DE1061431B

DE1061431B - Anordnung zur Temperaturueberwachung von Motoren, Transformatoren od. dgl.

Info

Publication number: DE1061431B
Application number: DES56890A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Herbert Piller; Herbert Poppinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-03-14
Filing date: 1958-02-10
Publication date: 1959-07-16

Description

Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf eine Temperaturüberwachungsanordnung von elektrischen Geräten unter Verwendung eines Temperaturmeßgliedes in Form eines Halbleiters mit temperaturabhängigem Widerstandswert. Eine solche Anordnung ist insbesondere als Motorschutzschalter verwendbar und gibt die Möglichkeit, das Temperaturmeßglied an einer Stelle im Motor anzubringen, bei der das Anwachsen auf einen unzulässig hohen Temperatur wert ein Maß für die Motorüberlastung ist, so daß sich auf diese Weise ein empfindlicher Motorschutz erzielen läßt.

Die Hauptpatentanmeldung sieht bei einer derartigen Schutzeinrichtung eine besondere Schaltung des Halbleiters mit temperaturabhängigem Widerstand vor. Es wird hierbei nicht das Ansprechen, sondern das Abfallen eines Relais ausgenutzt und der Halbleiter mit temperatur abhängigem Widerstandswert dem Relais parallel geschaltet, wobei im äußeren Stromkreis Widerstände mit im Vergleich zu dieser Parallelschaltung hohem Widerstandswert liegen bzw. eine Speisestromquelle mit hohem innerem Widerstand verwendet wird. Auf diese Weise kommt eine wirksame Stromverteilung zwischen Relais als einem Strompfad und Halbleiter als anderem Strompfad zustande, so daß mit zunehmender Temperatur und mit abnehmendem Widerstandswert des Halbleiters der Stromfluß durch diesen Zweig vergrößert und durch das Relais verringert wird, bis dieses schließlich abfällt.

Die Erfindung stellt eine Weiterbildung einer derartigen Anordnung gemäß der Hauptpatentanmeldung dar. Die Erfindung besteht darin, daß der Halbleiter mit temperaturabhängigem Widerstand über mindestens ein Schaltelement von bei Erreichen eines Schwellwertes kleinem dynamischem Widerstandswert mit dem Relais verbunden ist. Als" -Schaltelement mit kleinem dynamischem Widerstand kann eine Diode, insbesondere aus einem halbleitenden Körper einer sogenannten A_nlB_v~Verbindung, also aus einem Stoff der III. mit einem Stoff der V. Gruppe des Periodischen Systems, verwendet sein. Mit besonderem Vorteil kann als Schaltelement eine Zenerdiode oder deren mehrere verwendet werden.

Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Anwendungsfälle, bei denen zwei oder mehr, insbesondere drei Halbleiter mit temperatur abhängigem Widerstand verwendet werden, wobei dann einem gemeinsamen Relais die an jedem temperaturabhängigen Halbleiter oder an seinem zugehörigen Vorwiderstand abfallenden Spannungen über das Schaltelement mit kleinem dynamischem Widerstandswert zuzuführen sind. Wenn hier von einem Relais gesprochen wird, so ist dieser Begriff in weitestem Sinne zu verstehen. Es braucht

Anordnung zur Temperaturüberwachung von Motoren, Transformatoren od. dgl.

Zusatz zur Patentanmeldung S 52719 VIIIb/21 d³
(Auslegeschrift 1 031 416)

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. phil. Herbert Piller und Herbert Poppinger,

Nürnberg,
sind als Erfinder genannt worden

also als Relais nicht nur eine mechanische elektromagnetische Einrichtung, sondern es können ebenso auch ruhende Anordnungen aller Art, welche die Funktionen eines Relais auszuüben vermögen, herangezogen werden.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung.

Es handelt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um die Temperaturüberwachung eines Dreh- strommotors, eines Dreiphasentransformators oder einer ähnlichen Anordnung, bei der an drei verschiedenen Wicklungen überhöhte Temperaturwerte wahrgenommen werden sollen. Um gleichzeitig an mehreren Stellen die Temperatur zu überwachen, ist es zweckmäßig, die drei Halbleiter jeweils an den Wicklungen der drei Phasen so anzuordnen, daß die Wicklungserwärmung der zugehörigen Phase weitgehend von jeweils einem -zugeordneten Temperaturmeßglied erfaßt wird. Es ist darüber hinaus naturgemäß auch möglich, noch an anderen Stellen, beispielsweise am Gehäuse oder an den Lagern zur Überwachung der Reibungswärme, der Lagerdrücke usw., zusätzlich weitere temperaturabhängige Halbleiter anzuordnen.

In der Zeichnung sind die Halbleiter mit temperaturabhängigem Widerstandswert mit 1, 7 und 8 bezeichnet. Diese Halbleiter können aus geeigneten Verbindungen eines Stoffes der III. mit einem Stoff der V. Gruppe des Periodischen Systems bestehen.

909 577/181

Claims

Eine solche AnIBv-Verbindung stellt beispielsweise p-leitendes InAs dar. Die Halbleiter bilden mit ihren Halteorganen Temperaturfühler mit kleiner Kopplungszeitkonstante. Den drei Halbleitern 1, 7 und 8 sind Reihenwiderstände 15, 16 und 17 vorgeschaltet. Gegebenenfalls kann dieser Parallelschaltung noch ein gemeinsamer Abgleichwiderstand vorgeschaltet sein, der aber der Einfachheit der Darstellung halber nicht gezeichnet ist. Des weiteren ist es auch möglich, die Vorwiderstände 15, 16 und 17 selbst in gewissen Grenzen einstellbar zu machen, um damit möglicherweise vorhandene Abweichungen der temperaturabhängigen Widerstände 1, 7 und 8 untereinander auszugleichen. Ein anderer Fall der Notwendigkeit einer Abgleichsmöglichkeit ist unter anderem auch dann gegeben, wenn die temperaturabhängigen Halbleiter 1, 7 und 8 an Stellen angebracht sind, welche bewußt unterschiedlich hohe zulässige Temperaturen annehmen können, was z. B. dann der Fall ist, wenn einer der temperaturabhängigen Halbleiter die durch Lagerreibung bedingte Temperaturerhöhung und die anderen die Temperaturen der Wicklungen zu überwachen haben. Zur Speisung dieser Schaltung dient eine Gleich-Spannungsquelle, wobei in einfacher Weise der Speisestrom über einen Gleichrichter 5 in Brückenschaltung ■ dem Wechselstromnetz unmittelbar oder über einen Transformator entnommen sein kann. Mit zunehmender Temperatur an den temperaturabhängigen Halbleitern nimmt der Widerstandswert der Halbleiter ab, so daß die Stromaufnahme steigt und der Spannungsabfall an den . Vorwiderständen 15, 16 und 17 zunimmt, während an den Halbleitern 1, 7 und 8 ein immer geringerer Spannungswert abfällt. Wenn nun der sich ändernde Spannungsabfall am jeweiligen \rorwiderstand oder am temperaturabhängigen Halbleiter selbst ausgenutzt werden soll, so sieht die Erfindung vor, dem Relais geeignete Schaltelemente vorzuschalten, die bei Erreichen eines bestimmten Schwellwertes einen kleinen dynamischen Widerstand aufweisen. Diese Schaltelemente können Dioden solcher Art sein, die einen entsprechend geringen dynamischen Widerstand aufweisen. Mit besonderem Vorteil lassen sich Zenerdioden verwenden, die je nach Höhe der zur Verfugung stehenden Spannung entweder in Durchlaßrichtung oder in Sperrichtung geschaltet sind. Vielfach ist es günstiger, bei Zenerdioden nicht den Zenerspannungsknick, sondern die Schwellkennlinie in Durchlaßrichtung wegen ihrer geringeren Streuung auszunutzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Zenerdioden 18, 19 und 20 vorgesehen, welche entsprechend der Polung der Gleichrichterbrücke 5 in Durchlaßrichtung geschaltet sind. Das Relais 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Wicklungen 21 und 22 versehen, die so bemessen und angeordnet sind, daß sich ihre Wirkungen addieren oder gegeneinander aufheben. Mit Hilfe eines einstellbaren A'Orwiderstandes 9 kann entweder ein Abgleich in dem Sinne bewerkstelligt werden, daß sich die Wirkung der in beiden Wicklungen fließenden Ströme exakt aufhebt, oder es kann die Empfindlichkeit des Relais im Sinne einer höheren oder niedrigeren Ansprechempfindlichkeit eingestellt werden, ohne jedoch hinsichtlich unterschiedlicher Temperaturwerte selbst die Empfindlichkeit zu beeinflussen. In kaltem Zustand der temperaturabhängigen Halbleiterwiderstände ist der Spannungsabfall an den Vorwiderständen der Halbleiter geringer als der Schwellwert der Dioden 18, 19 und 20. Ein Stromfluß über diese Dioden zum Relais kann nicht stattfinden. Wenn aber nun eine Erwärmung der Halbleiter 1, 7 und 8 eintritt und auch nur ein einziger dieser Halbleiter auf eine Temperatur gebracht wird, welche das höchstzulässige Maß erreicht, so bewirkt der wegen des erhöhten Stromes entsprechend angewachsene Spannungsabfall an dem Anschlußpunkt der zugehörigen Diode ein Überschreiten ihres Schwellwertes, so daß vermöge des kleinen dynamischen Widerstandes der Diode diese stromführend wird und nunmehr über das Relais ein Strom fließt. Die Verwendung der Schaltelemente mit kleinem dynamischem Widerstand bildet unter anderem noch den Vorteil, daß für das Ansprechen des Relais nicht die gleichmäßige Erwärmung sämtlicher temperaturabhängiger Halbleiter erforderlich ist, sondern daß bereits bei Erreichen eines erniedrigten Widerstandswertes bei einem einzigen temperaturabhängigen Halbleiter die Überwachungseinrichtung in Tätigkeit tritt. Das Relais 2 braucht nicht unbedingt zwei gesonderte Wicklungen 21 und 22 zu enthalten. Es ist durchaus möglich, nur ein einziges Relais zu verwenden, welches von normaler Bauart ist und nur eine Wicklung aufweist, die dann entweder die Wicklung 21 oder die Wicklung 22 sein kann. An Stelle der anderen Wicklung ist dann ein Widerstand zu setzen, der gegebenenfalls einstellbar sein kann. Ah Stelle eines Relais kann, wie oben erwähnt, auch jede andere Einrichtung verwendet werden, welche auf indirekte Weise Schaltvorgänge auslöst. So können auch ein Magnet- oder Transistor-Kippverstärker oder ähnliche Anordnungen verwendet werden. Pa tent α nspr 0cη ε :

1. Anordnung zur Temperaturüberwachung von Motoren, Transformatoren od. dgl., insbesondere Motorschutzschalter, unter Verwendung eines in Abhängigkeit vorbestimmter, insbesondere wählbarer Temperaturen zum Schalten gebrachten Relais und eines Halbleiters mit temperaturabhängigem Widerstand nach Patentanmeldung S 52719 VIIIb/21d^s, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter mit temperaturabhängigem Widerstand über mindestens ein Schaltelement mit dem Relais verbunden ist, das bei Erreichen eines Schwellwertes einen kleinen dynamischen Widerstandswert besitzt. _^-=-

2. Anordnujig^iiSch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ,daß als Schaltelement eine Diode mit kleinem'dynamischem Widerstand verwendet ist.

3.'Änordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode aus einem halbleitenden Körper einer A₁₁₁B₇-Verbindung verwendet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung mindestens einer Zenerdiode.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr, insbesondere drei Halbleiter mit temperaturabhängigem Widerstandswert und jeweils zugeordnetem Schaltorgan mit kleinem dynamischem Widerstandswert verwendet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen