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Wärmeabhängiger Schalter für das Zu-: und: Abschalten von Anlaufwicklungen
" - elektrischer Motoren Es- ist bekannt; für das Zu- und Abschalten von Anlaufwicklungen
- elektrischer Maschi-, neri, insbesondere Einphasemnötoren; wärmeabhängige Schalter
zu verwenden,- wobei das Wärmelement vom Strom der Betriebswick= Jung -beeinflußt
wird. Wenn die Anlaufwicklungen nur kurzzeitig belastet werden dürfen; so- ist mit
den bekannten Einrichtungen. ein zuverlässiger. Schutz meist nicht zu ' erreichen,
da die -nur -kurzzeitige Einwirkung des Betriebstromes das wärmeabhängige Element
nur ungenau =ansprechen läßt: Diese Schwierigkeiten lassen sich ach der Erfindung-
dadurch beseitigen, . daß ein zu '-einem Teil der Anlaufwicklung -parallel ge, schalteter
Bimetallstreifen des Schalters-auch näclr dem Abschalten der Anlaufwicklung. durch
die _ Transföimatorwirkung der Be: triebswicklung von einer drehzahlabhängigen Spannung
beeinflußt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung .sind. -in der. Zeichnung dargestellt.
-In. allen Abi.
bildungen bedeutet- 1o die Netzleitung, die durch-'einen geeigneten
Schalter vöm Motor abgetrennt werden kann,--während der Läufer mit -i i, die Betriebswicklung
reit -i a und die Anlaufwicklung mit 13 bezeichnet sind: .Der wärmeabhängige Schalter,
der- gemäß Abb. 1 die- Anlaufwicklung i3 nach dem Hochlauf des Motors abschältet;
besteht in seinerein=, fä:chsten Ausführung aus zwei Bimetällstreifen r 4 und 15;
die bei 16 in einer Fassung be@ festigt- sind und an ihren freien Enden Schalt
kontakte17 und 18 tragen, die mit der An: läufwicklung verbunden sind. - Die Anordnung
ist dabei so getroffen, daß -der untere -Strei# fen 14 dauernd mit einem Teil 19
der Anlauf. wicklung in Reihe liegt. , - ' Die Arbeitsweise des Schalters ist folgende
Im strornlösen Zustand sind die Kontaktei 7.
und i8 geschlossen;
wird jedoch der Motor an Spannungen gelegt, j;o durchfließt der Strom der Anlaufwicklung
den Streifen i 5. und teilweise den Streifen 14. Beide Bimetall-, streifen werden
dadurch erwärmt, biegen sich nach unten durch, und die öffnung der Kontakte wird
durch den Streifen 14 erreicht, der sich schneller als Streifen 15 umbiegt. Nach
diesem Schaltvorgang kühlt sich der Streifen 15 wieder ab und kehrt in seine Anfangsstellung
zurück. Streifen 14. dagegen bleibt erwärmt und wird weiter durch den Strom der
Teilwicklung i 9 aufgeheizt. In dieser Teilwicklung wird infolge der Transformatonvirkung
der Betriebswicklung 12 eine Span, nung proportional der Drehzahl des Motors induziert.
Der Schalter bleibt also solange geöffnet, als der Motor unter normalen Verhältnissen
arbeitet. Tritt jedoch eine überlastung ein, so daß die Drehzahl absinkt oder der
Läufer festgebremst wird, so fällt die in, der Anlaufwicklung induzierte Spannüng,
der Streifen 14. kühlt sich ab und schließt die, Kontakte 17 und 18.
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Die infolge der Wärmeentwicklung .auftre# tende Durchbiegung beider
Bimetallstreifen nach. nur einer Seite ist insofern wichtig, als" dadurch Temperaturdifferenzeil
in der Umgebung der Bimetallstreifen weitgehend aus, geschaltet werden. Man kann
auch auf diese; Weise eine gewisse Zeitverzögerung für den Schaltvorgang erreichen,
wenn man den S.trei@ fen 14 so ausbildet, daß seine Abkühlung länger dauert als
bei dem anderen Streifen. Es, vergeht dann eine gewisse Zeit, bis :der Streifen
14 den Streifen 15 bei seiner Aufwärtsbewegung in die Anfangsstellung eingeholt
hat und die Kontakte schließt. Dies Charakteristikum kann auch dadurch erzielt -werden,
daß die Widerstandswerte beider Streifen, oder ihrer Zuleitungen voneinander abweichen.
Man wird dann den Widerstand -des Streifens 15 kleiner wählen als denjenigen des
Streifens 14, die Teilwicklung i 9 geeignet anzapfen oder die Verbindungen zwischen
Streifen 14 und der Teilwicklung i9 vertauschen. Eine Vertauschung der Verbin, dungen
hat zur Folge, daß der Strom durch, 14 während der Hochlaufperiode ansteigt,, ohne
daß das Betriebsverhältnis geändert, wird.
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Eine ungleichmäßige Erwärmung läßt sich auch durch Änderung der Anschlußstellen
an den Streifen erzielen, wie das in Aub. 2 für. den Fall dargestellt ist, daß der
Streifen i 5 über eine Schelle oder Feder 2o an den einen Netzleiter gelegt ist.
Je nach der Stellung der Schelle witd nun der Streifen mehr oder. weniger erwärmt,
so daß die Auslösung des Schalters entsprechend verändert werden kann und der Schalter
sich bei verschieden, einstellbaren Drehzahlen öffnet. Zu diesem Zweck _ besteht
das untere Bimetallglied auEi zwei Streifen 21 und 22 von verschieden, hohem Widerstand,
die an ihren freien Enden, durch Isolierstoff zusammengehalten werden. Der untere
Bimetallstreifen 21 wird nicht vom, Strom der Anlaufwicklung durchflossen, da; der
Kontakt 23- ihm gegenüber isoliert angeordnet ist; vielmehr. verläuft der Strom
durch den Streifen 22 mit hohem Widerstand, der sich somit schneller erwärmt als
der Streifen 21- und diesen -nur durch Wärmeleitung und -strahlung aufheizt. Es
wird so eine Wärme= trägheit hinsichtlich der Bewegung des Streifens 21 erreicht,
so daß der Schalter für die längste Hochlaufperiode, die mittels der Schelle 2o
einstellbar ist, geschlossen bleibt. Falls der Läufer stehenbleibt, vergeht dann
eine längere Zeit, bis der Schalter sich wieder schließt. Wird aber dieHochlaufzeit
überschritten, ohne daß der Motor anläuft, so biegt sich der Bimetallstreifen 21
nach unten durch und öffnet den Stromkreis. Die Abhängigkeit von der Drehzahl wird
stets beibehalten, dä der Streifen 21 mit der Teilwicklung.i 9 verbunden ist .und
durch ihren Strom erwärmt wird; der Schalter bleibt also geöffnet, solange der Motor
seine Drehzahl ,nicht ändert. öffnet sich der Schalter während der Hochlaufperiode,
so kühlt sich der obere Streifen ab und bringt seinen Kontakt 17 . in die ursprüngliche
Lage zurück., Für den Kontakt 23 ist das jedoch nur dann möglich, wenn die Motordrehzahl
,absinkt und die Spannung, die in dem Teil i 9 der Anlaufwicklung induziert wird,
nicht mehr ausreicht, einen hinreichend großen Strom durch den Streifen 21 zu schicken.
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Bei einem Schalter nach Abb.3 sind die Verbindungen so getroffen,
daß der Anlaufstrom durch den unteren Bimetallstreifen 14 fließt und ihn erwärmt.
Ein zusätzlicher hoher Widerstand 24, der sich schneller erwärmt, ist unmittelbar
unter dem Streifen 14 angeordnet und wird durch den Strom der Teilwicklung i 9 erwärmt,
wenn der Motor seine Drehzahl erreicht hat. Infolge der Wärmeleitung und -strahlung
bleibt der -Streifen 14 so lange gebogen, als die Motordrehzahl nicht absinkt. Auch
bei dieser Anordnung kann die Auslösung .reit Hilfe einer Stromzuleitungschelle
25. beliebig geändert werden.
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Will man den Motor außerdem vor überlastung- schützen, so kann dies
durch zwei weitere Bimetallstreifen 26 und 27, etwanaeh Abb. 4, erfolgen. Durch
eine Blattfeder 29, die am freien Ende eines der Streifen befestigt ist, läßt .
sich eine Schnappwirkung und eine Zeitverzögerung erreichen. Fließt kein .Strom
und sind die Streifen kalt, -so sind alle Kontakte geschlossen. Wenn der Motor
erregt
wird; werden die Streifen-4 und 15
erwärmt und biegen sich in einem verschiedenen
-Verhältnis nach unten, um den Stromkreis der Anlaufwicklung nach-:der gewünschten
Zeit zu ,öffnen. Wenn der Moför normal arbeitet, bleiben die Kontakte offen, da
der Strons der Teü,#vicklung 19 durch den .Streifen 14 fließt, ihn. erwärmt
und so in der offenen Stellung hält.
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Die Bimetallstreifen 26 und 27 werden vom -Betriebstrom durchflossen
und versuchen, sich nach oben zu biegen, und zwar Streifen. 26 langsamer als Streifen
27. Die Kontakte, öffnen sich nur dann, wenn der Strom seine normale Größe ,übersteigt
und dabei die Zeitdauer länger als die normale Hochlaufzeit ist. Kann- der Anlaufstromkreis
aus irgendeinem Grunde nicht geöffnet werden, oder bleibt eine überlastuhg längere
Zeit, bestehen, dann öffnen die Kontakte 26 und 27 den Motorstromkreis. -Wie aus
Abb. 5 ersichtlich, kann auch der obere Bimetallstreifen durch eine Feder. 3 i ersetzt
werden, die .sich leicht gegen das, isolierte Anschlagstück 33 legt. Der Streifen
34 biegt sich bei Erwärmung nach unten. Durch, ihn fließen die Ströme der beiden
Motorwicklungen, wenn die Kontakte geschlossen sind. Bei geöffneten Kontakten fließt
nur der Strom der- Betriebswicklung durch einen einstell, baren Teil des Streifens
34, der magnetisches Material enthält und von dem Elektro, magneten 35. beeinflußt
wird. Der Elektromagnet wird mit dem Teil 19 der 'Anlaufwicklung verbunden. Je höher
die Motordrehzahl steigt, um so größer wird die Kraft des Magneten, so daß der Stromkreis.
der An-' lau£wicklung rockartig - geöffnet wird. Er bleibt offen, da der Streifen
34 von dem Strom der Betriebswicklung erwärmt und von dem Elektromagneten festgehalten
wird. Bleibt der Motor stehen oder' wird er vom Netz abgeschaltet, so kehrt der
magnetischen Bimetallstreifen in seine Ausgangstellung zurück und schließt den Stromkreis
der Anlaufwicklung. Diese Schnappschaltung kann naturgemäß auch durch einen dem
Streifen 34 zugeordneten Dauermagneten erreicht werden.
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Abb. 6 zeigt ein Metallgehäuse 36 mit zwei Bimetallstreifen 37 und
38, die durch das Gehäuse elektrisch leitend verbunden sind. Ihre freien Enden ruhen
aufeinander. Zwischen ihnen befindet sich. ein Isolierstück, das, am Streifen 38
befestigt äst. Neben dem Isolierstück ist ein Kontakt angeordnet, der dem festen
Kontakt 39 gegenüberliegt. Streifen 38 schließt in kaltem Zustande die Kontakte
und versucht, in warmem Zustande die Kontakte noch fester zu schließen. Streifen
37 ist mit dem Teil i9 der Anlaufwicklung verbunden und biegt sich, wenn .er erwärmt
wird, , nach- unten: -Die Anläufivicklt7:ng 13 erhält denStrom über die geschlossenen
Kontakte, wenn der Motor an das hletz :geschalte.t wird. Die Streifen -37 und 38
werden ,dann erwärmt und arbeiten einander -entgegen, so daß_ die Kontakte -zunächst
-geschlossen bleiben.. Mit dem .Ansteigen der . Motordrehzahl und der, Spannung.
in -dein Teil:ig der Anlaufwicklung erwärmt. sich der Streifen 37 schneller als
Streifen 38, drückt ihn nach unten-und öffnet die Kontakte. Bleibt der Motor stehen
oder wird er vom Netz abgeschaltet, dann kühlt sich der Streifen 37 ab, und die
Kontakte schließen sich. Bei dieser Anordnung wird die - Anlaufwicklung nicht gegen
dauernde Erregung geschützt, falls der Motor stehenbleibt. Es . muß also hierfür
ein besonderer Schutz vorgesehen werden. Die DifferentialGvirkung dieser thermischen
Verzögerungseinrichtung ist sehr .empfindlich gegenüber-einer Stromänderung in den
verschiedenen Streifen, da die Erwärmung proportional mit dem Quadrat des Stromes
zunimmt.