DE574859C - Motorschutzschalter mit thermischer oder thermisch-elektromagnetischer Ausloesung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM
21.APRIL1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 574859 KLASSE 21c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Mai 1931 ab

Zum Schütze elektrischer Motoren finden Schutzschalter oder ähnliche Apparate Verwendung, die mit einer thermischen oder thermisch - elektromagnetischen Auslöseeinrichtung versehen sind. Abschmelzsicherungen oder rein elektromagnetisch wirkende Schutzapparate können bekanntlich aus dem Grunde nicht gebraucht werden, weil die Stromstärke des Anlaufstromes ein Vielfaches des normalen Betriebsstromes beträgt und damit jede Möglichkeit zur richtigen Dimensionierung der Sicherungen mit Rücksicht auf die Leistung des zu schützenden Motors entfällt. Die thermisch wirkenden Schutzeinrichtungen besitzen dagegen eine gewisse Schaltverzögerung, die durch die natürliche Trägheit der thermischen Auslöseorgane gegeben ist, so daß die auftretenden Anlaufströme zwar die Schaltbewe-

ao gung der Auslöseorgane einleiten, infolge der kurzen Zeitdauer ihres Auftretens jedoch den Schalter nicht zur Auslösung bringen. Nach dem Verschwinden der Anlaufströme unterbrechen auch die steuernden Bimetallstreifen ο. dgl. ihre Bewegungen und gehen beim Erkalten in ihre Ausgangslage zurück. Das gleiche Verhalten zeigen die thermischen Schutzeinrichtungen auch bei kurzzeitigen Überlastungen. Diese Schutzeinrichtungen lassen sich jedoch nur in den Fällen mit Erfolg anwenden, wenn der zu schützende Motor in längeren Zeitabschnitten angelassen wird. Handelt es sich dagegen-um einen Motor für stoßweisen Betrieb, beispielsweise um einen Antriebsmotor einer Bohrmaschine mit direktem Antrieb, bei welcher naturgemäß der Motor in sehr kurzen Zeiträumen angelassen wird und außerdem noch rückläufige Bewegungen ausführen muß, so versagen auch diese Schutzeinrichtungen, weil dann die Abkühlungszeit des Thermostaten und des Motors so verschieden sind, daß sich der Thermostat bereits wieder in der Einschaltstellung befindet, wenn die Motortemperatur noch unzulässig hoch ist. Die Folge hiervon ist, daß bei den rasch aufeinanderfolgenden Anläufen des Motors die Motorwärme die Grenztemperatur dauernd überschreitet und trotz des Schutzschalters die Motorwicklungen verbrennen.

Der Idealzustand wäre dann gegeben, wenn die Erwärmungs- und Abkühlungskürye des thermischen Auslöseorgans des Motorschutzschalters ein genaues Abbild der Temperaturkurve des Motors darstellt. In Wirklichkeit weichen jedoch (wie in Abb. 1 und 2 der Zeichnung in Schaubildern dargestellt ist) die Temperaturkurven eines Motors, der häufig angelassen wird, und die seines zugehörigen Schutzschalters erheblich voneinander ab. In Schaubild ι ist in einem Koordinatensystem in Abhängigkeit von der Zeit (Arbeitszeit a und Arbeitspausen/)) die Temperaturkufve MT₁ eines Motors mit stoßartiger Arbeitsweise in ausgezogenen Linien dargestellt. Bereits nach wenigen Anläufen des Motors bewegt sich die Temperaturkurve dauernd '■"" über der Geraden GT, durch welche die zu-

lässige Grenztemperatur des Motors gekennzeichnet ist. Der Grenztemperaturlinie GT entspricht im Schaubild 2 die Gerade AT der Ausschalttemperatur des Thermostaten,- seine Wiedereinschalttemperatur ist durch die Linie WT gekennzeichnet. Zwischen diesen beiden verläuft die Temperaturkurve 5T₁ des thermischen Auslöseorgans des Schutzschalters. Ein Vergleich der beiden Schaubilder zeigt, daß die Arbeitspausen p_v p₂, p₃ usw. ausreichen, um den Thermostaten so weit abzukühlen, daß er sich wieder in der Einschaltlage befindet, während die Motortemperatur noch über den zulässigen Wert liegt. Trotzdem kann der Motorschutzschalter eingelegt werden und schaltet erst dann wieder aus, wenn die Temperatur des Thermostaten die Ausschaltgrenze erreicht hat, ohne Rücksicht auf die Temperatur des Motors, so daß jede Schutzwirkung in Fortfall kommt. Hierdurch tritt die bereits eingangs erwähnte Wärmestauung im Motor ein, welche zum Verbrennen der Wicklungen führen kann. Man ist daher in diesen Fällen gezwungen, entweder einen Motor höherer Leistung zu verwenden, dessen Temperaturkurve dann in den zulässigen Grenzen bleibt (vgl. Abb. 1 Kurve MT₂), der aber ungünstig ausgenutzt wird, oder aber die Arbeitszeiten zu .verkürzen, was jedoch meist infolge der Eigenart des Arbeitsvorganges nicht möglich ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an Motorschutzschaltern, welche die vorstehend dargelegten Nachteile dadurch vermeidet, daß die Pausen zwischen den Arbeitszeiten des Motors stufenweise so weit verlängert werden, daß unbedingt die erforderliche Rückkühlung des Motors eintritt. Die Pausen, die im normalen Betrieb vorkommen, sind in der Regel durch die erforderlichen Vorrichtungsarbeiten an den zu bearbeitenden Werkstücken an sich hinreichend lang, so daß es nur darauf ankommt, die Rückkühlungszeiten des thermischen Auslöseorgans des Schutzschalters so zu beeinflussen, daß seine Temperaturkurve ein genaues Abbild der entsprechenden Kurve des zu schützenden Motors ist und das Einlegen des Schalters unter allen Umständen erst dann möglich ist, wenn der Motor hinreichend abgekühlt ist. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Thermostat nur in der Ausschaltstellung des Schalters an einer metallenen Wärmeaustauschplatte anliegt oder sich in deren unmittelbaren Nähe befindet. Hierdurch wird in der Anfangszeit eine raschere Abkühlung des thermischen Steuerorgans erreicht, entsprechend der raschen Abkühlung des anfangs kalten Motors. Mit zunehmender Motortemperatur infolge des häufigen Anlassens nimmt auch die Wärmeaustauschplatte von dem heißen Thermostaten große Wärmemengen auf und wirkt in der Folgezeit verzögernd auf die Rückkühlungszeit des Thermostaten. Durch entsprechende Dimensionierung des thermisehen Auslöseorgans und der Wärmeaustauschplatte gelingt es ohne Schwierigkeiten, für den Thermostaten im Schutzschalter dieselben Abkühlungsbedingungen herzustellen, wie sie im Motor vorhanden "sind. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Wärmeaustauschplatte mit einer mittelbaren oder unmittelbaren Beheizung zu versehen, um auf diese Weise auch von außen her die Dauer der Arbeitspausen beeinflussen zu können. In Abb. 3 und 4 sind in Schaubildern, die denen der Abb. ι und 2 entsprechen, die Temperaturkurven des Motors MT₃ und des Schutzschalters nach der Erfindung ST₂ dargestellt, die genaue Abbilder voneinander sind. Zum Vergleich ist in Abb. 3 in gestrichelten Linien die Temperaturkurve MT₄ eines Motors höherer Leistung eingezeichnet, die weit unterhalb der zulässigen Grenztemperaturlime GT verläuft. Es erhellt hieraus der Vorteil des Schutzschalters nach der Erfindung, der es gestattet, einen normalen Motor mit einer dem Kraftbedarf der Arbeitsmaschine entsprechenden Leistung zu verwenden, ohne daß hierbei die Gefahr besteht, daß infolge des häufigen An- _go lassens die Motortemperatur die zulässige Grenze überschreitet. In Abb. 5 und 6 der Zeichnung ist schematisch im Schnitt und in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Das thermische Auslöseorgan des Schutzschalters besteht aus einem Bimetallstreifen α, der einseitig fest eingespannt ist und mit den Zuführungsleitungen b und c in Verbindung steht. Unterhalb des Bimetallstreifensa befindet sich, drehbar gelagert, eine metallene Wärmeaustauschplatte d. Die Anordnung ist bei dem Ausführungsbeispiel in der Weise getroffen, daß in der Ausschaltstellung der ' Schaltkontakte e und / die Wärmeaustauschplatted durch ein Gestängeg an dem Bimetallstreifen α zur Anlage gebracht wird, in der Einschaltstellung dagegen von diesem wegbewegt wird. Die Lage der einzelnen Teile in der Einschaltstellung ist in Abb. 5 in ge- no strichelten Linien dargestellt. Die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung ist folgende: Wird der Schutzschalter infolge einer Dauerüberlastung durch den Bimetallstreifen α zur Auslösung gebracht, so legt sich gleichzeitig die Wärmeaustauschplatte d an den Bimetallstreifen α an und bewirkt dessen rasche Abkühlung, so daß der Schalter bald wieder eingelegt werden kann. Bei mehrmaligen, "kurz aufeinanderfolgenden' Abschaltungen nimmt die Wärmeaustauschplatte d so viel Wärme von dem Thermostaten & auf, daß sie

Claims (3)

1. bei den nachfolgenden Abschaltungen die Abkühlung des Bimetallstreifens α verzögert und bewirkt, daß auch der Motor in dieser Zeit genügend stark abgekühlt wird, bevor der Schalter wieder eingelegt werden kann. Auf diese Weise bleibt die Durchschnittstemperatur des Motors stets in den zulässigen Grenzen.

   ίο Patentansprüche:

   i. Motorschutzschalter mit thermischer oder thermisch-elektromagnetischer Auslösung, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Auslöseorgan (α) nur in der Ausschaltstellung des Schalters an einer metallenen Wärmeaustauschplatte (d) anliegt oder sich in deren unmittelbaren Nähe befindet.
2. 2. Motorschutzschalter nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallene Wärmeaustauschplatte (d) drehbar gelagert ist und durch den Schaltmechanismus beim Abschaltvorgang an dem thermischen Auslöseorgan (α) zur Anlage gebracht, beim Einschaltvorgang dagegen von diesem wegbewegt wird.
3. 3. Motorschutzschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallene Wärmeaustauschplatte (d) mit einer mittelbaren oder unmittelbaren Beheizung versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLlM. GEDRUCKT ItT DER REICHSDRUCKEREt