PROTECTION SWITCH

Abstract: 1. A protective circuit to prevent the thermal overloading of the winding of an alternating-current electric motor (1) having a triac (2) which is connected in series with the motor winding and interrupts the motor circuit in the event of inadmissible heating of the motor winding, and connected in parallel with which is the series connection of a PTC resistor (4) and of a dropping resistor (5) and the gate of which is connected to the junction of these two resistors (4, 5), and, when the motor is switched off as a result of inadmissible heating, the PTC resistor (4) has a greatly altered resistance value as a result of which the ratio of the voltage division at these resistors (4, 5) is then shifted so that the gate voltage tapped off between the resistors (4, 5) is no longer sufficient to fire the triac (2), characterized in that introduced into the gate feed line of the triac (2) or into the motor (1)-triac(2) circuit between the triac (2) and the series connection of the resistors (4, 5) is a thermal circuit-breaker (3) which can be heated by the motor winding and opens its breaker contact if the temperature of the motor winding exceeds its maximum permissible value.

Description: Auflistung der Einzelteile 1 Elektro-Motor 2 Triac 3 Thermoschalter 4 Kaltleiter 5 Vorwiderstand 6 Vorwiderstand 7 Netzschalter 8 Elektro-Motor 9 Triac 10 Polyconductor-Widerstand ii Heizwendel (Motorwicklung) 12 Vorwiderstand 13 Vorwiderstand 14 Gate-Zuleitung 15 Elektro-Motor 16 Triac 17 PTC-Element 18 PTC-Element 19 Vorwiderstand 20 NTC-Element 21 Gate-Zuleitung 22 Elektro-Motor 23 Lampe 24 Triac 25 Gate-Zuleitung 26. Vorwiderstand 27 Thermoschalter 28 ' Photowiderstand (LDR) 29 Elektro-Motor 30 Vorwiderstand 31 Lampe 32 Triac 33 Gate-Zuleitung 34 Vorwiderstand 35 Thermoschalter 36 Triac 37 Gate-Zuleitung 38 Photowiderstand 39 PTC-Element 40 Elektro-Motor 41 Vorwiderstand 42 LED 43 Diode 44 Triac 45 Gate-Zuleitung 46 Widerstand 47 Kondensator 48 Elektro-Motor 49 Triac 50 Heizwendel 51 PTC-Element 52 Widerstand 53 Widerstand 54 Gate-Zuleitung 55 Vorwiderstand 56 Lampe 57 Widerstand 58 Elektro-Motor 59 Thermoschalter 60 Kondensator 61 Triac 62 Gate-Zuleitung 63 Widerstand 64 Kondensator 65 PTC-Element 66 Widerstand 67 Gate-Zuleitung 68 Vorwiderstand Schutzschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter fur die Wicklung eines Elektromotors gegen thermische Oberlastung. Bei motorisch angetriebenen elektrischen Haushaltsgeräten besteht z.B. die Gefahr einer Oberhitzung der Wicklungen der Motoren, wenn die Geräte überlastet werden oder sogar blockiert sind. Schutzschalter unterbrechen in einem solchen Fall selbsttätig die Stromzufuhr des Gerätes, so dass einerseits das Gerät selbst, andererseits aber auch die Umgebung vor Schaden bewahrt wird. Bekannt geworden sind in der Praxis verschiedene Arten von Schutzschaltern. Am einfachsten arbeiten Temperatursicherungen, welche bei zu hohem Stromfluss sich erhitzen, durchschmelzen und dadurch die Stromzufuhr unterbrechen. Nachteilig ist dabei, dass danach die Temperatursicherung ausgewechselt werden muss. Vielfach ist es hierfür erforderlich, das jeweilige Gerät zu öffnen, was aus Sicherheitsgründen technisch nicht erfahrenen Personen nicht immer zugemutet werden sollte. Auch muss dann eine neue Temperatursicherung zur Hand sein. Es sind auch Temperaturbegrenzer bekannt, welche bei Oberschreiten einer vorgegebenen Temperatur automatisch den Strom ausschalten und nach Abkühlung des Gerätes automatisch wieder einschalten. Solche Temperaturbegrenzer ersparen zwar den Aufwand des Austauschens von Temperatursicherungen. In der Praxis wird jedoch leicht vergessen, ein Gerät mittels des Netzschalters auszuschalten, wenn der Temperaturbegrenzer die Stromzufuhr wegen Oberhitzungsgefahr unterbrochen hat. Das Gerät schaltet dann nach einiger Zeit des Abkühlens willkürlich wieder ein. Besonders bei Geräten mit sich bewegenden Teilen, wie Saftzentrifugen oder Mixern, besteht dann für den Benutzer eine erhebliche Unfall gefahr. Diesen sicherheitstechnischen Mangel kann man durch Temperaturbegrenzer oder Oberstromrelais ausschliessen, welche eine selbststätige Sperrung des Rückgangs haben. Solche Einrichtungen erfordern einen zusätzlichen Bedienungsaufwand, nämlich die Rück- stellung von Hand nach erfolgter Schaltung und Abkühlung des Gerätes. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschalter der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass einerseits nach einem selbsttätigen Abschalten des geschützten Motors keinerlei zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich ist, um den Motor nach ausreichendem Abkühlen wieder in Betrieb nehmen zu können - andererseits jedoch ein erneutes, willkürliches Anlaufen des Motors ausgeschlossen ist. Der Motor soll vielmehr im abgeschalteten Zustand solange verbleiben, bis die Motorwicklung vollständig abgekühlt ist und die Bedienperson den Motor erneut einschaltet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Elektro-Motor und ein Triac in Reihe geschaltet sind, wobei ein elektrisches Bauteil, beispielsweise ein PTC- oder NTC Element oder ein Polyconductor-Widerstand in die Zuleitung für den Gate-Strom des Triac eingeschaltet ist, das im Falle unzulässig hoher Motor-Wicklungstemperatur ein Sperren des Gate Stromes bewirkt und nach Absinken der Motor-Wicklungstemperatur ein unbeabsichtigtes Zünden des Triacs verhindert. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben. Besondere Vorteile des Schutzschalters nach der-Exu;fndung bestehen darin, dass dieser eine von aussen her nicht zu beeinflussende Funktionssicherheit aufweist, dass keine Beeinflussung durch besondere Umgebungsverhältnisse wie Licht, Feuchtigkeit, Vibration oder Spannungsänderungen erfolgt, dass kein Ansprechen der Sicherung bei kurzzeitiger Lasterhöhung möglich ist, da diese nur temperaturabhängig arbeitet, dass nach Ansprechen der Sicherung ein Wiedereinschalten des Gerätes nur über den all gemeinen Funktionsschalter (also keine Beeinflussung über einen zusätzlichen Schalter) möglich ist und schlieBlich, dass kein unbeabsichtigtes Anlaufen des Motors nach Abkühlung der Motor wicklung erfolgen kann. Insbesondere bei Haushaltsgeräten, deren Werkzeugwellen für unterschiedliche Gebrauchszwecke mit dafür besonders angepassten Drehzahlen arbeiten müssen, hat sich die Phasenanschnittssteuerung allgemein durchgesetzt. Da eine derartige Motorregelung oder Motorsteuerung normalerweise einen Triac benötigt, besteht ein besonderer Vorteil der Schutzschaltung oder des Obertempera turauslösers nach der vorliegenden Erfindung darin, dass nur wenige preiswerte elektrische Bauteile den ohnehin notwendigen elektrischen Bauteilen hinzuzufügen sind, um zu den erforderlichen Schutzmassnahmen zu gelangen. Die zusätzlichen Kosten für die Herstellung des Schutzschalters dürften daher in der Regel unerheblich sein und die Herstellungskosten, beispielsweise einer Saftzentrifuge oder einer Küchenmaschine, nicht nennenswert beeinflussen. Die Erfindung lässt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; einige davon sind in den anhängenden Stromlaufplänen nach den Figuren 1 bis 8 der Zeichnung schematisch dargestellt, die sämtlich die in bekannter Weise aufgebaute Phasenanschnitt Steuerung mit einem Triac für die Stromversorgung des Elektromotors einer Küchenmaschine zeigen, wobei diese Standardschaltung jeweils mit verschiedenen Schutzschaltungen für die Wicklung des Elektro-Motors kombiniert ist.. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 wird ein Triac 2 über das Gate 67, einen Thermoschalter 3 und den Spannungsteiler, der aus einem PTC-Element 4 (Kaltleiter) und aus einem Vorwiderstand 5 besteht, gezündet. Der Elektro-Motor 1 und der Triac 2 sind in Reihe geschaltet, wobei der Thermoschalter 3 bei Erreichen der Abschalttemperatur den an der Zuleitung 67.anliegenden Gate-Strom unterbricht, so dass die danach am PWC-Element 4 mit Vorwiderstand 5 anliegende erhöhte Spannung das PTC-Element 4 erwärmt und hochohmig werden lässt. Wenn der Triac 2 sperrt und den Motor 1 ausschaltet, liegt im gleichen Moment die gesamte Netzspannung über dem Spannungsteiler. Das PTC-Element 4 (Kaltleiter) wird von einem Strom durchflossen und nach seiner Ansprechtemperatur hochohmig. Nach Abkühlung der Wicklung und Wiedereinschalten des Thermoschalters 3 bleibt der Triac 2 trotzdem gesperrt, da der Spannungsteiler sehr hochohmig ist und den Zündstrom zu gering hält. Es muss also kurzzeitig die Netzspannungszufuhr unterbrochen werden, damit das PTC-Element 4 in seinen niederohmigen Zustand zurückfällt. Anschliessend kann das Gerät wieder benutzt werden bei Neueinschaltung. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind der Temperaturfühler und der Spannungsteiler kombiniert und zwar mit einem Polyconductor-Widerstand 10 und einem Vorwiderstand 12 als Oberlastungsschutz. Der Motor 8 und der Triac 9 sind in Reihe geschaltet, wobei der Polyconductor-Widerstand 10 mit Vorwiderstand 12 den Gate-Strom des Triac 9 bestimmt. Der Polyconductor Widerstand 10, der in unmittelbarer Nachbarschaft der Wicklung des Motors 8 angeordnet ist, wird bei Erreichen der Abschalttemperatur niederohmig und lässt den Gate-Strom so niedrig werden, dass kein Zünden des Triac 9 erfolgt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besteht der Temperaturfühler aus PTC- und NTC-rlementen, um einen steileren Kennlinienverlauf (Widerstand/Temperatur) zu erreichen. Der Motor 15 und der Triac 16 sind wiederum in Reihe geschaltet, wobei durch das Zusammenwirken der PTC-Elemente 17, 18 mit einem NTC-Element 20 der Gate-Strom des Triac 16 bestimmt und das genaue Abschalten des Gate-Stromes bewirkt wird. Das PTC-Element 18 und das NTC-Element 20 sind parallel zum Vorwiderstand 19 und in Reihe mit dem PTC-Element 17 geschaltet, wobei durch das entgegengesetzte Wirken des PTC-Elementes 18 zum NTC-Element 20 das genaue Abschalten des Triacs erfolgt. Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 4 wird das Wiedereinschalten des Motors 22 in Verbindung mit einer Glimmlampe 23 und einem Photowiderstand 28 verhindert. Der Motor 22 und der Triac 24 sind dabei in Reihe geschaltet und ein Thermoschalter 27 ist in der Gate-Zuleitung 25 angeordnet, wobei das Uffnen des Thermoschalters 27 bei Nenntemperatur den Triac 24 sperrt. Beim Sperren des Triacs 24 beleuchtet eine Lampe 23, die parallel zum Triac 24 geschaltet ist, einen Photowiderstand 28, der den Spannungsteiler zum Gate-Anschluss 25 zusammen mit dem Vorwiderstand 26 bildet und damit niederohmig werden lässt, sodass beim Wiedereinschalten des Thermoschalters 27 kein Gate-Strom an der Zuleitung 25 liegt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird das unerwünschte Wiedereinschalten des Motors 29 unter Zuhilfenahme einer Glimmlampe 31, eines Photowiderstands 38 und eines Triacs 36, erreicht. Wiederum sind der Motor 29 und ein erster Triac 32 in Reihe geschaltet, wobei ein Thermoschalter 35 in der Gate Zuleitung 33 angeordnet ist, dessen offenen bei Nenntemperatur den ersten Triac 32 sperrt, wobei nach dem Sperren des ersten Triacs 32 eine Lampe 31, die parallel zum ersten Triac 32 geschaltet ist, einen Photowiderstand 38 beleuchtet. Dieser liegt in der Gate-Zuleitung 33 zum zweiten Triac 36, der zusammen mit dem Vorwiderstand 34 den Gate-Strom des.ersten Triacs 32 be stimmt rund so niederohmig werden lässt, dass der zweite Triac 36 durchzündet und damit beim Wiedereinschalten des Thermoschalters 35 ein erneutes Zünden des ersten Triac 32 ausschliesst. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6wird die Temperaturüberwachung in Verbindung mit einem PTC-Element 39, das nach dem Abschalten des Motors 40 durch den Triac 44 seinen hochohmigen Zustand in Verbindung mit dem Kondensator 47 beibehält, erreicht. Der Motor 40 und der Triac 44 sind, wie auch bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, in Reihe geschaltet. Das PTC-Element 39 in Verbindung mit dem Kondensator 47 und einem Vorwiderstand 46 bildet einen Spannungsteiler, der in der Gate-Zuleitung-45 angeordnet ist, wobei das PTC-Element 39 beim Erreichen der Nenntemperatur hochohmig wird und somit den Triac 44 sperrt, wobei der Kondensator 47 den Haltestrom des PTC-Elements 39 bestimmt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird nach dem Abschalten des Motors 48 durch den Triac 49 der PTC-Widerstand 51 durch eine Heizwendel 50 beheizt und behält so seinen hochohmigen Zustand. Der Motor 48 und der Triac 49 sind auch hier in Reihe geschaltet. Ein PTC-Element 51 bildet in Verbindung mit einem Vorwiderstand 52 und einem zweiten Vorwiderstand 53 einen Spannungstei leer, der in der Gate-Zuleitung 54 angeordnet ist, wobei das PTC Element 51 mit einem Heizwiderstand 50 thermisch gekoppelt ist, der zusammen mit dem PTC-Element 51 in unmittelbarer Nähe der Wicklung des Motors 48 angeordnet ist. Bei Hochohmigwerden des PTC-Elements 51 sperrt der Triac 49, was die Aufheizung des Heizwiderstands 50 bewirkt, wobei er das PTC-Element 51 in seinem hochohmigen Zustand belässt und ein Wiedereinschalten des Triacs 49 ausschliesst. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 wird der Motor 58 bei Uffnen des Thermoschalters 59, der an der Wicklung des Motors 58 angeordnet ist, vor Oberhitzung geschützt und wird darüberhinaus auch bei Ausfall des Triac 61 ausgeschaltet, da der Thermoschalter 59 mit dem Triac 61 in Reihe geschaltet ist.

Claims: Patentansprüche 1. Schutzschalter für die Wicklung eines Elektromotors gegen thermische Oberlastung > dadurch gekennzeichnet, dass der Elektro motor (1, 8, 15, 22 > 29, 40, 48, 58) und ein Triac (2 > 9, 16, 24, 32, 44, 49, 61) in Reihe geschaltet sind, wobei ein elektri sches Bauteil (3, 4; lo; 17, 18, 20; 28; 35, 36, 38; 39; 51; 65) in die Zuleitung (14, 21, 25, 33, 45, 54, 62, 67) für den Gate-Strom des Triac (2, 9, 16, 24, 32, 44, 49, 61) einge schaltet ist, das im Falle unzulässig hoher Motor-Wicklungs temperatur ein Sperren des Gate-Stromes bewirkt und nach Ab sinken der Motor-Wicklungstemperatur ein unbeabsichtigtes Zün den des Triacs (2, 9, 16, 24, 32,^44, 49, 61) verhindert. 2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Reihe geschaltetem Elektro-Motor (1) und Triac (2) ein Temperaturschalter (3) bei Erreichen der Abschalttemperatur den an der Zuleitung (67) anliegenden Gate-Strom unterbricht, wobei die danach an einem PTC-Element (4) mit Vorwiderstand (5) an liegende erhöhte Spannung das PTC-Element (4) erwärmt und hoch ohmig werden lässt. 3. Schutzschalter nach Anspruch t dadurch gekennzeichnet, dass bei in Reihe geschaltetem Elektro-Motor (8) und Triac 9 ein Polycon ductor-Widerstand (10) mit Vorwiderstand (12) den Gate-Strom des Triac (9) bestimmt, wobei der Polyconductor-Widerstand (10), der in unmittelbarer Nachbarschaft der Wicklung des Motors (8) angeordnet ist, bei Erreichen der Abschalttempera tur niederohmig wird und den Gate-Strom so niedrig werden lässt, dass kein Zünden des Triac (9) erfolgt. 4. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Reihe geschaltetem Elektro-Motor (15) und Triac (16) durch das Zusammenwirken von PTC-Elementen (17, 18) mit einem NTC-Element (20) der Gate-Strom des Triac (16) bestimmt und das genaue Abschalten des Gate-Stromes bewirkt wird, wobei das PTC-Element (18) und das NTC-Element (20) parallel zum Vorwiderstand (19j und in Reihe mit dem PTC-Element (17) ge schaltet ist und wobei durch das entgegengesetzte Wirken des PTC-Elements (18) zum NTC-Element (20) der Abschaltpunkt des Triacs (16)¯bestimmt ist. 5. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, dass bei in Reihe geschaltetem Elektro-Motor (22) und Triac (24) ein Thermoschalter (27) in der Gate-Zuleitung (25) angeordnet ist, dessen Uffnen bei Nenntemperatur den Triac (24) sperrt, wobei beim Sperren des Triacs (24) eine Lampe (23), die para llel zum Triac (24) geschaltet ist, einen Photowiderstand (28), der den Spannungsteiler zum Gate-Anschluss (25) zusammen mit dem Vorderwiderstand (26) bildet, beleuchtet und damit niederohmig werden lässt, weshalb beim Wiedereinschalten des Thermoschalters (27) kein Gate-Strom an der Zuleitung (25) anliegt. 6. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zum Elektro-Motor (29) ein erster Triac (32) geschal tet ist, wobei ein Thermoschalter (26) in der Gate-Zuleitung (33) angeordnet ist, dessen Uffnen bei Nenntemperatur den ersten Triac (32) sperrt, wobei nach dem Sperren des ersten Triacs (32) eine Lampe (31), die parallel zum ersten Triac (32) geschaltet ist, einen Photowiderstand (38) beleuchtet, der in der Gate-Zuleitung (33) des ersten Triacs (32) liegt und der zusammen mit dem Vorwiderstand (34) den Gate-Strom des ersten Triacs (32) bestimmt und so niederohmig werden lässt, dass der zweite Triac (36) durchzündet und damit beim Wiedereinschal ten des Thermoschalters (35! ein erneutes Zünden des ersten Triacs (32) ausschliesst. 7. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Reihe geschaltetem Elektro-Motor (40) und Trvac (44) ein PTC-Element (39) in Verbindung mit einem Kondensa tor (47) und einem Vorwiderstand (46) einen Spannungsteiler bildet, der in der Gate-Zuleitung (45) angeordnet ist, wobei das PTC-Element (39) beim Erreichen der Nenntemperatur hoch ohmig wird und somit den Triac (44) sperrt, wobei der Konden sator (47) den Haltestrom des PTC-Elements (39) bestimmt. 8. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Reihe geschaltetem Elektro-Motor (48) und Triac (49) ein PTC-Element (51) in Verbindung mit einem ersten Vor widerstand (52) und einem zweiten Vorwiderstand (53) einen Spannungsteiler bildet, der in der Gate-Zuleitung (54) ange ordnet ist, wobei das PTC-Element (51) mit einem Heizwider stand (50) thermisch gekoppelt ist und zusammen mit dem PTC Element (51) in unmittelbarer Nähe der Wicklung des Motors (48) angeordnet ist, wodurch bei Hochohmigwerden des PTC Elements (51) der Triac (49) sperrt, was die Aufheizung des Heizwiderstands (50) bewirkt, wobei das PTC-Element (51) in seinem hochohmigen Zustand bleibt und ein Wiedereinschalten des Triacs (49) ausschliesst. 9. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Elektro-Motor (58) und Triac (49) ein Thermo schalter (59) in Reihe liegt, und dass als elektrisches Bau teil in die Gate-Zuleitung des Triac (61) ein PTC-Element (65) eingeschaltet ist.

Inventors: BAROWSKI, KARL-HEINZ, KELTERBORN, HEINZ
Applicants: BRAUN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: H02H5
IPC codes: H02H7