DE2351157A1 - DISPLAY DEVICE TO PROTECT ELECTROMAGNETIC DEVICES FROM OVERHEATING - Google Patents
DISPLAY DEVICE TO PROTECT ELECTROMAGNETIC DEVICES FROM OVERHEATINGInfo
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- DE2351157A1 DE2351157A1 DE19732351157 DE2351157A DE2351157A1 DE 2351157 A1 DE2351157 A1 DE 2351157A1 DE 19732351157 DE19732351157 DE 19732351157 DE 2351157 A DE2351157 A DE 2351157A DE 2351157 A1 DE2351157 A1 DE 2351157A1
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Description
Anmelderin: Canadian General Electric Company Limited, . Peterborough, Ontario/KanadaApplicant: Canadian General Electric Company Limited,. Peterborough, Ontario / Canada
Anzeigeeinrichtung zum Schutz von elektromagnetischen Geräten vor ÜberhitzungDisplay device to protect electromagnetic devices from overheating
Die Erfindung betrifft eine statische Anzeigeeinrichtung zum Schutz von elektromagnetischen Geräten vor Überhitzung infolge eines zu hohen Stroms; insbesondere betrifft die Erfindung eine thermische Überbelastungsanzeige mit einer reziproken bzw. gegenläufigen Zeitkennlinie für einen elektromagnetischen Verbraucher, bei welchem die elektrischen und magnetischen Verluste sowie die thermischen Eigenschaften der Last bzw. des Verbrauchers beim Erwärmen sowie ggf. beim Abkühlen zu berücksichtigen sind.The invention relates to a static display device to protect electromagnetic devices from overheating as a result of excessive current; in particular concerns the Invention a thermal overload indicator with a reciprocal or opposing time characteristic for an electromagnetic one Consumer in which the electrical and magnetic losses as well as the thermal properties the load or the consumer when heating and, if necessary, must be taken into account during cooling.
Eine Überhitzung des Verbrauchers infolge elektrischer, thermischer Verluste oder infolge von Verlusten der IR Art tritt insbesondere bei Motoren und anderen Verbrauchern auf, da die Überhitzung als Funktion des in diesen Einrichtungen •fließenden Stroms zunimmt. Im Laufe der Jahre sind daher Nachbildungseinrichtungen entwickelt worden, welche Betriebsdaten aufweisen, die den elektrischen, thermischen KenndatenOverheating of the consumer due to electrical, thermal losses or as a result of losses in the IR Kind occurs in particular with engines and other consumers, since the overheating as a function of in these facilities • flowing current increases. Over the years, therefore, simulation devices have been developed which operating data have the electrical, thermal characteristics
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des Verbrauchers gleichen; im folgenden werden die Kenndaten durch Kurven dargestellt, in welchen die thermische Schadensoder die sichere Betriebszeit über dem Strom aufgetragen ist. Die Nachbildungseinrichtungen werden im allgemeinen zum Abschalten des Verbrauchers oder der Last für alle Überlastungswerte verwendet, bevor ein Schaden eingetreten ist (oder die zulässige Zeit verstrichen ist). Hierbei ist mit dem Ausdruck sichere Betriebszeit bei jeder Überbelastung im wesentlichen die Zeit bezeichnet, bei welcher eine thermische Beanspruchung an dem Verbraucher groß genug wird, so daß der Hersteller nicht mehr länger bereit ist, die normale Lebensdauer bei voller Belastung zu garantieren; oder mit anderen Worten, durch derartige nachteilige Vorkommnisse' wird die Lebensdauer des Verbrauchers in einem nicht genau berechenbaren Umfang verkürzt, der aber groß genug ist, daß der Hersteller nicht bereit ist, seine Verwendbarkeit für die normale Lebensdauer zu gewährleisten.the consumer's same; In the following, the characteristic data are represented by curves in which the thermal damage or the safe operating time are plotted against the current is. The simulation devices are generally used to switch off the consumer or the load for all overload values used before damage has occurred (or the allowable time has passed). Here is with the term safe operating time at any overload essentially denotes the time at which a thermal stress on the consumer becomes large enough that the manufacturer is no longer ready to use the guarantee normal service life at full load; or in other words, by such adverse occurrences' the service life of the consumer is shortened to an extent that cannot be precisely calculated, but it is large it is enough that the manufacturer is not ready to guarantee its usefulness for the normal life.
Elektromechanische Überlastungsrelais sind nachgebildete Einrichtungen, welche im allgemeinen zum Schutz eines Verbrauchers verwendet werden. Derartige Relais weisen ein Bimetallelement auf, dem ein Paar Kontakte und ein Heizelement zugeordnet sind, das mit dem durch den Verbraucher fließenden Strom betrieben wird, um das Bimetallelement entsprechend diesem Strom aufzuheizen. Mit Hilfe dieser Kontakte, die in die Zuführleitungen zu dem Verbraucher geschaltet sind, wird, wenn das Bimetall überhitzt wird, der Verbraucher von den Leitungen abgeschaltet. Vorteilhaft und angenehm ist bei diesen Relais ihre Eigenschaft, während ihrer Betriebszeit die elektrischen, thermischen Verluste von vorhergehenden, ungünstigen Überbelastungen beizubehalten und zu berücksichtigen, welche nicht zu einem Abschalten des Verbrauchers geführt haben; diese dem Relais innewohnende Speicherfähigkeit verdankt es den thermischen Speichereigenschaften des BimetallelementsElectromechanical overload relays are simulated devices which are generally used to protect a consumer. Such relays have a bimetal element to which a pair of contacts and a heating element are assigned, which is operated with the current flowing through the consumer in order to heat the bimetal element in accordance with this current. With the help of these contacts, which are connected to the supply lines to the consumer, the consumer is disconnected from the lines if the bimetal is overheated. Beneficial and enjoyable is their property in these relays, during their operating time maintain the electrical, thermal losses of previous unfavorable overloads and to consider which have not led to a shutdown of the consumer; This storage capacity inherent in the relay is due to the thermal storage properties of the bimetal element
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sowie der Umgebung. Bei kurzen zyklischen Überbelastungen, welche nicht zu einem Abschalten des Verbrauchers führen, arbeitet daher das Relais infolge der in der Einrichtung gespeicherten Wärme bei jeder nachfolgenden Überbelastung im allgemeinen schneller. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Tatsache berücksichtigt wird, daß ein bereits warmer Verbraucher viel leichter durch eine Überbelastung thermisch beansprucht wird.as well as the environment. With short cyclical overloads, which do not lead to a disconnection of the consumer, therefore the relay works as a result of the in the device stored heat generally faster with each subsequent overload. This is particularly advantageous since this takes into account the fact that an already warm consumer is much more likely to be overloaded is thermally stressed.
Leider kann jedoch mit den Relais mit einem Bimetallelement die Temperatur nicht so genau gefühlt werden, wie es in einigen Fällen erforderlich ist. Grundsätzlich hat das Bimetallelement im Vergleich zu der Zeitkonstante eines Motors eine sehr kurze Zeitkonstante, so daß es siehe schneller erhitzt und abkühlt als der Motor; die gemäß der Erfindung geschaffene Anzeigeeinrichtung weist Zeit- ■ konstanten auf, die gleich denen des Motors sind, und fühlt dadurch dessen' Temperatur genau. Bei Motoren mit einer langen Anlaß- bzw. Anlaufzeit, wo beispielsweise die Anlaßströme groß sind, ist das Bimetallelement oft schon ausreichend erwärmt, nachdem der Motor angelassen ist, so daß dieser fälschlicherweise abgeschaltet wird. Dies wird bekanntlich als Überschwingen oder Übersteuern bezeichnet; umgekehrt wird ein Ausfall oder ein Versagen des Bimetallelements beim schnellen Ansprechen auf Überbelastungen als Nachhängen oder Nacheilen bezeichnet.Unfortunately, however, with the relays with a bimetal element, the temperature cannot be sensed as precisely as in is required in some cases. Basically, compared to the time constant, the bimetal element has one Motor has a very short time constant, so it see heats up and cools down faster than the engine; the display device created according to the invention has time ■ constants that are the same as those of the engine, and thereby precisely senses its' temperature. For engines with a long start-up time where, for example, the starting currents are large, the bimetal element is often already warmed up enough after the engine has started, so that it is switched off incorrectly. This is known as overshoot or oversteer designated; conversely, failure or failure of the bimetal element in the event of a rapid response to overloads referred to as lagging or chasing.
Obwohl diese Haehteile in einigen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Motoren mit langen zulässigen Anlaufzeiten, nur eine geringe untergeordnete Rolle spielen, machen sie es doch erforderlich, das Relais für einen gewissen Teil der Anlauf- oder Anlaßperiode, beispielsweise bis zu 10 sek. kurzzuschließen, um so die Betriebszeit des Relais zu verlängern und damit dem Überschwingen oder ÜbersteuernAlthough these Haehteile in some applications, for example They play only a minor subordinate role in motors with long permissible start-up times it is necessary to switch the relay for a certain part of the starting or starting period, for example up to 10 seconds. short-circuit in order to extend the operating time of the relay and thus avoid overshooting or overdriving
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Rechnung zu tragen. Jedoch schwingt das Relais oft trotzdem über. Obwohl es, um das Überschwingen oder Übersteuern zu verhindern, möglich scheint, das Relais so lang wie notwendig kurzzuschließen, ist im allgemeinen festzustellen, daß ein Kurzschließen für mehr als 10 sek. den Motor im Fall einer Blockierung oder eines Stillstands unzulässig gefährdet. Die Wachbildungseinrichtung in Form eines Überlastungsrelais kann daher nicht für alle Anwendungszwecke wirksam einen angemessenen Überlastungsschutz sowohl im Stillstand als auch während des Laufs darstellen; natürlich kann es auch nicht voreingestellt werden, um jeweils für eine spezielle Stillstandszeit und einen bestimmten Laufwert einzuschalten. Infolge dessen sind in den letzten Jahren statische Überlastungsechaltönten .entwickelt worden, um das Überlastungsrelais zu ersetzen. In einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung P der Anmelderin (Anwaltsakte 0-3351; US-SN 153 623) ist eine Erfindung beschrieben, bei welcher das dem Relais innewohnende Speichervermögen zur Berücksichtigung einer tatsächlichen Verbrauchererwärmung infolge des elektrischen, thermischen Verlustes nachgebildet ist. In dieser Anmeldung weist die statische Überlastungsanzeige analoge Einrichtungen in Form von Widerständen und Kapazitäten auf, um das thermische Verhalten des Kupfers nachzubilden, so daß dessen Betriebskennlinie erheblich mehr der thermischen Schadenskennlinie des Verbrauchers gleicht. Bei elektromagnetischen Verbrauchern wird dieser jedoch nicht nurTo take into account. However, the relay often overflows anyway. Though it's about the overshoot or oversteer too prevent it seems possible to short-circuit the relay for as long as necessary, it should generally be stated that that short-circuiting for more than 10 sec. the motor is not permitted in the event of a blockage or standstill endangered. The watchdog device in the form of an overload relay can therefore not effectively provide adequate overload protection for all purposes both at a standstill and while running; of course it can't be preset to either to be switched on for a specific downtime and a certain running value. As a result, in has developed static overload switch tones in recent years to replace the overload relay. In a simultaneously filed application P the applicant (attorney's file 0-3351; US-SN 153 623) describes an invention in which the relay inherent storage capacity to take into account actual consumer warming as a result of the electrical, thermal loss is modeled. In this application, the static overload indicator has analog facilities in the form of resistances and capacitances to simulate the thermal behavior of copper, so that whose operating characteristic is considerably more similar to the thermal damage characteristic of the consumer. With electromagnetic However, this is not only for consumers
durch den I. R-Verlust sondern auch durch den Energieverlust in dem magnetischen Material erwärmt; mit anderen Worten bei einem Verbraucher in Form eines Motors erwärmt die Energie, die sowohl in den Leiterspulen als auch in dem Kernmaterial in Wärme umgesetzt wird, den Verbraucher und insbesondere dessen Isoliermaterial.by the I. R loss but also by the energy loss heated in the magnetic material; in other words, heated by a consumer in the form of a motor the energy that is converted into heat both in the conductor coils and in the core material, the consumer and in particular its insulating material.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Überlastungs-It is therefore the object of the invention to provide an overload
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Anzeigeeinrichtung für einen elektromagnetischen Verbraucher mit Hilfe von analogen Einrichtungen zu schaffen, deren elektrische Widerstände und Kapazitäten ausreichen, um sowohl den Widerstand als auch die Kapazität der elektrischen und magnetischen Komponenten des Verbrauchers darzustellen, und deren Stromeingänge ausreichen, um die Verluste in dem Verbraucher darzustellen, so daß dessen Betriebskennlinie noch mehr der thermischen Schadenskurve des Verbrauchers gleicht.To create display device for an electromagnetic consumer with the help of analog devices, their electrical resistances and capacitances are sufficient to both the resistance and the capacitance of the electrical and to represent magnetic components of the consumer, and their current inputs are sufficient to absorb the losses in the To represent consumers, so that its operating characteristic even more closely resembles the thermal damage curve of the consumer equals.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für einen Motor ist die Anzeigeeinrichtung^ gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zum Fühlen des Stroms an dem Motor und zum Erzeugen eines Stroms, welcher eine Funktion, dieses Stroms ist, durch eine Quelle mit einem verhältnismäßig konstanten Strom, durch eine thermisch analoge Einrichtung mit ersten und zweiten kapazitiven Einrichtungen, die mit Widerständen in einer Schaltungsanordnung verbunden sind, deren elektrische Kenndaten die thermischen Widerstände und Kapazitäten der elektrischen und magnetischen.Komponenten des Verbrauchers sowie der Übertragung zwischen diesen Elementen darstellen, durch erste und zweite kapazitive Einrichtungen, die an die Schaltungsanordnung bzw. an die Quelle konstanten Stroms angeschaltet sind, um diese aufzuladen, um damit den thermischen Kenndaten des Motors Rechnung zu tragen, und durch eine mittels Spannung erregte Einrichtung, die an die erste und/oder zweite kapazitive Einrichtung zum Fühlen der an ihr anliegenden Spannung und zum Fühlen einer vorherbestimmten Spannung angeschlossen ist, die einer bestimmten, zulässigen Temperatur am Verbraucher entspricht und mit welcher eine. Anzeige dieser Temperatur geschaffen wird.According to an embodiment of the invention for an engine the display device ^ is characterized by a Circuitry for sensing the current on the motor and generating a current which has a function thereof Current is, through a source of relatively constant current, through a thermally analog device with first and second capacitive devices which are connected to resistors in a circuit arrangement, whose electrical characteristics are the thermal resistances and capacities of the electrical and magnetic components of the consumer as well as the transmission between these elements, through first and second capacitive Devices that are connected to the circuit arrangement or to the source of constant current to this to be charged in order to take into account the thermal characteristics of the motor, and by a voltage excited Device connected to the first and / or second capacitive device for sensing the voltage applied to it and for sensing a predetermined voltage is connected, which corresponds to a certain, permissible temperature at the consumer and with which a. Display this Temperature is created.
Eine Ausführungsform der Erfindung für einen Verbraucher in Form eines Motors wird anhand der folgenden BeschreibungAn embodiment of the invention for a consumer in the form of a motor is based on the following description
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unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzeisn erläutert. Es zeigen:with reference to the accompanying drawings in detail explained. Show it:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung;1 shows a circuit diagram of a display device according to the invention;
Fig. 2 eine einfache grafische Darstellung, in welcher die Betriebskennlinie der in Fig. 1 dargestellten Anzeigeeinrichtung wiedergegeben ist; undFIG. 2 shows a simple graphical representation in which the operating characteristic curve of the one shown in FIG. 1 is shown Display device is reproduced; and
Fig. 3 eine weitere grafische Darstellung, welche den Spannungsanstieg an einem Kondensator C2 in der Schaltungsanordnung der Fig. 1 für verschiedene Stromwerte zeigt.FIG. 3 is a further graphical illustration showing the voltage rise across a capacitor C2 in FIG Shows the circuit arrangement of FIG. 1 for different current values.
In Fig. 1 ist ein Motor 10 über Unterbrecher 11 an Leitungen L1 bis L3 einer dreiphasigen Wechselstromquelle angeschlossen; die in ihrer Gesamtheit mit 12 bezeichnete Anzeigeeinrichtung sind zweckmäßige Werte für einige der unten näher bezeichneten Bauelemente angegeben. Die Anzeigeeinrichtung 12 für den Motor oder irgendeinen anderen elektromagnetischen Verbraucher weist folgende Teile auf: eine Schaltungsanordnung mit Strom-Spannungswandlern T1 bis T3, Dioden D1 bis D3, einer Zenerdiode Z1, einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1 zum Erzeugen einer Spannung, die dem Maximalstrom in einer der Leitungen L1 bis L3 proportional ist, Widerständen E2 bis R7, einem Transistor und Dioden D4 bis D6, welche an die Gleichspannungsleitungen 13 und 14 einer weiteren Energiequelle angeschlossen sind und ein einstellbares spannungs-stromabhängiges Ventil zur Erzeugung eines Stromsjam Kollektor des Transistors Q1 bilden, welcher eine Funktion des Verbraucherstroms ist; ein weiteres Ventil wird durch Widerstände E8 und R9 und einen Transistor 02 gebildet, um einen verhältnismäßig konstanten Strom für den Kollektor dieses Widerstands zu erzeugen; eineIn Fig. 1, a motor 10 is connected via breakers 11 to lines L1 to L3 of a three-phase AC power source; the display device designated in its entirety by 12 are useful values for some of those designated in more detail below Components specified. The display device 12 for the motor or any other electromagnetic consumer has the following parts: a circuit arrangement with current-voltage converters T1 to T3, diodes D1 to D3, a zener diode Z1, a capacitor C1 and a resistor R1 for generating a voltage which is proportional to the maximum current in one of the lines L1 to L3, resistors E2 to R7, a transistor and diodes D4 to D6, which are connected to the DC voltage lines 13 and 14 of a further energy source and an adjustable Form voltage-current-dependent valve for generating a Stromsjam collector of the transistor Q1, which is a function of consumer current; another valve is made by resistors E8 and R9 and a transistor 02 is formed to produce a relatively constant current for the collector of this resistor; one
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thermische Analogeinrichtung für den Motor weist einen Widerstand R10 und einen Kondensator 02 zur Nachbildung des thermischen Widerstandswerts der Leiter des Motors für Umgebungsbedingungen bzw. für die Leiterwärmekapazität, einen Widerstand R 11 und einen Kondensator 0 3 zur Nachbildung des thermischen Widerstandswerts für den Magnetkern des Motors für Umgebungsbedingungen bzw. für die Kern-Wärmekapazität, und einen Widerstand R 12 zum Nachbilden des thermischen Widerstandswerts für die Leiter in dem Kern .auf; eine einstellbare durch Spannung erregte Anzeigeeinrichtung wird durch Widerstände R13 und R14, einen Kondensator 04- und einen Operationsverstärker einer Ausführungsform gebildet, welcher die Schaltung nicht nachteilig beeinflußt.thermal analog device for the engine has one Resistor R10 and a capacitor 02 to simulate the thermal resistance of the conductors of the motor for ambient conditions or for the conductor heat capacity, a resistor R 11 and a capacitor 0 3 for simulation the thermal resistance value for the magnetic core of the motor for ambient conditions or for the core heat capacity, and a resistor R 12 for replicating the thermal resistance for the conductors in the core .on; an adjustable voltage energized indicator is provided by resistors R13 and R14, a Capacitor 04 and an operational amplifier of one embodiment formed which does not adversely affect the circuit.
Die Anzeigeeinrichtung 12 arbeitet folgendermaßen: wenn der MotorrStrom von der Wechselstromquelle aufnimmt, wird die Spannung an der Basis des Transistors Q1 negativ genug, um ihn anzuschalten, so daß der Kondensator 02 aufgeladen wird; dieses Aufladen bildet das Erwarmen der Motorleiter infolgeThe display device 12 operates as follows: if the motor draws power from the AC power source the voltage at the base of transistor Q1 negative enough to turn it on so that capacitor 02 is charged; this charging constitutes the warming of the motor conductors as a result
2 der elektrischen Wärmeverluste oder der I R-Verluste nach.2 of the electrical heat losses or the IR losses.
Gleichzeitig schalten die Transistoren Q3, Q4- und Q2 an, so daß der Kondensator 03 über den Transistor Q2 auf einen verhältnismäßig konstanten Wert geladen wird, wodurch die Erwärmung des Motoreisens infolge der mangetischen.Wärmeoder Kernverluste nachgebildet wird. Über den Widerstand R 12 kann ebenfalls etwas Strom von dem Transistor Q1 zum Laden des Kondensators 02 fließen, wodurch die Wärme-.übertragung von den Leitern an den Kern dargestellt ist. Wenn die Spannung an dem Kondensator 02 einen bestimmten durch den Widerstand R13 voreingestellten Wert erreicht, der einer bestimmten zulässigen Motortemperatur entspricht, wird ein Verstärker 15 angeschaltet, wodurch eine Relaisspule 18 zur Betätigung des Unterbrechers 11 erregt wird, um den Motor anzuschalten. Wenn der Kondensator 02 infolge einer Überbelastung wesentlich überladen wird, wird derAt the same time, the transistors Q3, Q4- and Q2 turn on, so that the capacitor 03 through the transistor Q2 to a relatively constant value is loaded, whereby the heating of the engine iron as a result of the Mangetic.Wärmeoder Core losses is simulated. Some current from the transistor Q1 to charge the capacitor 02 flow, whereby the heat .transfer from the ladders to the core is shown. When the voltage across the capacitor 02 is a certain the value preset by the resistor R13 has been reached, which corresponds to a certain permissible motor temperature, an amplifier 15 is switched on, whereby a relay coil 18 is energized to operate the breaker 11 to turn on the motor. If the capacitor 02 as a result an overload is significantly overloaded, the
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Motor abgeschaltet; der Widerstand R13 kann dann einfach auf den Stromwert eingestellt werden, der für.den Motor beim Schalten fließt. Da beim Blockieren des Motors dieser in einer kürzeren Zeit, welche im allgemeinen als die Blockierzeit bezeichnet wird, abgeschaltet werden sollte, sind Widerstände Rf? bis R7 und Dioden D4- bis D6 vorgesehen, wobei durch Einstellen des Widerstands R7 eine bestimmte. Blockierzeit für den Motor voreingestellt werden kann.Engine switched off; the resistor R13 can then simply can be set to the current value that flows for the motor when switching. Since when the motor is blocked this should be switched off in a shorter time, which is generally referred to as the blocking time, are resistors Rf? up to R7 and diodes D4- to D6 provided, whereby by adjusting the resistor R7 a certain. Blocking time for the motor can be preset.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Spannung an dem Widerstand R2 für verschiedene Werte einer feststehenden Überbelastung auf einen Wert ansteigt, der durch die Einstellung am Widerstand R13 bestimmt ist, für welchen dann, wie vorbeschrieben, ein Signal an dem Verstärkerausgang anliegt; die in der Fig. angegebenen Zeitpunkte T6 bis T2 und T *> sind dann die Betriebs- oder Schaltzeiten für die in Fig. 1 dargestellte 'Anzeigednrichtung für die entsprechenden Überlastungswerte an dem als Last verwendeten Motor. Die in Fig. 2 dargestellte Betriebskennlinie wird einfach durch Auftragen dieser Schaltzeitpunkte und Überlastungen erhalten. Hieraus ist zu ersehen, daß für den Wert 6XFL (sechs mal der Strom bei Vollast) die Anzeigeeinrichtung arbeitet oder ein Signal an dem Verstärkerausgang in einem Zeitabschnitt 0 bis T6 erzeugt, weil am Endes dieses Zeitabschnittes die Spannung am Kondensator C2 gerade etwas höher ist als"die Spannung an dem Schleifarm des Widerstands R13; wie gefordert, ist die Arbeitskennlinie der Anzeigeeinrichtung natürlich eine inverse bzw. umgekehrte Kurve.In Fig. 3 it is shown how the voltage across the resistor R2 for different values of a fixed overload rises to a value that is determined by the setting at resistor R13, for which then, as described above, a signal is present at the amplifier output; the times T6 to T2 and indicated in the figure T *> are the operating or switching times for the in Fig. 1 shown 'display device for the corresponding Overload values on the motor used as the load. The operational characteristic shown in Fig. 2 becomes simple obtained by plotting these switching times and overloads. From this it can be seen that for the value 6XFL (six times the current at full load) the display device works or a signal at the amplifier output in a period of time 0 to T6, because at the end of this period of time the voltage across capacitor C2 is straight is slightly higher than "the tension on the grinding arm of the Resistor R13; the working curve is as required the display device naturally has an inverse or reverse curve.
Wenn der Motor nicht anläuft oder blockiert, liegt, wie oben ausgeführt, ein Signal an dem Verstärkerausgang an. Ein sicherer Motorbetrieb erfordert eine maximale Schaltzeit für einen bestimmten Stromwert beim Blockieren, umIf the motor does not start or locks up, how stated above, a signal at the amplifier output. Safe engine operation requires a maximum switching time for a certain current value when blocking to
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so den Motor dann auch in diesem Fall zu schützen. Der Stromwert beim Blockieren ist im allgemeinen 6XE1L (oder sechö mal der Strom bei Vollast) Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die entsprechende Schaltzeit im Falle des Blockieren dann der Zeitabschnitt 0 bis T6 ist. Da sich die Vollast entsprechenden Ströme ebenso wie die Schaltzeiten im Falle des Blockieren mit der Motorgröße ändern, ist es zweckmäßig, das Arbeitszeitintervall 0 bis T6 auf das Sechsfache des Stroms bei Vollast voreinzustellen, ohne dadurch die Kontinuität der Arbeitskennlinie zu stören, welche im Augenblick der Motorschadenslinie gleicht. In Fig. 1 ist das Intervall 0 bis T6 bei der Anzeigeeinrichtung dadurch voreingestellt, daß der Schleifarm des Widerstands R7, wie oben .ausgeführt, eingestellt wird.so to protect the engine in this case too. The current value during blocking is generally 6XE 1 L (or six times the current at full load). It can be seen from FIG. 2 that the corresponding switching time in the case of blocking is then the time segment 0 to T6. Since the currents corresponding to full load as well as the switching times in the event of blocking change with the motor size, it is advisable to preset the working time interval 0 to T6 to six times the current at full load without disturbing the continuity of the working characteristic curve, which at the moment of the Engine damage line is the same. In Fig. 1, the interval 0 to T6 is preset in the display device in that the wiper arm of the resistor R7, as explained above, is set.
Ein sicherer Motorbetrieb erfordert auch einen maximalen . Schaltwert für einen bestimmten Überlastungspegel während des Laufs, um so den Motor vor einem Wärmeschaden während seines Laufs zu schützen; der im allgemeinen gewählte Überlastungspegel bei laufendem Motor ist 1,05FL (oder das 1,05-fache des Stroms bei Vollast). Wie ebenfalls aus Fig. 2 zu ersehen ist, sollte der entsprechend, dargestellte Anschaltwert einstellbar sein, um ihn an verschiedene Motore anzupassen, ohne dabei die Arbeitskennlinie zu zerstören. Das Voreinstellen des Betriebspegels für diese allgemein angesetzte Überlastung.bei laufendem Motor wird dann, wie ebenfalls oben ausgeführt, mittels des einstellbaren Widerstands E13 vorgenommen. .Safe engine operation also requires a maximum. Switching value for a certain overload level during the run so as to protect the engine from thermal damage during its run; the congestion level generally chosen with the engine running is 1.05FL (or 1.05 times of the current at full load). As can also be seen from FIG. 2, the corresponding turn-on value should be shown be adjustable to adapt to different engines, without destroying the working characteristic. Presetting the operating level for this general one Overload with the engine running will then, as well detailed above, made by means of the adjustable resistor E13. .
Aus Fig. 1 ist ferner zu ersehen, daß der Kondensator C2 über einen elektronischen Schalter 16 und einen diesem zugeordneten Widerstand R19, und ein Kondensator C3 über einen entsprechenden Schalter 17 und einen Widerstand R20 aufgeladen wird. Jeder -Schalter ist auch an einen einfachen Oszillator angescHbssen, welcher die Schalter bei der Oszillatorfrequenz,From Fig. 1 it can also be seen that the capacitor C2 via an electronic switch 16 and a resistor R19 associated therewith, and a capacitor C3 via a corresponding switch 17 and a resistor R20 charged will. Each switch is also connected to a simple oscillator, which switches the switches at the oscillator frequency,
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welche durch Ändern eines Widerstands E 24- eingestellt . werden kann, an- und abschaltet; mittels dieser Anordnung kann dann die Ladezeit oder die Zeitkonstante der Schaltung vergrößert werden. Obwohl diese Einrichtungen nicht enthalten sein müssen, können, wenn sie vorgesehen sind, kleinere Kondensatoren, welche Folienkondensatoren sein können, verwendet werden, die dann die Ladung besser halten als große Kondensatoren, wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren. which is set by changing a resistor E 24-. can be switched on and off; by means of this arrangement can then the charging time or the time constant of the circuit be enlarged. Although these facilities need not be included, smaller ones can be used if provided Capacitors, which can be film capacitors, can be used, which then hold the charge better than large capacitors, such as electrolytic capacitors.
Die vorbeschriebene Anzeigeeinrichtung kann daher einfach geeicht v/erden, schwingt oder steuert nicht über, und eilt nicht nach; die Anzeigeeinrichtung für einen Motor, deren Schaltzeit im Fall des Blockieren und deren Überstromschaltpegel bei laufendem Motor einstellbar ist, weist eine elektrische Analogeinrichtung· auf, welche die thermischen Kennwerte bei einer Erwärmung des Motors nachbildet, so daß seine Arbeitskennlinie dem tatsächlichen Temperaturverlauf des Motors entspricht. Die Anzeigeeinrichtung kann aber auch folgendermaßen eingestellt werden, um anzuzeigen, wann die Maschine nach der Anzeige einer überhöhten Temperatur ausreichend ausgekühlt ist, um wieder gestartet zu werden. · Grundsätzlich ist hierzu nur eine Rückkopplungsschaltung an dem Verstärker 15 erforderlich. Mit diesem einfachen Zusatz, mit welchem eine Anzeige bei Ubertemperatur zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu welchem die Transistoren Q1 bis Q4 abgeschaltet sind, arbeitet die Schaltung folgendermaßen. The above-described display device can therefore simply be calibrated, does not oscillate or oversteer, and do not rush; the display device for an engine, their switching time in the event of blocking and their overcurrent switching level can be set when the engine is running, has an electrical analog device that controls the thermal Characteristic values simulate when the motor heats up, so that its working characteristic corresponds to the actual temperature profile of the engine. The display device can also be set as follows to display when the Machine has cooled down sufficiently after the display of an excessive temperature to be started again. · Basically, only one feedback circuit on the amplifier 15 is required for this. With this simple Addition with which an indication of excess temperature takes place at a point in time at which the transistors Q1 until Q4 are turned off, the circuit operates as follows.
Der Kondensator C2 wird über einen pendelnden Schalter 16 undvdie Widerstände R10 und RI2 entladen, welche die Kühlung der Motorstromleiter bei dessen Abschalten darstellen. Der sich über de.n Widerstand R12 entladende Kondensator stellt dann wieder den Wärmeübergang von den Stromleitern zu dem Kern dar. In ähnlicher Weise entlädt sich der Kondensator C3The capacitor C2 is discharged via a pendulum switch 16 and v the resistors R10 and RI2, which represent the cooling of the motor current conductors when it is switched off. The capacitor discharging via the resistor R12 then again represents the heat transfer from the current conductors to the core. The capacitor C3 discharges in a similar way
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über den Schalter 17 und den Widerstand RI1. Sobald der Kondensator G2 sich auf eine bestimmte niedrigere Spannung entladen hat, di.e durch die Einstellung eines Widerstands R22 in der Kückkopplungsschleife bestimmt ist und welche eine sichere Anlaßtemperatur für den Motor darstellt, wird der Verstärker 15 in seinen ursprünglichen oder den Anzeigezustand zurückgeschaltet, den er vor einer überhöhten Temperatur einnimmt, um dadurch anzuzeigen, daß der Motor ausreichend gekühlt ist und wieder angelassen werden kann. Bei langem Abschalten des Motors vrerden natürlich die Kondensatoren vollständig entladen, und stellen damit für die Zukunft einen kalten Motor dar.via switch 17 and resistor RI1. Once the Capacitor G2 is set to a certain lower voltage has discharged, which is determined by the setting of a resistor R22 in the feedback loop and which represents a safe starting temperature for the engine, the amplifier 15 is in its original or display state switched back, which it occupies before an excessive temperature, thereby indicating that the engine is sufficiently cooled and can be started again. If the motor is switched off for a long time, the capacitors will of course be completely discharged, and thus represent a future cold engine.
In der Praxis betragen die Motorkühlzeiten für Motore von 100 bis 1000 PS 2.000 bis 50.000 sek. folglich ist es im allgemeinen zweckmäßig, die vorbeschriebene Oszillator-Schaltanordnung zu verwenden, um dadurch die Zeitkonstänten der Schaltung weiter zu erhöhen und damit auch eine, sehr große Zunahme in der Zeitkonstante des Motors zu berücksichtigen, wenn er, ohne daß er sich dreht, auskühlt. Eine Möglichkeit hierfür ist in Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist eine Oszillatorsteuerung 21 hinzugefügt und an die Anordnung der Transistoren Q3 und 04 angeschlossen, welche vorher dazu verwendet worden sind, den Zustand des Transistors Q2 und den Oszillator 20 zu steuern; Letzterer ist dann auch mit einem weiteren Widerstand R25 und einem elektronischen Schalter 19 versehen worden, welcher die gleiche Bauart aufweist wie die Schalter 16 und 1?. Die Oszillatorsteuerung 21 kann irgendeine Einrichtung sein, welche die unterschiedlichen Spannungspegel an dem Kollektor des Transistors 04 fühlen kann und den Schalter 19 in Abhängigkeit vor, dem Spannungspegel an- und abschalten kann.In practice, the engine cooling times for engines from 100 to 1000 hp are 2,000 to 50,000 seconds. consequently is it is generally expedient to use the oscillator switching arrangement described above to use in order to reduce the time constants to further increase the circuit and thus also a very large increase in the time constant of the motor when it cools down without turning. A possibility this is shown in FIG. 1. Here, an oscillator control 21 is added and to the arrangement of the transistors Q3 and 04, which have previously been used to monitor the state of transistor Q2 and oscillator 20 to control; The latter has then also been provided with a further resistor R25 and an electronic switch 19, which has the same design as the switches 16 and 1 ?. The oscillator control 21 can be any device which can feel the different voltage levels at the collector of the transistor 04 and the switch 19 as a function before, the voltage level can switch on and off.
Die auf diese Weise abgeänderte Anzeigeeinrichtung arbeitet folgendermaßen. Wenn der Motor abgeschaltet wird, schalten dieThe display device modified in this way operates as follows. When the engine is switched off, the
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Transistoren Q1 bis Q4 ab und die Spannung am Kollektor des Transistors Q4- steigt von einer niedrigen Spannung auf eine höhere Spannung an. Um mit der verwendeten Oszillatorsteuerung 21 den Schalter 19 bei Auftreten der höheren Spannung anzuschalten, sind Widerstände R24· und R25 parallelgeschaltet wodurch die Oszillatorimpulsbreite schmal gemacht wird, um so das Entladen der Kondensatoren 02 und 03 weiter zu verlangsamen und damit die Zeitkonstanten der Schaltung zu vergrößern. Dasselbe Ergebnis könnte dadurch erreicht werden, daß die Impulsbreite beibehalten und die Frequenz mittels derselben Steuerschaltung herabgesetzt wird.Transistors Q1 to Q4 off and the voltage on the collector of transistor Q4- rises from a low voltage to a higher voltage. In order to use the oscillator control 21, the switch 19 when the To connect higher voltage, resistors R24 · and R25 connected in parallel whereby the oscillator pulse width is made narrow in order to further slow down the discharge of the capacitors 02 and 03 and thus the time constants to enlarge the circuit. The same result could be achieved by maintaining the pulse width and the frequency is decreased by means of the same control circuit.
Mit der in Fig. 1 wiedergegebenen Anzeigeeinrichtung ist somit nur eine durch eine Spannung erregte Anzeigeeinrichtung dargestellt. In der Praxis kann es jedoch zweckmäßig sein, eine zweite Einrichtung an den Kondensator 03 anzuschließen. Die erste Anzeigeeinrichtung kann dann so eingestellt werden, daß sie arbeitet, wenn die Temperatur der Motorstromleiter beispielsweise 180° übersteigt - wobei eine Erwärmung der Stromleiter beim Anlassen des Motors zugelassen wird, während die zweite Einrichtung so eingestellt werden kann, daß sie arbeite 1f, wenn die Kerntemperatur beispielsweise 180° die maximal zulässige Temperatur für die im allgemeinen verwendete Isolation - übersteigt. Die Ausgänge der beiden Einrichtungen würden dannüberwacht, um anzuzeigen, wann die Temperatur einer der beiden Einrichtungen überschritten wird.The display device shown in FIG. 1 is therefore only a display device excited by a voltage shown. In practice, however, it can be useful to connect a second device to the capacitor 03. The first display device can then be set to operate when the temperature of the motor current conductors for example, exceeds 180 ° - with a heating of the conductors when starting the engine is allowed while the second device can be set to work if the core temperature is 180 °, for example maximum permissible temperature for the insulation generally used - exceeds. The exits of the two Facilities would then be monitored to indicate when the temperature of either facility was exceeded.
Vorstehend ist somit insbesondere eine eine Motorüberbelastung anzeigende Einrichtung beschrieben worden, welche entsprechend der tatsächlichen Temperatur des Motors arbeitet; die Kennlinie der Anzeigeeinrichtung kann eingestellt werden und die Anzeigeeinrichtung selbst kann für eine Anzeige angepaßt werden, wenn der Motor ausreichend ausgekühlt ist, nachdem er überlastet war, um dann an ihn wieder Energie anzulegen.SeIbstverständlich kann die Anzeigeeinrichtung auch für andere elektromagnetische Verbraucher, wie beispieslweise einen Transformator u*ä. angewendet werden.In particular, a device indicating an engine overload has thus been described above, which device accordingly the actual temperature of the engine working; the characteristic of the display device can be set and the Indicator itself can be adapted to indicate when the engine has cooled sufficiently after being overloaded in order to apply energy to him again the display device can also be used for other electromagnetic loads, such as a transformer etc. be applied.
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