DE1050439B

DE1050439B - Temperature monitor for monitoring electrical devices

Info

Publication number: DE1050439B
Application number: DENDAT1050439D
Authority: DE
Inventors: -Ing Josef Jörg Nürnberg Dipl
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1959-02-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturwächter zur Überwachung elektrischer Geräte, insbesondere " für den Betrieb in explosionsgefährdeten Anlagen unter Verwendung eines in eine Brückenschaltung feingeschleiften, temperaturabhängigen¹ Meßwiderstäiidselementes als Meßfühler.The invention relates to a temperature monitor for monitoring electrical appliances, in particular "of a finely looped for operation in hazardous areas, using in a bridge circuit, the temperature-dependent Meßwiderstäiidselementes ¹ as probe.

Derartige Temperatürwächter wurden 'bei elektrischen Geräten schon vielfältig angewandt. 'Die Wirkungsweise dieser Temperaturwächter, beruht darauf, daß eine Meßbrücke durch die Veränderung'des 'Widerstandswertes des Meßfühlers verstimmt .;oder abgeglichen wird und der in der Brückendiägbnale fließende Strom von einem Meß-, Regel- oder Schaltgerät erfaßt und zur entsprechenden Kommandogabe ausgenutzt wird. Bei diesem bekannten Temperatur-Wächter muß, wie bei allen Temperaturüberwachungsgeräten, die durch die elektrische Isolation bedingte Wärmeschranke berücksichtigt.werden. Js£jsJ^selb.stverständlichj ,daß ^an^ygrAUche^^rd^diesfi^Wafmeschranke.sp.kl.eiri^j.g.iiiQgUch.vzU'-'h-altenyi-daß sie aber praktisch nicht unendlich klein gemacht werden kann, daß also unter bestimmten Betriebsbedingungen Nacheilfehler auftreten, die, sofern der Temperaturanstieg im überwachten Gerät groß genug ist, meist so groß sind, daß das Gerät nicht in ausreichendem Maße überwacht und geschützt ist.Such temperature monitors were used in electrical Devices have already been used in a variety of ways. '' The mode of operation of this temperature monitor is based on that a measuring bridge through the change'des 'Resistance value of the measuring sensor detuned.; Or is adjusted and that in the bridge diagbnale The flowing current is detected by a measuring, regulating or switching device and given a corresponding command is exploited. With this known temperature monitor, as with all temperature monitoring devices, the thermal barrier caused by the electrical insulation must be taken into account. Js £ jsJ ^ self-evident that ^ an ^ ygrAUche ^^ rd ^ diesfi ^ Wafmeschranke.sp.kl.eiri ^ j.g.iiiQgUch.vzU '-' h-altenyi-dass but it cannot be made infinitely small in practice, so that lagging errors can occur under certain operating conditions occur, which, if the temperature rise in the monitored device is large enough, usually that large are that the device is not adequately monitored and protected.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg einzuschlagen, der es ermöglicht, unter Berücksichtigung der unumgänglichen Wärmeschranke die Möglichkeit zu schaffen, elektrischen Geräten auch bei extremsten Betriebsbedingungen einen Vollschutz zu gewähren. Erfindungsgemäß wird dies durch eine solche Bemessung des Brückenstromes und der Wärmeschranke zwischen Meßfühler und Gerät erreicht, daß die Aufheizgeschwindigkeit des Meßfühlers durch den Brückenstrom ohne Wärmeabgabe an die Umgebung gleich oder größer ist als die größte Aufheizgeschwindigkeit des zu überwachenden Gerätes und der durch den Brückensirom erzeugte Wärmeüberschuß über die Wärmeschranke an- das zu überwachende Gerät abgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, den Brückenstrom nicht erst mit dem Arbeitsstrom des zu überwachenden Gerätes einzuschalten, sondern den Meßfühler durch den Brückenstrom be-The object of the invention is to take a path which makes it possible, taking into account the inevitable thermal barrier to provide electrical devices with full protection even under the most extreme operating conditions. According to the invention, this is achieved by dimensioning the bridge current and the thermal barrier in this way between the sensor and the device achieved that the heating rate of the sensor by the Bridge current without heat dissipation to the environment is equal to or greater than the greatest heating rate of the device to be monitored and the excess heat generated by the bridge sirom is discharged via the thermal barrier to the device to be monitored. Particularly beneficial it is not only to switch on the bridge current with the operating current of the device to be monitored, but rather the sensor is loaded by the bridge current

reits vorzuheizen.already preheat.

Än~Hand der Zeichnung wird eine an sich bekannte Brückenschaltung erläutert sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Temperaturwächters mit den bekannten Anordnungen verglichen.The drawing becomes a familiar one Bridge circuit explained as well as the mode of operation of the temperature monitor according to the invention with the known arrangements compared.

Die Fig. 1 zeigt eine Brückensohaltung, bestehendFig. 1 shows a bridge holding, consisting

aus den Festwiderständen 1, 2 und 3 sowie aus der - Meßfühlerwicklung 4, die in das nicht gezeichnete zu überwachende Gerät eingebracht ist. Die Brücke wird aus einer als Batterie dargestellten Stromquelle 5 ein-Temperaturwächter zur Überwachung
elektrischer Gerätefrom the fixed resistors 1, 2 and 3 and from the - measuring sensor winding 4, which is introduced into the device to be monitored, not shown. The bridge becomes a temperature monitor for monitoring from a power source 5 shown as a battery
electrical devices

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. Josef Jörg, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Josef Jörg, Nuremberg,
has been named as the inventor

gespeist. In die Diagonale der Brücke ist ein Relais 6 eingesetzt, das über einen Kontakt 7 einen nicht näher dargestellten Steuer- oder Signalstromkreis betätigt.fed. There is a relay 6 in the diagonal of the bridge used, which actuates a control or signal circuit not shown via a contact 7.

25. Selbstverständlich kann an Stelle des Relais auch25. Of course, instead of the relay,

' ^:'irgend' ein anderes Meß- oder Regelgerät eingesetzt sein. Die Meßfühlerwicklung 4 besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstandsmaterial. Als Widerstandsmaterial können sowohl Heiß- als auch Kaltleiter vorgesehen werden. Das in der Brückendiagonale eingesetzte Relais 6 und die Abstimmung der Brücke kann so erfolgen, daß bei Temperaturanstieg die Brücke verstimmt und damit der Brückenstrom größer wird. Auch der umgekehrte Fall, daß durch Temperaturanstieg an der Meßfühlerwicklung die Brücke abgestimmt wird, ist möglich, er bietet sogar gewisse Vorteile, denn bei Ausfall der Speisespannung für die Brücke spricht dann das Relais an. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist nun die Brücke und speziell die Meßfühlerwicklung 4 so dimensioniert, daß die Meßfühlerwicklung durch den Brückenstrom schneller aufgeheizt werden kann, als der größte Temperaturanstieg im zu überwachenden Gerät. Erreicht wird dies im wesentlichen durch eine kleine Wärmekapazität der Meßfühlerwicklung. Hat nun die Meßfühlerwicklung einen guten Wärmekontakt mit der Wicklung des zu überwachenden Gerätes, so wird der durch den Brückenstrom erzeugte Wärmeanfall ständig über die Wärmeschranke an die Wicklung des zu überwachenden Gerätes abgeführt. Da die - Wärmekapazität der Meßfühlerwicklung klein gehalten ist, wird durch die Vorheizung der Meßfühlerwicklung praktisch keine Erwärmung des zu überwachenden Gerätes bewirkt.' ^: ' any 'another measuring or control device may be used. The sensor winding 4 consists of a temperature-dependent resistance material. Both hot and cold conductors can be used as resistance material. The relay 6 used in the bridge diagonal and the tuning of the bridge can take place in such a way that the bridge detuned when the temperature rises and the bridge current is thus greater. The reverse case is also possible, in which the bridge is tuned due to a rise in temperature at the sensor winding; it even offers certain advantages because the relay responds if the supply voltage for the bridge fails. In the embodiment according to the invention, the bridge and especially the sensor winding 4 is dimensioned so that the sensor winding can be heated up by the bridge current faster than the greatest temperature rise in the device to be monitored. This is achieved essentially by a small heat capacity of the sensor winding. If the sensor winding now has good thermal contact with the winding of the device to be monitored, the heat generated by the bridge current is continuously dissipated via the thermal barrier to the winding of the device to be monitored. Since the heat capacity of the sensor winding is kept small, the preheating of the sensor winding causes practically no heating of the device to be monitored.

809 749/177809 749/177

An Hand des in Fig. 2 gezeigten Diagramms wird die Wirkungsweise des · erfindungsgemäßen Temperaturwächters gegenüber der bekannten Ausführungsform erläutert. The mode of operation of the temperature monitor according to the invention is illustrated with the aid of the diagram shown in FIG explained compared to the known embodiment.

Auf der Abszisse ist die Zeit t in Sekunden und auf der Ordinate die Temperatur T in Grad—Celsius aufgetragen. Die eingetragenen Zahlenwerte sind nur Beispielsangaben, sie haben keinen Richtcharakter. Die ausgezogen gezeichnete Kurve 8 zeigt den Temperaturanstieg in der Wicklung des zu überwachenden Gerätes. Die gestrichelte Kurve 9 zeigt den entsprechenden Temperaturanstieg an. der Meßfühlerwicklung 4. und die strichpunktierte. Kurve 10 den Temperaturanstieg bei einer Meßfühlerwicklung vorbekannter Bauart. The time t in seconds is plotted on the abscissa and the temperature T in degrees Celsius is plotted on the ordinate. The numerical values entered are only examples, they are not directional. The solid curve 8 shows the temperature rise in the winding of the device to be monitored. The dashed curve 9 shows the corresponding rise in temperature. the sensor winding 4. and the dash-dotted line. Curve 10 shows the temperature rise in the case of a previously known type of sensor winding.

Es sei angenommen, daß die Meßfühlerwicklung 4 bei; der erfinduhgsgemäßen Ausführungsfofm vorgeheizt ist, so daß sie also gegenüber der Wicklung des zu überwachenden Gerätes auf Grund der Wärmeschranke eine etwas- höhere Temperatur hat. Wird nun das zu überwachende Gerät eingeschaltet, so steigt die Temperatur entsprechend der Kurve 8 an. Mit einer gewissen Verzögerung wird auch die Temperatur in der vorbeheizten Meßfühlerwicklung 4 ansteigen, und zwar nahezu proportional dem Temperaturanstieg in der Wicklung" des zu überwachenden Gerätes. Erreicht wird dies voraussetzungsgemäß dadurch, daß die.:' Meßfühlerwicklung 4 eine größere Aufheizgeschwindigkeit hat als die größte Aufheizgeschwindigkeit des zu überwachenden Gerätes. Ist ■der Temperaturwächter derart dimensioniert,' sowird auch bei Erwärmung des zu überwachenden Gerätes immer ein Temperaturgefälle vom Wärmefühler zu den Wicklungen bzw. zum Körper des zu überwachenden Gerätes bestehen, die Temperatur des Fühlers eilt also immer innerhalb vorgegebener Grenzen, die sehr klein gehalten werden können, voraus.It is assumed that the sensor winding 4 at; preheated to the Ausführungsfofm according to the invention so that it is opposite to the winding of the device to be monitored due to the thermal barrier has a slightly higher temperature. If the device to be monitored is now switched on, it increases the temperature according to curve 8. The temperature also rises with a certain delay rise in the preheated sensor winding 4, almost proportionally to the temperature rise in the winding "of the device to be monitored. This is achieved according to the prerequisite that die .: 'Sensor winding 4 has a greater heating rate has the greatest heating rate of the device to be monitored. If ■ the temperature monitor is dimensioned in such a way, 'so will there is always a temperature gradient from the heat sensor even when the device to be monitored heats up the windings or to the body of the person to be monitored Device exist, so the temperature of the sensor is always within specified limits, which can be kept very small ahead.

Betrachtet man nun dagegen den Verlauf der strichpunktierten Kurve 10, so erkennt man,' daß der Temperaturanstieg in der nicht oder nur unwesentlich beheizten'Meßfühlerwicklung bekannter Bauart zwangläufig auf Grund der Wärmeschranke hinter den Temperaturanstieg im zu überwachenden Gerät nacheilt. Diese Nacheilung kann bis zu 70% auch bei guter Wärmekontaktgabe zwischen Meßfühlerwicklung und der Wicklung des zu überwachenden Gerätes betragen. Es ist ersichtlich, daß eine derartige Temperaturnacheilung praktisch eine Überwachung von GerätenIf, on the other hand, one now looks at the course of the dash-dotted curve 10, one recognizes that the temperature rise in the measuring sensor winding that is not or only insignificantly heated known design inevitably due to the thermal barrier behind the Temperature rise lagging behind in the device to be monitored. This lag can be up to 70% even with good ones Thermal contact between the sensor winding and the winding of the device to be monitored. It can be seen that such a temperature lag is useful in monitoring equipment

ίο mit großen Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten ausschließt. Lediglich im stationären Zustand wird durch die bekannten Einrichtungen eine genügende Überwachung erreicht.ίο excludes with high rates of temperature rise. The known devices only provide sufficient monitoring in the steady state achieved.

Claims

* 5 claims:

1. Temperature monitor for monitoring electrical devices, especially for operation in explosive systems using a looped into a bridge circuit, temperature-dependent, heated measuring resistor element as a measuring sensor, characterized by such a dimensioning of the bridge current and the thermal barrier between the sensor and the device, that the heating rate of the sensor without releasing heat to the environment through the Bridge current is equal to or greater than the greatest heating rate of the device to be monitored, and the excess heat generated by the bridge current via the thermal barrier to the device to be monitored is discharged.

2. Temperature monitor according to claim 1, characterized in that the sensor through the Bridge current is preheated.

3. Temperature monitor according to claim 1 and 2, characterized by a circuit and dimensioning of the control or switching device located in the bridge circuit in such a way that when the temperature rises the bridge is tuned.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

. 809 749/177 2. 59