicht ratsam, die Stromzeitcharakteristik des Überstromzeitrelais mit der Charakteristik der zu schützenden Stromverbraucher und Leitungen vollständig gleichzumachen. Bei ' intermittierendem Betrieb könnte z. B. der' Fall eintreten, daß die Wärmeträgheit des Relais eine Wenigkeit größer als die des zu schützenden Verbrauchers ist, dann müßte eine verhältnismäßig lange Kühlpause eingeführt werden, damit der beabsichtigte Zweck 'noch erreicht würde.

Wird die Charakteristik des Überstromzeitrelais entsprechend der Kurve a-b-e ausgeführt, so wird das Relais im Teile a-b dieser Kurve einerseits früher auslösen und anderseits sich schneller wieder abkühlen, so daß eine Überlastung des Stromverbrauchers niemais möglich sein kann.

Eine Ausführungsform der Einrichtung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.

"Das thermisch wirkende, vom Hauptstrom direkt oder indirekt (etwa durch Transformation) beheizte Zeitrelais 1 beliebiger Art ist mit den besonderen Heizwiderständen 2 in einer gemeinsamen Kapsel 3 angeordnet. Die üblichen Relaiskontakte 4 liegen z. B. in dem Auslösestromkreis 5 des Hauptschalters 6. Gegebenenfalls können auch aus anderen Gründen in eine Kapsel eingeschlossene, vom Hauptstrom durchflossene Apparate, z. B. Schmelzsicherungen und Schalter, welche an sich Verluste aufweisen, zur Heizung des Relais mit herangezogen oder allein benutzt werden, sofern deren Wärmeerzeugung für den gewollten Zweck ausreicht. An der Kapsel 3 können zu Regelzwecken Ventilationseinrichtungen irgendwelcher Art vorgesehen sein, beispielsweise Öffnungen 7, die beliebig, z, B. durch Schieber, Klappen 0. dgl., verschlossen werden können.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum Schutz elektrischer Stromverbraucher (Maschinen, Apparate) und ihrer Leitungen gegen unzulässige Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, durch Stromwärme wirkendes Überstromzeitrelais (1) mit einer Strom-. Zeitcharakteristik, die der des Verbrauchers oder der Leitungen ähnlich ist, mit einer zusätzlichen, vom Verbraucherstrom abhängigen Heizung (2) versehen ist.
2. 2. Ausführungsform nach Anspruch 1, . dadurch gekennzeichnet, daß das Überstromzeitrelais (1) in einer Kapsel (3) angeordnet ist, die durch eine zusätzliche, z. B. durch einen Heizwiderstand (2) erzeugte Stromwärme beheizt wird.
3. 3. Ausführungsform nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigentemperatur des Relais höher ist als die von der zusätzlichen Heizung herrührende Umgebungstemperatur, zum Zweck, ein zeitlich zu spätes Wirken des Relais zu vermeiden.
4. 4. Ausführungsform nach Anspruch 1 no oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der zusätzlichen Beheizung durch Ventilationseinrichtungen, z. B. durch einstellbare öffnungen (7) in der Kapsel (3), geregelt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.