DEP0049506DA

DEP0049506DA - Electrical overload protection device

Info

Publication number: DEP0049506DA
Authority: DE
Inventors: Alfred Elliehausen von Kauffmanns
Original assignee: Gebr. Ruhstrat, Göttingen
Publication date: 1951-02-15

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Überlastungsschutzeinrichtung für eine elektrische Anlage, deren Betrieb mittels eines von einem Hilfsstrom durchflossenen Messfühlers geregelt oder gesteuert wird. Ein Beispiel einer solchen Anlage ist ein elektrischer Ofen, dessen Temperatur über ein Thermoelement konstant gehalten wird. Bei Erreichen einer vorgeschriebenen Grenztemperatur steigt die vom Thermoelement gelieferte Spannung auf einen Wert an, bei dem ein im Regelkreis liegendes Messinstrument, gewöhnlich ein Fallbügelregler - einen Ausschlag macht, bei dem durch Kontaktgabe die Betriebsspannung heruntergeregelt oder abgeschaltet wird. Bei Wiedererreichung der normalen Betriebsbedingungen oder deren Unterschreitung wird der Betriebsstromkreis wieder geschlossen usw.The invention relates to an electrical overload protection device for an electrical system, the operation of which is regulated or controlled by means of a measuring sensor through which an auxiliary current flows. An example of such a system is an electric furnace, the temperature of which is kept constant by means of a thermocouple. When a prescribed limit temperature is reached, the voltage supplied by the thermocouple rises to a value at which a measuring instrument in the control loop, usually a drop bracket regulator, makes a deflection at which the operating voltage is regulated down or switched off by making a contact. When normal operating conditions are reached again or if they are not reached, the operating circuit is closed again, etc.

Fällt nun ein Messfühler aus, so benimmt sich die Anlage so, als ob dieser unter normalen Betriebsbedingungen anzeige. Eine Regelung findet nicht statt, und damit ist auch kein Überlastungsschutz mehr vorhanden. Im Falle eines elektrischen Brennofens würde bei zu hohem Temperaturanstieg das Brenngut verderben oder sogar die Heizwicklung durchbrennen.If a sensor fails, the system behaves as if it were displaying under normal operating conditions. There is no regulation, and thus there is no longer any overload protection. In the case of an electric kiln, if the temperature rises too high, the items to be fired would spoil or even the heating coil would burn out.

Es ist eine Einrichtung bekannt geworden, bestehend aus einem von einem Hilfsstrom durchflossenen Stromkreis, in den der Messfühler als "Brückenwiderstand" eingeschaltet ist. Bei Ausfall des Messfühlers wird an seiner Stelle plötzlich statt seines im allgemeinen sehr geringen Widerstandes ein unendlich hoher Widerstand auftreten. Dadurch wird das Brückengleichgewicht empfindlich gestört. Das Messinstrument wird zu einem kräftigen Ausschlag veranlasst, und die Anlage wird abgeschaltet.A device has become known, consisting of a circuit through which an auxiliary current flows and in which the measuring sensor is connected as a "bridge resistor". If the measuring sensor fails, an infinitely high resistance will suddenly appear in its place instead of its generally very low resistance. As a result, the bridge equilibrium is severely disturbed. The measuring instrument is made to deflect sharply and the system is switched off.

Ein Nachteil dieser Einrichtung ist, dass die Brückenwiderstände sehr genau abgestimmt sein müssen, und dass infolgedessen die Gefahr besteht, dass der Regler zu empfindlich reagiert. Würde man aber das Messinstrument unempfindlich machen, müsste der Hilfsstromkreis verhältnismäßig starke Ströme führen, die wiederum nicht ohne Einfluss auf die Brückenwiderstände wären.A disadvantage of this device is that the bridge resistances have to be matched very precisely and, as a result, there is a risk that the controller will react too sensitively. But if the measuring instrument were to be made insensitive, the auxiliary circuit would have to carry relatively strong currents, which in turn would not be without influence on the bridge resistances.

Die Einrichtung nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie zeichnet sich vor allem durch größte Einfachheit aus. Sie besteht aus einem Hilfsstromkreis, der parallel zum Messfühler und zum Messinstrument liegt und im wesentlichen aus Hilfsstromquelle, einem Gleichrichter und, in den meisten Fällen, einem hochohmigen Widerstand besteht. Ein Vorzug ist, dass der Messfühler nicht in den Hilfsstromkreis geschaltet zu werden braucht, und dass es auf eine genaue Bemessung nicht ankommt. Die Elemente des Hilfsstromkreises sind lediglich so zu bemessen, dass bei intaktem Messfühler das Messinstrument vom Hilfsstrom praktisch nicht beeinflusst wird, (der Hilfsstrom fließt im wesentlichen über den Messfühler),dass dagegen bei Ausfall des Messfühlers der Zeiger des Instruments zu einem kräftigen Ausschlag veranlasst wird.The device according to the invention avoids these disadvantages. Above all, it is characterized by its great simplicity. It consists of an auxiliary circuit that is parallel to the sensor and the measuring instrument and essentially consists of an auxiliary power source, a rectifier and, in most cases, a high-value resistor. One advantage is that the measuring sensor does not need to be connected to the auxiliary circuit and that it is not a question of precise dimensioning. The elements of the auxiliary circuit are only to be dimensioned in such a way that the measuring instrument is practically not influenced by the auxiliary current when the measuring sensor is intact (the auxiliary current mainly flows through the measuring sensor), but that if the measuring sensor fails, the pointer of the instrument is caused to deflect strongly .

Beide Forderungen sind sehr leicht zu erfüllen. Beispielsweise mittels eines Widerstandes im Hilfsstromkreis, der sehr groß gegen den im allgemeinen sehr kleinen Widerstand des Messfühlers ist, aber andererseits nicht zu groß bemessen werden darf, damit bei Ausfall des Messfühlers ein hinreichend großer Strom durch das Messinstrument fließt. Die Toleranzen liegen, wie ohne weiteres einzusehen ist, innerhalb sehr großer Grenzen.Both requirements are very easy to meet. For example, by means of a resistance in the auxiliary circuit which is very large compared to the generally very small resistance of the measuring sensor, but on the other hand must not be too large so that a sufficiently high current flows through the measuring instrument if the measuring sensor fails. As can be readily seen, the tolerances are within very large limits.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung ist im folgenden an Hand eines zweckmäßigen Ausführungsbeispiels näher erläutert.The mode of operation of the device according to the invention is explained in more detail below on the basis of an expedient exemplary embodiment.

Der Messfühler 1, ein Thermoelement mit einem Widerstand von ca. 1 Ohm bildet mit dem Fallbügelinstrument 2 von 100 bis 1000 Ohm Widerstand den eigentlichen Messkreis des Reglers. Das Thermoelement liefert eine Spannung von etwa 20 Millivolt. Dabei macht der Zeiger des Instruments einen gewissen Ausschlag. Parallel zum Messfühler 1 und dem Instrument 2 liegt ein zweckmäßig aus Trockengleichrichtern zusammengesetzter Gleichrichter 3 in Reihe mit einem Widerstand 4 von etwa 5000 Ohm und einer Hilfsspannungsquelle 5, die eine Wechselspannung von etwa 4 Volt liefert.The measuring sensor 1, a thermocouple with a resistance of approx. 1 ohm, and the drop arm instrument 2 with a resistance of 100 to 1000 ohms form the actual measuring circuit of the controller. The thermocouple supplies a voltage of around 20 millivolts. The pointer of the instrument makes a certain deflection. In parallel with the measuring sensor 1 and the instrument 2, there is a rectifier 3, suitably composed of dry rectifiers, in series with a resistor 4 of approximately 5000 ohms and an auxiliary voltage source 5 which supplies an alternating voltage of approximately 4 volts.

Da deren gesamter Spannungsabfall praktisch über dem hohen Widerstand 3 liegt, bleibt, solange der Messfühler intakt ist, das Instrument praktisch unbeeinflusst vom Hilfestrom. Es ist ja durch den Messfühler mit seinem geringen Widerstand praktisch kurzgeschlossen. Brennt aber beispielsweise das Thermoelement durch, so entsteht an seiner Stelle ein unendlich hoher Wider- stand. Die bisher gewissermaßen bestehende Kurzschließung des Instruments für den Hilfsstrom fällt nun fort. Der über das Instrument fließende Hilfsstrom bringt dessen Zeiger zu einem für die Kontaktgabe hinreichend kräftigen Ausschlag, zweckmäßig bis zum Endausschlag, und die gefährdete Anlage wird abgeschaltet oder auf ungefährliche Betriebsbedingungen heruntergeschaltet.Since their total voltage drop is practically above the high resistance 3, the instrument remains practically unaffected by the auxiliary current as long as the measuring sensor is intact. It is practically short-circuited by the sensor with its low resistance. But if, for example, the thermocouple burns out, an infinitely high resistance arises in its place. was standing. The previously existing short-circuiting of the instrument for the auxiliary current is no longer applicable. The auxiliary current flowing through the instrument brings its pointer to a deflection that is sufficiently strong to make contact, expediently up to the end deflection, and the endangered system is switched off or switched down to safe operating conditions.

Anstelle eines Vollweggleichrichters in Graetzschaltung kann auch ein einfacher Halbweggleichrichter oder aber ein Vollweggleichrichter mit Kondensatoren, z.B. in Delonschaltung, Anwendung finden. Die Einrichtung ist also sehr anpassungsfähig an die verschiedensten Anlagen, ohne dass an dem eigentlichen Erfindungsgedanken etwas geändert zu werden braucht.Instead of a full-wave rectifier in a Graetz circuit, a simple half-wave rectifier or a full-wave rectifier with capacitors, e.g. in a Delon circuit, can be used. The device is therefore very adaptable to a wide variety of systems without having to change anything in the actual inventive concept.

Claims

1) Electrical overload protection device for an electrical system which is electrically regulated or controlled by a measuring sensor through which an auxiliary current flows via a measuring instrument, characterized in that the auxiliary circuit, which essentially consists of a rectifier and an auxiliary power source, is parallel to the measuring sensor (1) and the measuring instrument (2) that regulates the plant to be protected is dimensioned in such a way that if the measuring sensor is intact, the auxiliary current is practically not influenced by the auxiliary current, but if it fails, a strong pointer deflection is caused by which the operating voltage of the plant to be protected is regulated down or is switched off.

2) Overload protection device according to claim 1, characterized in that the auxiliary circuit consists of an alternating current source (5), a half-wave rectifier and a high-resistance resistor (4) lying in series with it.

3) Overload protection device according to claim 1, characterized by the use of a full-wave rectifier in a Graetz circuit (3) and a high-value resistor (4) in series with it for the auxiliary circuit.

4) Overload protection device according to claim 1, characterized by the use of a full-wave rectifier in a capacitor circuit for the auxiliary circuit.