DE1027771B - Thermal overload protection for electrical lines, apparatus and machines - Google Patents
Thermal overload protection for electrical lines, apparatus and machinesInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H6/00—Emergency 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
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Gegenstand der Erfindung ist ein thermischer Überlastschutz für elektrische Anlagen, der das thermische Verhalten der zu schützenden Einrichtung abbildet und bei Überschreiten einer zulässigen Temperaturgrenze infolge auftretender Störungen od. dgl. den Schützling abschaltet bzw. eine entsprechende Anzeige gibt. Die neue Einrichtung unterscheidet sich von dem Bekannten dieser Art dadurch, daß eine selbstabgleichende elektrische Brückenschaltung mit einem Meßwerk, einem Spannungsteiler und quadratische Charakteristik aufweisenden Schaltungselementen vorgesehen ist, die einer der WärmegleichungThe invention relates to thermal overload protection for electrical systems, which depicts the thermal behavior of the equipment to be protected and at Exceeding a permissible temperature limit as a result of malfunctions or the like. The protégé switches off or there is a corresponding display. The new facility differs from the familiar of this type in that a self-balancing electrical bridge circuit with a measuring mechanism, a voltage divider and quadratic characteristic having circuit elements is provided, which is one of the thermal equation
Q = Cld9\dt + c2-Θ Q = Cl d9 \ dt + c 2 -Θ
analogen Gleichung mit elektrischen Größen
U1 = 1/c · da/dt + U2Ia0 · a analog equation with electrical quantities
U 1 = 1 / c · da / dt + U 2 Ia 0 · a
genügt. Hierbei bedeutet Q die erzeugte Wärmemenge; Θ die Übertemperatur; c, C1, c2 sind Konstante; U1 ist die dem Quadrat des Laststromes proportionale Meßspannung und damit proportional der erzeugten Wärmemenge; U2 ist eine Vergleichsspannung, und α/α0 stellt ein Verhältnis des abgegriffenen Teilwiderstandes am Spannungsteiler zu dessen Gesamtwiderstand dar.enough. Here, Q means the amount of heat generated; Θ the overtemperature; c, C 1 , c 2 are constants; U 1 is the measurement voltage proportional to the square of the load current and thus proportional to the amount of heat generated; U 2 is a comparison voltage, and α / α 0 represents a ratio of the tapped partial resistance at the voltage divider to its total resistance.
Bei Zugrundelegung dieser Gleichung sind die vereinfachenden Annahmen gemacht, daß die Wärmespeicherung innerhalb des Schützlings sowie die Wärmeabnahme über die Oberfläche des Schützlings gleichmäßig erfolgt.On the basis of this equation, the simplifying assumptions are made that the heat storage within the protégé and the heat dissipation over the surface of the protégé takes place evenly.
Vorzugsweise ist das den Abgriff des Spannungsteilers verstellende Meßwerk zwischen dem Abgriff des von der Vergleichsspannung U2 gespeisten Spannungsteilers und dem einen Ende eines über die Schaltungselemente vom Laststrom beeinflußten festen Widerstandes angeschlossen, dessen anderes Ende mit dem einen festen Pol des Spannungsteilers unmittelbar verbunden ist. Als quadratisch wirkende Schaltungselemente können im gekrümmten Teil ihrer Kennlinie betriebene Gleichrichter, vorzugsweise in Doppelwegschaltung, verwendet werden, die wechselstromseitig an einen von einem dem Laststrom proportionalen Strom durchflossenen und im Verhältnis zum festen Widerstand kleinen Widerstand angeschlossen sind. Die Übertemperatur, d. h. die Temperaturdifferenz zur Kühhnitteltemperatur, des Schützlings kann hierbei aus der Stellung des Abgriffes im Spannungsteiler entnommen werden, da dieser durch das von der Differenz zwischen der Vergleichsspannung und zwei der der jeweiligen Wärmemenge analogen Meßspannung JT1 abhängig angetriebenen Meßwerk so verstellt wird, daß die Differenz zu Null wird. Zum Abschalten des Schützlings bei Erreichen einer bestimmten Temperatur kann ein mit dem Spannungsteilerabgriff mechanisch gekuppelter Kontakt in einem entsprechenden Auslösestromkreis vorgesehen sein.The measuring mechanism adjusting the tap of the voltage divider is preferably connected between the tap of the voltage divider fed by the reference voltage U 2 and one end of a fixed resistor influenced by the load current via the circuit elements, the other end of which is directly connected to one fixed pole of the voltage divider. Rectifiers operated in the curved part of their characteristic curve, preferably in a full-wave circuit, can be used as square-acting circuit elements, which are connected on the AC side to a current proportional to the load current and connected to a low resistance in relation to the fixed resistance. The excess temperature, i.e. the temperature difference to the coolant temperature, of the protégé can be taken from the position of the tap in the voltage divider, as this is adjusted by the measuring mechanism driven depending on the difference between the reference voltage and two of the measuring voltage JT 1, which is analogous to the respective amount of heat, that the difference becomes zero. To switch off the protégé when a certain temperature is reached, a contact mechanically coupled to the voltage divider tap can be provided in a corresponding tripping circuit.
Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung zur Erfassung der Temperatur der Umgebung und zum Auslösen
Thermischer überlastschutz
für elektrische Leitungen,
Apparate und MaschinenFurthermore, within the scope of the invention, for detecting the temperature of the environment and for triggering thermal overload protection
for electrical cables,
Apparatus and machines
Anmelder:Applicant:
Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,Corporation,
Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dipl.-Ing. Karl Nimes, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Karl Nimes, Erlangen,
has been named as the inventor
des Schutzes auch ein elektrisches Anzeige- und/oder Schutzorgan vorgesehen werden, das im Stromkreis eines zweiten Spannungsteilers angeordnet ist, der ebenfalls an der Vergleichsspannung U2 liegt und dessen im Stromkreis oder Schutzorganes liegender Abgriff ebenfalls in Verstellabhängigkeit vom Meßwerk gebracht ist. Zur Messung der tatsächlichen Temperatur des Schützlings ist in diesem Stromkreis z. B. ein Thermoelement oder Widerstandsthermometer angeordnet, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur ändert und so die Anzeige bzw. die Ansprechempfindlichkeit des Organes entsprechend beeinflußt. Für den Fall, daß sich durch Änderung der Kühlungsverhältnisse die Zeitkonstante des Schützlings ändert, ist eine entsprechende Änderung der analogen Zeitkonstanten τ = ao/U2 ■ c durch eine Änderung der Vergleichsspannung U2 möglich.of protection, an electrical display and / or protective device can also be provided, which is arranged in the circuit of a second voltage divider, which is also connected to the reference voltage U 2 and whose tap located in the circuit or protective device is also made dependent on the measuring mechanism. To measure the actual temperature of the protégé, z. B. a thermocouple or resistance thermometer is arranged, the resistance of which changes depending on the coolant temperature and thus influences the display or the responsiveness of the organ accordingly. In the event that the time constant of the protégé changes due to a change in the cooling conditions, a corresponding change in the analog time constant τ = a o / U 2 · c is possible by changing the comparison voltage U 2 .
Eine Änderung der Zeitkonstanten des Schützlings kann beispielsweise durch zusätzliche Kühlung (Aufstellen weiterer Lüfter od. dgl.) eintreten. Für den Fall von eigenbelüfteten Maschinen kann z. B. zur Erfassung des Einflusses der Eigenbelüftung gemäß der Erfindung die Vergleichsspannung von einem mit der Maschine gekuppelten Tachodynamo entnommen sein.A change in the time constants of the protégé can be made, for example, by additional cooling (installation further fan or the like) enter. In the case of self-ventilated machines, z. B. for acquisition the influence of the self-ventilation according to the invention is the equivalent voltage of one coupled to the machine Be removed from the speedometer.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Ein Wandler W, der primärseitig vom Laststrom i des Schützlings durchflossen wird, speist sekundärseitig einen Widerstand R. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand treibt durch eine an diesen angeschlossene Gleichrichteranordnung G in Grätz-Schaltung einen Strom, der über einen an dieIn the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown. A transducer W, which is the primary side through which the load current i of protégé, fed on the secondary side a resistor R. The voltage drop across this resistance drives by a device connected to this rectifier circuit G in Graetz circuit a current which is a to the
70S 959/32670S 959/326
Gleichstrompole angeschlossenen Widerstand R1 fließt. Die Widerstände R und R1 sowie die Gleichrichteranordnung G sind so bemessen und aufeinander abgestimmt, daß die Gleichrichteranordnung G in dem gekrümmten Teil ihrer Kennlinie betrieben wird, wobei R1 groß gegen R sein muß. Dadurch wird erreicht, daß der Spannungsabfall U1 am Widerstand R1 dem Quadrat des Laststromes i proportional ist, so daß wegen der Beziehung ζ)~ϊ2 eine Nachbildung der Wärmemenge Q durch die Meßspannung U1 möglich ist. Der Widerstand R1 ist einerseits unmittelbar an das eine Ende eines Spannungsteilers P1 und andererseits über ein Meßwerk M an den Abgriff A des Spannungsteilers angeschlossen, der seinerseits von einer Vergleichsspannung U2 gespeist wird. Das Meßwerk, welches zum Verstellen des Abgriffes des Spannungsteilers benutzt ist, besteht hierbei aus einem kleinen hochempfindlichen und praktisch reibungslos arbeitenden Gleichstrommotor. Resistor R 1 connected to DC poles flows. The resistors R and R 1 and the rectifier arrangement G are dimensioned and matched to one another in such a way that the rectifier arrangement G is operated in the curved part of its characteristic curve, where R 1 must be larger than R. This ensures that the voltage drop U 1 across the resistor R 1 is proportional to the square of the load current i , so that, due to the relationship ζ) ~ ϊ 2, the amount of heat Q can be simulated by the measurement voltage U 1 . The resistor R 1 is on the one hand directly connected to one end of a voltage divider P 1 and on the other hand via a measuring mechanism M to the tap A of the voltage divider, which in turn is fed by a reference voltage U 2 . The measuring mechanism, which is used to adjust the tap of the voltage divider, consists of a small, highly sensitive and practically smoothly working direct current motor.
Wenn der Schützling nicht in Betrieb ist und daher seine Temperatur der der Kühlmitteltemperatur entspricht, dann soll der vom Meßwerk verstellbare Abgriff A die unterste Stellung einnehmen. In dieser Stellung ist das Meßwerk M spannungslos. Bei Inbetriebnahme des Schützlings tritt eine dem Laststrom entsprechende Meßspannung U1 auf, die das Meßwerk in Tätigkeit setzt, so daß dieses den Abgriff A so lange verstellt, bis der entgegenwirkende Spannungsteil a/a0 · U2 wirksam wird. Aus der Stellung des Abgriffes A kann dann an Hand einer nicht dargestellten entsprechend geeichten Skala die betreffende Betriebstemperatur abgelesen werden. Zur Abschaltung des Schützlings bei Erreichen einer bestimmten gefährlichen Temperatur kann mit dem Abgriff ein nicht dargestellter Kontakt gekuppelt sein, der z. B. den ebenfalls nicht dargestellten Auslösestromkreis für eine Schutzeinrichtung schließt, so daß diese den Schützling abschaltet. Bei Abnahme der Temperatur wird entsprechend die Differenzspannung in umgekehrter Richtung wirkend und das Meßwerk im entgegengesetzten Sinne betätigen. Um darüber hinaus die Außentemperatur, d. h. die Umgebungstemperatur des Schützlings, z. B. die Raumtemperatur, zu berücksichtigen, kann im Rahmen der Erfindung ein zweiter Spannungsteiler P2 an die Gleichspannung U2 angeschlossen sein, und der Abgriff B des Spannungsteilers P2 kann selbst in Verstellabhängigkeit vom Meßwerk M gebracht sein. Zwischen dem Abgriff B und dem einen Ende des Spannungsteilers P2 ist eine Reihenschaltung eines elektrischen Anzeige- und/oder Schutzorgans T mit einem Widerstandsthermometer Th angeordnet, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur ändert. Mit Hilfe dieser Anordnung kann bei entsprechender Eichung des Organs T sofort die gesamte Temperatur des Schützlings abgelesen werden, bzw. es kann durch einen nicht dargestellten Kontakt dieses Organs eine nicht dargestellte Kontakteinrichtung in Tätigkeit gesetzt werden bei Erreichen einer bestimmten Temperaturdifferenz zwischen der Kühlmitteltemperatur und der Temperatur des Schützlings. Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel, sondern sie kann in mannigfacher Art abgeändert sein. Es kann beispielsweise an Stelle eines Gleichrichters als quadratisch wirkendes Schaltungselement auch eine Hallgeneratoranordnung od. dgl. vorgesehen werden. Ferner kann an Stelle eines Widerstandsthermometers, wie erwähnt, auch ein Thermoelement vorgesehen werden.If the protégé is not in operation and therefore its temperature corresponds to that of the coolant temperature, tap A, which can be adjusted by the measuring mechanism, should be in the lowest position. In this position, the measuring mechanism M is de-energized. When the protégé is put into operation, a measuring voltage U 1 corresponding to the load current occurs, which activates the measuring mechanism so that it adjusts tap A until the counteracting voltage part a / a 0 · U 2 becomes effective. The operating temperature in question can then be read from the position of the tap A using a correspondingly calibrated scale (not shown). To switch off the protégé when a certain dangerous temperature is reached, a contact, not shown, can be coupled to the tap, the z. B. closes the trip circuit, also not shown, for a protective device so that it switches off the protégé. When the temperature decreases, the differential voltage acts in the opposite direction and the measuring mechanism is actuated in the opposite direction. In addition to the outside temperature, ie the ambient temperature of the protégé, z. B. the room temperature, to take into account, a second voltage divider P 2 can be connected to the DC voltage U 2 within the scope of the invention, and the tap B of the voltage divider P 2 can itself be brought into adjustment dependency of the measuring mechanism M. Between the tap B and the one end of the voltage divider P 2 there is a series circuit of an electrical display and / or protection element T with a resistance thermometer Th , the resistance value of which changes as a function of the coolant temperature. With the help of this arrangement, with appropriate calibration of the organ T, the entire temperature of the protégé can be read immediately, or a contact device (not shown) can be activated by a contact (not shown) of this organ when a certain temperature difference between the coolant temperature and the temperature is reached of the protégé. The invention is of course not limited to the specified embodiment, but it can be modified in many ways. For example, instead of a rectifier as a square-acting circuit element, a Hall generator arrangement or the like can also be provided. Furthermore, instead of a resistance thermometer, as mentioned, a thermocouple can also be provided.
Claims (7)
c, C1, c2 = Konstante, Q = amount of heat generated, Θ = temperature,
c, C 1 , c 2 = constant,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES52348A DE1027771B (en) | 1957-02-15 | 1957-02-15 | Thermal overload protection for electrical lines, apparatus and machines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES52348A DE1027771B (en) | 1957-02-15 | 1957-02-15 | Thermal overload protection for electrical lines, apparatus and machines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1027771B true DE1027771B (en) | 1958-04-10 |
Family
ID=7488680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES52348A Pending DE1027771B (en) | 1957-02-15 | 1957-02-15 | Thermal overload protection for electrical lines, apparatus and machines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1027771B (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1117707B (en) * | 1959-06-25 | 1961-11-23 | Siemens Ag | Arrangement for monitoring the start-up of electrical machines |
DE1170061B (en) * | 1961-09-15 | 1964-05-14 | Siemens Ag | Overload protection for electrical systems |
DE1198449B (en) * | 1961-11-17 | 1965-08-12 | Materiel Electr S W L | Thermal protection device for semiconductor elements |
DE1255184B (en) * | 1962-05-19 | 1967-11-30 | Siemens Ag | Method and device for regulating the feed rate of a feed device driven by an electric motor as a function of the load on the drive motor of the associated working machine |
-
1957
- 1957-02-15 DE DES52348A patent/DE1027771B/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1117707B (en) * | 1959-06-25 | 1961-11-23 | Siemens Ag | Arrangement for monitoring the start-up of electrical machines |
DE1170061B (en) * | 1961-09-15 | 1964-05-14 | Siemens Ag | Overload protection for electrical systems |
DE1198449B (en) * | 1961-11-17 | 1965-08-12 | Materiel Electr S W L | Thermal protection device for semiconductor elements |
DE1255184B (en) * | 1962-05-19 | 1967-11-30 | Siemens Ag | Method and device for regulating the feed rate of a feed device driven by an electric motor as a function of the load on the drive motor of the associated working machine |
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