CH375071A - A protective circuit for an electrical device that represents a thermal image - Google Patents

A protective circuit for an electrical device that represents a thermal image

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CH375071A
CH375071A CH117260A CH117260A CH375071A CH 375071 A CH375071 A CH 375071A CH 117260 A CH117260 A CH 117260A CH 117260 A CH117260 A CH 117260A CH 375071 A CH375071 A CH 375071A
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electrical
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CH117260A
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Rollig Karl
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H6/00Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
    • GPHYSICS
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    • G06G7/48Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators
    • G06G7/56Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators for heat flow
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Description

  

  Ein     thermisches    Abbild     darstellende        Schutzschaltung        für    ein     elektrisches    Gerät    Die Erfindung     betrifft    eine ein thermisches Abbild  darstellende Schutzschaltung, welche die thermischen  Verhältnisse elektrischer Geräte mit mehreren den  selben Strom     führenden    Teilen nachbildet.

   Insbe  sondere     betrifft    sie die     thermische    Nachbildung von       Halbleiter-Gleichrichtern,    welche in Metallplatten  eingebettet sind und bei denen sich weitere metalli  sche     Teile    zur Zuführung des Stromes und zur Küh  lung der ganzen Anordnung befinden.  



  Solche Einrichtungen lassen sich nicht mit ein  fachen Modellen, wie sie bisher bekanntgeworden  sind, nachbilden. Bisher hat man thermische Abbilder  durch massstabgetreue Umwandlungen der thermi  schen Eigenschaften ausgeführt. Man hat den durch  fliessenden Strom in     einem    bestimmten Verhältnis ver  kleinert und dementsprechend auch die Wärmeauf  nahmefähigkeit und Wärmeleitfähigkeit des zu schüt  zenden Gegenstandes     in    ein solches     Verhältnis    zu  den entsprechenden     thermischen    Eigenschaften des       Modelles    gebracht, dass die Zeiten, nach denen     eine     bestimmte Temperatur erreicht wird, in beiden       Fällen    gleich sind.

   Man hat also     thermische    Eigen  schaften des Gegenstandes durch thermische Eigen  schaften des     Modelles    nachgebildet und nur die  Werte     massstabmässig    geändert.  



  Es ist auch     bekanntgeworden,    Relais zu verwen  den, deren     Kennlinien,    also deren     funktionelle    Ab  hängigkeit der     Auslösezeit    vom     zugeführten    Strom  etwa den     thermischen    Grössen des Schutzgegenstandes  entsprechen.

   Man hat     Zeitverzögerungsglieder    an  diesen Relais vorgesehen, welche mechanisch, ther  misch oder     magnetisch    wirken und so     konstruiert     sind, dass sie den thermischen Vorgang am Schutz  gegenstand analog nachahmen.     Insbesondere    hat man  in neuer Zeit auch die     Aufladung    von Konden  satoren hierzu ausgenutzt, wobei die am Kondensator  entstehende     Spannung    nach Durchgang des     Stromes       der am Schutzgegenstand entstehenden Temperatur       analog    ist.

   Die Zeitkonstante des elektrischen     Kreises     entspricht der Zeitkonstanten für die Erwärmung des       Schützlings.     



  Bei allen diesen Geräten hat     man    ein einziges  Verzögerungsglied verwendet und versucht, deren       Kennlinie    etwa den     Wärmekennlinien    des Schützlings       anzupassen.    Diese     Methode    ist bei     einfachen    Ge  räten, bei denen im wesentlichen nur ein einziges       wärmespeicherndes    Glied und eine     einzige    Wärme  quelle vorhanden ist, ausreichend.

   Je mehr Wärme  quellen aber vorhanden sind, und je mehr     Teile    ver  schiedener Wärmekapazität verwendet werden müs  sen, um so ungenügender ist es     möglich,    -die thermi  schen Eigenschaften     mit        Hilfe    einer einzigen     Kenn-          linie        darzustellen.     



  Besonders bei Halbleitergleichrichtern, welche  schon bei geringen     überschreitungen    der zulässigen  Temperatur gefährliche Schäden erleiden können und  welche     verhältnismässig        klein    sind, aber     mit    Vor  richtungen grosser Wärmeaufnahmefähigkeit versehen  werden müssen, ist die Anwendung der     bekannten          Einrichtungen        völlig    unzureichend.

   Insbesondere  geht dies darum nicht,     weil.    die Halbleiter selbst nach  einer anderen Funktion ihre Temperatur erhöhen  als die sie umgebenden Teile.     Eine        gegebenenfalls     vorhandene Kühleinrichtung stellt eine weitere  Wärmequelle dar.     Ausserdem    muss auch der     Einfluss     der     Umgebungstemperatur    berücksichtigt werden.  Lediglich die massstabgetreue     Modellnachbildung    der  thermischen Eigenschaften könnte hierbei einen  besseren Schutz darstellen, da damit die     einzelnen     Elemente nachgebildet werden können.

   Aber bei die  sen ist es schwierig, den richtigen Massstab zu     finden,     da im     Schützling        verhältnismässig    hohe Ströme bei       kleinen    Ausmassen auftreten. Bei     einer        Verkleine-          rung    des Stromes würden dann die     Dimensionen    im           Modell    so     klein    werden, dass     eine    konstruktive     Aus-          führung    praktisch nicht mehr möglich ist.

       Dazu     kommt, dass eine     Einstellbarkeit    zur Anpassung an  verschiedene Raumtemperaturen und     Kühlungsver-          hältnisse    und die unvermeidlichen Unterschiede in  der Fabrikation nicht mit -einfachen     Mitteln    durch  geführt werden können..  



  Diese Nachteile werden nun durch den     Erfin-          dungsgedanken    beseitigt und gleichzeitig     eine    einfach  und     billig    veränderbare     Einrichtung    dadurch ermög  licht, dass man     erfindungsgemäss    das Abbild aus Kon  densatoren,     Widerständen    und     Verstärkern    zusam  mensetzt, wobei     im        einzelnen    die Wärmekapazität  durch -entsprechende elektrische Kapazitäten,

   die       Wärmeübergangswiderstände    durch entsprechende       Ohmsche    Widerstände und die Abhängigkeit der  Temperaturerhöhung vom     hindurchgehenden.        Strom     durch entsprechend     übersetzende        Verstärkerschal-          tungen        nachgebildet    sind.  



  Die vorgeschlagene Anordnung bildet     also-    die       Temperaturen    der     einzelnen        Teile    des Schützlings  durch     Spannungen        nach,        welche    .an den verschie  denen Kapazitäten entstehen. Die Abhängigkeit der  Temperaturerhöhung vom Strom erfolgt in den ein  zelnen Teilen nicht nach den gleichen Gesetzen. Bei  Teilen, durch welche der Strom nur hindurchgeleitet  wird, wie bei den Zuführungen und Befestigungs  platten der Halbleiter, ist die Abhängigkeit anders  wie beim Halbleiter selbst.

   Bei jenen ist allein der       Ohmsche    Widerstand     massgebend-,    welcher die er  zeugte Wärmemenge und damit den     Temperatur-          anstieg        veraniasst.    Die Temperatur wächst     in    diesem  Fälle quadratisch     mit    dem Strom an.

   Die     erzeugte     Wärmemenge ist     12R1.    Die Erwärmung -des     Halb.-          leiters    in     Durchgangsrichtung    des     Stromes    hängt mit  der     Stromspannungs        Kennlinie    des Schalters zusam  men.

   Wie die     Fig.    1 zeigt, besteht der Spannungs  abfall in den Halbleiterelementen in     idealisierter     Form aus einem konstanten     Teil        u6    und einem strom  proportionalen Teil     iR2,    wobei     R2    der     Innenwiderstand     des Halbleiters     in    Durchgangsrichtung ist,     u,    ist der       Spannungsabfall        längs    der Sperrschicht, welcher un  abhängig von der Stromhöhe ist.

   Die     Erwärmung     bzw. die Verlustleistung ist     dann    im Halbleiter  element i -     u,        -f-        i2R2,    besteht also aus einem     linearen     und einem quadratischen Glied..     Dazu        kommt    beim  Halbleiterelement die Wirkung des Sperrstromes..  Dieser ist     zwar    im Normalbetrieb sehr klein und!     be-          einflusst    praktisch die Temperatur nicht.

   Aber vom  Überschreiten     einer        bestimmten    Temperatur ab steigt  der Sperrstrom     plötzlich    rasch an und beschleunigt  damit die Temperaturerhöhung durch den Durch  gangsstrom. Auch dieser Vorgang kann bei der vor  geschlagenen     Anordnung    leicht     nachgebildet    werden,       indem    ein     Verstärkerglied    benutzt     wird,    dessen     Aus-          gangsstrom-    exponentiell     -von    der     Eingangsspannung;

       also dem     Abbild    der Temperatur,.     abhängt.    Diesen  Strom     führt        man    dann     zusätzlich    dem zugehörigen  Kondensator zu, so- dass     damit    eine     Beschleunigung     der     Aufladung        entsteht.       Auch die Umgebungstemperatur lässt sieh leicht  bei der Anordnung nachbilden, indem der Nullpunkt  der in den Kondensatoren erzeugten     Spannungen    mit       Hilfe    einer elektrischen     Nachbildung    der Umgebungs  temperatur verschoben wird.  



  Die     Fig.    2 und 3 erläutern ein Beispiel des     Er-          findungsgedankens.    In     Fig.2    ist ein     Halbleiter-          element        mit    seinen verschiedenen Teilen dargestellt:  Der Halbleiter selbst ist mit 1 bezeichnet. Auf ihn ist  eine Platte 2 aus Metall aufgelegt, welche zugleich  die     Stromzuführungslasche    3 besitzt.

   Der Halbleiter  selbst liegt auf einem weiteren     Metallplättchen    4, wel  ches wiederum auf einer Kühlungsplatte 5 mit den       Kühlrippen    6 und dem     anderen    elektrischen     Anschluss     7     gelegt    ist.

   Die einzelnen Teile 1 bis 5 werden nun  in dem in der     Fig.    3 gezeigten thermischen     Abbild          nachgebildet.    Im     Stromwandler    8 wird der durch  den Schützling fliessende Strom abgenommen und auf  einen kleinen     Wert        übersetzt.    Der Strom wird     dann     in der     Gleichrichteranordnung    9 gleichgerichtet und  mehreren Verstärkern 11 bis 15 zugeführt. Diese       bilden    die     Abhängigkeit    der     Temperaturerhöhung    vom  Strom für die     einzelnen    Teile des Schützlings ab.

   Der  Verstärker 11 gehört zum Halbleiterelement 1, der  Verstärker 12 zur Deckplatte 2, der Verstärker 13  zur Stromzuführung 3, der Verstärker 14 zur Platte 4  und der Verstärker 15 zur Kühlplatte 5. Die Teile 2  bis 5- haben, wie bereits gesagt wurde, eine     quadra-          tische    Abhängigkeit der Temperaturerhöhung vom  Strom. Die Verstärker 12 bis 15 müssen daher den  Strom quadratisch umformen. Wird also der Strom i       zugeführt,    so entsteht am Ausgang dieser Ver  stärker ein Strom     i2    bis     i5,    welcher proportional mit  dem Quadrat des Eingangsstromes anwächst. Die  Temperaturverhältnisse im Halbleiter 1 selbst werden  entsprechend dem Verstärker 11 und dem Verstärker  <B>10</B> nachgebildet.

   Der Verstärker 11 entspricht der       linearen    Abhängigkeit der     Temperatur    vom Strom,  das heisst sein Ausgangsstrom wächst linear     mit    dem       Eingangsstrom        (i11).    Zur     Berücksichtigung    auch des  quadratischen Gliedes kann der Verstärker 11 aus  zwei parallelen Zweigen bestehen, von denen der eine       linear;

      der andere quadratisch     verstärkt    und die am  Ausgang entstehenden Ströme überlagert werden.     Die          in    den Verstärkern entstandenen     einzelnen    Ströme  werden     nun.    über die     Kondensator-Widerstands-Glie-          der    21/31 bis 25135 geführt. Die Ströme laden die  Kondensatoren mit einer der     Wärme-Zeit-Konstante     entsprechenden elektrischen Zeitkonstanten auf.

   Da  durch entstehen an den Kondensatoren die Spannun  gen     .ui    bis     u5,    welche der Temperatur der     einzelnen     Teile des Schützlings entsprechen. Diese     Spannungen     kann man nun einem Relais 20 zuführen, welches  so viel Wicklungen 201, 202, 204 besitzt, wie Span  nungen     zugeführt    werden.

   Es brauchen hierbei nicht  alle an den Kondensatoren entstehenden     Spannungen     zugeführt     zu    werden, sondern es genügt, nur die  jenigen     Spannungen    an das Relais zu leiten, deren  entsprechende Temperaturen überwacht werden müs  sen-.

       Die        Abbildung    der     übrigen        Teile    ist     trotzdem         wichtig, weil sie ja auch die Temperaturen der  empfindlichen Teile beim     Schützling    und die Span  nungen beim Abbild     beeinflussen.    Durch die Kupp  lung der     einzelnen    Glieder über die Widerstände  31 bis 35 ist diese     Beeinflussung    auch im Modell  berücksichtigt.  



  Statt der Wicklungen im Relais 20 können natür  lich auch elektronische Schaltungen verwendet wer  den. Zur gegenseitigen Trennung der Stromkreise sind  die Gleichrichter 21 erforderlich.  



  Es muss noch die     Wirkungsweise    des Verstärkers  10 beschrieben werden. Dieser soll die Wirkung eines       gegebenenfalls    auftretenden Stromes in Sperrichtung  der Halbleiter berücksichtigen. Dieser Strom entsteht  erst von einer     bestimmten    Temperatur an und erhöht  dann ebenfalls die Temperatur des Halbleiters. Um  dies nachbilden zu können, wird dem Verstärker 10  die Spannung     ui    zugeführt, welche also der Tem  peratur im Halbleiter entspricht. Aus dem Verstärker  wird ein Strom     iio    genommen, der dem Strom     ü    zu  gesetzt werden muss.

   Sobald also ein Strom     1o    in  vergleichbarer Grösse     mit    dem Strom il entsteht, wird  dadurch die     Aufladung    des Kondensators 21 be  schleunigt. Damit der Verstärker erst von einer  bestimmten Spannung an arbeitet, besitzt er eine  exponentielle     Kennlinie.     



  Ferner muss noch die Umgebungstemperatur bzw.  die Temperatur des Kühlmittels berücksichtigt wer  den. Dies wird dadurch gemacht, dass der Nullpunkt,  der an den Kondensatoren entstehenden     Spannungen          ui    bis     u5    durch eine weitere     Verstärkereinrichtung     16 verschoben werden kann. Diese arbeitet propor  tional einer Spannung, welche beispielsweise durch  ein     Thermoglied    30 erzeugt wird. Dieses     Thermo-          glied        kann    im Kühlmittel des Halbleiters unter  gebracht sein. Der Verstärker ist ein Spannungsver  stärker. An seinem Ausgang entsteht eine der Tem  peratur proportionale Spannung.

   Ist also die Tem  peratur des     Kühlmittels    hoch, so wird auf diese  Weise die Spannung an den Kondensatoren durch  die Spannung am Ausgang des Verstärkers 16 er  höht, so dass das Relais schon bei kleineren Werten  der Spannung     ui    bis     u5    anspricht, also wenn die  Kühltemperatur niedriger wäre.  



  Das Relais 20     kann    beispielsweise einen Kontakt  besitzen, welcher einen Leistungsschalter 17 aus  schaltet. Man kann aber auch eine     Meldeeinrichtung     damit betätigen.  



  Die beschriebene Anordnung     ermöglicht    eine  sehr genaue Abbildung der Temperaturverhältnisse  in elektrischen Geräten, einschliesslich der das Gerät  umgebenden Konstruktionsteile. Es     können    die ver  schiedenen Temperaturen der     einzelnen    Teile und ihre  gegenseitige     Beeinflussung    berücksichtigt werden. Die  Anordnung kann also auch beim Auftreten zu hoher  Temperaturen an jedem     beliebigen    Konstruktions  teil arbeiten. Hierdurch erhält man den grossen wirt  schaftlichen Vorteil, elektrische Geräte bis an die    Grenze der Zulässigkeit ausnutzen zu können.

   Durch  leichte     Veränderungsmöglichkeit    an den Widerstän  den;     Verstärkern    und Kondensatoren sowie der An  sprechwerte des Relais ist eine weitgehende     Anpas-          sung        an    verschiedene Umgebungsverhältnisse gegeben.  



  Es ist natürlich möglich, die Anordnung zu ver  einfachen, wenn die Bedingungen für die Temperatur  überwachung nicht so scharf sind. Es würde dann  genügen, höchstens drei     Teile    der Konstruktion eines  elektrischen Gerätes nachzubilden und nur die Span  nung des empfindlichsten Teils einem Relais zuzu  führen.



  A protective circuit representing a thermal image for an electrical device. The invention relates to a protective circuit representing a thermal image, which simulates the thermal relationships of electrical devices with several parts carrying the same current.

   In particular, it relates to the thermal simulation of semiconductor rectifiers, which are embedded in metal plates and in which there are other metallic parts for supplying the current and for cooling the entire arrangement.



  Such facilities can not be simulated with simple models, as they have become known so far. So far, thermal images have been performed by converting the thermal properties to scale. The current flowing through has been reduced by a certain ratio and accordingly the heat absorption capacity and thermal conductivity of the object to be protected have been brought into such a ratio to the corresponding thermal properties of the model that the times after which a certain temperature is reached are the same in both cases.

   So thermal properties of the object have been simulated by thermal properties of the model and only the values have been changed in scale.



  It has also become known to use relays whose characteristics, i.e. their functional dependence on the tripping time of the current supplied, correspond approximately to the thermal parameters of the protected object.

   Time delay elements have been provided on these relays, which act mechanically, thermally or magnetically and are constructed in such a way that they simulate the thermal process on the protected object. In particular, the charging of capacitors has recently also been used for this purpose, the voltage arising on the capacitor after the passage of the current being analogous to the temperature arising on the protected object.

   The time constant of the electrical circuit corresponds to the time constant for the heating of the protégé.



  A single delay element has been used in all of these devices and attempts have been made to adapt their characteristic curve to the thermal characteristics of the protégé. This method is sufficient for simple devices in which there is essentially only a single heat-storing member and a single heat source.

   However, the more heat sources there are and the more parts with different heat capacities have to be used, the less it is possible to represent the thermal properties with the aid of a single characteristic curve.



  Particularly in the case of semiconductor rectifiers, which can suffer dangerous damage even if the permissible temperature is slightly exceeded and which are relatively small, but must be provided with devices with great heat absorption capacity, the use of the known devices is completely inadequate.

   In particular, this is not because. the semiconductors themselves increase their temperature according to a different function than the parts surrounding them. Any existing cooling device represents a further heat source. In addition, the influence of the ambient temperature must also be taken into account. Only the true-to-scale model simulation of the thermal properties could represent better protection here, since the individual elements can be reproduced with it.

   But with these it is difficult to find the right scale, since relatively high currents occur in the protégé with small dimensions. If the current were to be reduced, the dimensions in the model would then become so small that a constructive implementation is practically no longer possible.

       In addition, the ability to adjust to different room temperatures and cooling conditions and the inevitable differences in manufacture cannot be carried out with simple means ..



  These disadvantages are now eliminated by the idea of the invention and at the same time a simple and inexpensive changeable device is made possible by the fact that according to the invention the image is composed of capacitors, resistors and amplifiers, with the individual heat capacity being given by corresponding electrical capacities,

   the heat transfer resistances through corresponding ohmic resistances and the dependence of the temperature increase on the passing through. Current are simulated by correspondingly translating amplifier circuits.



  The proposed arrangement thus reproduces the temperatures of the individual parts of the protégé by means of voltages which arise on the various capacities. The dependence of the temperature increase on the current does not follow the same laws in the individual parts. In the case of parts through which the current is only passed, such as the leads and mounting plates of the semiconductor, the dependency is different from that of the semiconductor itself.

   With these, only the ohmic resistance is decisive, which causes the amount of heat generated and thus the temperature rise. In this case, the temperature increases quadratically with the current.

   The amount of heat generated is 12R1. The heating of the semiconductor in the direction of passage of the current depends on the current-voltage characteristic of the switch.

   As FIG. 1 shows, the voltage drop in the semiconductor elements consists in idealized form of a constant part u6 and a current-proportional part iR2, where R2 is the internal resistance of the semiconductor in the forward direction, u is the voltage drop across the barrier layer, which is un depends on the current level.

   The heating or the power loss is then in the semiconductor element i - u, -f- i2R2, so it consists of a linear and a square element .. In addition, the effect of the reverse current occurs in the semiconductor element .. This is indeed very small in normal operation and! practically does not affect the temperature.

   But when a certain temperature is exceeded, the reverse current suddenly increases rapidly and thus accelerates the temperature increase caused by the through current. This process, too, can easily be simulated in the proposed arrangement by using an amplifier element whose output current is exponentially dependent on the input voltage;

       so the image of the temperature. depends. This current is then also fed to the associated capacitor, so that the charging process is accelerated. The ambient temperature can also be easily simulated in the arrangement by shifting the zero point of the voltages generated in the capacitors with the aid of an electrical simulation of the ambient temperature.



  FIGS. 2 and 3 explain an example of the concept of the invention. FIG. 2 shows a semiconductor element with its various parts: The semiconductor itself is denoted by 1. A plate 2 made of metal, which also has the power supply tab 3, is placed on it.

   The semiconductor itself lies on a further metal plate 4, which in turn is placed on a cooling plate 5 with the cooling fins 6 and the other electrical connection 7.

   The individual parts 1 to 5 are now reproduced in the thermal image shown in FIG. 3. In the current transformer 8, the current flowing through the protégé is taken and translated to a small value. The current is then rectified in the rectifier arrangement 9 and fed to a plurality of amplifiers 11 to 15. These depict the dependence of the temperature increase on the current for the individual parts of the protégé.

   The amplifier 11 belongs to the semiconductor element 1, the amplifier 12 to the cover plate 2, the amplifier 13 to the power supply 3, the amplifier 14 to the plate 4 and the amplifier 15 to the cooling plate 5. The parts 2 to 5- have, as already said, a quadratic dependence of the temperature increase on the current. The amplifiers 12 to 15 must therefore convert the current to the square. So if the current i is supplied, a current i2 to i5 arises at the output of this Ver stronger, which increases proportionally with the square of the input current. The temperature conditions in the semiconductor 1 itself are simulated in accordance with the amplifier 11 and the amplifier 10.

   The amplifier 11 corresponds to the linear dependence of the temperature on the current, that is, its output current increases linearly with the input current (i11). In order to also take into account the square term, the amplifier 11 can consist of two parallel branches, one of which is linear;

      the other is amplified by the square and the currents generated at the output are superimposed. The individual currents created in the amplifiers are now. out through the capacitor-resistor-members 21/31 to 25135. The currents charge the capacitors with an electrical time constant corresponding to the heat-time constant.

   This creates the voltages .ui to u5 on the capacitors, which correspond to the temperature of the individual parts of the protégé. These voltages can now be fed to a relay 20 which has as many windings 201, 202, 204 as the voltages are fed.

   It is not necessary here to supply all of the voltages that arise on the capacitors, but rather it is sufficient to pass only those voltages to the relay whose corresponding temperatures have to be monitored.

       The illustration of the other parts is still important because they also influence the temperatures of the sensitive parts of the protégé and the stresses in the image. This influence is also taken into account in the model through the coupling of the individual members via the resistors 31 to 35.



  Instead of the windings in the relay 20, electronic circuits can of course also be used. The rectifiers 21 are required for mutual separation of the circuits.



  The mode of operation of the amplifier 10 must still be described. This should take into account the effect of any current occurring in the reverse direction of the semiconductors. This current only arises from a certain temperature and then also increases the temperature of the semiconductor. In order to be able to simulate this, the voltage ui is fed to the amplifier 10, which corresponds to the temperature in the semiconductor. A current iio is taken from the amplifier and must be added to the current ü.

   As soon as a current 1o of a comparable size with the current il arises, the charging of the capacitor 21 is accelerated. So that the amplifier only works from a certain voltage on, it has an exponential characteristic.



  Furthermore, the ambient temperature or the temperature of the coolant must also be taken into account. This is done by the fact that the zero point of the voltages ui to u5 arising on the capacitors can be shifted by a further amplifier device 16. This works proportionally to a voltage which is generated by a thermal element 30, for example. This thermocouple can be placed in the coolant of the semiconductor. The amplifier is a voltage amplifier. A voltage proportional to the temperature arises at its output.

   So if the temperature of the coolant is high, the voltage on the capacitors is increased by the voltage at the output of the amplifier 16, so that the relay responds at lower values of the voltage ui to u5, i.e. when the cooling temperature is lower would.



  The relay 20 can, for example, have a contact which switches off a circuit breaker 17. But you can also use it to operate a reporting device.



  The arrangement described enables a very precise mapping of the temperature conditions in electrical devices, including the structural parts surrounding the device. The different temperatures of the individual parts and their mutual influence can be taken into account. The arrangement can therefore work on any construction part even when temperatures are too high. This gives you the great economic advantage of being able to use electrical devices to the limit of their permissibility.

   Due to the slight possibility of changing the resistances; Amplifiers and capacitors as well as the response values of the relay are largely adapted to different ambient conditions.



  It is of course possible to simplify the arrangement if the conditions for temperature monitoring are not so severe. It would then suffice to simulate a maximum of three parts of the construction of an electrical device and only to supply the voltage of the most sensitive part to a relay.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Ein thermisches Abbild darstellende Schutz schaltung für ein elektrisches Gerät, welches aus mehreren sich berührenden, denselben Strom führen den Teilen besteht, wobei die thermischen Eigen schaften durch elektrische Eigenschaften nachgebildet werden; dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild aus Kondensatoren, Widerständen und Verstärkern zusammengesetzt ist, wobei einzeln die Wärme kapazität durch entsprechende elektrische Kapazi täten, die Wärmeübergangswiderstände durch entspre chende Ohmsche Widerstände und die Abhängig keit der Erwärmung vom hindurchgehenden Strom durch entsprechend übersetzende Verstärkerschaltun- gen nachgebildet sind. PATENT CLAIMS I. A thermal image representing protection circuit for an electrical device, which consists of several touching, the same current lead the parts, the thermal properties are simulated by electrical properties; characterized in that the image is composed of capacitors, resistors and amplifiers, with the individual heat capacity being simulated by corresponding electrical capacities, the heat transfer resistances by corresponding ohmic resistances and the dependence of the heating on the current passing through by correspondingly translating amplifier circuits . 1I. Verwendung der Schutzschaltung nach Patent anspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 5 zum Schutz von Halbleiter-Gleichrichtern. UNTERANSPRÜCHE 1. Schutzschaltung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es einen Gleichrichter zur Stromversorgung aufweist. 2. 1I. Use of the protective circuit according to patent claim I and subclaims 1 to 5 for the protection of semiconductor rectifiers. SUBClaims 1. Protection circuit according to claim I, characterized in that it has a rectifier for power supply. 2. Schutzschaltung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die genannte Verstärker schaltung im Fall von linearen elektrischen Teilen eine quadratische Kennlinie, im Fall von Teilen, deren Spannungsabfall unabhängig vom Durchgangsstrom konstant bleibt, eine lineare Kennlinie und im Fall von Teilen mit nichtlinearer Abhängigkeit des Span nungsabfalls; eine exponentielle Kennlinie besitzt. 3. Schutzschaltung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es eine Spannungsquelle aufweist, deren Spannung proportional der Umge bungstemperatur ist. 4. Protection circuit according to claim I, characterized in that said amplifier circuit has a quadratic characteristic in the case of linear electrical parts, a linear characteristic in the case of parts whose voltage drop remains constant regardless of the through current, and in the case of parts with non-linear dependence of the span waste; has an exponential characteristic. 3. Protection circuit according to claim I, characterized in that it has a voltage source whose voltage is proportional to the ambient temperature. 4th Schutzschaltung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten gesondert über Gleichrichter mit einem Relais verbunden sind, welches die Spannungen an den Kapazitäten misst und beim Überschreiten eines einstellbaren Spannungs wertes durch eine dieser Spannungen anspricht. 5. Schutzschaltung nach Unteranspruch 3, ge kennzeichnet durch ein Thermoelement, welches zur Erfassung der Umgebungstemperatur des elektrischen Gerätes dient und welches an einen linearen Ver stärker geschaltet ist. Protective circuit according to patent claim I, characterized in that the capacitances are connected separately via a rectifier to a relay which measures the voltages on the capacitances and responds when one of these voltages exceeds an adjustable voltage value. 5. Protection circuit according to dependent claim 3, characterized by a thermocouple at which is used to detect the ambient temperature of the electrical device and which is connected to a linear Ver stronger.
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