SE516155C2 - Belastningsvakt - Google Patents

Description

25 30 35 516 1-55 2 För åstadkommande av den önskade inställningen av belastningsgränsen eller -gränserna krävs därmed endast att motorn startas och fås att arbeta under ungefär nor- mala förhållanden för att en påverkan av initieringsor- ganet skall ge en förinställning av belastningränsen el- ler -gränserna.

Uppfinningen är med fördel tillämpbar på en sådan belastningsvakt som finns beskriven i ovan nämnda US-A-4 333 118, men den kan också utnyttjas i belast- ningsvakter som upprepat bestämmer ett värde, vilket på annat sätt representerar motorns belastning, t ex den inmatade effekten, motorns moment, motorströmmen eller fasförskjutningen mellan motorspänning och motorström.

Avvikelsevärdet kan utgöras av ett värde för en maximibelastningsgräns och av ett annat värde för en mi- nimibelastningsgräns. Varje avvikelsevärde kan vara re- presenterat eller lagrat i någon av flera olika former, exempelvis som en procentsats, vilken multiplicerad med värdet på motorns nominella effekt ger själva avvikelse- värdet. En alternativ lagringsform kan vara en procent- sats, vilken multiplicerad med värdet på den aktuella belastningen ger själva avvikelsevärdet. Avvikelsevärdet kan ockå vara lagrat som ett fast värde.

Det är också möjligt att använda exempelvis två av- vikelsevärden, vilka representerar avvikelse i samma riktning från motorns belastning i normal drift. Det mindre av dessa kan då utnyttjas som ett internt larm eller förlarm, medan det större av de två avvikelsevär- dena utgör huvudlaram och avgör när en extern larmindi- kering eller till och med ett avslag av motorn skall ske. ' En utföringsform av en belastningsvakt enligt upp- finningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar.

Fig 1 är ett schematiskt blockschema över en utfö- ringsform av en belastningsvakt enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 516 155 3 Fig 2 är ett flödesschema för förinställningen av larmgränser i en utföringsform av en belastningsvakt en- ligt uppfinningen.

Fig 3 och 4 är flödesscheman för larmfunktionen i en utföringsform av en belastningsvakt enligt uppfin- ningen.

I det i fig 1 visade blockschemat bildar en proces- sor en central styrenhet CPU i belastningsvakten. Denna centrala styrenhet CPU har två ingångar, som är anslutna till ett ingångssteg II för ström respektive till ett ingångssteg IU för spänning. Vidare har den centrala styrenheten CPU en utgång till två reläer Ll och L2 samt en analog utgång, som via ett isolationssteg IS är kopp- lad till ett drivsteg DS. Slutligen har den centrala styrenheten CPU dubbelriktade förbindelser med dels en minnesenhet ME, dels en programmerings- och presenta- tionsenhet PP.

För sin strömförsörjning har belastningsvakten .också en nätdel ND, vilken har en motorspänning som mat- ningsspänning samt har skilda spännings- och jordanslut- ningar för drivsteget DS och övriga enheter.

Ingångssteget II för ström anslutes på i och för sig känt sätt till en strömtransformator, som omsluter en av matningsledningarna till den motor som belast- ningsvakten skall övervaka. Även ingàngssteget IU för spänning anslutes på i och för sig känt sätt till mo- torns matningsledningar.

Programmerings- och presentationsenheten PP inne- håller dels en skärm för teckenpresentation, dels ett antal tangenter för inmatning av instruktioner till den centrala styrenheten CPU. Speciellt är en av dessa tan- genter en tangent T för start av en automatisk inställ- ning av belastningsgränser eller larmnivåer, såsom kom- mer att beskrivas närmare i det följande.

Processorn i belastningsvakten i fig l genomlöper de i fig 2 visade processtegen, då nämnda tangent för s... ,, __ .- v ~ ~ _ 10 15 20 25 30 35 51-6 1-55 4 automatisk inställning av larmnivàer intryckes, vilket skall ske när motorn arbetar i normal drift.

I ett första steg l avkännes då om larmgränser för överbelastning eller larmgränser för underbelastning skall inställas. Om en maxgräns, dvs ett gränsvärde för överbelastning, skall inställas, lastning och till detta värde adderas i ett steg 2 ett avkännes aktuell be- avvikelse- eller marginalvärde, som är lagrat i belast- ningsvakten, t ex i minnesenheten ME, och representerar den maximalt tillåtna avvikelse över normal belastning, dvs belastningen vid normal drift, som ej kräver aktive- ring av en larmindikering. Den erhållna summan, som så- ledes utgör maxgränsvärdet, jämföres i nästa steg 3 med motorns nominella effekt. Om maxgränsvärdet är större än 125% av den nominella effekten, sättes maxgränsvärdet i ett steg 4 lika 125% av den nominella effekten, medan i annat fall den erhållna summan användes som maxgränsvär- de. _ Värdet på aktuell belastning, avvikelsevärdet och den nominella effekten räknas lämpligen i procent av denna senare.

Därefter inställes en förlarmsnivà på väsentligen samma sätt som huvudlarmsnivån. Således avkännes aktuell belastning och till detta värde adderas i ett steg 5 ett marginalvärde, som är lagrat i belastningsvakten och re- presenterar den mot en förlarmsnivà svarande avvikelsen över normal belastning före aktivering av en förlarmsin- dikering. Den erhållna summan, som således utgör för- larmsgränsvärdet, jämföres i nästa steg 6 med den nomi- nella effekten. Om förlarmsgränsvärdet är större än 125% av den nominella effekten, sättes förlarmsgränsvärdet i ett steg 7 lika med 125% av den nominella effekten, me- dan i annat fall den erhållna summan användes som för- larmsgränsvärde.

Om den centrala styrenheten CPU i det första steget 1 avkänner att en larmgräns för underbelastning skall 10 15 20 25 30 35 516 155 5 inställas, så jämföres den aktuella belastningen med den maximalt tillåtna avvikelsen i ett steg 8. Om den aktu- ella belastningen är mindre än den maximalt tillåtna av- vikelsen, så sättes huvudgränsvärdet för underbelastning lika med noll i ett steg 9, medan i annat fall det er- hållna skillnadsvärdet i ett steg lO insättes som huvud- larmgränsvärde.

I det följande sättes ett förlarmsvärde för under- belastning på samma sätt som huvudlarmsvärdet för under- belastning. Således jämföres den aktuella belastningen med den vid förlarmsgränsen gällande avvikelsen i ett steg ll. Om den aktuella belastningen är mindre än den förlarmsgränsavvikelsen, så sättes förlarmsgränsvärdet för underbelastning lika med noll i ett steg 12, medan i annat fall det erhållna skillnadsvärdet mellan aktuell belastning och förlarmsgränsavvikelsen i ett steg 13 in- sättes som förlarmsgränsvärde.

I en alternativ utföringsform kan larmgränser in- ställas för såväl maxlast som minlast, t ex genom att slingorna i fig 2 för maxlast respektive minlast genom- löpes konsekutivt och ej är inbördes exkluderande.

Det är vidare klart, att samtliga värden kan räknas i procent av den nominella effekten, såsom är fallet i fig 2, men de kan också räknas på andra sätt. Således kan avvikelsevärdena räknas i procent av den aktuella belastningen eller i någon annan relativ skala. Det är också möjligt att använda värden uttryckta i någon verk- lig skala, som exempelvis kan avse effekt, moment eller ström.

Arbetssättet för den ovan beskrivna belastningsvak- ten, efter det att larmgränser inställts på det ovan likaledes beskrivna sättet, skall nu beskrivas under hänvisning till fig 3 och 4. För enkelhets skull be- skrivs endast huvudlarmsfunktionen, eftersom förlarms- funktionen är väsentligen analog med den. 10 15 20 25 30 35 51-6 1-55 6 Den centrala styrenheten CPU beräknar ett värde på aktuell belastning för varje period av den växelström som tillföres den av belastningsvakten övervakade växel- strömsmotorn. Detta är åskådliggjort i flödesschemat i fig 4, enligt vilken motorströmmen och motorspänningen omväxlande samplas, exempelvis 32 gånger under en växel- strömsperiod, och de samplade värdena användes för fram- tagning av ett motsvarande antal deleffektvärden, som summerade ger ett värde på den under en period av växel- strömmen tillförda effekten. En timer 14 genererar samp- lingsfrekvensen, t ex 1600 Hz, och en analog-digital- omvandlare 15 genererar ett digitalt sampelvärde, som omväxlande representerar ett strömvärde och ett spän- ningsvärde. I ett steg 16 avgöres således om den centra- la styrenheten CPU i ett steg 17 skall använda sampel- värdet som ett spänningsvärde eller i ett steg 18 använ- da det som ett strömvärde. I steget 18 beräknas den un- der perioden tillförda effekten genom summering av de perioden tillhörande produkterna av spänningssampelvär- den och tillhörande strömsampelvärden, vilka senare vart och ett tages som medelvärdet av strömsampelvärden ome- delbart före och efter respektive spänningssampelvärde.

I stegen 17 och 18 adderas strömsampelvärdena och spänningssampelvärden under längre tidsintervall än en period av växelströmmen för att den centrala styrenheten CPU med lämplig skalning av summavärdena skall kunna vi- sa aktuell motorström och aktuell motorspänning på pro- grammerings- och presentationsenhetens PP skärm.

Såsom visat i fig 3 användes det för varje period framtagna effektsummavärdet för bestämning av om en förinställd larmgräns har överskridits eller ej.

I ett steg 19 avgörs således om en ny period har börjat. Om så är fallet skalas effektsummavärdet för den föregående perioden på lämpligt sätt i ett steg 20 och effektsummavärdet i steget 18 nollställes. I ett efter- följande steg 21 sker en digital filtrering, dvs en viss 10 15 20 25 30 35 516- 155 7 utjämning av efter varandra följande effektsummavärden, och i ett steg 22 sker en uppdatering av den analoga ut- signalen pà drivstegets DS utgång.

I nästa steg 23 jämföres det uppmätta effektsumma- värdet med det förinställda gränsvärdet för aktivering av belastningsvaktens huvudlarm.

Om det uppmätta effektsummavärdet ej ligger utanför huvudlarmsgränsen, så kontrolleras i ett steg 24 huruvi- da huvudlarmet är aktiverat. Om så är fallet stängs hu- vudlarmet av i ett steg 25, medan om huvudlarmet ej är aktiverat en timer 26, som bestämmer huvudlarmsfördröj- ningen, nollställes. Den centrala styrenheten CPU är så- ledes anordnad att utlösa ett huvudlarm först när den uppmätta effekten under en förutbestämd tid legat utan- för huvudlarmsgränsen, dvs efter en förutbestämd tids- fördröjning.

Om det uppmätta effektsummavärdet däremot ligger utanför huvudlarmsgränsen, så kontrolleras i ett steg 27 huruvida huvudlarmet är aktiverat. Om så är fallet är operationscykeln avslutad för den aktuella perioden, me- dan i annat fall en kontroll göres i ett steg 28 av om huvudlarmets fördröjningstid har löpt ut. Om detta är fallet aktiveras huvudlarmet i ett steg 29, medan i mot- satt fall en kontroll göres i ett steg 3O av om fördröj- ningstiden börjat löpa. Om fördröjningstiden börjat löpa är operationscykeln avslutad för den aktuell perioden.

Om motsatsen gäller startas i ett steg 31 en timer för bestämning av fördröjningstidens slut.

Den ovan beskrivna operationscykeln genomlöpes av den centrala styrenheten CPU en gång för varje period av växelströmmen till motorn. Dessemellan hanterar den centrala styrenheten CPU liknande operationscykler för ett eller flera förlarm eller för ett annat huvudlarm, som kan avse underbelastning, om det ovan beskrivna hu- vudlarmet antages gälla överbelastning. Den centrala vv -. 10 15 20 516- 155 8 styrenheten CPU hanterar därutöver även ytterligare ope- rationscykler för andra rutiner, såsom tangenthantering.

Vid aktivering av ett förlarm kan exempelvis ut- gången till reläet Ll aktiveras, så att en visuell indi- kering av detta förhållande kan erhållas. På motsvarande sätt kan reläet L2 aktiveras vid utlösningen av ett hu- vudlarm, varigenom en annan visuell indikering kan er- hållas eller motorn slås från.

Fackmannen inser att ett flertal modifieringar av ovan beskrivna utföringsform av en belastningsvakt är möjliga inom uppfinningens ram, såsom definierad av de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan den centrala styrenheten CPU inbegripa möjligheter att i efterhand manuellt inställa larmgränser, som skiljer sig från de genom den uppfinningsenliga tekniken med avvikelsevärden snabbt inställbara larmgränserna. Det är vidare klart att uppfinningen kan realiseras med olika andelar pro- gramvara och maskinvara, dvs flera av de ingående orga- nen kan utgöras helt av programvara, delvis av program- vara och delvis av maskinvara eller helt av maskinvara.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 35 51-6 1-55 9 PATENTKRAV l. Belastningsvakt för en elektrisk motor, innefat- tande ett första organ (II, IU, CPU) för upprepad be- stämning av motorns belastning, ett andra organ (CPU) för jämförelse av aktuell motorbelastning, såsom bestämd av det första organet, med en förinställd belastnings- gräns, samt ett tredje organ (CPU, PP) för indikering av att aktuell motorbelastning överskrider belastningsgrän- sen, k ä n n e t e c k n a d av ett organ (T, CPU) för initiering av en förinställning av belastningsgränsen såsom aktuell motorbelastning ändrad med ett förutbe- stämt och i belastningsvakten lagrat avvikelsevärde, vilket initieringsorgan är avsett att påverkas då motorn arbetar i normal drift.

2. Belastningsvakt enligt kravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att avvikelsevärdet är lagrat som en procentsats, som multiplicerad med motorns nominella ef- fekt ger själva avvikelsevärdet.

3. Belastningsvakt enligt kravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att avvikelsevärdet är lagrat som en procentsats, som multiplicerad med den aktuella belast- ningen ger själva avvikelsevärdet.

4. Belastningsvakt enligt kravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att avvikelsevärdet är lagrat som ett fast värde.

5. Belastningsvakt enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k n a d av att initieringsorganet (T, CPU) är anordnat att förinställa två avvikelsevärden, vilka representerar avvikelser i samma riktning från mo- torbelastningen vid normal drift.

6. Belastningsvakt enligt patentkravet 5, k ä n - n e t e c k n a d av ett organ (1) för bestämning av avvikelseriktningen.

7. Belastningsvakt enligt något av kraven l-4, 10 15 20 516 155 10 k ä n n e t e c k n a d av att initieringsorganet (T, CPU) är anordnat att förinställa två avvikelsevärden, vilka representerar avvikelser i motsatta riktningar från motorbelastningen vid normal drift.

8. Belastningsvakt enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att initieringsorganet (T, CPU) är anordnat att förinställa fyra avvikelsevärden, av vilka två representerar olika avvikelser i en första riktning från motorbelastningen vid normal drift och två representerar olika avvikelser i en till den första riktningen motsatt andra riktning från motorbelastningen vid normal drift.

9. Belastningsvakt enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att det första organet (II, IU, CPU) är anordnat att bestämma den aktuella motorbe- lastningen som den inmatade effekten minskad med ett värde som representerar motorns förlusteffekt.

10. Belastningsvakt enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att det första organet (II, IU, CPU) är anordnat att bestämma den aktuella motorbe- lastningen som den inmatade effekten.