AT389961B - COMBINATION OF A MOTOR WITH A HEAT PROTECTOR DEVICE WITH TWO TIME CONSTANT CIRCUITS - Google Patents
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Description
Nr. 389961No. 389961
Die Erfindung betrifft eine Kombination eines Motors mit einer thermischen Zeitkonstante, vorbestimmtem Nennstiom und einer zulässigen Blockierungszeit im kalten Zustand, mit einer Wärmeschutzeinrichtung mit einer jeweils einen Kondensator aufweisenden ersten und zweiten Zeitkonstantenschaltung, wobei die erste Zeitkonstantenschaltung mit einem ersten Komparator und die zweite Zeitkonstantenschaltung mit einem zweiten Komparator verbunden ist, an welche Komparatoren eine erste bzw. zweite Bezugsspannung angelegt und ausgangsseitig eine erste Steuerschaltung angeschlossen ist, zum Abschalten der Motoranspeisung jeweils bei Überschreiten der Spannung an den Kondensatorklemmen einer der Zeitkonstantenschaltungen über die dem betreffenden Komparator zugefiihrte Bezugsspannung.The invention relates to a combination of a motor with a thermal time constant, a predetermined nominal torque and a permissible blocking time in the cold state, with a heat protection device with first and second time constant circuits each having a capacitor, the first time constant circuit having a first comparator and the second time constant circuit having a is connected to the comparator, to which comparators a first or second reference voltage is applied and on the output side a first control circuit is connected, for switching off the motor supply in each case when the voltage at the capacitor terminals of one of the time constant circuits is exceeded via the reference voltage supplied to the comparator in question.
Aus der DE-OS 2 351 158 ist eine Anzeigeeinrichtung zum Schutz eines elektromagnetischen Gerätes gegen übermäßige Erwärmung bekannt, die zwei Zeitkonstantenschaltungen (RC-Glieder) zur Simulierung der Kupfer· und Eisenverluste aufweist Die Einrichtung besteht aus einer Einheit zur Simulierung einer Schaltung mit wärmeabgebenden Widerständen sowie Kondensatoren, wobei ein Kondensate«: zur Darstellung des elektrischen Kreises und ein weiterer Kondensator zur Darstellung des magnetischen Kreises dient und eine Einrichtung zur Festlegung der Blockieizeit des Gerätes, wie eines Elektromotors, vorgesehen ist die von einem Widerstand und den beiden Kondensatoren gebildet istFrom DE-OS 2 351 158 a display device for protecting an electromagnetic device against excessive heating is known, which has two time constant circuits (RC elements) for simulating the copper and iron losses. The device consists of a unit for simulating a circuit with heat-emitting resistors and capacitors, one condensate: to represent the electrical circuit and another capacitor to represent the magnetic circuit and a device for determining the blocking time of the device, such as an electric motor, is provided, which is formed by a resistor and the two capacitors
Ferner ist aus der DE-OS 2 351 157 eine Überlast-Anzeigeeinrichtung bekannt, die ein einzelnes RC-Glied zur Simulierung der Wärmeeigenschaften aufweist. Diese Einrichtung erfordert eine Anspeisung, die einen von einer weiteren elektrischen Speisequelle stammenden Gleichstrom abgibt, wobei ein erster Stromsteuerkreis zur Festlegung derjenigen Zeitdauer, während der ein erster Überlaststrom angelegt worden ist, ein zweiter Stromsteuerkreis zur Festlegung einer zweiten Zeitdauer, während der ein zweiter, größerer Überlaststrom angelegt worden ist, und eine Einrichtung zur gegenseitig unabhängigen Festlegung dieser beiden Zeiträume vorgesehen ist.Furthermore, an overload display device is known from DE-OS 2 351 157, which has a single RC element for simulating the thermal properties. This device requires a supply that delivers a direct current originating from a further electrical supply source, a first current control circuit defining the period during which a first overload current has been applied, a second current control circuit defining a second period during which a second, larger one Overload current has been applied, and a device for mutually independent determination of these two periods is provided.
Ein Nachteil derartiger Schutzschaltungen besteht darin, daß sie einen sehr komplexen Aufbau besitzen und daß es schwierig ist, sie so auszubilden, daß sie ein reelles Abbild des thermischen Verhaltens des Motors liefern, und zwar insbesondere deshalb, weil auch ein Wärmeübergang vom Eisen zur Luft stattfindet und weil die Eisenverluste von der Spannung abhängen. Ferner ist es schwierig, die Temperaturgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, festzulegen und gleichzeitig ein Anlassen des Motors im wannen Zustand zu ermöglichen. Ferner besteht das Bedürfnis nach einer Schutzeinrichtung, die eine vorübergehende, relativ hohe Überlastung gestattet, sofern dieser eine Unterbelastung folgtA disadvantage of such protective circuits is that they have a very complex structure and that it is difficult to design them in such a way that they provide a real picture of the thermal behavior of the motor, in particular because heat transfer from iron to air also takes place and because the iron losses depend on the tension. Furthermore, it is difficult to set the temperature limits, which must not be exceeded, and at the same time to enable the engine to be started in the tub state. There is also a need for a protective device that allows a temporary, relatively high overload, provided that this is followed by an underload
Ziel der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten mit Hilfe einer Schutzschaltung zu lösen, welche die Toleranzen berücksichtigt, die vom Hersteller für den intermittierenden Betrieb zugelassen werden, ohne daß ein perfektes Abbild des thermischen Verhaltens des Motors hergestellt wird.The aim of the invention is to solve these difficulties with the aid of a protective circuit which takes into account the tolerances that are permitted by the manufacturer for intermittent operation without a perfect image of the thermal behavior of the motor being produced.
Dieses Ziel wird mit einer Kombination der eingangs dargelegten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Anlegen einer dem Quadrat des vom Motor im Betrieb aufgenommenen Stromes proportionalen Spannung an die Zeitkonstantenschaltungen vorgesehen ist, daß die Zeitkonstante der zweiten Zeitkonstantenschaltung gleich der thermischen Zeitkonstante des Motors gewählt ist und die zweite Bezugsspannung einer Überlastung von einigen Prozent über den Nennstrom des Motors entspricht, daß die Zeitkonstante der ersten Zeitkonstantenschaltung der zulässigen Blockierungszeit des Motors im kalten Zustand bei einem sechsmal so großen Strom wie dem Nennstrom entspricht und die erste Bezugsspannung im wesentlichen doppelt so groß wie die zweite ist, und daß eine zweite Steuerschaltung zur unidirektionalen Steuerung der betreffenden Spannungen an den Klemmen des Kondensators der ersten Zeitkonstantenschaltung angeordnet ist, wobei diese Spannungen stets positiv gehalten sind und die Spannung an den Klemmen des Kondensators der zweiten Zeitkonstantenschaltung höchstens gleich der Spannung an den Klemmen des Kondensators der ersten Zeitkonstantenschaltung ist.This goal is achieved with a combination of the type set out in the introduction in that, according to the invention, a device is provided for applying a voltage proportional to the square of the current consumed by the motor during operation to the time constant circuits, that the time constant of the second time constant circuit is selected to be equal to the thermal time constant of the motor and the second reference voltage corresponds to an overload of a few percent above the nominal current of the motor, that the time constant of the first time constant circuit corresponds to the permissible blocking time of the motor in the cold state at a current six times as great as the nominal current and the first reference voltage is essentially twice as large as the second one, and that a second control circuit for unidirectional control of the voltages in question is arranged at the terminals of the capacitor of the first time constant circuit, these voltages always being kept positive and the voltage at the terminals of the capacitor of the second time constant circuit is at most equal to the voltage at the terminals of the capacitor of the first time constant circuit.
Die Erfindung zeitigt den Effekt, daß aufgrund der Merkmale, daß durch die ersten Zeitkonstantenschaltung die herkömmliche Motorkühlung und durch die zweite Zeitkonstantenschaltung die für den jeweiligen Motor zulässige Blockierungszeit dargestellt werden, die Zeitkonstanten unabhängig voneinander jeweils über einen größeren Bereich als bisher bekannt festgelegt werden können. Dies ermöglicht in der Folge eine zeitweilige erhebliche Überlastung, allerdings unter der Bedingung, daß der Überlastung eine Unterbelastung folgtThe invention has the effect that, due to the features that the conventional motor cooling is represented by the first time constant circuit and the blocking time permissible for the respective motor are represented by the second time constant circuit, the time constants can be set independently of one another over a larger range than previously known. As a result, this allows for a temporary significant overload, but on the condition that the overload is followed by an underload
In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung können eine dritte Zeitkonstantenschaltung, die mit dem Eingang des zweiten Komparators verbunden ist und deren Zeitkonstante das Fünffache derjenigen der zweiten Zeitkonstantenschaltung beträgt, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines den Lauf oder Süllstand des Motors anzeigenden Singales und zur Umschaltung der zweiten sowie dritten Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von diesem Signal vorgesehen sein. Auf diese Weise wird der Motor gegen Überhitzung geschützt, wenn er nach einem Abschalten zu einem Zeitpunkt, zu dem er heiß war, wieder angelassen wird. Günstig ist ferner, wenn jede Zeitkonstantenschaltung einen durch regelmäßige Impulse gesteuerten Zerhacker aufweist, weil der Kondensator nur während der Impulse aufgeladen und folglich die Zeitkonstante relativ groß wird. Somit können Erscheinungen mit großer Zeitkonstante, wie sie beim thermischen Verhalten von Elektromotoren auftreten, sehr gut simuliert werden.In a preferred further embodiment of the invention, a third time constant circuit, which is connected to the input of the second comparator and whose time constant is five times that of the second time constant circuit, and a device for generating a signal indicating the running or full level of the motor and for switching over the second and a third time constant circuit depending on this signal. In this way, the engine is protected against overheating if it is restarted after a shutdown at a time when it was hot. It is also advantageous if each time constant circuit has a chopper controlled by regular pulses because the capacitor is only charged during the pulses and the time constant consequently becomes relatively large. In this way, phenomena with a large time constant, such as occur in the thermal behavior of electric motors, can be simulated very well.
Von Vorteil ist weiters, wenn die zweite Steuerschaltung einen Verstärker aufweist, dessen einem Eingang die Spannung an den Klemmen des Kondensators der zweiten Zeitkonstantenschaltung zugeführt ist und dessen anderer Eingang einerseits durch einen Widerstand mit den Klemmen des Kondensators der ersten -2-It is also advantageous if the second control circuit has an amplifier whose one input is supplied with the voltage at the terminals of the capacitor of the second time constant circuit and whose other input is connected on the one hand by a resistor to the terminals of the capacitor of the first -2-
Nr. 389961No. 389961
Zeitkonstantenschaltung und anderseits durch eine Diode, deren Verluststrom in der Größenordnung von einigen pA liegt, mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist. Der genannte Vorteil liegt darin, daß die der Kupfertemperatur entsprechende Spannung am ersten Kondensator nicht unter die der Eisentemperatur entbrechende Spannung am zweiten Kondensator absinken kann.Time constant circuit and on the other hand by a diode whose leakage current is in the order of a few pA, is connected to the output of the amplifier. The advantage mentioned is that the voltage on the first capacitor corresponding to the copper temperature cannot drop below the voltage on the second capacitor which is equivalent to the iron temperature.
Vorteilhaft ist außerdem, wenn die Einrichtung zur Erzeugung eines den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Signales einen Komparator aufweist, der zum Vergleich der dem Quadrat des vom Motor aufgenommenen Stromes proportionalen Spannung mit einer weiteren Bezugsspannung dient, die einigen Prozent der dem Nennstrom entsprechenden gleich ist Auf diese Weise läßt sich in äußerst einfacher Weise darstellen, daß der Motor stillsteht oder läuft.It is also advantageous if the device for generating a signal indicating the running or standstill of the motor has a comparator which serves to compare the voltage proportional to the square of the current drawn by the motor with a further reference voltage which is the same as a few percent of the nominal current In this way it can be shown in an extremely simple manner that the engine is stationary or running.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Wärmeschutzeinrichtung zusätzlich einen Komparator, dem einerseits die Ausgangsspannung eines der Kondensatoren der Zeitkonstantenschaltungen und anderseits eine negative Bezugsspannung zugeführt sind, und einen zusätzlichen Zerhacker aufweisen, der von der Ausgangsspannung dieses Komparators gesteuert und zur Verhinderung einer negativen Aufladung dieses Kondensators ausgebildet ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Kondensatoren der Zeitkonstantenschaltungen negativ aufgeladen werden und daß infolgedessen die Zeitkonstantenschaltungen Kupfer- oder Eisentemperaturen simulieren, die unter der Umgebungstemperatur liegen.In a further preferred embodiment, the heat protection device can additionally have a comparator, to which the output voltage of one of the capacitors of the time constant circuits and, on the other hand, a negative reference voltage are supplied, and an additional chopper, which is controlled by the output voltage of this comparator and to prevent negative charging of this capacitor is trained. This prevents the capacitors of the time constant circuits from being negatively charged and, consequently, the time constant circuits from simulating copper or iron temperatures that are below the ambient temperature.
Schließlich kann die dem Quadrat des vom Motor aufgenommenen Stromes proportionale Spannung von mit Verstärkern verbundenen Niederstrom-Signaldetektoren abgegeben und nach Gleichrichtung und Glättung einem Komparator zugeführt sein, dem anderseits eine positive Bezugsspannung von einer den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Einrichtung zugeleitet ist, die im Falle eines Ausfalles einer Phase die allmähliche Entladung eines Kondensators bewirkt, wobei dessen Klemmenspannung einem Komparator zur Abgabe eines die Abschaltung der Motoranspeisung bewirkenden Signales zugeführt ist. Diese Maßnahmen gewährleisten die Abschaltung der Motoranspeisung im Falle des Ausfalles einer Phase in einfacher und zuverlässiger Weise.Finally, the voltage proportional to the square of the current drawn by the motor can be emitted by low-current signal detectors connected to amplifiers and, after rectification and smoothing, can be fed to a comparator which, on the other hand, is supplied with a positive reference voltage from a device which indicates the running or standstill of the motor and which In the event of a phase failure, a capacitor is gradually discharged, the terminal voltage of which is fed to a comparator for outputting a signal which causes the motor supply to be switched off. These measures ensure that the motor supply is switched off in the event of a phase failure in a simple and reliable manner.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist; es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to a preferred exemplary embodiment which is shown schematically in the drawings; show it
Fig. 1 ein Schaltbild einer Wärmeschutzeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung undFig. 1 is a circuit diagram of a heat protection device according to a preferred embodiment of the invention and
Fig. 2 eine Darstellung der Kurven der zulässigen Überlastzeiten eines Motors in Abhängigkeit von dem von ihm aufgenommenen Strom.Fig. 2 shows the curves of the permissible overload times of a motor as a function of the current consumed by it.
In Fig. 1 sind drei Verstärker (1), (2) und (3) dargestellt, die als Integratoren geschaltet sind (Widerstände (100-101), (200-201), (300-301) und Kondensatoren (102), (202), (302)), die zweckmäßigerweise durch Rogowski-Sonden (nicht dargestellt) gespeist werden, welche Signale gering»- Stärke liefern, die zu der Ableitung des Stroms proportional sind, der in den jeweiligen Phasenkondensatoren fließt, die einen Asynchronmotor mit dem Drehstromnetz verbinden. Der Ausgang jedes Verstärkers ist über einen Widerstand (103), (203) bzw. (303) mit seinem, kein Signal empfangenden Eingang und über einen Kondensator (104), (204) bzw. (304), der über einen Widerstand (105), (205) bzw. (305) mit der Masse verbunden ist, mit einem Eingang eines zweiten Verstärkers (4), (5) bzw. (6) verbunden. Der andere Eingang des zweiten Verstärkers ist mit der Masse über einen Widerstand (400), (500) bzw.(600) und mit seinem Ausgang über eine Diode (401), (501) bzw. (601) verbunden. Die Ausgänge der zweiten Verstärker sind gemeinsam mit einem dritten Verstärker (7) verbunden, und zwar über Dioden (402), (502) bzw. (602), deren Anoden über Widerstände (403), (503), (603) mit den anderen Eingängen des zweiten Verstärkers verbunden sind.1 shows three amplifiers (1), (2) and (3) which are connected as integrators (resistors (100-101), (200-201), (300-301) and capacitors (102), (202), (302)), which are expediently fed by Rogowski probes (not shown), which provide signals of low strength which are proportional to the derivation of the current which flows in the respective phase capacitors which have an asynchronous motor connect the three-phase network. The output of each amplifier is via a resistor (103), (203) or (303) with its input receiving no signal and via a capacitor (104), (204) or (304) connected via a resistor (105 ), (205) or (305) is connected to the ground, connected to an input of a second amplifier (4), (5) or (6). The other input of the second amplifier is connected to ground via a resistor (400), (500) or (600) and to its output via a diode (401), (501) or (601). The outputs of the second amplifier are connected together to a third amplifier (7), namely via diodes (402), (502) and (602), the anodes of which are connected to the resistors (403), (503), (603) other inputs of the second amplifier are connected.
Die Verstärker (1), (2) und (3) liefern an ihrem Ausgang Wechselspannungen, die zu den obengenannten Phasenströmen proportional sind und die durch die Dioden (401) und (402) gleichgerichtet werden.The amplifiers (1), (2) and (3) supply AC voltages at their output which are proportional to the above-mentioned phase currents and which are rectified by the diodes (401) and (402).
Der Verstärker (7) gestattet die Einstellung der größten dieser drei Spannungen auf einen vorbestimmten Wert, wenn der Motor auf seinem Nennstrom (IN) arbeitet.The amplifier (7) allows the greatest of these three voltages to be set to a predetermined value when the motor is operating at its nominal current (IN).
Zu diesem Zweck ist sein zweiter Eingang über einen verstellbaren Widerstand (701), der mit einem Widerstand (702) in Reihe ist, mit der Anode der an seinen Ausgang angeschlossenen Diode (700) verbunden. Ein Widerstand (703) verbindet diesen zweiten Eingang mit der Masse. Eine Filterschaltung besitzt einen Widerstand (704), der mit der Anode der Diode (700) verbunden ist und mit einem mit der Masse verbundenen Kondensator (705) in Reihe istFor this purpose, its second input is connected to the anode of the diode (700) connected to its output via an adjustable resistor (701) which is in series with a resistor (702). A resistor (703) connects this second input to ground. A filter circuit has a resistor (704) connected to the anode of the diode (700) and in series with a capacitor (705) connected to ground
Die Anoden der Dioden (402), (502) und (602) sind gemeinsam mit einem Eingang eines Komparators (8) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (901), (902) mit dem Ausgang des Komparators (9) verbunden ist Dieser erhält einerseits die Spannung an dem gemeinsamen Punkt (A) zwischen dem Widerstand (704) und dem Kondensator (705) und andererseits eine Bezugsgleichspannung, die über die Widerstandsbrücke (903), (904) von einer Quelle (V+) geliefert wird. Diese Bezugsspannung ist beispielsweise die Spannung, die der Spannung bei (A) bei einem Strom in dem Motor von 10 % des Nennwertes (IN) ist. Mit anderen Worten, solange der Motor in Betrieb ist, liefert der Komparator (9) notwendigerweise eine logische Stufe 1 (positive Spannung) an seinem Ausgang. Er kann nur bei Stillstand des Motors an seinem Ausgang eine Stufe 0 (negative Spannung) liefern. Infolgedessen liefert der Komparator (8) nur während des Betriebs des Motors jedesmal dann eine Stufe 0 (negative Spannung) an seinem Ausgang, wenn die Ausgangsspannung der Verstärker (4), (5) und (6) den Wert 0 passiert, d. h. bei Nichtvorhandensein einer -3-The anodes of the diodes (402), (502) and (602) are connected together to an input of a comparator (8), the other input of which is connected to the output of the comparator (9) via a resistance bridge (901), (902) This receives on the one hand the voltage at the common point (A) between the resistor (704) and the capacitor (705) and on the other hand a reference DC voltage, which is supplied via the resistor bridge (903), (904) from a source (V +). This reference voltage is, for example, the voltage that is the voltage at (A) at a current in the motor of 10% of the nominal value (IN). In other words, as long as the motor is in operation, the comparator (9) necessarily supplies a logic level 1 (positive voltage) at its output. It can only deliver a stage 0 (negative voltage) at its output when the motor is at a standstill. As a result, the comparator (8) only provides a stage 0 (negative voltage) at its output only during the operation of the motor when the output voltage of the amplifiers (4), (5) and (6) passes the value 0, i.e. H. in the absence of a -3-
Nr. 389961No. 389961
Phase. In diesem Fall entlädt sich ein Kondensator (802), der über eine Widerstandsbrücke (800 - 801) mit einer positiven Spannung (V+) geladen wird, bei jedem Nulldurchgang der Ausgangsspannung der Verstärker (4), (5) und (6), und nach einer gewissen Anzahl von Nulldurchgängen ist die Spannung an seinen Anschlüssen so niedrig, daß sie einen Komparator (10) kippen läßt, dessen Eingangsanschluß die Spannung an den S Anschlüssen des Kondensators (802) erhält, während der andere Eingangsanschluß mit einer Bezugsspannung gespeist wird, die durch eine Quelle (V+) und eine Widerstandsbrücke (1000 -1001) bestimmt wird.Phase. In this case, a capacitor (802), which is charged with a positive voltage (V +) via a resistance bridge (800 - 801), discharges with each zero crossing of the output voltage of the amplifiers (4), (5) and (6), and after a certain number of zero crossings, the voltage at its terminals is so low that it tilts a comparator (10), the input terminal of which receives the voltage at the S terminals of the capacitor (802), while the other input terminal is supplied with a reference voltage, which is determined by a source (V +) and a resistance bridge (1000 -1001).
Das Ausgangssignal des Komparators (10) wird einerseits über eine Diode (1002) an das Setzelement (1100) eines Kippkreises (1100-1101) angelegt, der an seinem Ausgang (1102) ein Signal zur Erregung des Relais (nicht dargestellt) liefert, das dem gebräuchlichen Schutzschalter des Motors ein Steuersignal liefert. 10 Andererseits ist der Ausgang des Komparators (10) mit dem Setzelement (1200) eines Kippkreises (1200 -1201) verbunden, der zur Zündung einer Elektrolumineszenz-Anzeigediode (nicht dargestellt) dient, die mit seinem Ausgang (1202) verbunden ist.The output signal of the comparator (10) is applied on the one hand via a diode (1002) to the setting element (1100) of a flip-flop (1100-1101), which provides at its output (1102) a signal to excite the relay (not shown), which provides the control circuit breaker of the motor with a control signal. 10 On the other hand, the output of the comparator (10) is connected to the setting element (1200) of a flip-flop (1200-1201), which is used to ignite an electroluminescent display diode (not shown) which is connected to its output (1202).
Gegenüber der in der französischen Patentschrift 2 468 238 beschriebenen Schaltung zur Feststellung des Phasenverlusts ist die »findungsgemäße Schaltung zur Feststellung des Phasenverlusts insofern vereinfacht, als 15 die Einrichtungen zur Filterung des Drehstroms, der das Abbild des Stroms in den Phasenleitem des Motors bildet, keine Drosselspule auf weisen. Diese Vereinfachung wird dadurch möglich, daß die Rogowski-Sonden eine Spannung liefern, die so gering ist, daß man Verstärker benutzen kann, ohne sie zu sättigen. Es genügt hierbei, daß diese eine so geringe Ausgangsimpedanz besitzen, daß ihr Ausgangssignal bei Phasenverlust glatt den Nullwert passiert und somit für die Schaltung zur Feststellung des Phasenverlusts direkt verwendbar ist 20 Das Signal am Punkt (A) wird über Widerstände (1300), (1400) und (1500) jeweils an einen Eingang von drei Verstärkern (13), (14) und (15) angelegt, deren anderer Eingang mit der Masse verbunden ist Die Ausgänge dieser Verstärker sind jeweils mit dem ersten Eingang über umgekehrt geschaltete Dioden (1301), (1401) bzw. (1501) und Widerstände (1302), (1402) bzw. (1502) verbunden. Die Anoden dieser Dioden sind jeweils mit dem ersten Eingang der Verstärker durch eine Diode (1303), (1403) bzw. (1503) verbunden. 25 Dieser Eingang erhält ferner im Fall der Verstärker (14) und (15) über einen Widerstand (1404) bzw. (1504) eine negative Spannung (V-). Eine derartige an sich bekannte Schaltung liefert an ihrem Ausgang (B) eine Spannung, die zum Quadrat des Stroms proportional ist der dem größten der drei Werte der Phasenströme entspricht.Compared to the circuit for determining the phase loss described in French patent specification 2,468,238, the circuit for determining the phase loss according to the invention is simplified in that the devices for filtering the three-phase current, which forms the image of the current in the phase conductors of the motor, are not a choke coil exhibit. This simplification is made possible by the Rogowski probes delivering a voltage so low that amplifiers can be used without saturating them. It is sufficient that these have such a low output impedance that their output signal passes the zero value when the phase is lost and can therefore be used directly for the circuit for determining the phase loss. 20 The signal at point (A) is obtained via resistors (1300), (1400 ) and (1500) each applied to an input of three amplifiers (13), (14) and (15), the other input of which is connected to ground. The outputs of these amplifiers are each connected to the first input via diodes (1301) connected in reverse. , (1401) or (1501) and resistors (1302), (1402) or (1502) connected. The anodes of these diodes are each connected to the first input of the amplifiers by a diode (1303), (1403) and (1503). 25 In the case of amplifiers (14) and (15), this input also receives a negative voltage (V-) via a resistor (1404) and (1504). Such a circuit known per se supplies at its output (B) a voltage which is proportional to the square of the current which corresponds to the largest of the three values of the phase currents.
Der Punkt (B) ist über Widerstände (1600) und (1700) mit zwei Unterbrechern (16), (17) verbunden, die 30 durch Impulsfolgen gesteuert werden, die von zwei monostabilen Kippkreisen (1900-1901) und (2000-2001) geliefert werden. Diese beiden Kippkreise werden durch einen Hauptschwinger erregt der aus zwei Nj-Kreisen (2100) und (2101) besteht. Ein dritter monostabiler Kippkreis (2200-2201) kann ebenfalls den Unterbrecher (17) steuern, der Impulse des Kippkreises (2000-2001) oder des Kippkreises (2200-2201) empfängt, und zwar je nach dem Zustand einer logischen Einheit, die aus drei Nj-Kreisen (2300), (2301) und (2302) besteht. 35 Der Kreis (2301) wird durch das aus dem Stillstandsdetektor (9) austretende Signal gesteuert, sodaß der Kippkreis (2000-2001) schließlich den Unterbrecher (17) betätigt wenn der Motor in Betrieb ist, während der Unterbrecher (17) bei Stillstand des Motors durch den Kippkreis (2200-2201) gesteuert wird.The point (B) is connected via resistors (1600) and (1700) to two interrupters (16), (17) which are controlled 30 by pulse sequences which are controlled by two monostable trigger circuits (1900-1901) and (2000-2001) to be delivered. These two tilting circles are excited by a main oscillator consisting of two Nj circles (2100) and (2101). A third monostable multivibrator (2200-2201) can also control the breaker (17), which receives pulses from the multivibrator (2000-2001) or the multivibrator (2200-2201), depending on the state of a logic unit consisting of three Nj circles (2300), (2301) and (2302) exist. 35 The circuit (2301) is controlled by the signal emerging from the standstill detector (9), so that the flip-flop (2000-2001) finally actuates the interrupter (17) when the engine is in operation, while the interrupter (17) when the Motor is controlled by the trigger circuit (2200-2201).
Die Unterbrecher (16) und (17) laden zwei Kondensatoren (24) und (25), deren Spannung über einen Widerstand (2600) bzw. (2700) an einen Verstärker (26) bzw. an zwei Verstärker (27) und (28) angelegt 40 wird. Die Verstärker (26) bis (28) bestehen aus Feldeffekttransistoren und haben infolgedessen eine sehr hohe Eingangsimpedanz.The interrupters (16) and (17) charge two capacitors (24) and (25), the voltage across a resistor (2600) and (2700) to an amplifier (26) and two amplifiers (27) and (28 ) is created 40. The amplifiers (26) to (28) consist of field effect transistors and consequently have a very high input impedance.
Der Ausgang des Verstärkers (26) ist mit einem Eingang eines Verstärkers (29) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (2900-2901) mit einer positiven Spannung (V+) gespeist wird. Der Ausgang des Verstärkers (29) ist über eine Diode (2902) mit dem Bauelement (1100) des Kippkreises 45 (1100-1101) verbunden. Ebenso ist der Ausgang des Verstärkers (28) mit einem Eingang eines Verstärkers (30) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (3000-3001) mit einer Spannung (V+) gespeist wird und dessen Ausgang über eine Diode (3002) mit dem Setzelement (1100) verbunden istThe output of the amplifier (26) is connected to an input of an amplifier (29), the other input of which is fed with a positive voltage (V +) via a resistance bridge (2900-2901). The output of the amplifier (29) is connected via a diode (2902) to the component (1100) of the flip-flop 45 (1100-1101). The output of the amplifier (28) is also connected to an input of an amplifier (30), the other input of which is fed with a voltage (V +) via a resistance bridge (3000-3001) and the output of which is connected to the setting element via a diode (3002) (1100) is connected
Der Ausgang des Verstärkers (27) ist mit dem dem Widerstand (2600) und dem Kondensator (24) gemeinsamen Punkt über eine Diode (2701) verbunden, deren Verluststrom etwa ein Picoampere beträgt und auf 50 die ein Widerstand (2702) folgt. Da eine derartige Diode praktisch keinen entgegengesetzten Strom hat, besteht keine Gefahr der Entladung des Kondensators (24) auf diesem Weg.The output of the amplifier (27) is connected to the point common to the resistor (2600) and the capacitor (24) via a diode (2701), the leakage current of which is approximately one picoampere and followed by a resistor (2702). Since such a diode has practically no opposite current, there is no risk of the capacitor (24) being discharged in this way.
Der Verstärker (27) soll verhindern, daß die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (24) zu einem beliebigen Zeitpunkt kleiner als die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25) werden kann. Würde dies nämlich geschehen, so würde der Entladestrom der Kapazität (25), der über den Verstärker (27) die Diode 55 (2701) und den Widerstand (2702) übertragen wird, dazu neigen, den Kondensator (24) aufzuladen, bis dieThe amplifier (27) is intended to prevent the voltage at the connections of the capacitor (24) from being at any time lower than the voltage at the connections of the capacitor (25). If this were to happen, the discharge current of the capacitor (25), which is transmitted via the amplifier (27), the diode 55 (2701) and the resistor (2702), would tend to charge the capacitor (24) until the
Spannungen an den Anschlüssen der beiden Kondensatoren gleich sind.Voltages at the connections of the two capacitors are the same.
Der Ausgang des Verstärkers (28) ist mit einem Eingang eines Verstärkers (31) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (3100-3101) mit einer Spannung (V-) gespeist wird. Der Ausgang des Verstärkers (31) ist einerseits über einen Widerstand (3102) und eine darauffolgende Diode (3103) mit diesem 60 anderen Eingang und andererseits mit der Elektrode zur Steuerung eines Unterbrechers (32) verbunden, der sich zwischen der Masse und dem gemeinsamen Punkt des Unterbrechers (17) und des Kondensators (25) befindet. -4-The output of the amplifier (28) is connected to an input of an amplifier (31), the other input of which is fed with a voltage (V-) via a resistance bridge (3100-3101). The output of the amplifier (31) is connected on the one hand via a resistor (3102) and a subsequent diode (3103) to this other 60 input and on the other hand to the electrode for controlling an interrupter (32) which is located between the ground and the common point the breaker (17) and the capacitor (25). -4-
Nr. 389961No. 389961
Die Ausgangsspannungen der Verstärker (29) und (30) werden über eine Diode (2903) bzw. (3003) an das Setzelement (3300) eines Kippkreises (3300-3301) angelegt, das zur Zündung einer Elektrolumineszenz-Anzeigediode (nicht dargestellt) dient, die mit seinem Anschluß (3302) verbunden ist.The output voltages of the amplifiers (29) and (30) are applied via a diode (2903) and (3003) to the setting element (3300) of a flip-flop (3300-3301), which is used to ignite an electroluminescent display diode (not shown) connected to its connector (3302).
Wenn der Strom des Motors nach Null neigt, sind die Kondensatoren (24) und (25) bestrebt, sich infolge des Vorhandenseins der Störkapazitäten der Schaltung in die Masse zu entladen. Nachdem sie eine Spannung Null erreicht haben, würden diese Kondensatoren sogar dazu neigen, sich mit einer negativen Spannung wieder aufzuladen. In diesem Fall würde die negative Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25), die über den Widerstand (2700) und den Verstärker (28) auf einen Eingang des Verstärkers (31) übertragen wird, mit der negativen Spannung verglichen, die an den anderen Eingang des als Komparator geschalteten Verstärkers (31) angelegt wird. Infolgedessen würde ein Befehl zur Öffnung des Unterbrechers (32) ausgesendet, was die schnelle Entladung des Kondensators (25) bis zu einem Wert Null zur Folge hätte. Die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (24) würde auf die oben beschriebene Weise der Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25) folgen und würde somit ebenfalls schnell auf den Wert Null gebracht werden. Die Bedeutung dieser Maßnahme wird im Nachstehenden noch erläutert.When the motor current tends to zero, capacitors (24) and (25) tend to discharge to ground due to the presence of the circuit's parasitic capacitance. After reaching zero voltage, these capacitors would even tend to recharge with a negative voltage. In this case, the negative voltage at the terminals of the capacitor (25), which is transmitted via the resistor (2700) and the amplifier (28) to one input of the amplifier (31), would be compared with the negative voltage that at the others Input of the amplifier (31) connected as a comparator is applied. As a result, a command to open the breaker (32) would be sent, which would result in the rapid discharge of the capacitor (25) to a value of zero. The voltage at the connections of the capacitor (24) would follow the voltage at the connections of the capacitor (25) in the manner described above and would thus also be quickly brought to the value zero. The importance of this measure is explained below.
Die Schaltung, die aus einem Unterbrecher besteht, der einen Kondensator während der periodischen Zeitintervalle, in denen er geschlossen ist, mit einer Spannung lädt, die das Abbild eines Stroms darstellt, der in einer Last eine Erwärmung verursacht, ist an sich bekannt. Bekanntlich gestattet sie die Simulierung der Erwärmung oder Abkühlung der Last ohne Durchführung einer Temperaturmessung und ist besonders zweckmäßig, wenn die thermische Zeitkonstante der Last groß ist, was bei einem Elektromotor der Fall ist.The circuit, consisting of an interrupter, which charges a capacitor with a voltage during the periodic time intervals in which it is closed, is known per se, being the image of a current which causes heating in a load. As is known, it allows the heating or cooling of the load to be simulated without carrying out a temperature measurement and is particularly expedient if the thermal time constant of the load is large, which is the case with an electric motor.
Die durch eine derartige Schaltung bestimmte Zeitkonstante hängt nämlich von dem Wert der Bauelemente und der Dauer der Steuerimpulse der Unterbrecher ab.The time constant determined by such a circuit namely depends on the value of the components and the duration of the control pulses of the interrupters.
Bei der beschriebenen Vorrichtung ist eine erste Schaltung dieser Art (monostabiler Kippkreis (2000-2001), Unterbrecher (17), Kondensator (25)) so ausgebildet, daß sie eine Zeitkonstante (0L) festlegt, die für das thermische Verhalten des Motors in seinem Betrieb bei mittlerer Temperatur repräsentierend ist: diese Zeitkonstante ist die vom Hersteller festgelegte Zeitkonstante der normalen Abkühlung (beispielsweise ist 0L = 95 sec). Die erste Schaltung gewährleistet den Wärmeschutz des Motors bei Betrieb gegen geringe Überlasten auf folgende Weise:In the device described, a first circuit of this type (monostable multivibrator (2000-2001), breaker (17), capacitor (25)) is designed so that it defines a time constant (0L), which is responsible for the thermal behavior of the motor in its Operation at medium temperature is representative: this time constant is the time constant of the normal cooling set by the manufacturer (for example, 0L = 95 sec). The first circuit ensures the thermal protection of the motor during operation against small overloads in the following way:
Die von der Widerstandsbrücke (3000-3001) an einen Eingang des Verstärkers (30) angelegte Bezugsgleichspannung ist auf einen solchen Wert eingestellt, daß sie einer Überlast von einigen Prozent (beispielsweise 7 bis 8 %) entspricht, d. h. daß der als Komparator geschaltete Verstärker (30) dem Kippkreis (1100-1101) ein Signal zur Unterbrechung der Speisung des Motors liefert, sobald der Strom (I) seinen Nennwert (Ij^) um 7 oder 8 % übersteigt. Dieser Wert wurde aus der in Fig. 2 in durchgehender Linie gezeichneten Kurve ermittelt, die die zulässige Überlastzeit (ts) (in Sekunden ausgedrückt), wie sie vom Hersteller festgelegt wird, in Abhängigkeit von dem Verhältnis (I/In) angibt, wenn der Motor warm ist. Geht man davon aus, daß diese Kurve sich asymptotisch einer zur Ordinatenachse parallelen Geraden, die durch den Abszissenpunkt 1,07 oder 1,08 läuft, nähert, so stellt man bei der Berechnung der von der Vorrichtung gegebenen Auslösezeiten bei verschiedenen Werten (I/In) (Simulierung) fest, daß diese praktisch mit den von demThe reference DC voltage applied from the resistance bridge (3000-3001) to an input of the amplifier (30) is set to such a value that it corresponds to an overload of a few percent (e.g. 7 to 8%), i.e. H. that the amplifier (30) connected as a comparator supplies the trigger circuit (1100-1101) with a signal to interrupt the supply to the motor as soon as the current (I) exceeds its nominal value (Ij ^) by 7 or 8%. This value was determined from the curve drawn in solid line in FIG. 2, which indicates the permissible overload time (ts) (expressed in seconds), as specified by the manufacturer, as a function of the ratio (I / In) when the Engine is warm. If one assumes that this curve asymptotically approaches a straight line parallel to the axis of ordinate, which runs through the abscissa point 1.07 or 1.08, the calculation of the tripping times given by the device at different values (I / In ) (Simulation) found that these are practically compatible with those of the
Hersteller festgelegten zulässigen Zeiten zusammenfallen.Manufacturer coincide with permissible times.
Eine zweite Schaltung zur Erzeugung einer Zeitkonstante besteht aus dem monostabilen Kippkreis (2200-2201), dem Unterbrecher (17) und dem Kondensator (25). Die Schaltung ist so ausgebildet, daß diese Zeitkonstante (0j^) etwa gleich 5 0^ ist Bei Stillstand kühlt der Motor nämlich wesentlich langsamer ab als im Betrieb (da der Ventilator abgeschaltet ist). Wenn dar Motor wieder angelassen wird, muß der Kondensator (25) anfangs mit einer Spannung geladen sein, die ein Abbild der Temperatur darstellt, die er bei Stillstand hat und die von der Zeit abhängt, während welcher der Motor im Stillstand war.A second circuit for generating a time constant consists of the monostable multivibrator (2200-2201), the interrupter (17) and the capacitor (25). The circuit is designed in such a way that this time constant (0j ^) is approximately equal to 5 0 ^ When the motor is at a standstill it cools down much more slowly than in operation (since the fan is switched off). When the engine is restarted, the capacitor (25) must initially be charged with a voltage which is an image of the temperature that it has at standstill and depends on the time during which the engine was at a standstill.
Eine dritte Schaltung zur Erzeugung einer Zeitkonstante besteht aus dem monostabilen Kippkreis (1900-1901), dem Unterbrecher (16) und dem Kondensator (24). Die von dieser Schaltung bestimmte Zeitkonstante (0q) ist für die für den Motor zulässige Blockierungszeit repräsentierend. Sie beträgt beispielsweise 175 Sekunden bei einer Blockierungszeit von 10 Sekunden in kaltem Zustand und bei einem Strom von 6 Ij^. Dieser Wert der Blockierungszeit eignet sich für die Bestimmung von (¢¢) durch Simulierung, da da* Anlaßstrom bei einem Asynchronmotor etwa 61^ beträgt und da der Motor gegen zu lang dauernde oder zu häufig wiederholte Anlaßvorgänge und, allgemein, gegen starke Überlasten zu schützen ist Es bleibt jedoch dem Benutzer der Schaltung die Möglichkeit, wenn die Blockierungszeit durch einen von 6IN abweichendenA third circuit for generating a time constant consists of the monostable multivibrator (1900-1901), the interrupter (16) and the capacitor (24). The time constant (0q) determined by this circuit is representative of the blocking time permitted for the motor. For example, it is 175 seconds with a blocking time of 10 seconds in the cold state and with a current of 6 Ij ^. This value of the blocking time is suitable for the determination of (¢¢) by simulation, since the * starting current for an asynchronous motor is approximately 61 ^ and since the motor must be protected against starting processes which are too long or repeated too often and, in general, against excessive overloads However, the user of the circuit has the option if the blocking time is different from 6IN
Blockierungsstrom des Motors gegeben ist, den Wert von (0q) so zu korrigieren, daß er der Blockierungszeit bei 6 Ij^ entspricht. Die Einstellung von (0ς.) wird beispielsweise durch Einstellung des Werts des Widerstands (1600) erreicht.Blocking current of the motor is given to correct the value of (0q) so that it corresponds to the blocking time at 6 Ij ^. The setting of (0ς.) Is achieved, for example, by setting the value of the resistance (1600).
Die beiden mit unterbrochenen Linien gezeichneten Kurvenabschnitte von Fig. 2 geben die zulässigen Überlastzeiten bei kaltem Motor in Abhängigkeit von (1/Ij^) an. Eine bestimmte Anzahl von Punkten dieserThe two curve sections drawn with broken lines in FIG. 2 indicate the permissible overload times when the engine is cold as a function of (1 / Ij ^). A certain number of points this
Kurven werden durch die vom Hersteller gelieferten Angaben definiert. Um diese Punkte annähernd durch eine -5-Curves are defined by the information provided by the manufacturer. To approximate these points by a -5-
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ELJ | Ceased due to non-payment of the annual fee | ||
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