CH627029A5

CH627029A5 - Device for overload protection of an electrical apparatus, especially a transformer

Info

Publication number: CH627029A5
Application number: CH485077A
Authority: CH
Inventors: Mikhail Leontievich Landa; Vladimir Yakovlevic Sinelnikov; Rostislav Florovich Stasenko; Igor Mikhailovich Shishkov
Original assignee: Uk Otdel V G P Izyskatel
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1981-12-15
Also published as: FR2355391B1; DE2723408A1; SE412147B; JPS52153143A; SE7706579L; SU691787A1; FR2355391A1; DE2723408C2; GB1543882A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung:zum Überlastschutz eines elektrischen Gerätes, das eine in dièlektri-sche Flüssigkeit getauchte Wicklung aufweist, welche Vorrichtung einen in der oberen Schicht der dielektrischen Flüssigkeit angeordneten Temperaturgeber und eine Korrektureinrichtung zur Berücksichtigung der durch den Laststrom bedingten Temperaturänderung des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes enthält sowie einen Umschaltkreis, der Schwellenwertelemente für niedrige Überlast hat, die beim fortlaufenden Ansteigen der Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes wahlweise ansprechen, ein Schwellenwertelement für hohe Überlast, dessen Ausgangssignal mit der kritischen Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes übereinstimmt, einen durch die Signale der Schwellenwertelemente für niedrige Überlast gesteuerten Gefahrenmeldekreis und einen durch die Signale des Schwellenwertelementes für hohe Überlast gesteuerten Lastabschaltkreis aufweist. The present invention relates to a device: for overload protection of an electrical device which has a winding immersed in dielectric liquid, which device comprises a temperature sensor arranged in the upper layer of the dielectric liquid and a correction device for taking into account the temperature change caused by the load current heated winding point and a switching circuit that has low overload threshold elements that respond selectively as the temperature of the most heated winding point rises, a high overload threshold element whose output signal matches the critical temperature of the most heated winding point, one by the Signals of the threshold elements for low overload controlled hazard detection circuit and a load cut-off circuit controlled by the signals of the threshold element for high overload.

Eine solche Vorrichtung kann zum Überlastschutz elektrischer Induktionsgeräte verwendet werden, wie z. B. zum Schutz von Leistungstransformatoren in Anlagen für Energieversorgung von Industrieeinrichtungen, sowie von landwirtschaftlichen kommunalen und anderen Verbrauchern. Such a device can be used for overload protection of electrical induction devices, such as. B. to protect power transformers in systems for the energy supply of industrial facilities, as well as agricultural communal and other consumers.

Bekannt sind einige Typen von Vorrichtungen zum Überlastschutz elektrischer Induktionsgeräte, die sich sowohl nach der Schutzart, als auch nach der konstruktiven Gestaltung voneinander unterscheiden. Some types of devices for overload protection of electrical induction devices are known which differ from one another both in terms of the type of protection and in terms of the structural design.

Bekannt ist eine Überlastschutzvorrichtung mit unabhängiger Zeitverzögerung nach dem Laststrom, die einen Strombegrenzer mit dem zum Nennstrom des zu schützenden Gerätes proportionalen Ansprechwert enthält. Da die Stromänderung nur von der Änderung der Übertemperatur der Wicklung über der öltemperatur im Ruhezustand Aufschluss gibt, widerspiegelt die Steigerung der Belastung über den Nennwert hinaus nicht alle Einflussgrössen, die die Erwärmung bewirken. An overload protection device with an independent time delay after the load current is known, which contains a current limiter with the response value proportional to the nominal current of the device to be protected. Since the change in current only provides information about the change in the overtemperature of the winding above the oil temperature in the idle state, the increase in the load beyond the nominal value does not reflect all the influencing variables which cause the heating.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 627029 3 627029

Bekannt ist auch eine Überlastschutzvorrichtung (US- turänderung des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes und Also known is an overload protection device (US change of the most heated winding point and

Patent Nr. 2 704 841), die mechanisch verbundene, wärmefüh- einen Umschaltkreis. Der angegebene Umschaltkreis enthält lende, in der oberen Schicht des Transformatorenöls angeord- Schwellenwertelemente für niedrige Überlast, die bei fortlau-nete und in den Stromkreis der Transformatorenwicklungen fender Steigerung der Temperatur des am stärksten erhitzten eingeschaltete Bimetallelemente zur Anzeige nichtgefährlicher 5 Wicklungspunktes wahlweise ansprechen. Er enthält auch ein Dauerüberlastungen mit Zeitverzögerung und zur schnelleren Schwellenwertelement für hohe Überlast, dessen Ausgangssig-Reaktion auf kurzzeitige Überlastungen vom hohen Wert ent- nal der kritischen Temperatur des am stärksten erhitzten Wickhält. Theoretisch ist es möglich, durch sorgsame Auswahl von lungspunktes entspricht, Gefahrenmeldekreise, die durch Bimetallstreifen unter Berücksichtigung ihrer Leitfähigkeit, Signale der Schwellenwertelemente für niedrige Überlast Fläche und ihrer Wärmeverluste eine ausreichend genaue io gesteuert werden, sowie einen Lastabschaltkreis, der durch Registrierung der Belastung mit Rücksicht auf die Umgebungs- Signale des Schwellenwertelementes für hohe Überlast temperatur zu erhalten. Die Temperatur des Bimetallstreifens gesteuert wird. Patent No. 2 704 841), the mechanically connected, heat-switching circuit. The specified switching circuit contains lumbar threshold elements for low overload, which are arranged in the upper layer of the transformer oil, and which respond to the increase in the temperature of the most heated switched-on bimetal elements to indicate non-dangerous winding point when the temperature of the most heated switched-on element continues and increases in the circuit of the transformer windings. It also contains a permanent overload with time delay and for the faster threshold element for high overload, whose output signal response to short-term overloads of the high value holds along with the critical temperature of the most heated coil. Theoretically, it is possible, through careful selection of the lungspunktes, hazard detection circuits, which are controlled by bimetallic strips, taking into account their conductivity, signals of the threshold elements for low overload area and their heat losses, a sufficiently precise io, as well as a load cut-off circuit, which is registered with consideration of the load to get the ambient signals of the threshold element for high overload temperature. The temperature of the bimetal strip is controlled.

muss also mit der Temperatur der Transformatorwicklungen Als Grundlage der Schutzschaltung dient ein Wärmemo- must therefore match the temperature of the transformer windings.

übereinstimmen. In der Praxis aber ist die Verwendung von dell, das die Erwärmung der Wicklung des elektrischen Gerätes Bimetallstreifen äusserst schwierig. Dies darf auf folgende 15 simuliert, im gegebenen Fall des Leistungstransformators. Das Ursachen zurückgeführt werden: wicklungstemperaturabhängige Signal kommt vom Tempera la) Bimetallstreifen zeigen eine grosse Streuung der Werte turgeber in den Umschaltkreis, dabei ist dieses Signal mit Rück-von Biegemomenten auf, die durch ihre physikalisch-chemische sieht auf den Temperaturgradienten zwischen dem am stärk-Eigenschaften bedingt sind: sten erhitzten Wicklungspunkt und der Öltemperatur im obe- to match. In practice, however, the use of dell, which is extremely difficult to heat the winding of the electrical device bimetal strips. This can be simulated on the following 15, in the given case the power transformer. The causes are traced back: winding temperature-dependent signal comes from the tempera la) Bimetallic strips show a large spread of the values in the switch circuit, this signal is based on back-of bending moments, which through their physico-chemical looks at the temperature gradient between the most Properties are conditional: the most heated winding point and the oil temperature in the upper

b) Vèrbiegung des Bimetallstreifens ist vom Quadrat des 20 ren Transformatorteil korrigiert. Zur Berücksichtigung des Stromwertes abhängig, während die Übertemperatur der Temperaturgradienten zwischen dem am stärksten erhitzten Wicklung über der Öltemperatur sich exponentionell einem Wicklungspunkt und der Öltemperatur ist die Korrektionsein-Exponenten zwischen 1,7 bis 1,8 ändert; richtung in den Stromkreis des Heizelementes der Wärmeab- b) Bending of the bimetallic strip is corrected by the square of the 20 ren transformer part. Depending on the current value, the overtemperature of the temperature gradients between the most heated winding above the oil temperature exponentially one winding point and the oil temperature, the correction exponent changes between 1.7 to 1.8; direction in the circuit of the heating element

c) mechanische Verbindung von in Öl und Stromkreis lie- leitung eingeschaltet, die als Wärmemodell dient. Bei Temperagenden Bimetallstreifen erfordert eine genaue Übereinstim- 25 tursteigerung bis auf eine Grösse, die von der nichtgefährlichen mung deren Kennwerte ; Transformatorüberlast zeugt, gelangt das Steuersignal über das d) sehr kurze Verschiebungswege der Bimetallstreifen jeweilige Schwellenwertelement in den Gefahrenmeldekreis, erschweren das Summieren bei grossen Differenzen zwischen so dass ein Zeiger ein Signal anzeigt, das auf Überlast einer Temperaturen und Laststromwerten; bestimmten Grösse deutet. Falls das Steuersignal den e) Unmöglichkeit der Erfassung verschiedener Überlastpe- 30 Ansprechwert des Schwellenwertelementes überschreitet, das gel, da die Vorrichtung nur auf eine vorgegebene Grösse der die Gefahrenüberlastung festhält, wird die Last abgeschaltet, gefährlichen Überlastung reagiert. Im Prinzip wird der Überlastschutz des elektrischen Gerä- c) the mechanical connection of the oil and electrical circuit is switched on, which serves as a heat model. In the case of tempering bimetallic strips, an exact increase in consistency up to a size that depends on the non-dangerous measurement of their characteristic values; If there is a transformer overload, the control signal reaches the hazard detection circuit via the d) very short displacement paths of the bimetal strips of the respective threshold value element, making it difficult to sum up when there are large differences between, so that a pointer indicates a signal that indicates an overload of temperatures and load current values; certain size indicates. If the control signal exceeds the e) impossibility of detecting various overload threshold values of the threshold value element, the gel, since the device only holds to a predetermined size that the danger overload, the load is switched off, dangerous overload reacts. In principle, the overload protection of the electrical device

Da Transformatoren verschiedener Typen und Leistungen tes durch die beschriebene Vorrichtung erreicht, aber der prak-nicht gleichartige Wärmekennlinien aufweisen, ist es erforder- tischen Durchführung der Wärmemodelle ausnützenden Vor-lich, wärmefühlende Bimetallstreifen für jeden Transformato- 35 richtungen stehen Hindernisse im Wege. Diese Schwierigkei-rentyp zu wählen, d. h. eine individuelle Schutzvorrichtung zu ten kommen davon her, dass bei einer physikalischen Modellie-entwickeln. Vom wirtschaftlichen Standpunkt kann das nicht rung des Temperaturverlaufes viele Variablen berücksichtigt vertreten werden. werden müssen, wobei es unmöglich ist, diese Variablen konti- Since transformers of different types and capacities are achieved by the described device, but which have practically non-similar heat characteristics, it is necessary to carry out the heat models using devices, heat-sensitive bimetallic strips for each transformer 35 are obstacles. To choose this type of difficulty, d. H. An individual protective device comes from the fact that when developing a physical model. From an economic point of view, not taking into account the temperature curve, many variables can be taken into account. and it is impossible to keep these variables

Die nächstfolgende sehr bekannte Art des Überlastschut- nuierlich mit ausreichender Zuverlässigkeit zu ermitteln. Die zes von Transformatoren beruht auf der Verwendung der söge- 40 bekannten Überlastschutzschaltungen weisen daher keine nannten Wärmemodelle. hohe Genauigkeit und Betriebssicherheit auf. Die Genauigkeit To determine the next very well-known type of overload protection with sufficient reliability. The zes of transformers is based on the use of the known overload protection circuits and therefore have no named heat models. high accuracy and operational reliability. The precision

Zur Ermittlung der Temperatur von Wicklungen eines ölge- der Wärmemodelle ist von Einflussgrössen wie Zusammenset-kühlten Transformators werden in den oberen Ölschichten zung der dielektrischen und für die Transformatorenkühlung wärmefühlende Elemente in Form von Bimetallstreifen, Wär- verwendeten Flüssigkeit, Daten der Wicklung und des Isolier-meausdehnungskolben, Heissleiterwiderständen oder in Form 45 stoffes, Aussentemperatur, die Bauart und die Leistung des eines anderen geeigneten Elements angeordnet. Man beein- Transformators und so weiter abhängig. Derartige Einfluss-flusst dieses durch die Wärme von einem auch im Öl unterge- grossen, wie zum Beispiel die den Wärmeaustausch störende brachten Heizkörper, zum Beispiel einer Heizspirale, die im Änderung der Ölviskosität und die Wärmeträgheit vermindern Stromkreis des Wandlers zum Messen des Leistungstransfor- die Genauigkeit der Anzeige der Temperatur des am stärksten mators liegt. Das in Öl getauchte wärmefühlende Element wird 50 erhitzten Wicklungspunktes, so dass es die Gefahr von Fehlaus-also der Einwirkung sowohl der Öltemperatur als auch der lösungen der Schutzschaltung oder eines Ausfalls des Gerätes durch den über die Spirale fliessenden Strom bedingten Tem- gibt. To determine the temperature of windings of an oil- or heat model, influencing factors such as assembly-cooled transformers are used in the upper oil layers for dielectric and heat-sensing elements for transformer cooling in the form of bimetallic strips, liquid heat, winding data and insulation data. expansion pistons, thermistor or in the form of 45 material, outside temperature, the type and performance of another suitable element. One depends on transformers and so on. Such an influence is caused by the heat from a radiator that is also undersized in the oil, such as the heating element that disrupts the heat exchange, for example a heating coil, which reduces the change in the oil viscosity and the thermal inertia. Circuit of the converter for measuring the power requirement Accuracy of displaying the temperature of the strongest mator lies. The heat-sensing element immersed in oil becomes 50 heated winding point, so that there is a risk of false errors - i.e. the effects of both the oil temperature and the solutions of the protective circuit or a failure of the device due to the temperature caused by the current flowing through the spiral.

peratur ausgesetzt. In derartigen Messsystemen stellt die von Die vorliegende Erfindung liegt daher die Aufgabe der Heizspirale abgegebene Wärmemenge ein Mass der Über- zugrunde, eine Vorrichtung für Überlastschutz elektrischer temperatur der Transformatorwicklungen über der Öltempera- 55 Induktionsgeräte zu entwickeln, die es gestattet, die Änderung tur dar. Indem man auf das Thermoelement die Temperatur des der Wicklungstemperatur infolge Einwirkung des Laststroms Öls und der Heizspirale einwirken lässt, deren Temperatur dem und der Temperatur der dielektrischen Flüssigkeit infolge EinStrom proportional ist, können die Wärmebedingungen der Wirkung verschiedenartigen äusseren Einflussgrössen komplex Transformatorwicklungen modelliert werden. zu erfassen, um die Möglichkeit von Ausfällen zu beseitigen. exposed to temperature. In such measuring systems, the object of the present invention, therefore, is to measure the amount of heat given off by the heating coil, to develop a device for overload protection of electrical temperature of the transformer windings above the oil temperature induction devices, which allows the change to occur. By allowing the temperature of the winding temperature due to the action of the load current oil and the heating coil to act on the thermocouple, the temperature of which is proportional to the temperature and the temperature of the dielectric liquid due to the inflow, the thermal conditions of the effect of various external influencing variables can be modeled complex transformer windings. to detect the possibility of failures.

Zu den auf Verwendung von Wärmemodellen basierenden 6o Die gestellte Aufgabe wird bei der Vorrichtung der einSystemen der bekannten Art gehört auch die Vorrichtung zum gangs genannten Art erfindungsgemäss so gelöst, wie im kenn-Überlastschutz eines Induktionsgerätes, die im GB-Patent Nr. zeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist. To the 6o based on the use of heat models, the object is achieved in the device of the known system also includes the device of the type mentioned according to the invention, as in the characteristic overload protection of an induction device, which is part of the GB patent no Claim 1 is defined.

1 161 985 geoffenbart ist. Ein z. B. für die Verriegelung der Fehlabschaltsignale vor- 1 161 985 is disclosed. A z. B. for locking the false shutdown signals

Die genannte Vorrichtung dient zum Überlastschutz eines gesehener Stromkreis gestattet es, die Wärmeträgheit der einelektrischen Gerätes mit einer in elektrische Flüssigkeit 65 zelnen Bauelemente des elektrischen Gerätes zu berücksichti-getauchter Wicklung und enthält einen in der oberen Schicht gen und die Abgabe von Abschaltsignalen bei nicht gefährli-der dielektrischen Flüssigkeit angeordneten Temperaturgeber, chen Stromüberlastungen zu vermeiden. Dies bringt einen öko-eine Korrektureinrichtung zur Berücksichtigung von Tempera- nomischen Nutzeffekt mit sich, und zwar dank der Vorbeugung The device mentioned serves for overload protection of a circuit as seen, it allows the thermal inertia of the single-electric device with a winding immersed in electrical liquid 65 components of the electrical device to be taken into account and contains one in the upper layer and the output of shutdown signals in the case of non-hazardous the temperature sensor arranged to avoid current overloads. This entails an eco-correcting device for taking into account the thermal efficiency, thanks to the prevention

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von Unterbrechungen in der Stromversorgung von Energieverbrauchern. of interruptions in the power supply to energy consumers.

Der Funktionsbildner erhöht die Genauigkeit der Approximation der Temperaturabhängigkeit vom in der Wicklung des elektrischen Gerätes fliessenden Überlaststrom und vereinfacht bedeutend die Korrektionseinrichtung. The function generator increases the accuracy of the approximation of the temperature dependence on the overload current flowing in the winding of the electrical device and significantly simplifies the correction device.

Nachstehend wird ein konkretes Beispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: A specific example of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Vorrichtung für Überlastschutz eines elektrischen Gerätes, 1 shows the block diagram of the device for overload protection of an electrical device,

Fig. 2 die Ausführung des Laststromgebers und des Funktionsbildners der Vorrichtung nach Fig. 1, 2 shows the design of the load current transmitter and the function generator of the device according to FIG. 1,

Fig. 3 eine Variante der Verbindung des Temperaturgebers und des Funktionsbildners mit den Schwellenwertelementen eines Umschaltkreises, 3 shows a variant of the connection of the temperature sensor and the function generator with the threshold value elements of a switching circuit,

Fig. 4 eine Variante der Ausführung der Blockschaltung des Lastabschaltkreises, 4 shows a variant of the execution of the block circuit of the load cut-off circuit,

Fig. 5 eine Variante der Ausführung der Prinzipschaltung des Kreises für Signalgebung bzw. Stromabschaltung des elektrischen Gerätes, 5 shows a variant of the execution of the basic circuit of the circuit for signaling or current cut-off of the electrical device,

Fig. 6a die Spannung am Temperaturgeberausgang als Funktion der Temperatur der oberen Schichten der dielektrischen Flüssigkeit, 6a the voltage at the temperature sensor output as a function of the temperature of the upper layers of the dielectric liquid,

Fig. 6b die Spannung am Ausgang des Funktionsbildners als Funktion des Laststroms, 6b the voltage at the output of the function generator as a function of the load current,

Fig. 6c die relative Änderung der Lebensdauer des elektrischen Gerätes als Funktion der Temperatur des am stärksten erhitzten Punktes seiner Wicklung. Fig. 6c the relative change in the life of the electrical device as a function of the temperature of the most heated point of its winding.

Nachstehend wird ein Beispiel der Verwendung der vorliegenden Erfindung zum Schutz eines Leistungstransformators nur zwecks Veranschaulichung beschrieben. An example of using the present invention to protect a power transformer is described below for purposes of illustration only.

Der Leistungstransformator 1 (Fig. 1) enthält eine Primärwicklung 2 und eine mit dem Stromkreis eines Verbrauchers 4 verbundene Sekundärwicklung 3. Beide Wicklungen sind in Öl 5 oder in eine beliebige andere dielektrische Kühlflüssigkeit getaucht. The power transformer 1 (FIG. 1) contains a primary winding 2 and a secondary winding 3 connected to the circuit of a consumer 4. Both windings are immersed in oil 5 or in any other dielectric cooling liquid.

Gemäss einer bekannten und im Buch von L.M. Schnitzer «Nagrusotschnaja sposobnost silowych transformatorow», Moskau, 1953 beschriebenen Abhängigkeit kann die Temperatur des am stärksten erhitzten Punktes der Wicklungen 2 und 3 des Transformators 1, die bei Beurteilung des Grades seiner Überlastung den kennzeichnenden Parameter darstellt, aus der Gleichung. According to a well-known and in the book by L.M. Schnitzer "Nagrusochnaya sposobnost silovych transformer", Moscow, 1953 dependency described the temperature of the most heated point of windings 2 and 3 of transformer 1, which is the characteristic parameter when judging the degree of its overload, from the equation.

0 = 01 + 02 (1) 0 = 01 + 02 (1)

ermittelt werden, worin bedeuten: are determined in which mean:

0 die Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes; 0 the temperature of the most heated winding point;

01 die Temperatur des Kühlöls 5, die von der Aussenlufttem-peratur, der Erwärmung der Wicklungen und den Kühlungsbedingungen (zum Beispiel Vorhandensein von Wind u. ä. abhängig ist; 01 the temperature of the cooling oil 5, which is dependent on the outside air temperature, the heating of the windings and the cooling conditions (for example the presence of wind and the like);

02 die vom Laststrom bedingte Übertemperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes oberhalb der Temperatur ( 0i) der Kühlflüssigkeit. 02 the excess temperature caused by the load current of the most heated winding point above the temperature (0i) of the coolant.

In Übereinstimmung mit der angegebenen Abhängigkeit besitzt die Vorrichtung zum Überlastschutz des Transformators zwei Geber: einen Temperaturgeber 6 und einen Laststromgeber 7, auf die nachstehend näher eingegangen wird. In accordance with the specified dependency, the device for overload protection of the transformer has two sensors: a temperature sensor 6 and a load current sensor 7, which will be discussed in more detail below.

Der Temperaturgeber 6 ist in den oberen Schichten des Öls 5 des Transformators 1 angeordnet. The temperature sensor 6 is arranged in the upper layers of the oil 5 of the transformer 1.

Die Komponente 02 der Gleichung (1) hängt mit dem Laststrom des Transformators gemäss folgender Gleichung zusammen: Component 02 of equation (1) is related to the load current of the transformer according to the following equation:

02 = ß xk" (2) 02 = ß xk "(2)

worin bedeuten: in which mean:

ß den Koeffizienten, der die Temperaturdifferenz zwischen dem mittleren und dem am stärksten erhitzten Punkt der Wicklung 2 bzw. 3 des Transformators 1 berücksichtigt; ß the coefficient that takes into account the temperature difference between the middle and the most heated point of winding 2 and 3 of transformer 1;

t die stabile mittlere Übertemperatur der Wicklung über der Temperatur des Öls bei Nennbetriebsbedingungen; t the stable mean overtemperature of the winding over the temperature of the oil at nominal operating conditions;

k das Verhältnis des tatsächlichen Überlaststroms des Transformators zum Nennwert (ganzzahliges Vielfaches seiner Überlastung); k the ratio of the actual overload current of the transformer to the nominal value (integer multiple of its overload);

n den Koeffizienten, der vom konstruktiven Aufbau des Transformators 1 und den Eigenschaften des Kühlöls 5 abhängig ist. n the coefficient, which depends on the construction of the transformer 1 and the properties of the cooling oil 5.

Zur Verwandlung des Stroms in Spannung, die der durch den Laststrom bedingten Übertemperatur des am stärksten erhitzten Punktes der Wicklung über der Öltemperatur ( 02) proportional ist, wird der Stromgeber 7 an einen Funktionsbildner 8 angeschlossen, in dem die angeführte Abhängigkeit (2) realisiert wird. To convert the current into voltage, which is proportional to the excess temperature caused by the load current of the most heated point of the winding above the oil temperature (02), the current generator 7 is connected to a function generator 8 in which the dependency (2) mentioned is realized .

Der Stromgeber 7 bildet zusammen mit dem Funktionsbildner 8 eine Korrektureinrichtung, in der die Temperaturänderung des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes in Abhängigkeit vom Laststrom berücksichtigt wird. The current generator 7 forms, together with the function generator 8, a correction device in which the temperature change of the most heated winding point is taken into account as a function of the load current.

Ein Umschaltkreis 9 der Schutzvorrichtung des Transformators enthält mit dem Temperturgeber 6 und dem Funktionsbildner 8 verbundene Schwellenwertelemente 10,11,12,13,14, Gefahrenmeldekreise 15 und 16 und einen Lastabschaltkreis 17. A switchover circuit 9 of the protective device of the transformer contains threshold value elements 10, 11, 12, 13, 14 connected to the temperature transmitter 6 and the function generator 8, hazard detection circuits 15 and 16 and a load cutoff circuit 17.

Die Ausgangssignale der Schwelienwertelemente 10... 14 entsprechen einer Reihe von nach und nach ansteigenden Temperaturwerten des am stärksten erhitzten Wicklungspunkts (zum Beispiel 130,135,140,145 und 150 °C). Dabei sprechen die Schwellenwertelemente 10...13 auf niedrige und das Schwellen-wertelement 14 auf eine hohe Überlastung des Transformators 1 an. The output signals of the threshold value elements 10 ... 14 correspond to a series of gradually increasing temperature values of the most heated winding point (for example 130, 135, 140, 145 and 150 ° C). The threshold value elements 10 ... 13 respond to low and the threshold value element 14 to a high overload of the transformer 1.

Die Schwellenwertelemente 10 und 12 für niedrige Überlastung sind in die Gefahrenmeldekreise 15 und 16 eingeschaltet. Diese Kreise enthalten Zeitrelais 18 und 19 sowie Signalgeber 20 und 21. The threshold elements 10 and 12 for low overload are switched on in the hazard detection circuits 15 and 16. These circuits contain timing relays 18 and 19 and signal generators 20 and 21.

Die Verzögerung der Zeitrelais 18 und 19 ist verschieden gross und wird in Abhängigkeit von der Grösse der Eingangssignale der Schwellenwertelemente 10 und 12 gewählt. Da aber das Signal bei niedriger Überlastung am Eingang des Relais 19 insbesondere die höhere und folglich die gefährlichere Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunkt kennzeichnet, ist die Verzögerungszeit bei diesem Relais kürzer als beim Relais 18. The delay of the time relays 18 and 19 is of different sizes and is selected depending on the size of the input signals of the threshold value elements 10 and 12. However, since the signal at low overload at the input of relay 19 in particular identifies the higher and consequently the more dangerous temperature of the most heated winding point, the delay time for this relay is shorter than for relay 18.

Als Signalgeber 20 und 21 können Quellen für Licht- bzw. Schallsignalisierung zum Beispiel Meldelampen bzw. Anzeigerelais ausgenutzt werden. Sources for light or sound signaling, for example signal lamps or display relays, can be used as signal transmitters 20 and 21.

Anstelle des Signalgebers 21 kann am Ausgang des Stromkreises 16 eine Vorrichtung für Einschalten des Lüfters zur Belüftung des Transformators 1 zwecks seiner zusätzlichen Kühlung eingebaut werden. Instead of the signal generator 21, a device for switching on the fan for ventilation of the transformer 1 for the purpose of its additional cooling can be installed at the output of the circuit 16.

Ist eine noch mehr aufgegliederte Abstufung der Gefahren-meldesignale erforderlich, so können ähnliche Stromkreise auch an weitere Schwellenwertelemente angeschlossen werden, deren Anzahl beliebig gross sein kann. If an even more detailed gradation of the hazard warning signals is required, similar circuits can also be connected to further threshold value elements, the number of which can be of any size.

Der Stromkreis 17 zum Abschalten der Last und eine eine Entlastung des Transformators 1 durch die Unterbrechung der Stromzufuhr oder durch die automatische Abschaltung eines Teils der Verbraucher 4 bewirkende Abschaltvorrichtung 22 am Ausgang ist ans Schwellenwertelement 14 angeschlossen, das auf eine Temperatur der am stärksten erhitzten Wicklungsspule anspricht, bei der die Gefahr des Durchschlages der Isolation und des Ausfalls des Transformators 1 (z. B. auf 150 °C) besteht. Die Abschaltvorrichtung 22 ist mit dem Schwellenwertelement 14 über ein Zeitrelais 23 und mit den Schwellenwertelementen 10.. .13 für niedrigere Überlast über einen nachsteh-hend näher beschriebenen Block 24 verbunden. The circuit 17 for switching off the load and relieving the load on the transformer 1 by interrupting the power supply or by automatically switching off some of the consumers 4 switch-off device 22 at the output is connected to the threshold element 14, which responds to a temperature of the most heated winding coil , where there is a risk of insulation breakdown and transformer 1 failure (e.g. to 150 ° C). The switch-off device 22 is connected to the threshold value element 14 via a time relay 23 and to the threshold value elements 10 ... 13 for lower overload via a block 24 described in more detail below.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

627029 627029

In der beschriebenen Vorrichtung arbeitet ein wärmefühlendes Element, zum Beispiel ein Heissleiter, das an einem Operationsverstärker angeschlossen ist, als der Temperaturgeber 6. Als Temperaturgeber 6 kann auch eine andere geeignete Einrichtung, zum Beispiel ein Vielkontaktthermometer oder ähnlich verwendet werden. In the device described, a heat-sensing element, for example a hot conductor which is connected to an operational amplifier, operates as the temperature sensor 6. Another suitable device, for example a multi-contact thermometer or similar, can be used as the temperature sensor 6.

Der Stromgeber 7 ist ein Messstromtransformator (Fig. 1 und 2), der in den Stromkreis der Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 eingeschaltet ist. The current transmitter 7 is a measuring current transformer (FIGS. 1 and 2), which is switched into the circuit of the secondary winding 3 of the transformer 1.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthält der Funktionsbildner 8 einen Linearwandler 25 für Umformung des Stroms in Spannung, eine an den Linearwandler 25 angeschlossene Gleichrichterbrücke 26, einen Kondensator 27 zur Glättung der gleichgerichteten Spannung und einen Diodenwandler 28 für Umformung der gleichgerichteten Spannung am Ausgang des Kondensators 27 in die Spannung U2 an den Ausgängen X und Y in Übereinstimmung mit der exponentiellen Abhängigkeit (2). As can be seen from FIG. 2, the function generator 8 contains a linear converter 25 for converting the current into voltage, a rectifier bridge 26 connected to the linear converter 25, a capacitor 27 for smoothing the rectified voltage and a diode converter 28 for converting the rectified voltage at the output of the capacitor 27 into the voltage U2 at the outputs X and Y in accordance with the exponential dependency (2).

Der Linearwandler 25 besitzt eine Primärwicklung 29, die in den Stromkreis des Gebers 7 eingeschaltet ist, sowie eine Sekundärwicklung 30, die an die Gleichrichterbrücke 26 angeschlossen ist. Der Glättungskondensator 27 ist an die Gleichrichterbrücke 26 an der Seite der gleichgerichteten Spannung angeschlossen. The linear converter 25 has a primary winding 29, which is connected to the circuit of the encoder 7, and a secondary winding 30, which is connected to the rectifier bridge 26. The smoothing capacitor 27 is connected to the rectifier bridge 26 on the rectified voltage side.

Der Diodenwandler 28 enthält einen Spannungsteiler, der Zener-Dioden Zi, Zî...Z„ enthält, die die Anschlüsse Ai, A2...An besitzen, an welche aus Widerständen Ri, R2...Rn und Dioden Dt, D2...Dn bestehende Stromkreise angeschlossen sind. The diode converter 28 contains a voltage divider which contains Zener diodes Zi, Zî ... Z ", which have the connections Ai, A2 ... An, to which resistors Ri, R2 ... Rn and diodes Dt, D2. ..Dn existing circuits are connected.

Die Minusanschlüsse Y der Dioden Di...D„ sind über einen Widerstand 31 mit der Plusschiene P des Stromversorgungs-kreises verbunden. Mit der Minusschiene q verbundene, und am Spannungsteilereingang liegender Widerstand 32 dient zur Begrenzung des Stroms in den Zener-Dioden. Der Ausgang der Gleichrichterbrücke 26 liegt an den Minusanschlüssen Y der Dioden Di...Dn über einen Widerstand 33. The negative connections Y of the diodes Di ... D "are connected via a resistor 31 to the positive rail P of the power supply circuit. Resistor 32 connected to the minus rail q and located at the voltage divider input serves to limit the current in the Zener diodes. The output of the rectifier bridge 26 is connected to the negative connections Y of the diodes Di ... Dn via a resistor 33.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung des Funktionsbildners wird bevorzugt, kann aber bei Bedarf durch einen anderen bekannten Funktionsbildner, zum Beispiel durch einen Relais-Kontaktwandler, ersetzt werden. The embodiment of the function generator shown in FIG. 2 is preferred, but can, if necessary, be replaced by another known function generator, for example by a relay contact converter.

Die Eingänge der Schwellenwertelemente 10...14 (Fig. 3), die bekannte empfindliche Nullindikatoren sind, welche zum Beispiel als integrierte Schaltungen ausgeführt sind, sind über Trenndioden 34,35,36,37,38 zur Ansprechselektion miteinander verbunden. Die Ausgänge derselben sind dagegen an Anschlüsse 39,40,41,42,43 eines aus Widerständen bzw. Zener-Dioden bestehenden Einspannungsteilers 44 angeschlossen. Der Stromversorgungskreis des Teilers 44 ist in der Zeichnung durch die Plus- P und die Minusschiene Q dargestellt. The inputs of the threshold value elements 10 ... 14 (FIG. 3), which are known sensitive zero indicators, which are designed, for example, as integrated circuits, are connected to one another via isolating diodes 34, 35, 36, 37, 38 for response selection. The outputs of the same, however, are connected to connections 39, 40, 41, 42, 43 of a voltage divider 44 consisting of resistors or Zener diodes. The power supply circuit of the divider 44 is shown in the drawing by the plus P and the minus rail Q.

Die Plusanschlüsse der Trenndioden 34...38 liegen am gemeinsamen Ausgang des Widerstandes 33, der mit einem Widerstand 45 in Reihe geschaltet ist. Der Widerstand 45 ist an den Ausgang des Temperaturgebers 6 und der Widerstand 33 an den Ausgang des Funktionsbildners 8 (Fig. 2) angeschlossen. Dadurch wird am Eingang des Umschaltkreises 9 (Fig. 1) die Spannung Ui des Temperaturgebers 6, die der Temperatur ( 81, Gleichung 1) der oberen ölschichten proportional ist, und die Spannung U2 des Funktionsbildners 8, die von der durch den Laststrom bedingten Übertemperatur ( 82, Gleichungen 1 und 2) des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes über der Öltemperatur abhängig ist, summiert. The positive connections of the isolating diodes 34 ... 38 are located at the common output of the resistor 33, which is connected in series with a resistor 45. The resistor 45 is connected to the output of the temperature sensor 6 and the resistor 33 to the output of the function generator 8 (FIG. 2). As a result, at the input of the switching circuit 9 (FIG. 1), the voltage Ui of the temperature sensor 6, which is proportional to the temperature (81, equation 1) of the upper oil layers, and the voltage U2 of the function generator 8, which is dependent on the excess temperature caused by the load current (82, Equations 1 and 2) of the most heated winding point is dependent on the oil temperature.

Die Bedingungen zum Ansprechen des Schwellenwertelementes 10 werden gegeben, sobald die Eingangsspannung U3 = Ui + U2 die Eichspannung Ei an der Minusschiene Q der Stromversorgung und dem Anschluss 39 des Spannungsteilers 44 überschritten hat. The conditions for the response of the threshold value element 10 are given as soon as the input voltage U3 = Ui + U2 has exceeded the calibration voltage Ei at the minus rail Q of the power supply and the connection 39 of the voltage divider 44.

Ähnlicherweise sind die Bedingungen zum Ansprechen jedes der Schwellenwertelemente 11...14 dann gegeben, wenn die Eingangsspannung Us über die Spannungen E2, E3...E5 des Similarly, the conditions for responding to each of the threshold value elements 11 ... 14 are given when the input voltage Us exceeds the voltages E2, E3 ... E5

Teilers 44 hinausgeht. Divider 44 goes out.

Wie aus dem Schaltbild des Lastabschaltkreises 17 in Fig. 4 ersichtlich ist, enthält der Block 24 einen Stromkreis 46 zur Verriegelung von Fehlabschaltsignalen und einen Stromkreis 47 zur Abgabe des Gefahrenmeldesignals bzw. zur Abschaltung des elektrischen Gerätes nach dem Ablauf seiner Sollbetriebszeit. As can be seen from the circuit diagram of the load cut-off circuit 17 in FIG. 4, the block 24 contains a circuit 46 for locking false switch-off signals and a circuit 47 for emitting the hazard warning signal or for switching off the electrical device after its set operating time has expired.

Der Stromkreis 46, der die Möglichkeit des Fehlansprechens der Signalabschaltvorrichtung 22 ausschliésst, enthält eine monostabile Kippschaltung 48, die zum Formen des kurzzeitigen Impulses aus dem Schwellenwertelement 10 für niedrige Überlast dient, eine logische UND-Schaltung 49, deren einer Ausgang mit dem monostabilen Multivibrator 48, und deren anderer Ausgang mit dem Schwellenwertelement 14 verbunden ist, und ein Zeitrelais 50, das an den Ausgang der UND-Schaltung 49 angeschlossen und mit der Signalabschaltvorrichtung 22 verbunden ist. The circuit 46, which excludes the possibility of the signal switch-off device 22 malfunctioning, contains a monostable multivibrator 48, which is used to form the short-term pulse from the threshold element 10 for low overload, a logic AND circuit 49, one output of which is connected to the monostable multivibrator 48 , and the other output of which is connected to the threshold element 14, and a timing relay 50 which is connected to the output of the AND circuit 49 and connected to the signal cut-off device 22.

Um zu verhindern, dass das Zeitrelais 23 mit kürzerer Verzögerungszeit im Vergleich mit dem Relais 50 anspricht ist zwischen dem Schwellenwertelement 14 und dem Zeitrelais 23 eine NICHT-Schaltung 51 angeschlossen, die mit der UND-Schaltung 49 elektrisch verbunden ist. In order to prevent the time relay 23 from responding with a shorter delay time in comparison with the relay 50, a NOT circuit 51, which is electrically connected to the AND circuit 49, is connected between the threshold value element 14 and the time relay 23.

Der Stromkreis 47 im Block 24, der den Ausfall des Transformators 1 wegen der Zerstörung der Isolation der Wicklung 3 nach dem Ablauf seiner Sollbetriebszeit verhindern soll, enthält einen Wandler 52 zur Umformung der der Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes entsprechenden Signale in eine Spannung, deren Grösse dem exponentialen Verlauf der Alterung der Wicklungsisolation entspricht, sowie einen Zähler 53, der die Ausgangssignale des Wandlers 52 für Registrierung der Sollbetriebszeit des Transformators 1 und Abgabe des Steuersignals an die Abschaltvorrichtung 22 zum Zeitpunkt des Ablaufs der Sollbetriebszeit nach der Zeit integriert. The circuit 47 in block 24, which is to prevent the failure of the transformer 1 due to the destruction of the insulation of the winding 3 after the expiry of its desired operating time, contains a converter 52 for converting the signals corresponding to the temperature of the most heated winding point into a voltage, the Size corresponds to the exponential course of the aging of the winding insulation, and a counter 53, which integrates the output signals of the converter 52 for registering the desired operating time of the transformer 1 and delivering the control signal to the switch-off device 22 at the time when the desired operating time expires.

Wie aus der in Fig. 5 gezeigten Schaltung hervorgeht, ist der Wandler 52 ein symmetrischer Multivibrator, der Transistoren 54 und 55 enthält, in deren Basis-Kollektorstrecken Widerstände Ri, Ri', R2, R2' und Kondensatoren Ci und C2 geschaltet sind, welche zeitbestimmende RC-Kreise bilden, die die Schaltfrequenz des Multivibrators festlegen. As can be seen from the circuit shown in FIG. 5, the converter 52 is a symmetrical multivibrator which contains transistors 54 and 55, in the base-collector paths of which resistors Ri, Ri ', R2, R2' and capacitors Ci and C2 are connected, which form time-determining RC circuits that determine the switching frequency of the multivibrator.

Die genannten RC-Kreise liegen am Minusanschluss h des Stromversorgungskreises über Ausgangsschliesskontakte 10i, 111,13i, 14i und Öffnungskontakte 112,132 und 142 der entsprechenden Schwellenwertelemente 10... 14. The RC circuits mentioned are located at the negative connection h of the power supply circuit via output make contacts 10i, 111, 13i, 14i and opening contacts 112, 132 and 142 of the corresponding threshold value elements 10 ... 14.

In den Kollektorkreisen der Transistoren 54 und 55 sind entsprechende Widerstände R3 und R3' eingeschaltet. Corresponding resistors R3 and R3 'are switched on in the collector circuits of transistors 54 and 55.

Die Umschaltkontakte 12i und 122 des entsprechenden Schwellenwertelementes 12 sind im Kollektorkreis eines Transistors 56 angeordnet und dienen zum Einschalten von Impulszählern 57 und 58, die den Zähler 53 bilden, der die Ausgangssignale des Wandlers 52 zur Bestimmung des Zeitpunktes des Ablaufs der Sollbetriebszeit des Transformators 1 nach Zeit integriert. Wie bereits erwähnt wurde, ist der Zähler 53 mit der Abschaltvorrichtung 22 (Fig. 4) verbunden. The changeover contacts 12i and 122 of the corresponding threshold element 12 are arranged in the collector circuit of a transistor 56 and are used to switch on pulse counters 57 and 58, which form the counter 53, which determines the output signals of the converter 52 for determining the point in time at which the desired operating time of the transformer 1 expires Integrated time. As already mentioned, the counter 53 is connected to the shutdown device 22 (FIG. 4).

Die beschriebene Vorrichtung hat eine folgende Arbeitsweise. The device described has the following mode of operation.

Der in den oberen Schichten des Öls 5 (Fig. 1) angeordnete Geber 6 nimmt seine durch den Laststrom und die Kühlbedingungen des Transformators 1 bedingte Temperatur auf. The transmitter 6 arranged in the upper layers of the oil 5 (FIG. 1) takes up its temperature caused by the load current and the cooling conditions of the transformer 1.

Die Spannung Ui am Ausgang des Gebers 6 ist der Öltemperatur 0i (Gleichung 1) proportional, wie die Kennlinie im Bild 6a zeigt. The voltage Ui at the output of the encoder 6 is proportional to the oil temperature 0i (equation 1), as the characteristic curve in Figure 6a shows.

Gleichzeitig wird im Stromgeber 7 ein dem Laststrom der mit diesem verbundenen Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 proportionaler Strom induziert, der an die Primärwicklung 29 des Linearwandlers 25 am Eingang des Funktionsbildners 8 (Fig. 2) geliefert wird. Dabei entsteht in der Sekundärwicklung 30 des Linearwandlers 25 eine dem Strom der Primär- At the same time, a current proportional to the load current of the secondary winding 3 of the transformer 1 connected to it is induced, which current is supplied to the primary winding 29 of the linear converter 25 at the input of the function generator 8 (FIG. 2). This creates in the secondary winding 30 of the linear converter 25 a current of the primary

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

627029 627029

Wicklung 29 proportionale Spannung, die an die Gleichrichterbrücke 26 gelegt wird. Die gleichgerichtete Spannung wird über den Glättungskondensator 27 an den Eingang des Diodenwandlers 28 gegeben. Winding 29 proportional voltage, which is applied to the rectifier bridge 26. The rectified voltage is passed through the smoothing capacitor 27 to the input of the diode converter 28.

Die Funktionsweise des Diodenwandlers 28 kann an Hand des in Fig. 6b angegebenen Bildes dargelegt werden. Die Kennlinie S in diesem Bild verläuft in Übereinstimmung mit der Gleichung (2) und sie veranschaulicht die Änderung der Grösse 02 in Abhängigkeit vom Laststrom. Die geknickte Kennlinie W entspricht der Spannung U2 am Ausgang des Funktionsbildners 8 in Abhängigkeit vom gleichen Parameter. The mode of operation of the diode converter 28 can be illustrated with the aid of the image shown in FIG. 6b. The characteristic curve S in this figure runs in accordance with equation (2) and it illustrates the change in size 02 as a function of the load current. The kinked characteristic curve W corresponds to the voltage U2 at the output of the function generator 8 as a function of the same parameter.

Beim Fehlen des Stromes im Stromkreis des Funktionsbildners (Fig. 2) sind die Dioden Di...Dn gesperrt, und über die Widerstände Ri...Rn fliesst kein Strom. In the absence of current in the circuit of the function generator (Fig. 2), the diodes Di ... Dn are blocked, and no current flows through the resistors Ri ... Rn.

Sobald am Kondensator 27 Spannung erscheint, fliesst über die Widerstände 33 und 31 ein Strom, der den Spannungsabfall IJ2 am Widerstand 33 hervorruft, der linear verläuft, was mit der Strecke ON der geknickten Kennlinie W in Fig. 6b übereinstimmt. Erreicht die Spannung am Widerstand 31 einen Wert, der den Wert der Spannung ei zwischen der Plusklemme 8 und dem Anschluss Ai der Zener-Diode Zi übersteigt, wird die Diode Di leitend, und über den Widerstand Ri fliesst ein Strom, der den zusätzlichen Spannungsabfall am Widerstand 33 bewirkt. Der Zeitpunkt der Öffnung der Diode Di entspricht dem Knick der Ausgangsspannungskennlinie des Stromwandlers im Punkt N der geknickten Kennlinie W in Fig. 6b. As soon as voltage appears on the capacitor 27, a current flows through the resistors 33 and 31, which causes the voltage drop IJ2 across the resistor 33, which is linear, which corresponds to the distance ON of the kinked characteristic curve W in FIG. 6b. If the voltage across the resistor 31 reaches a value which exceeds the value of the voltage ei between the positive terminal 8 and the connection Ai of the Zener diode Zi, the diode Di becomes conductive and a current flows through the resistor Ri, which causes the additional voltage drop on Resistor 33 causes. The time when the diode Di opens corresponds to the kink of the output voltage characteristic of the current transformer at point N of the kinked characteristic W in FIG. 6b.

Beim Ansteigen der Spannung am Widerstand 31 bis auf einen Wert, der grösser ist als der Wert der Spannung e2 zwischen der Plusklemme P und dem Anschluss Â2 der Zener-Diode wird die Diode D2 leitend, und über den Widerstand R2 fliesst ein Strom. Der Zeitpunkt der Öffnung der Diode D2 entspricht dem Punkt B der geknickten Kennlinie W des Bildes in Fig. 6b. When the voltage across resistor 31 rises to a value which is greater than the value of voltage e2 between positive terminal P and terminal Â2 of the Zener diode, diode D2 becomes conductive and a current flows through resistor R2. The time at which the diode D2 opens corresponds to the point B of the bent characteristic W of the image in FIG. 6b.

Die übrigen Elemente der Schaltung des Diodenwandlers besitzen eine ähnliche Funktionsweise. Durch Einstellung der Widerstandswerte der Widerstände Ri...Rn und des Übersetzungsverhältnisses des Linearwandlers 25 kann die lineare und streckenweise Approximation der Kennlinie der gegebenen Funktion (Gleichung 2) vorgenommen werden. Es ist ersichtlich, dass die Genauigkeit der Approximation desto grösser ist, je mehr Anschlüsse A„ und entsprechend Elemente Zn, Dn und Rn es in der Schaltung des Diodenwandlers 28 gibt. The other elements of the circuit of the diode converter have a similar function. By adjusting the resistance values of the resistors Ri ... Rn and the transmission ratio of the linear converter 25, the linear and section-wise approximation of the characteristic curve of the given function (equation 2) can be carried out. It can be seen that the more accurate the approximation, the more connections A "and corresponding elements Zn, Dn and Rn there are in the circuit of the diode converter 28.

Die Spannung Ui des Temperaturgebers 6 und Uz des Funktionsbildners 8 wird an den in Reihe geschalteten Widerständen 45 und 33 (Fig. 3) summiert, die am Ausgang des Temperaturgebers 6 und des Funktionsbildners 8 entsprechend angeordnet sind. Die Gesamtspannung U3 = Ui + U2 wird an den Eingang des Umschaltkreises 9 gelegt. Bei U3 > Ei wird die Diode 34 leitend, und an den Eingang des Schwellenwertelementes 10 kommt die Ansprechspannung. Die Spannung Ei des Teilers 44 wird so gewählt, dass sie mit der Temperatur übereinstimmt, die die Nenntemperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes um eine gewisse vorgegebene Grösse (zum Beispiel 40 °C) überschreitet. Das Signal des Schwellenwertelementes 10 gelangt über das Zeitrelais 18 des Gefahrenmeldekreises 15 (Fig. 1) an den Signalgeber 20. The voltage Ui of the temperature sensor 6 and Uz of the function generator 8 is summed up at the resistors 45 and 33 (FIG. 3) connected in series, which are arranged accordingly at the output of the temperature sensor 6 and the function generator 8. The total voltage U3 = Ui + U2 is applied to the input of the switching circuit 9. At U3> Ei the diode 34 becomes conductive and the response voltage comes to the input of the threshold value element 10. The voltage Ei of the divider 44 is selected so that it corresponds to the temperature which exceeds the nominal temperature of the most heated winding point by a certain predetermined amount (for example 40 ° C.). The signal of the threshold value element 10 reaches the signal generator 20 via the time relay 18 of the hazard detection circuit 15 (FIG. 1).

Der Signalgeber 20 am Ausgang des Stromkreises 15 setzt den Bedienungsmann davon in Kenntnis, dass die Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes ausserhalb des Nennwertbereiches liegt (in unserem Beispiel stimmt er mit 130 °C überein). The signal generator 20 at the output of the circuit 15 informs the operator that the temperature of the most heated winding point is outside the nominal value range (in our example it corresponds to 130 ° C).

Liegt die Eichspannung E2 des Teilers 44 unterhalb der Gesamtspannung Lh, so wird die Diode 35 leitend und es kommt das Ansprechen des Schwellenwertelementes 11 (Fig. 3) vor, dessen Signal der niedrigen Überlastung in unserem Beispiel mit der Temperatur von 135 °C übereinstimmt. Das Signal des Schwellenwertelementes 11 wird an den Eingang des Funktionsbildners 52 (Fig. 4) des Lastabschaltkreises If the calibration voltage E2 of the divider 44 is below the total voltage Lh, the diode 35 becomes conductive and the threshold element 11 (FIG. 3) is triggered, the signal of the low overload in our example corresponding to the temperature of 135 ° C. The signal of the threshold element 11 is sent to the input of the function generator 52 (FIG. 4) of the load cut-off circuit

17 geleitet, worauf nachstehend ausführlicher eingegangen wird. 17, which will be discussed in more detail below.

Bei der weiteren Zunahme der Wicklungstemperatur, zum Beispiel bis auf 140 °C, steigt die Gesamtspannung U3 bis auf einen Wert, der grösser ist als die Eichspannung E3 des Teilers 44 (Fig. 3). Die Diode 36 öffnet, das Schwellenwertelement 12 spricht an und schaltet über das Relais 19 (Fig. 1), das eine kürzere Verzögerungszeit im Vergleich mit dem Relais 18 aufweist, den zweiten Signalgeber 21 ein, der den Bedienungsmann vor der gefahrdrohenden Überlastung des Transformators 1 warnt. Wie bereits erwähnt wurde, kann anstatt des Notsignals am Ausgang des Stromkreises 16 ein Steuersignal für Einschaltung der in der Zeichnung nicht gezeigten Belüftungs-anlage des Transformators 1 abgegeben werden, so dass die Temperatur des am stärksten erhitzten Punktes der Wicklung durch ihre zusätzliche Kühlung vermindert wird. As the winding temperature increases further, for example up to 140 ° C., the total voltage U3 increases to a value that is greater than the calibration voltage E3 of the divider 44 (FIG. 3). The diode 36 opens, the threshold element 12 responds and, via the relay 19 (FIG. 1), which has a shorter delay time in comparison with the relay 18, switches on the second signal generator 21, which protects the operator from the dangerous overloading of the transformer 1 warns. As already mentioned, instead of the emergency signal at the output of the circuit 16, a control signal for switching on the ventilation system of the transformer 1, not shown in the drawing, can be emitted, so that the temperature of the most heated point of the winding is reduced by its additional cooling .

Ähnlich dem Signal des Schwellenwertelementes 11 wird das Signal des Schwellenwertelementes 13 für niedrige Überlast (in unserem Beispiel stimmt dies mit der Temperatur von 145 °C überein) an den Eingang des Funktionsbildners 52 geleitet. Similar to the signal of the threshold element 11, the signal of the threshold element 13 for low overload (in our example this corresponds to the temperature of 145 ° C.) is passed to the input of the function generator 52.

Beim Erreichen der kritischen Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes (zum Beispiel, 150 °C), was der Bedingung U3 > Es entspricht, spricht auf die bereits beschriebene Weise das Schwellenwertelement 14 für hohe Überlast an, dessen Signal an den Eingang des Lastabschaltkreises 17 (Fig. 1) gelangt, der für drei Betriebsmöglichkeiten ausgelegt ist. When the critical temperature of the most heated winding point (for example, 150 ° C.) is reached, which corresponds to the condition U3> It, the threshold element 14 for high overload, whose signal is sent to the input of the load cutoff circuit 17 ( Fig. 1) arrives, which is designed for three operating options.

Im ersten Fall steigt der Laststrom der Wicklung 3 des Transformators 1 stufenlos an. In the first case, the load current of the winding 3 of the transformer 1 increases continuously.

Dabei löst das Signal des Schwellenwertelementes 14 das Zeitrelais 23 (Fig. 1 und 4) aus, dessen Verzögerungszeit im Vergleich mit dem Relais 19 kürzer ist. Das Ausgangssignal des Relais 23 löst die Signalabschaltvorrichtung 22 aus, die einen Teil der Energieverbraucher 4 automatisch abschaltet. The signal of the threshold element 14 triggers the time relay 23 (FIGS. 1 and 4), the delay time of which is shorter in comparison with the relay 19. The output signal of the relay 23 triggers the signal switch-off device 22, which switches off part of the energy consumers 4 automatically.

Es sei betont, dass die Relais 18,19,23 zusammen mit den sie auslösenden Schwellenwertelementen 10,12 und 14 durch ein Zeitrelais mit der Verzögerungszeit ersetzt werden können, die von der Grösse des Ausgangssignals abhängig ist. Das Relais hat drei Ausgänge auf die Signalgeber und die Abschaltvorrichtung. It should be emphasized that the relays 18, 19, 23 together with the triggering threshold elements 10, 12 and 14 can be replaced by a time relay with the delay time which depends on the size of the output signal. The relay has three outputs on the signal generator and the switch-off device.

Im zweiten Fall ändert sich die Belastung des Transformators sprungweise. In the second case, the load on the transformer changes step by step.

Bei kurzzeitigen sprungweisen Stromüberlastungen entsteht am Eingang des Stromkreises 17 ein Signal der hohen Überlastung. Inzwischen erreicht aber die tatsächliche Überhitzung nicht den gefährlichen Wert wegen der Wärmeträgheit der Wicklung. Der stabile Überhitzungswert wird in At = 15...20 min erreicht. In the event of brief, sudden current overloads, a signal of high overload occurs at the input of the circuit 17. In the meantime, however, the actual overheating has not reached the dangerous value due to the thermal inertia of the winding. The stable overheating value is reached in At = 15 ... 20 min.

Die in diesem Fall vorkommende rasche Steigerung der Gesamtspannung U3, die mit den Überlastungen bei der stabilen Wicklungstemperatur übereinstimmt, kann zum Ansprechen des Schwellenwertelementes 14 führen, dessen Signal bei seinem Anlegen, wie im vorherigen Fall, ans Relais 23, dessen Verzögerungszeit kürzer als At ist, das unbegründete Abschalten eines Teiles der Verbraucher 4 herbeiführen würde. Zum Vermeiden derartiger Fehlauslösungen ist im Block 24 des Lastabschaltkreises 17 (Fig. 4) ein Stromkreis 46 für Verriegelung der Fehlauslösesignale mit dem Relais 50 vorgesehen, dessen Verzögerungszeit im Vergleich mit der des Relais 23 länger ist. Der Stromkreis 46 sieht die Signale der hohen Überlastung nach dem Laststrom ab. The rapid increase in the total voltage U3 occurring in this case, which corresponds to the overloads at the stable winding temperature, can lead to the threshold element 14 responding, the signal of which, as in the previous case, when it is applied to the relay 23, the delay time of which is shorter than At , which would cause an unsubstantiated shutdown of some of the consumers 4. To avoid such false tripping, a circuit 46 is provided in block 24 of the load cut-off circuit 17 (FIG. 4) for locking the false trigger signals with the relay 50, the delay time of which is longer in comparison with that of the relay 23. The circuit 46 ignores the high overload signals after the load current.

Die selektive Wirkung des Stromkreises 46 beruht darauf, dass die beschriebenen sprungweisen Änderungen des Laststroms das gleichzeitige Ansprechen aller Schwellenwertelemente hervorrufen, während bei der allmählichen Wicklungs-überhitzung die Schwellenwertelemente hintereinanderfol-gend über die von der Geschwindigkeit der Laständerung The selective effect of the circuit 46 is based on the fact that the abrupt changes in the load current described bring about the simultaneous response of all threshold value elements, while with the gradual winding overheating, the threshold value elements follow one another in succession via the speed of the load change

6 6

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

abhängigen Zeitintervalle ansprechen. dependent time intervals.

Beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 10 wird sein Signal an den Eingang des monostabilen Multivibrators 48 gegeben, in dem es in einen kurzzeitigen Stromimpuls verwandelt wird, der einem der Eingänge der UND-Schaltung 49 zugeführt wird. When threshold element 10 responds, its signal is given to the input of monostable multivibrator 48, in which it is converted into a short-term current pulse which is fed to one of the inputs of AND circuit 49.

Sollte gleichzeitig mit dem angegebenen Impuls an den zweiten Eingang der Schaltung 49 das Signal vom Schwellenwertelement 14 der hohen Überlastung kommen, entsteht am Ausgang der UND-Schaltung 49 ein Signal, welches das Relais 50 mit der verlängerten Verzögerungszeit auslöst. Should the signal from the threshold element 14 of high overload come at the same time as the specified pulse to the second input of the circuit 49, a signal arises at the output of the AND circuit 49, which triggers the relay 50 with the extended delay time.

Um zu vermeiden, dass dabei eine Frühauslösung des Relais 23 vorkommt, gelangt vom Ausgang der UND-Schaltung 49 das Signal an den Eingang der NICHT-Schaltung 51, die das Relais 23 verriegelt. In order to prevent the relay 23 from being triggered early, the signal from the output of the AND circuit 49 reaches the input of the NOT circuit 51, which locks the relay 23.

Bei einem Stromanstieg wird also die Belastung von der Signalabschaltvorrichtung 22 vom Ausgangssignal des Zeitrelais 50 abgeschaltet, d. h. das Ansprechen kommt nur in dem. Fall vor, wenn die Überlastung die Wicklungsüberhitzung herbeiführt, die die gefährliche Grösse erreicht, welche von der Zeitverzögerung des gegebenen Relais gewährleistet wird. In the event of a current rise, the load from the signal shutdown device 22 is switched off from the output signal of the timing relay 50, i. H. the response comes only in that. Case occurs when the overload causes the winding to overheat, which reaches the dangerous size guaranteed by the time delay of the given relay.

Beim allmählichen Belastungsanstieg spricht das Schwellenwertelement 10 an und löst den monostabilen Multivibrator 48 aus, das von diesem an den Eingang der UND-Schaltung 49 abgegebene Signal stimmt aber in der Zeit nicht mit dem Signal überein, das an den anderen Eingang der gleichen Schaltung vom Schwellenwertelement 14 kommt, so dass am Ausgang der UND-Schaltung 49 kein Signal entsteht. Wie bereits erwähnt wurde, wird in diesem Fall das Relais 23 ausgelöst, dessen Ausgangssignal das Ansprechen der Signalabschaltvorrichtung 22 herbeiführt. When the load increases gradually, the threshold element 10 responds and triggers the monostable multivibrator 48, but the signal emitted by it to the input of the AND circuit 49 does not coincide in time with the signal which is sent to the other input of the same circuit by the threshold element 14 comes, so that no signal arises at the output of the AND circuit 49. As already mentioned, the relay 23 is triggered in this case, the output signal of which triggers the signal switch-off device 22 to respond.

Dritter Fall. Infolge des langzeitigen Einsatzes des Transformators nähert sich der Verschleiss seiner Wicklungen der vorgegebenen Grenze an, so dass sein Weiterbetrieb von der Gefahr ernster Betriebsstörungen begleitet ist. Third case. As a result of the long-term use of the transformer, the wear of its windings approaches the specified limit, so that its continued operation is accompanied by the risk of serious malfunctions.

Der Zeitpunkt des völligen Verschleisses der Wicklungsisolation kann mit Hilfe des Zählers 53 (Fig. 4) bestimmt werden, an den die Signale vom Wandler 52 kommen. Dem letzteren kommt die Aufgabe zu, die von den Gebern 6 und 7 über die Schwellenwertelemente 10...14 kommenden Signale in Signale zu verwandeln, die den Momentanwerten der Isolationsalterung in Übereinstimmung mit dem Gesetz proportional sind, das durch die bekannte Gleichung von Montsinger: The time at which the winding insulation is completely worn out can be determined with the aid of the counter 53 (FIG. 4) at which the signals from the converter 52 come. The latter has the task of converting the signals coming from the transmitters 6 and 7 via the threshold value elements 10 ... 14 into signals which are proportional to the instantaneous values of the insulation aging in accordance with the law which is given by the well-known equation from Montsinger:

L = L0e-a<e-y (3) L = L0e-a <e-y (3)

ausgedrückt ist, die im Buch Schnitzer L.M. «Nagrusotschnaja sposobnost silowich transformatorow» Moskau, 1953 beschrieben ist. expressed in the book Schnitzer L.M. "Nagrusochnaja sposobnost silowich transformatorow" Moscow, 1953 is described.

In der Gleichung bedeuten: In the equation:

L die tatsächliche Lebensdauer der Isolation; L the actual life of the insulation;

L0 die Betriebszeit der Isolation bei konstanter normgerechter Temperatur 0H des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes; L0 the operating time of the insulation at a constant standard temperature 0H of the most heated winding point;

a den Koeffizienten, in dem die Änderung der Betriebszeit der Isolation bei einer Änderung der Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes berücksichtigt wird und der von den physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes der Isolation abhängig ist. a the coefficient in which the change in the operating time of the insulation is taken into account when the temperature of the most heated winding point changes and which is dependent on the physical properties of the material of the insulation.

Nach Angaben des internationalen elektrotechnischen Ausschusses (S. International Electrotechnical Commission, Technical Committee No. 0,74: Power Transformers. Draft Loading Guide for Oil - immersed Transformers. Novembre, 1965) ändert sich die tatsächliche Lebensdauer der Wicklung um das Zweifache je 6 °C der Änderung ihrer Temperatur in bezug auf den Nennwert. Dies bedeutet, dass bei einer Erhöhung der According to the International Electrotechnical Committee (S. International Electrotechnical Commission, Technical Committee No. 0.74: Power Transformers. Draft Loading Guide for Oil - immersed Transformers. Novembre, 1965), the actual lifespan of the winding changes twice by 6 ° C the change in their temperature with respect to the nominal value. This means that with an increase in

627029 627029

Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes um 6 °C, die tatsächliche Lebensdauer zweimal kleiner wird. Bei dieser 6-Grad-Regel für die Alterung der Isolation beträgt a = -0,1155. Wenn im gegebenen Fall 0H = 98 °C beträgt, dann beispielsweise bei einer Temperatur 0 = 110 °C. Temperature of the most heated winding point around 6 ° C, the actual lifespan becomes two times shorter. With this 6-degree rule for the aging of the insulation, a = -0.1155. If 0H = 98 ° C in the given case, then for example at a temperature of 0 = 110 ° C.

L/L0 = e°'115(,10"98) = 4 L / L0 = e ° '115 (, 10 "98) = 4

Die Funktionsweise des Wandlers 52 und des Zählers 53 soll an Hand des in Fig. 6c angeführten Schaubildes der Abhängigkeit der relativen Änderung der Lebensdauer des elektrischen Gerätes von der Temperatur des am stärksten erhitzten Punktes seiner Wicklung veranschaulicht werden. The operation of the converter 52 and the counter 53 will be illustrated with the aid of the diagram in FIG. 6c of the dependence of the relative change in the life of the electrical device on the temperature of the most heated point of its winding.

Die exponentielle Kurve H des angegebenen Schaubildes zeigt die relative Änderung der Lebensdauer L/L0 des Transformators in Abhängigkeit von der Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes und ist in Übereinstimmung mit der Gleichung (3) aufgebaut. Die Punkte Fi, F2, F3 und F4 an der Kurve H in Fig. 6c entsprechen meistens den folgenden Temperaturen 0 des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes: 0F1 = 98°, 0F2 = 110°, 0F3 =116°, 0F4 = 122 °C. The exponential curve H of the diagram shows the relative change in the service life L / L0 of the transformer as a function of the temperature of the most heated winding point and is constructed in accordance with equation (3). The points Fi, F2, F3 and F4 on the curve H in FIG. 6c mostly correspond to the following temperatures 0 of the most heated winding point: 0F1 = 98 °, 0F2 = 110 °, 0F3 = 116 °, 0F4 = 122 ° C.

Signale, welche den genannten Temperaturwerten entsprechen, gelangen an den Eingang des Wandlers, und zwar von den Schwellenwertelementen 10,11,13 und 14. Jedes dieser Signale bewirkt am Ausgang des Wandlers 52, wie dies nachstehend näher beschrieben ist, Impulse deren Anzahl die Ordinate L/L0 des entsprechenden Punktes angibt. Im gezeigten Beispiel erhält man 1 bei 0Fi = 98°, 4 bei 0F2 = 110°, 8 bei 0F3 =116° und 16bei0F4= 122 °C. Signals which correspond to the temperature values mentioned arrive at the input of the converter, specifically from the threshold value elements 10, 11, 13 and 14. Each of these signals causes pulses at the output of the converter 52, as will be described in more detail below, the number of which is the ordinate L / L0 of the corresponding point indicates. In the example shown, 1 is obtained at 0Fi = 98 °, 4 at 0F2 = 110 °, 8 at 0F3 = 116 ° and 16 at 0F4 = 122 ° C.

Beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 10 schliesst sein Schliesskontakt 10 (Fig. 5) mit dessen Hilfe die Spannung über den Öffnungskontakt 111 an die zeitbestimmenden Kreise R1-C2 (Ri' -Ci) des in Form eines symmetrischen Multivibrators ausgeführten Wandlers 52 gegeben wird. When the threshold value element 10 responds, its closing contact 10 (FIG. 5) closes the voltage via the opening contact 111 to the time-determining circuits R1-C2 (Ri '-Ci) of the converter 52, which is designed in the form of a symmetrical multivibrator.

Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor, zum Beispiel 54 leitend, was mit dem fixierten gesperrten Zustand des Transistors 55 über den Stromkreis C1-R1' bis zum Zeitpunkt übereinstimmt, wenn die Spannung am Kondensator Ci den Pegel seines Öffnens über den Stromkreis Emitterelektrode-Basiselektrode des Transistors 5 - Widerstand Ri' überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 55 leitend, und.der Kondensator C2, der zu seinem Kollektorkreis angeschlossen ist, wird an die Plusschiene g der Stromversorgung über den Stromkreis Emitterelektrode-Kollektorelektrode des offenen Transistors 55 angeschlossen. An der Basiselektrode des Transistors 54 liegt in diesem Fall die Sperrspannung am Kondensator C2, die den angegebenen Transistor bis zum Zeitpunkt der Entladung des Kondensators C2 über den Widerstand R2 und der Aufladung des Kondensators C2 bis zum Pegel des Öffnens des Transistors 54 im gesperrten Zustand hält. At this point in time, the transistor, for example 54, is conductive, which corresponds to the fixed, blocked state of transistor 55 via circuit C1-R1 'until the voltage on capacitor Ci reaches the level of its opening via the circuit emitter electrode base electrode Transistor 5 - resistance Ri 'exceeds. At this time, the transistor 55 becomes conductive, and the capacitor C2, which is connected to its collector circuit, is connected to the positive rail g of the power supply via the circuit emitter electrode collector electrode of the open transistor 55. In this case, the blocking voltage on the capacitor C2 is applied to the base electrode of the transistor 54, which holds the specified transistor in the blocked state until the time the capacitor C2 is discharged via the resistor R2 and the capacitor C2 is charged until the level of the opening of the transistor 54 .

Die Frequenz der Umschaltungen des Wandlers 52 in der betrachteten Folge wird von der Zeitkonstante der Stromkreise R1-C2 (Ri ' -Ci) und R2-C2 (R2' -Ci) bestimmt und beträgt, zum Beispiel zwei Impulse pro Minute, was mit dem durch den Ordinatenpunkt Fi der in Fig. 6c gezeigten Kennlinie bestimmten Momentanwert übereinstimmt. Dabei zeigt der im Kollektorkreis des Transistors 56 über den Öffnungskontakt 12, eingeschaltete Impulszähler 57 die Grösse des Verschleisses der Isolation der Transformatorwicklung an, die der Anzahl von Impulsen in der Zeit proportional ist, während der die Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes mit der Abszisse des Punktes Fi übereinstimmte. The frequency of the switching of the converter 52 in the sequence considered is determined by the time constant of the circuits R1-C2 (Ri '-Ci) and R2-C2 (R2' -Ci) and is, for example, two pulses per minute, which is what instantaneous value determined by the ordinate point Fi of the characteristic curve shown in FIG. 6c. The pulse counter 57 switched on in the collector circuit of the transistor 56 via the opening contact 12 indicates the amount of wear of the insulation of the transformer winding, which is proportional to the number of pulses in the time during which the temperature of the most heated winding point with the abscissa of the Point Fi matched.

Beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 11 sperrt sein Schliesskontakt 111 und öffnet der Öffnungskontakt 112, der den Stromkreis für Auslösung des Wandlers 52 vom entsprechenden Schwellenwertelement 11 unterbricht. Über den Öffnungskontakt 132 des Schwellenwertelementes 13 und den Schliesskontakt 111 wird in diesem Fall die Stromversorgungs- When threshold element 11 responds, its closing contact 111 closes and opens contact 112, which interrupts the circuit for triggering converter 52 from the corresponding threshold element 11. In this case, the power supply is made via the opening contact 132 of the threshold value element 13 and the closing contact 111.

7 7

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

627029 627029

8 8th

Spannung an die zeitbestimmenden Kreise R2-C2 und weiter R2'-Ci gelegt, die die andere höhere Frequenz des Multivibra-tors, zum Beispiel vier Impulse pro Minute bestimmen, was mit dem Momentanwert des Isolationsverschleisses übereinstimmt, der durch den Ordinatenpunkt F2 der in Fig. 6c angegebenen Kennlinie bestimmt wird. Voltage is applied to the time-determining circuits R2-C2 and further R2'-Ci, which determine the other higher frequency of the multivibrator, for example four pulses per minute, which corresponds to the instantaneous value of the insulation wear, which is determined by the ordinate point F2 of the 6c specified characteristic is determined.

Das Ansprechen des Schwellenwertelementes 12 führt zum öffnen des Öffnungskontaktes 12i im Stromkreis des Zählers 57 und zum Schliessen des Schliesskontaktes 122 im Stromkreis des Zählers 58, so dass der erste 57 der erwähnten Zähler ab-, der zweite 58 eingeschaltet wird. The response of the threshold value element 12 leads to the opening of the opening contact 12i in the circuit of the counter 57 and the closing of the closing contact 122 in the circuit of the counter 58, so that the first 57 of the mentioned meters is switched off and the second 58 is switched on.

Beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 13 schliesst sein Schliesskontakt 13i und öffnet der Öffnungskontakt 132 des entsprechenden Schwellenwertelementes 13. Die Stromversorgungsspannung wird an die zeitbestimmenden Stromkreise R1-C1 (Ri'-Ci) gelegt, die die gleiche Schaltfrequenz des Multivibrators bestimmen, wie auch beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 10 (in unserem Beispiel - zwei Impulse pro Minute). When threshold element 13 responds, its closing contact 13i closes and opening contact 132 of the corresponding threshold element 13. The power supply voltage is applied to the time-determining circuits R1-C1 (Ri'-Ci), which determine the same switching frequency of the multivibrator as when the multivibrator responds Threshold element 10 (in our example - two pulses per minute).

Beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 14 kommt auf ähnliche Weise das Auslösen des Wandlers 52 über die Stromkreise R2-C2 (R2'-Ci) und das Verriegeln des Stromkreises des Kontaktes 13 vor, dabei stimmt die Schaltfrequenz des Multivibrators mit der entsprechenden Frequenz beim Ansprechen des Schwellenwertelementes 11 überein. Die Ausgangssignale des Wandlers 52 gelangen in zwei letzteren Fällen an den Impulszähler 58. Um den Verschleiss zu fixieren, der mit den Ordinaten der Punkte F3 und F4 der Kurve H in Fig. 6c übereinstimmt, sind die Zähleranzeigen mit dem Massstabkoeffizienten zu multiplizieren, der durch das Verhältnis entsprechender Koordinaten (F3 : Fi und F4 : F2) bestimmt wird. When threshold element 14 responds, triggering of converter 52 via circuits R2-C2 (R2'-Ci) and locking of the circuit of contact 13 occur in a similar manner, the switching frequency of the multivibrator being correct with the corresponding frequency when the threshold element responds 11 match. The output signals of the converter 52 reach the pulse counter 58 in two latter cases. In order to fix the wear which corresponds to the ordinates of the points F3 and F4 of the curve H in FIG. 6c, the counter displays have to be multiplied by the scale coefficient, which is the ratio of corresponding coordinates (F3: Fi and F4: F2) is determined.

Wie auch der Zähler 57 bewirkt der Impulszähler 58 die Zeitintegration von Momentanwerten der Ausgangsspannung des Wandlers 52 in der Zeitperiode, während der die Temperatur des am stärksten erhitzten Wicklungspunktes mit dem Ansprechwert des entsprechenden Elementes übereinstimmt. Like the counter 57, the pulse counter 58 effects the time integration of instantaneous values of the output voltage of the converter 52 in the time period during which the temperature of the most heated winding point matches the response value of the corresponding element.

Obwohl in der in Fig. 5 gebrachten Schaltung zwei Impulszähler 57,58 gezeigt sind, wobei der Wandler 52 mit vier Schwellenwertelementen (10,11,13,14) verbunden ist, kann die Anzahl der Zähler der Schwellenwertelemente beliebig gross 5 sein, und sie hängt von der vorgegebenen Genauigkeit für Bestimmung der Sollbetriebszeit des Transformators ab. Es liegt auf der Hand, dass die Anzeigegenauigkeit mit der Ver-grösserung ihrer Anzahl zunimmt. Although two pulse counters 57, 58 are shown in the circuit shown in FIG. 5, the converter 52 being connected to four threshold value elements (10, 11, 13, 14), the number of counters of the threshold value elements can be as large as 5, and they depends on the specified accuracy for determining the target operating time of the transformer. It is obvious that the accuracy of the display increases with the increase in its number.

Die Messung der Sollbetriebszeit mit Hilfe von einigen Zählern mit verschiedenen Massstabkoeffizienten gestattet, die Kurve H des Schaubildes in Fig. 6c im weiten Bereich der Temperaturwerte 0 mit hoher Genauigkeit wiederzugeben. The measurement of the target operating time with the aid of a few counters with different scale coefficients allows the curve H of the graph in FIG. 6c to be reproduced with high accuracy in the wide range of the temperature values 0.

Es muss ebenfalls betont werden, dass unter den Schwellenwertelementen, von denen das Auslösen des Wandlers 52 vorkommt, auch solche sein können, die bei niedrigen Temperaturwerten im Vergleich mit der für das Ansprechen des Schwellenwertelementes 10 erforderlichen Temperatur ansprechen. It must also be emphasized that among the threshold value elements, of which the triggering of the converter 52 occurs, there may also be those which respond at low temperature values in comparison with the temperature required for the response of the threshold value element 10.

Wegen der langen Betriebszeit des Zählers 53, die hunderttausende Betriebsstunden betragen kann, entsteht die Gefahr seines Überlaufens, für dessen Vermeiden an den Zähler eine (nicht gezeigte) Programmeinrichtung angeschlossen wird, die seinen periodischen kurzzeitigen Betrieb (zum Beispiel im Laufe einer Minute, jede halbe Stunde bzw. jede Stunde) gewährleistet. Because of the long operating time of the counter 53, which can amount to hundreds of thousands of operating hours, there is a risk of its overflowing, for the avoidance of which a program device (not shown) is connected to the counter, which periodically briefly operates (for example, over the course of a minute, every half) Hour or every hour).

Der Zähler 53 besitzt einen Ausgangskreis, der mit der Signalabschaltvorrichtung 22 verbunden ist, die beim Erreichen des Verschleisses der vorgegebenen Grösse, zum Beispiel wenn die bezogene Lebensdauer des Transformators 150 000 Betriebsstunden erreicht, den Transformator stromlos macht 30 oder ein Ton- bzw. Schallsignal abgibt. The counter 53 has an output circuit which is connected to the signal cut-off device 22 which, when the wear of the predetermined size is reached, for example when the relative service life of the transformer reaches 150,000 operating hours, de-energizes the transformer 30 or emits a sound or sound signal .

Die beschriebene Vorrichtung gestattet es, die Leistung der zu installierendenTransformatoren im Ergebnis der besseren und völligeren Ausnutzung ihrer Überlastungsfähigkeit wäh-35 rend des Betriebes herabzusetzen und deren Betriebssicherheit zu steigern. The described device allows the performance of the transformers to be installed to be reduced as a result of the better and more complete utilization of their overload capacity during operation and to increase their operational safety.

15 15

20 20th

G G

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

627029 PATENT CLAIMS

1.Device for overload protection of an electrical device which has a winding immersed in dielectric liquid, which device contains a temperature transmitter arranged in the upper layer of the dielectric liquid and a correction device for taking into account the temperature change of the most heated winding point caused by the load current, and a switching circuit , which has low overload threshold elements that respond selectively as the temperature of the most heated winding point continues to rise, a high overload threshold element whose output signal matches the critical temperature of the most heated winding point, one by the signals of the low overload threshold elements Controlled hazard detection circuit and a load cut-off circuit controlled by the signals of the threshold element for high overload, characterized in that the correction device contains a load current transmitter (7) and a function generator (8), which function generator emits a signal corresponding to the overtemperature of the winding above the temperature of the dielectric liquid, which together with the output signal of the temperature transmitter (6) to the threshold value elements (10, 11, 12 , 13 and 14) of the switching circuit (9), and that the load cut-off circuit (17) is electrically connected to the threshold elements (10, 11, 12 and 13) for low overload for the selective delivery of the output control signals.

2. Device according to claim 1, characterized in that the connection of the load cut-off circuit (17) with the threshold value elements (10, 11, 12, 13) for low overload takes place via a circuit (46) for locking false switch-off signals, this circuit (46 ) is also connected to the threshold element (14) for high overload.

3. Device according to claim 1, characterized in that the outputs of the temperature sensor (6) and function generator (8) are connected in series and form a common output for delivering the signals to the threshold value elements (10, 11, 12, 13, 14) .

4. The device according to claim 2, characterized in that the hazard detection circuit (15, 16) and the load cut-off circuit (17) contain time relays (18, 19, 23) with an independent time delay, each of which has the corresponding threshold value element (10, 12 , 14) is connected, while the circuit (46) for locking the false shutdown signals is controlled by a threshold element (10) for low overload monostable multivibrator (48), an AND circuit (49) to which the signals from the monostable multivibrator (48) and the threshold element (14) for high overload, a time relay (50) connected to the AND circuit (49), the time delay of which exceeds the time relay (23) connected to the threshold element (14) for high overload, and a NOT circuit (51) switched on between the threshold element (14) for high overload and the corresponding time relay (23) and controlled by the output signal of the AND circuit (49) contains.

5. The device according to claim 1, characterized in that the load cut-off circuit (17) is a circuit (47) controlled by all said threshold value elements (10, 11, 12, 13 and 14) for applying a control signal or for switching off the electrical device after Includes expiry of its lifespan.

6. The device according to claim 5, characterized in that the circuit (47) for applying the control signal or for switching off the electrical device after the end of the service life, a converter (52) for converting the signals corresponding to the temperature of the most heated winding point into pulses contains, the number of which expo-

corresponds to the essential course of the insulation aging, this course being described by the following equation:

L = L0e-a (8 "V

in the

L the actual life of the insulation,

L0 the operating time of the insulation at a constant standard-compliant temperature 0H of the most heated angle point,

0 the temperature of the most heated winding point,

a is the coefficient in which the change in the operating time of the insulation takes into account a change in the temperature of the most heated winding point and which is dependent on the physical properties of the material of the insulation, and that the converter (52) with all the threshold value elements mentioned ( 10, 11, 12, 13 and 14) and with a counter (53) for the time integration of the output signals of the converter (52) for reporting the dangerous wear of the insulation of the winding of the device to be protected.

7. The device according to claim 6, characterized in that the converter (52) contains a multivibrator, the frequency of which is changed by the output signals of all said threshold value elements (10, 11, 12, 13 and 14), proportional to the change in the ratio L / L0 and in accordance with the law of insulation aging.