DE1087266B

DE1087266B - Temperature-dependent electrical switch or resistor for monitoring electrical machines

Info

Publication number: DE1087266B
Application number: DEV17352A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Autenrieth; Hans Schuchardt
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1959-10-03
Filing date: 1959-10-03
Publication date: 1960-08-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen elektrischen Schalter oder Widerstand als Temperaturfühler zur Überwachung elektrischer Maschinen. Derartige Temperaturfühler werden hauptsächlich in die Wicklung elektrischer Maschinen eingebaut und sollen bei Erreichung einer für die Maschinen schädlichen Temperatur diese direkt oder über ein Relais abschalten.The invention relates to a temperature-dependent electrical switch or resistor as a temperature sensor for monitoring electrical machines. Such temperature sensors are mainly used in the Winding of electrical machines installed and should be harmful to the machines when reaching a Switch off the temperature directly or via a relay.

Diese Temperaturfühler sind entweder als Bimetallschalter ausgebildet, oder es werden in einer Brückenschaltung stark temperaturabhängige Widerstände verwendet, deren Widerstand mit einem konstanten Widerstand verglichen wird. Als Nachteil wirkt sich bei allen diesen Temperaturfühlern aus, daß sie gegen die Wicklung isoliert werden müssen, weil die Isolation selbst einen Wärmeübergangswiderstand darstellt, der zusammen mit der Wärmekapazität des Temperaturfühlers eine Zeitverzögerung der Abschaltung hervorruft. Diese Zeitverzögerung durch die Isolation bewirkt bei schneller Erwärmung der Wicklung, wie es beim Anlaufen oder bei blockierter Maschine leicht vorkommt, daß die Wicklungstemperatur bereits schädliche Werte erreicht, bevor die Abschaltung erfolgt. Die Abschalttemperatur des Temperaturfühlers aus diesem Grunde niedriger zu wählen, ist nicht vorteilhaft, weil dann der Motor im Dauerbetrieb nicht mit seiner vollen Leistung benutzt werden kann. Man hat deshalb auf die üblichen Schutzgeräte, z. B. ein Schütz mit thermischem Bimetallrelais oder ein Motorschutzschalter mit thermischen Bimetallauslöser, nicht verzichten können, damit der Motor dann auch beim besonders raschen Temperaturanstieg geschützt ist.These temperature sensors are either designed as bimetal switches, or they are in a bridge circuit strongly temperature-dependent resistors are used, their resistance with a constant Resistance is compared. The disadvantage of all these temperature sensors is that they counteract the winding must be insulated because the insulation itself represents a heat transfer resistance, which, together with the thermal capacity of the temperature sensor, creates a time delay for the shutdown evokes. This time delay caused by the insulation causes the winding to heat up quickly, as it can easily happen when starting or when the machine is blocked that the winding temperature already reached harmful values before the shutdown takes place. The switch-off temperature of the temperature sensor Choosing a lower value for this reason is not advantageous because the motor then runs continuously cannot be used with its full capacity. You therefore have to rely on the usual protective devices, z. B. a contactor with thermal bimetal relay or a motor protection switch with thermal Bimetal trigger, cannot do without, so that the motor can also operate when the temperature rises particularly quickly is protected.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ohne Benutzung der obenerwähnten zusätzlichen thermischen Bimetallrelais bzw. Auslöser unter Beibehaltung des Wärmeübergangswiderstands der Isolation und der Wärmekapazität des Temperaturfühlers durch den Temperaturfühler eine Abschaltung der Maschine vorzunehmen, ehe deren Wicklungstemperatur schädliche Werte erreicht.The invention has the object, without using the above-mentioned additional thermal Bimetal relay or release while maintaining the heat transfer resistance of the insulation and the Heat capacity of the temperature sensor by the temperature sensor a shutdown of the machine before their winding temperature reaches harmful values.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß bei langsamem Temperaturanstieg der Schaltvorgang bei einem bestimmten Temperaturwert des Fühlers, der der Motorgrenztemperatur entspricht, bei schnelleren Temperaturanstiegen der Schaltvorgang dagegen bei einer niederen Temperatur des Fühlers erfolgt. Zweckmäßig besteht dabei der Temperaturfühler aus zwei miteinander wirkenden thermischen Gliedern, von denen das eine über die normale Isolation von der zu überwachenden Wicklung der Maschine aufgeheizt wird, wogegen das andere zwecks Verzögerung der Erwärmung durch eine Isolation von großem Wärmeübergangswiderstand gegen die Wicklung isoliert ist.This object is achieved by the invention in that with a slow rise in temperature Switching process at a certain temperature value of the sensor, which corresponds to the motor limit temperature, In contrast, if the temperature rises faster, the switching process occurs at a lower temperature of the sensor he follows. The temperature sensor expediently consists of two thermal sensors that interact with one another Links, one of which has the normal isolation from the monitored winding of the machine is heated, while the other is to delay the heating by insulation is insulated from the winding by high heat transfer resistance.

Temperaturabhängiger elektrischerTemperature dependent electrical

Schalter oder Widerstand
zur Überwachung elektrischer MaschinenSwitch or resistor
for monitoring electrical machines

Anmelder:Applicant:

Continental ElektroindustrieContinental electrical industry

Aktiengesellschaft Voigt Sd Haeffner,Aktiengesellschaft Voigt Sd Haeffner,

Frankfurt/M., Hanauer Landstr. 142-172Frankfurt / M., Hanauer Landstr. 142-172

Dipl.-Ing. Kurt Autenrieth und Hans Schuchardt,Dipl.-Ing. Kurt Autenrieth and Hans Schuchardt,

Frankfurt/M.,
sind als Erfinder genannt wordenFrankfurt / M.,
have been named as inventors

Bei einem temperaturabhängigen Schalter ist zweckmäßig der Temperaturfühler als Thermoschalter mit zwei die Kontakte tragenden Bimetallstreifen verschiedenartigen, jedoch in gleicher Richtung wirkender Durchbiegung ausgebildet, wobei der größere Bimetallstreifen an dem aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Gehäuse befestigt und der kleinere Bimetallstreifen in einem isolierten Stück mit großem Wärmeübergangswiderstand isoliert gegen das Gehäuse gehalten ist. Das isolierte Stück bildet dabei gleichzeitig den Abschluß des rohrförmigen Gehäuses.In the case of a temperature-dependent switch, the temperature sensor is useful as a thermal switch two bimetal strips carrying the contacts of different types, but acting in the same direction Deflection formed, the larger bimetallic strip on the one made of highly thermally conductive material existing housing and the smaller bimetal strip in one insulated piece with large Heat transfer resistance is kept isolated from the housing. The isolated piece forms thereby at the same time the conclusion of the tubular housing.

Bei Verwendung temperaturabhängiger Widerstände besteht der Temperaturfühler aus zwei verschieden temperaturabhängigen Widerständen mit gleichgerichteten Temperaturkoeffizienten, von denen der Widerstand mit großer Temperaturabhängigkeit nur mit einer normalnotweiidigen Isolation, der zweite mit kleiner Temperaturabhängigkeit jedoch mit einer starken Isolation mit großem Wärmeübergangswiderstand gegen die Wicklung der Maschine isoliert ist. Die zwei temperaturabhängigen Widerstände sind zweckmäßig mit zwei temperaturunabhängigen Widerständen und mit einem Schaltrelais in einer Brücke oder mit zwei gegeneinander geschalteten Wicklungen des Schaltrelais zusammengeschaltet.When using temperature-dependent resistors, the temperature sensor consists of two different ones temperature-dependent resistors with rectified temperature coefficients of which the resistance with great temperature dependence only with a normally necessary insulation, the second with a small temperature dependence but with a strong insulation with high heat transfer resistance is insulated from the winding of the machine. The two temperature dependent resistances are expediently with two temperature-independent resistors and with a switching relay in a bridge or interconnected with two oppositely connected windings of the switching relay.

Dadurch wird erreicht, daß die Maschine bei plötzlich und schnellauftretender Erwärmung schon bei einer niederen Temperatur des Fühlers abgeschaltet wird, während bei normaler, langsam steigender Erwärmung der Wicklung die Abschaltung erst bei Erreichung der durch die Art der Wicklungsisolation vorgeschriebenen Temperaturgrenze erfolgt.This means that the machine stops suddenly and rapid heating is switched off at a low temperature of the sensor is, while with normal, slowly increasing heating of the winding, the shutdown is only when it is reached the temperature limit prescribed by the type of winding insulation.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

009 587/16*009 587/16 *

Bild 1 zeigt einen temperaturabhängigen elektrischen Bimetallschalter als Temperaturfühler undFigure 1 shows a temperature-dependent electrical bimetal switch as a temperature sensor and

Bild 2 eine Brückenschaltung mit temperaturabhängigen Widerständen.Fig. 2 a bridge circuit with temperature-dependent resistors.

Der durch die Isolation 1 von der Wicklung 2 einer elektrischen Maschine isolierte Temperaturfühler besteht nach dem Ausführungsbeispiel Bild 1 aus einem Metallmantel 3 von guter Wärmeleitfähigkeit, an dem der größere Bimetallstreifen 4 gut wärmeleitend befestigt ist. Dieser Bimetallstreifen trägt an seinem freien Ende den Kontakt 5. Der zweite kleinere Bimetallstreifen 6 ist mit einer Anschlußschiene 7 in einem Isolierstück 8 befestigt, welches gleichzeitig als Verschluß des Metallgehäuses 3 dient und zwischen dem Bimetallstreifen 6 und dem Metallgehäuse 3 einen großen Wärmeübergangswiderstand herstellt. Der Bimetallstreifen 6 besitzt einen Gegenkontakt 9, der mit dem Kontakt 5 beim Durchbiegen der Bimetallstreifen Kontakt gibt.The temperature sensor isolated from the winding 2 of an electrical machine by the insulation 1 consists of a metal jacket 3 of good thermal conductivity, to which the larger bimetallic strip 4 is attached with good thermal conductivity, according to the exemplary embodiment in Figure 1. This bimetallic strip carries the contact 5 at its free end. The second, smaller bimetallic strip 6 is attached to a connecting rail 7 in an insulating piece 8, which also serves as a closure for the metal housing 3 and creates a large heat transfer resistance between the bimetal strip 6 and the metal housing 3. The bimetal strip 6 has a mating contact 9 which makes contact with the contact 5 when the bimetal strip is bent.

Die Bimetallstreifen 4 und 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Kontakte 5 und 9 bei einer langsam ansteigenden Erwärmung bei der gewünschten Grenztemperatur schließen. Da beide Bimetallstreifen 4 und 6 sich in gleicher Richtung nach unten durchbiegen, wird die Kontaktgabe an einer Stelle erfolgen, die unterhalb des Gegenkontakts 9 in der gezeigten Stellung liegt. Der Schaltweg ist damit also .vergrößert. Steigt jedoch die Temperatur in der Wicklung 2 schnell an, so wird sich der Metallmantel 3 und der große Bimetallstreifen 4 schneller erwärmen als der zusätzlich isolierte Bimetallstreifen 6, so daß dessen Kontakt 9 höher liegt und die Kontaktberührung bei einem kleineren Durchbiegungsweg des Bimetallstreifens 5, also bei einer niederen Temperatur zeitlich eher erfolgt. Für einen Ruhekontakt läßt sich die gleiche Art sinngemäß anwenden.The bimetallic strips 4 and 6 are coordinated so that the contacts 5 and 9 at a slowly increasing heating at the desired limit temperature. Since both bimetal strips 4 and 6 bend downwards in the same direction, the contact is made at one point take place, which is below the mating contact 9 in the position shown. The switching path is thus .enlarged. However, if the temperature in the winding 2 rises rapidly, the metal jacket 3 and heat the large bimetal strip 4 faster than the additionally insulated bimetal strip 6, so that its Contact 9 is higher and the contact contact with a smaller deflection path of the bimetal strip 5, i.e. earlier at a lower temperature. For a normally closed contact, the apply the same type accordingly.

Bild 2 zeigt eine Brückenschaltung mit temperaturi^bhängigen Widerständen, bei der das gleiche Prinzip zur Anwendung kommt. Der temperaturabhängige Widerstand 14 ist dabei mit der normalnotwendigen Isolation in der Wicklung der Maschine angeordnet, während der temperaturabhängige Widerstand 16 mit einer kleineren Temperaturabhängigkeit als der Widerstand 14 stark isoliert in der Wicklung der Maschine angeordnet ist. Der Widerstand 14 wird sich also schnell erwärmen, während sich der Widerstand 16 nur allmählich erwärmt. Die \¥iderstände 11 und 12 sind temperaturunabhängig·; 10 ist ein Schaltrelais und 13 eine Stromquelle für die Brücke.Figure 2 shows a bridge circuit with temperature-dependent Resistors that use the same principle. The temperature dependent Resistor 14 is arranged with the necessary insulation in the winding of the machine, while the temperature-dependent resistor 16 has a smaller temperature dependency than that Resistor 14 is arranged in a highly insulated manner in the winding of the machine. Resistance 14 will turn so heat up quickly, while the resistor 16 only gradually heats up. The resistances 11 and 12 are independent of temperature ·; 10 is a switching relay and 13 is a power source for the bridge.

Die gegenüber der Temperaturabhängigkeit des Widerstands 14 kleinere Temperaturabhängigkeit des Widerstands 16 kann auch dadurch erreicht werden, daß der Widerstand 16 aus einem Widerstand mit der gleichen Temperaturabhängigkeit wie der Widerstand 14 und einem in Reihe geschalteten temperaturabhängigen Widerstand, der innerhalb oder außerhalb der Maschine angeordnet ist, gebildet wird.Compared to the temperature dependence of the resistor 14, the temperature dependence of the Resistor 16 can also be achieved in that the resistor 16 consists of a resistor with the the same temperature dependence as the resistor 14 and a series-connected temperature-dependent Resistance, which is arranged inside or outside the machine, is formed.

Die Widerstände 14 und 16 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei einer langsam ansteigenden Wicklungstemperatur — also bei einem praktisch gleichen Temperaturanstieg in den Widerständen 14 und 16 — die Abschaltung der Maschine durch das Schaltrelais 10 erfolgt, wenn die Wicklung der Maschine und auch die Widerstände 14 und 16 auf die Wicklungsgrenztemperatur erwärmt sind, da dann die Brückenspannung den zum Ansprechen des Schaltrelais 10 notwendigen Wert annimmt. Steigt jedoch die Wicklungstemperatur schnell an, so steigt die Temperatur im Widerstand 16 infolge seiner starken Isolation langsamer an als die Temperatur im Widerstand 14, so daß die zum Ansprechen des Schaltrelais notwendige Brückenspannung schon bei einer tiefer als die Grenztemperatur liegenden Temperatur des Widerstands 14 erfolgt.The resistors 14 and 16 are matched to each other so that with a slowly increasing Winding temperature - i.e. with a practically the same temperature rise in the resistors 14 and 16 - the shutdown of the machine by the switching relay 10 takes place when the winding of the machine and also the resistors 14 and 16 are heated to the winding limit temperature, since then the Bridge voltage assumes the value necessary to respond to the switching relay 10. However, increases If the winding temperature rises rapidly, the temperature in the resistor 16 rises as a result of its strong Isolation slower than the temperature in resistor 14, so that the switching relay to respond necessary bridge voltage at a temperature of the lower than the limit temperature Resistance 14 takes place.

Claims

Patent claims:

1. Temperature-dependent electrical switch or resistor as a temperature sensor for monitoring electrical machines or the like, in particular for installation in electrical windings Machines, characterized in that the switching process at a slow temperature rise a certain temperature value of the sensor, with faster temperature increases the switching process on the other hand takes place at a lower temperature of the sensor.

2. Temperature-dependent electrical switch or resistor according to claim 1, characterized in that that the temperature sensor consists of two thermal elements that work together, one of which is via the normal insulation from the winding of the machine to be monitored is heated, while the other is to delay the heating by insulation is insulated from the winding by high heat transfer resistance.

3. Temperature-dependent electrical switch according to claim 1 and 2, characterized in that that the temperature sensor as a thermal switch with two bimetal strips carrying the contacts of different, however, bending acting in the same direction is formed, the larger bimetallic strip of which attached to the housing made of good heat-conducting material and its smaller bimetallic strip in an insulating piece is kept insulated from the housing with high heat transfer resistance.

4. Temperature-dependent electrical switch according to claim 1 to 3, characterized in that that the insulating piece forms the conclusion of a tubular housing at the same time.

5. Temperature-dependent electrical resistance according to claim 1 and 2, characterized in that that the temperature sensor consists of two different temperature-dependent resistors with rectified temperature coefficient, of which the resistance with greater temperature dependence only with a normally necessary insulation, the second with less temperature dependence but with a strong insulation with great heat transfer resistance to the Winding of the machine is insulated.

6. Temperature-dependent electrical resistance according to claim 1, 2 and 5, characterized in that that the two different temperature-dependent resistances with two temperature-independent Resistors and a switching relay are connected together in a bridge.

7. Temperature-dependent electrical resistance according to claim 1, 2, S and 6, characterized in that two different temperature-dependent resistors are interconnected, each with one of two oppositely working windings of a switching relay.

1 sheet of drawings