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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung oder Schaltung eines Verbraucherstromkreises
| Die Hrfndung betrifft eine Einrichtung zur |
| selbsttätigen Regelung oder Schaltung eines Ver- |
| braucherstrotnkreises. Gemäß der Erfindung wird |
| der Verl>raucherstrotnkreis über ein Zwischenglied |
| ,steuert, dessen Stromkreis von einem Widerstand |
| finit »egativem 'Temperaturkoeffizienten, bestehend |
| aus einer keramischen Masse unter Verwendung |
| an 'I'itatidiox@-(-1, der Verbindungen der Erd- |
| alkalien, z. 1i. Barium, Strontium, und der Schwer- |
| metalle, z. l). I#.isen. Kupfer u. dgl., zugesetzt sind, |
| I>eeitiflulat wird. \Viderstände in der gekennzeich- |
| neten Zusammensetzung sind bereits vorgeschlagen |
| \corden. |
| Die @-er@@-enciung solcher Widerstände zu dem |
| erfindungsgemäßen Zweck ist deshalb von beson- |
derem Vorteil, weil diese Widerstände eine extrem stark fallende Charakteristik
aufweisen, so daB bereits geringe Temperaturänderungen großen Änderungen des Widerstandswertes,entsprechen.
Dahei kann der Widerstand im Betrieb ungeschützt dem atmosphärischen Luftsauerstoff
ausgesetzt werden, und zwar auch bei erhöhten Temperaturen; ohne seine Kennlinien
zu ändern.
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Die bisher bekannten Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten
sind nicht geeignet, den Stromkreis eines einen Verbraucherstromkreis steuernden
Zwischengliedes zu beeinflussen, da sie, insbesondere bei höheren Temperaturen,
dem atmosphärischen Luftsauerstoff nicht ungeschützt ausgesetzt werden können, ohne
ihre elektrischen
Nennlinien zu ändern oder überhaupt ganz zerstört
zu werden. Werden diese bekannten Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten
aus Urandioxyd aber zur Verhütung ihrer Zerstörung in einem Glaskolben angeordnet,
so sind sie zur Beeinflussung des Stromkreises eines Zwischengliedes in vielen Fällen
ungeeignet, da der Glaskolben ein Wärmepolster darstellt und Wärmesprünge verursacht.
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Als Zwischenglied gemäß der Erfindung kann beispielsweise ein magnetischer
Verstärker Verwendung finden, in dessen Gleichstromkreis der Widerstand mit negativem
Temperäturkoeffizienten angeordnet ist. Diese Anwendung ermöglicht die stufenlose
Regelung eines Verbraucherstromkreises, z. B. einer elektrischen Heizvorrichtung.
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Soll eine intermittierende Schaltung vorgesehen werden, so kann auch
ein Relais als Zwischenglied dienen, in dessen Stromkreis wiederum der Widerstand
mit negativem Temperaturkoeffizienten eingeschaltet ist. Eine solche Relaisschaltung
kann beispielsweise für einen Treppenhausautomaten Verwendung finden, wenn der Widerstand
mit negativem Temperaturkoeffizienten parallel zu einem Arbeitsstromrelais liegt,
das einen Überbrückungskontakt für den Druckknopfschalter steuert. Auf diese Weise
läßt sich bei Verwendung eines einfachen Hitzdrähtrelais ein äußerst billiger Treppenhausautomat
herstellen.
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In der gleichen Weise lassen sich naturgemäß auch andere Verbraucherstromkreise
über ein Relais schalten, wobei bei einer Hintereinanderschaltung von Widerstand
und Relaisspule eine Schaltverzögerung eintritt. Wird diese Schaltung in der Weise
erweitert, daß außerdem parallel zur Relais-\vicklung noch ein weiterer Widerstand
mit negativem Temperaturkoeffizienten liegt, so schaltet ein derartiges Relais zunächst
nach einer gewissen Verzögerungszeit ein und zu einem späteren Zeitpunkt wieder
ab.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann mit dieser eine Einrichtung
zur periodischen Ein-und Ausschaltung eines Verbraucherkreises geschaffen werden.
Bei dieser Anordnung liegt der Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten
i» Reihe mit der Wicklung eines Relais, das zwei Schalter beeinflußt, von denen
der eine parallel zu <lern genannten Widerstand liegt und der andere zusammen
mit einem in Reihe mit ihm geschalteten weiteren gleichartigen Widerstand mit negativem
"Temperaturkoeffizienten einen Nebenschluß zur Relaiswicklung bildet. Wird bei geöffneten
Schaltern der Strom eingeschaltet, so wird mit der Erwärmung des in Reihe mit der
Relaiswicklung liegenden Widerstandes der Strom im Relais so weit ansteigen, daß
das Relais die beiden Schalter schließt. Hierdurch wird der in Reihe mit der Relaiswicklung
liegende Widerstand kurzgeschlossen und kühlt ab. Der parallel zur Relaiswicklung
liegende Widerstand aber erhält Strom und erhitzt sich, bis infolge genügender Abnahme
seines Widerstandes die parallel zu ihm liegende Relaiswicklung nicht mehr genügend
Strom zum Festhalten des Relaisankers erhält. In diesem Augenblick werden die beiden
Schalter wieder geöffnet, und das Spiel beginnt von neuem. Wird nun beispielsweise
über besondere Kontakte an den beiden Schaltern oder an einem der beiden Schalter
ein Verbraucherstromkreis geschlossen, so wird dieser periodisch geöffnet und geschlossen.
Natürlich können aber auch unmittelbar in die durch die Schalter periodisch geöffneten
und geschlossenen StromkreiseVerbrauehsgeräte eingeschaltetwerden, wenn deren Widerstand
nicht zu hoch ist.
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Die Erfindung sei nachfolgend an Hand der Fig. i bis 7, welche beispielsweise
Ausführungsformen zeigen, näher beschrieben. Es zeigt Fig. i eine kontinuierlich
arbeitende Regeleinrichtung mit Magnetverstärker, Fig.2 eine intermittierend arbeitende
Einrichtung mit Relaissteuerung, Fig. 3 eine Treppenhausautomatschaltung, Fig. 4
eine Verbraucherstromschaltung mit verzögertem Stromeinsatz, Fig.5 eine ähnliche
Einrichtung mit automatischer Abschaltung nach der verzögerten Einschaltung, Fig.6
eine Einrichtung zur periodischen Ein-und Ausschaltung von Verbraucherstromkreisen
und Fig.7 eine Einrichtung wie Fig.6 in anderer Schaltung.
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Als beispielsweise Ausführungsform der Erfindung sei zunächst die
Einrichtung für eine kontinuierliche Steuerung der Raumtemperatur eines elektrisch
beheizten Raumes an Hand der Fig. i beschrieben. In dem Raum i ist der elektrische
Heizkörper 2 untergebracht, welcher von der Wechselstromquelle 3 über die Drosselspulen
4 und 5 gespeist wird, die Bestandteile eines an sich bekannten -Magnetverstärkers
6 sind. 7 und 8 sind die Eisenkerne der Drosselspulen, auf denen die Wicklungen
4 und 5 aufgebracht sind. Über diesen Wicklungen liegen weitere Wicklungen 9 und
io, welche von einem Gleichstrom von der Stromquelle ii aus über den Vorsehaltwiderstand
38 durchflossen werden. Parallel zu den hintereinandergeschalteten Spulenwicklungen
9 und io liegt ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten 12, der in dem
auf konstante Temperatur zu haltenden Raum i untergebracht ist. Die Spulen 4 und
5 sind im entgegengesetzten Wicklungssinn auf die Kerne 7 und 8 aufgebracht, um
eine Induktion auf den Gleichstromkreis 9, io und i i zu vermeiden.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Solange der
Widerstand 12 kalt ist, fließt der von der Gleichstromquelle i i kommende Gleichstrom
fast ausschließlich durch die Wicklungen 9 und io, da der parallel liegende Widerstand
12 dem Stromdurchgang einen zu großen Widerstand entgegenstellt. Hierdurch werden
die Eisenkerne 7 und 8 magnetisiert und dadurch die Selbstinduktion der Drosselspulen
4 und 5 herabgesetzt, was zur Folge hat, daß der Wechselstrom in erheblicher Stärke
durch die Wicklungen 4 und 5 und den Heizkürl
>er 2 fließt. \Venn
sich nun der Widerstand 12 infolge der Erwä rinung des Raumes i ebenfalls erwä rmt,
so vermindert sich sein Widerstandswert, so daß ein Teil des Gleichstroms über ihn
fließt. Dadurch aber verringert sich der Stromdurchgang durch die Spulen 9 und io
des Gleichstromkreises, so daß sich infolge Anwachsens der Selbstinduktion der Spulell4
und 5 der Heizstrom des Heizkörpers 2 ebenfalls vermindert. Durch geeignete Wahl
des Widerstandes 12 läßt sich somit eine elektrisch kontinuierliche Regelung der
Temperatur im Heizraum i Tiber das aus dem Gleichstromkreis mit parallel liegendem
Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten bestehende Zwischenglied erreiclien.
Dabei ist eine beliebige Einstellung der Temperatur, beispielsweise durch geeignete
Wahl des Widerstandes 12 tind der Spannung der Stromquelle i i, möglich.
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l?ine Einrichtung zur intermittierenden Schaltung zeigt die Fig. 2.
Der von der Wechselstromquelle 13 über die Heizwicklung 14 und den Relaiskontakt
15 fließende Strom erfährt bei genügender Erhitzung des Widerstandes mit negativem
TemperaturkoeffiziCnten 12 eine Unterbrechung, wenn der in dem "Zwischenglied fließende,
von der Stromquelle 16 kommende Strom in seiner Stärke ausreicht, um den des Magnetschalters
18 in die Spurenkern 17
Spule i< zti ziehen und damit den Kontakt bei 15
zu unterbrechen. Kühlt sich dann der Widerstand 12 infolge Nachlassens der Heizwirkung
des Heizkörpers 1.4 wieder ab, so vermindert sieh der Strom in der Spule i9, so
daß der Kontakt 5 wieder geschlossen wird, wenn die Feder 2o den Eisenkern 17 aus
-der Spule i9 gezogen hat. Auch bei dieser Einrichtung läßt sich beispielsweise
durch geeignete Wähl des Widerstandes 12 und der Spanntiiig der Stromquelle 16 sowie
auch durch passende 7?instellung der Federspannung der Feder 20 eine weitgehende
Konstanz der gewünschten Temperatur im Ileizratim erreichen. Auch bei dieser Einrichtung
erfolgt erfindungsgemäß die Steuerung des Verbraucherkreises über ein Zwischenglied
(Relaisstromkreis), das von dem in seinem Stromkreis liegenden Widerstand mit negativem
Temperaturkoeffizienten beeinflußt wird.
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Die l' ig. 3 zeigt als beispielsweise Anwendung der 1?rtindtilig die
Schaltung für einen Treppenhausautomaten. Nlit solchen Einrichtungen wird bekanntlich
bezweckt, die Einschaltung der elektrischen Beleuchtung nur für die ungefähreZeitspanne
der Treppenbegehung zu bewirken. Es ist also eine automatische Abschaltung der Beleuchtung
nach etwa 2 bis 3 Minuten erforderlich. Beim Niederdrücken des Druckknopfes 21 fließt
der von der Stromquelle 22 ausgehende Strom durch den Heizdralit 23 eines flitzdrahtschalters
24 und die TreppenhauslaMpell 25, von denen nur eine in der Figur gezeichnet ist.
Der Hitzdrahtschalter 24 bewirkt heim Niederdrücken des Druckknopfes 21 infolge
der Dehnurig des Hitzdralites 23 die Schließung des Kontaktes 26, die auch nach
der Öffnung des Druckknopfkontaktes 21 aufrechterhalten bleibt, da der Strom nunmehr
über Kontakt 26 durch den Hitzdralit 23 fließt. Allmählich erwärmt sich dann der
im Nebenschluß zum Hitzdräht 23 liegende Wider-3tand mit negativem Temperaturkoeffizienten
12 und mindert ,den Stromdurchgang durch jenen schließlich so weitgehend, daß der
Kontakt 26 geöffnet wird und damit die Beleuchtung erlischt. Die Anlage steht danach
für eine erneute Einschaltung durch Niederdrücken des Druckknopfes 21 wieder bereit.
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Schließlich läßt sich nach der vorliegenden Erfindung auch eine verzögerte
Einschaltung eines Verbraucherstromkreises bewirken. In dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 4 bedeutet 27 eine Stromquelle, 28 einen Schalter, 12 den Widerstand mit
negativem Temperaturkoeffizienten und 29 den Magnetschalter, welcher bei genügendem
Stromdurchgang den Verbraucherstromkreis 30 schließt. Letzteres tritt jedoch
erst dann ein, wenn der Widerstand 12 eine gewisse Temperatur erreicht hat, was
naturgemäß erst einige Zeit nach Schließung des Schalters 28 der Fall ist. Somit
erfolgt bei dieser Einrichtung eine verzögerte Einschaltung des Verbraucherstromkreises
30. Solche Einrichtungen sind in allen denjenigen Fällen von besonderer Bedeutung,
in denen eine bestimmte zeitliche Aufeinanderfolge verschiedener Schaltungen eingehalten
werden muß.
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Eine ähnliche Einrichtung zeigt die Fig. 5, die sich von der Einrichtung
nach Fig. 4 dadurch unterscheidet, daß parallel zum Magnetschalter 29 noch ein zweiter
Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten 31 liegt, bei dessen genügender
Erwärmung der Magnetschalter 29 abgeschaltet wird, da dann der größere Teil des
Stroms durch den parallel zum Magnetschalter 29 liegenden Widerstand 31 fließt.
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Die Widerstände 12 und 3i müssen bei dieser Einrichtung so gewählt
sein, daß eine merkliche Erwärmung des Widerstandes 31 erst erfolgt, wenn der Strom
im Widerstand 12 seine volle Stärke erreicht hat, damit er erst, solange der Widerstand
31
noch kalt ist, zur Einschaltung des Verbraucher-Stromkreises
30 und erst später zu dessen Abschaltung kommt.
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In den Fig. 6 und 7 bezeichnet 12 wieder den in Reihe mit der Relaiswicklung
29 liegenden Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten. 31 ist ein weiterer
derartiger Widerstand, der in Reihe mit dem Schalter 37 liegt, während beide zusammen
parallel zur Relaiswicklung 29 liegen. Parallel zum Widerstand 12 liegt der Schalter
36. 32, 33, 34 und 35 sind geeignet bemessene normale Widerstände. Beim Einschalten
des Stroms erhitzt sich der Widerstand 12 und verursacht eine Zunähme des Stroms
in der Relaiswicklung 29, wodurch ein Schließen der beiden Schalter 36 und 37 und
ein Abkühlen des Widerstandes 12 bewirkt wird. ?Mit dem Schließen des Schalters
37 aber erhitzt sich der Widerstand 31, was eine Stromschwächung in der Relaiswicklung
29 und damit ein Abfallen des Relaisankers und die damit verbundene Öffnung der
beiden Schalter 36 und 37 zur Folge hat. Danach beginnt das Spiel von neuem
| mit der Wirkung, daß die beiden Schalter 36 und 37 |
| periodisch geöffnet und geschlossen werden und |
| über besondere an ihnen angebrachte Kontakte |
| einen V erbraucherstromkreis periodisch öffnen und |
| schließen 'können, sofern es sich nicht um Geräte |
| mit kleinem Widerstand handelt, die auch unmittel- |
| bar in die Stromkreise der Schalter eingeschaltet |
| werden können. |