DE19819166A1

DE19819166A1 - Thermal response detection method for switched electrical load

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Publication number: DE19819166A1
Application number: DE1998119166
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-04

Abstract

The method is used to provide the thermal response of an electrical load, controlled via a load switch with a digital electronic overcurrent release, when the load switch is in the off position. A digital timing device (5) is activated upon cut-out of the load switch via the overcurrent release, with read-out of the time interval when the load switch is switched back in, for determining the thermal condition of the load.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines thermischen Abbildes eines an einem Leistungsschalter mit digital arbeitendem elektronischen Überstromauslöser angeschlossenen Verbrauchers im ausgeschalteten Zustand des Leistungsschalters sowie einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Leistungsschalter.The invention relates to a method for detecting a thermal image of a circuit breaker with digitally working electronic overcurrent release connected consumer when the Circuit breaker and one to carry out the Appropriate circuit breaker.

Überstromauslöser sollen einen Verbraucher sowie die betreffende elektrische Anlage vor Kurzschlüssen und thermischer Überlastung schützen. Herkömmliche Überlast schalter arbeiten mit einem Bimetallauslöser. Derartige Bimetallauslöser haben den Vorteil, daß sie ihre Aus gangsstellung erst nach einem Abkühlvorgang wieder einnehmen und solange eine Wiedereinschaltung des noch nicht hin reichend abgekühlten Verbrauchers verhindern. Der Abkühl vorgang des Bimetallauslösers kann dem Abkühlvorgang der meisten üblichen Verbraucher einigermaßen genau nachgebildet werden, so daß er ein hinreichend genaues thermisches Abbild liefert.Overcurrent releases are said to be a consumer as well electrical system in question before short circuits and Protect thermal overload. Conventional overload switches work with a bimetal release. Such Bimetal triggers have the advantage that they are off Only return to the gear position after a cooling process and as long as the reactivation of the not yet prevent sufficiently cooled consumer. The cool down The process of the bimetallic trigger can be the cooling process of reproduced to some extent by most common consumers be so that it has a sufficiently accurate thermal image delivers.

In Leistungsschaltern mit elektronischem Überstromauslöser wird bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts des überwachten Stroms das Quadrat des Stroms über die Stromflußdauer aufsummiert (I²t-Messung) und bei Über schreiten eines Grenzwertes die Ausschaltung ausgelöst. Die Auslösung entspricht somit dem Prinzip der Auslösung durch einen Bimetallauslöser. Nach erfolgter Ausschaltung ist der elektronische Überstromauslöser des Leistungsschalters jedoch spannungslos, so daß für die thermische Abbildung des angeschlossenen Verbrauchers besondere Maßnahmen geschaffen müssen, um zu verhindern, daß eine Wiedereinschaltung bei noch nicht wieder abgekühltem Verbraucher erfolgt. Zur thermischen Abbildung ist eine Kondensator-Widerstands schaltung bekannt. Der Kondensator ist zur Zeit der Überstromauslösung mit einer dem I²t-Wert entsprechenden Spannung aufgeladen. Seine langsame Entladung bildet den Abkühlvorgang des Verbrauchers nach, so daß der Ladezustand des Kondensators beim Wiedereinschalten gemessen werden kann und den thermischen Zustand des Verbrauchers wiedergibt. Liegt der Ladezustand noch über einem vorgegebenen Grenzwert, so wird der Leistungsschalter sofort wieder ausgeschaltet. Die US-PS 5 331 501 beschreibt beispielsweise eine solche Lösung.In circuit breakers with an electronic overcurrent release, if a certain threshold value of the monitored current is exceeded, the square of the current is added up over the duration of the current flow (I ² t measurement) and the cutout is triggered when a limit value is exceeded. The triggering therefore corresponds to the principle of triggering by a bimetal trigger. After switching off, the electronic overcurrent release of the circuit breaker is de-energized, so that special measures must be taken for the thermal imaging of the connected consumer to prevent restarting when the consumer has not yet cooled down again. A capacitor-resistance circuit is known for thermal imaging. At the time of overcurrent tripping, the capacitor is charged with a voltage corresponding to the I ² t value. Its slow discharge simulates the cooling process of the consumer, so that the state of charge of the capacitor can be measured when it is switched on again and reflects the thermal state of the consumer. If the state of charge is still above a predetermined limit value, the circuit breaker is immediately switched off again. For example, US Pat. No. 5,331,501 describes such a solution.

Die Lösung hat den Nachteil, daß die verwendeten Bauelemente Streuungen unterliegen, so daß die Kondensatorentladungen kein sehr genaues Abbild ergeben, insbesondere dann, wenn der Verbraucher hohe Abkühlzeiten besitzt. Zum anderen ist nur eine grobe Kalibrierung auf bestimmte übliche Verbraucher daten möglich. Erwünscht wäre dagegen eine möglichst genaue thermische Abbildung ganz konkreter elektrischer Verbraucher.The solution has the disadvantage that the components used Are subject to scattering, so that the capacitor discharges do not produce a very precise image, especially if the Consumer has high cooling times. The other is only a rough calibration to certain common consumers data possible. On the other hand, the most accurate would be desirable thermal mapping of very specific electrical consumers.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie einen Leistungs schalter anzugeben, die ein präzises und auf konkrete Ver braucherdaten kalibrierbares thermisches Abbild ergeben.The invention is therefore based on the object Procedures of the type mentioned at the beginning and a service specify switch that a precise and concrete Ver user data result in a calibratable thermal image.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem Ausschalten des Leistungsschalters im Fehlerfall durch den Überstromauslöser eine Zeiterfassung ausgelöst, beispiels weise ein von der Stromversorgung des Leistungsschalters unabhängiger, digitaler Zeitbaustein in Gang gesetzt wird und beim Wiedereinschalten des Leistungsschalters die seit dem Ausschalten vergangene Zeit aus dem Zeitbaustein ausgelesen und daraus der thermische Zustand des Verbrauchers ermittelt wird.According to the invention the object is achieved in that with the In the event of a fault, the circuit breaker is switched off by the Overcurrent release triggered a time recording, for example instruct from the power supply of the circuit breaker independent, digital time module is started and when the circuit breaker is switched on again since Switch off past time read from the time block and the thermal state of the consumer is determined from this becomes.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß sich die verschiedensten Verbraucher, auch solche mit großer thermischer Trägheit, durch digitale Berechnung sehr genau thermisch abbilden lassen. Der elektronische Überstromauslöser läßt sich somit an jeden Verbraucher individuell anpassen.The method has the advantage that the most varied Consumers, even those with high thermal inertia, reproduce thermal very precisely by digital calculation to let. The electronic overcurrent release can thus be adapt to each consumer individually.

Ein entsprechender Leistungsschalter ist erfindungsgemäß so aufgebaut, daß der elektronische Überstromauslöser mit einem von diesem setzbaren und lesbaren digitalen Zeitbaustein verbunden ist.A corresponding circuit breaker is according to the invention built that the electronic overcurrent release with a of this settable and readable digital time module connected is.

Die Energie zum Betreiben des Zeitbausteins kann vorteilhaft einem im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters von der Stromversorgung des Überstromauslösers aufgeladenen Kondensator oder einer Batterie entnommen sein, die gegebenenfalls ebenso im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters von der Stromversorgung des Überstromaus lösers aufgeladen wird.The energy for operating the time module can be advantageous one in the on state of the circuit breaker from the power supply of the overcurrent release Capacitor or a battery taken from the possibly also in the switched-on state of the Circuit breaker from the overcurrent supply is charged.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Leistungsschalter-Anordnung.The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game are explained in more detail. The associated drawing shows a schematic diagram of the invention Circuit breaker arrangement.

Die zentralen Bausteine des elektronischen Überstromauslöser eines Leistungsschalters sind ein Mikroprozessor 1 sowie ein A/D-Wandler 2, mit dem der über einen Wandler 3 gemessene Stromwert an den Mikroprozessor 1 gegeben wird.The central components of the electronic overcurrent release of a circuit breaker are a microprocessor 1 and an A / D converter 2 , with which the current value measured via a converter 3 is passed to the microprocessor 1 .

Die Spannungsversorgung für den Mikroprozessor 1 und den A/D-Wandler 2 erfolgt über einen Gleichrichter 4. Erfindungsgemäß ist der Mikroprozessor 1 mit einem digitalen Zeitbaustein 5 verbunden, dessen Spannungsversorgung nach einem Auslösen des Überstromauslösers durch einen Pufferkondensator 6 erfolgt. Der Zeitbaustein 5 ist mit einem RAM ausgerüstet, so daß sich sein Zählwert durch den Mikroprozessor 1 zurücksetzen bzw, auslesen läßt. Mit einem Auslösevorgang wird der Zeitbaustein 5 auf Null gesetzt und beginnt die Zeit zu zählen. Bei einem Wiedereinschalten des Leistungsschalters kann die Zeit ausgelesen werden. Die ausgelesene Zeit ist ein Maß für die Abkühlung eines angeschlossenen Verbrauchers, die im Mikroprozessor 1 nach einer vorgegebenen Berechnungsmethode, z. B. unter der Annahme exponentiell sinkender Temperatur, bestimmt und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird.The power supply for the microprocessor 1 and the A / D converter 2 takes place via a rectifier 4 . According to the invention, the microprocessor 1 is connected to a digital time module 5 , the voltage supply of which takes place after the overcurrent release has been triggered by a buffer capacitor 6 . The time module 5 is equipped with a RAM so that its count can be reset or read out by the microprocessor 1 . With a triggering process, the time module 5 is set to zero and the time begins to count. When the circuit breaker is switched on again, the time can be read out. The read time is a measure of the cooling of a connected consumer, which is in the microprocessor 1 according to a predetermined calculation method, for. B. assuming exponentially falling temperature, determined and compared with a predetermined limit.

Da der Zeitbaustein 5 nur eine geringe Stromaufnahme in der Größenordnung von 1 µA hat, können auch sehr lange Abkühl zeiten präzise gemessen werden.Since the time module 5 only has a low current consumption of the order of 1 µA, very long cooling times can also be measured precisely.

Claims

1. A method for detecting a thermal image of a consumer connected to a circuit breaker with a digital electronic overcurrent release in the switched-off state of the circuit breaker, characterized in that a time recording independent of the power supply of the circuit breaker is triggered by the overcurrent release when the circuit breaker is switched off and when the circuit-breaker is switched on again, the time elapsed since the switch-off is used to determine the thermal state of the consumer.

2. The method according to claim 1, characterized in that time recording, storage and reading is done digitally.

3. Circuit breaker with a digitally operating electronic overcurrent release ( 1 , 2 ) and a thermal image of a consumer to be connected to carry out the method according to claim 1, characterized in that the electronic overcurrent release ( 1 , 2 ) with a digital time module that can be set and read by this ( 5 ) is connected.

4. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that the energy for operating the timer module ( 5 ) is taken from a capacitor ( 6 ) charged in the switched-on state of the circuit breaker by the power supply ( 4 ) of the overcurrent release ( 1 , 2 ).

5. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that the energy for operating the time module ( 5 ) is taken from a battery.

6. Circuit breaker according to claim 5, characterized in that the energy for operating the time module ( 5 ) in the switched-on state of the circuit breaker from the power supply ( 4 ) of the overcurrent release ( 1 , 2 ) buffered battery is removed.