DE2630407A1 - Einrichtung zur ueberwachung der erwaermung eines stromdurchflossenen elektrischen geraetes - Google Patents

Einrichtung zur ueberwachung der erwaermung eines stromdurchflossenen elektrischen geraetes

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DE2630407A1
DE2630407A1 DE19762630407 DE2630407A DE2630407A1 DE 2630407 A1 DE2630407 A1 DE 2630407A1 DE 19762630407 DE19762630407 DE 19762630407 DE 2630407 A DE2630407 A DE 2630407A DE 2630407 A1 DE2630407 A1 DE 2630407A1
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DE
Germany
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computer
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proportional
square
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DE19762630407
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English (en)
Inventor
Karl Dipl Ing Nimes
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H6/00Emergency 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
    • H02H6/005Emergency 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 using digital thermal images

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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Uberwachung der Erwärmung eines stromdurch-
  • flossenen elektrischen Gerätes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Uberwachung der Erwärmung eines stromdurchflossenen elektrischen Gerätes, bei der mittels eines Analog-Digital-Wandlers ein stromproportionaler Digitalwert gebildet und zur Bestimmung der Erwärmung von einem dem Quadrat des in dem Gerät fließenden Stromes proportionalen Wert ausgegangen ist.
  • Eine solche Einrichtung ist durch die DT-OS 23 25 767 bekannt.
  • Mit dieser bekannten Einrichtung kann unabhängig von der jeweiligen Belastung stets die richtige Ubertemperatur der zu schützenden Einrichtung erfaßt werden. Hierzu werden bei der bekannten Einrichtung allerdings spezielle Bau ele benötigt, was zu einer Verteuerung der Einrichtung führt, Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ist die bekannte Einrichung daher nur ftlr hochwertige elektrische Geräte vertretbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung der Erwärmung eines stromdurchflossenen elektrischen Gerätes zu schaffen, die weniger Aufwand erfordert.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der dem Quadrat proportionale Wert in einen Speicher eingegeben ist, deF mit einem durch ein Schrittschaltwerk zyklisch gesteuerten Rechner verbunden ist, daß durch einen ersten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes eine konstante Größe in den Rechner eingegeben und von diesem mit dem im Speicher vorhandenen Wert multipliziert und durch einen zweiten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes der dem Quadrat des in dem Gerät fließenden Stromes proportionale Wert addiert und das Schrittschaltwerk nach dem zweiten Steuerbefehl auf seinen Anfang zurückgeschaltçt ist, daß ferner an den Ausgang des Rechners eine Grenzwertstufe angeschlossen ist. Die beschriebene Einrichtung kann aus handelsUblichen Taschenrechnern, Schieberegistern oder Ringzählern als Schrittschaltwerke und Analog-Digital-Wandlern aufgebaut werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Speicher in den Rechner integriert und der dem Quadrat des im Gerät fließenden Stromes proportionale Wert im Rechner gebildet. Hierdurch ergibt sich eine Einrichtung, die nur wenige Bauelemente aufweist und daher auch nur einen geringen Montageaufwand erfordert.
  • Steht nicht die Anzahl der Baulemente im Vordergrund sondern deren einfache Beschaffenheit, so ist es vorteilhaft, daß dem Rechner eine mit dem Analog-Digital-Wandler hintereinanderliegende Quadrierstufe vorgeschaltet ist. Durch das Vorschalten einer Quadrierstufe braucht der Rechner nur noch Additionen und Multiplikationen durchzuführen. Dies bedeutet, daß ein nur die Grundrechnungsarten beherrschender, einfacher Rechner verwendet werden kann. Die Einrichtung kann entsprechend er Jeweiligen Erwärmungszeitkonstante des zu überwachenden Gerätes in einfacher Weise dadurch eingestellt werden, daß die konstante Größe oder die Schrittfrequenz des Schrittschaltwerkes verstellbar ist.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispieles wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
  • Als elektrisches Gerät ist im Ausführungsbeispiel ein Motor 1 dargestellt, der über einen Leistungsschalter 2 an ein Netz 3 anschaltbar ist. Dem Leistungsschalter 2 ist eine elektromagnetische Auslöseeinrichtung 4 zugeordnet. In der Motorzuleitung ist ein Stromwandler 5 zur Erfassung des in dem Motor fließenden Stromes vorgesehen. An die Sekundärwicklung des Stromwand- lers 5 ist eine Quadrierstufe 6 angeschlossen. Der Ausgang der Quadrierstufe 6 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 7 verbunden, dessen Ausgang auf den Eingang eines Rechners 8 geführt ist. Am Ausgang des Rechners liegt eine Grenzwertstufe 9, über deren Ausgang die elektromagnetische Auslösevorrichtung 4 gesteuert wird. Ferner ist ein Schrittschaltwerk 10 vorgesehen, welches außer dem Rechner 8 noch einen weiteren Analog-Digital-Wandler 11 steuert, über den eine konstante Größe in den Rechner 8 eingegeben wird. Die konstante Größe wird dem weiteren Analog-Digital-Wandler 11 über einen einstellberen Widerstand 12, der an eine Spannungsquelle 13 angeschlossen ist, zugeführt.
  • Durch den einstellbaren Widerstand 12 kann die konstante Größe verstellt werden. Es sei noch erwähnt, daß des Schrittschaltwerk 10 eine Schrittfrequenz über einen Taktgenerator 14 erhält.
  • Vorteilhaft ist es, einen Taktgenerator zu verenden, dessen Taktfrequenz verstellbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet wie folgt: Mittels der Quadrierstufe 6 wird das Quadrat des in dem Notor 1 flie-Senden Stromes gebildet. Der von der Quadrierstufe 6 gelieferte quadratische Wert wird durch den Analog-Digital-Wandler 7 in eine entsprechende digitale Größe umgesetzt. Der am Analog-Digital-Wandler 7 anstehende Wert wird von dem Rechner 8 übernommen. Dies kann beispielsweise auf einen entsprechenden Zwischenbefehl des Schrittschaltwerkes 10 geschehen. Nachdem dieser Wert in den Rechner übernommen ist, wird durch einen ersten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes 10 an den weiteren Analog-Digital-Wandler 11 die konstante Größe in den Rechner 8 eingegeben. Im Rechner 8 werden nunmehr die über den Analog-Digital-Wandler 7 eingegebene Größe und die über den weiteren Analog-Digital-Wandler 11 eingegeben konstante Größe miteinander multipliziert. Der Multiplikationsvorgang kann in dem Rechner 8 ebenfalls auf einen weiteren Zwischenbefehl des Schrittschaltwerkes 10 hin ausgeführt werden.
  • Nach der Multiplikation der beiden Größen wird wiederum über den Analog-Digital-Wandler 7 ein dem Quadrat des jeweils in dem Motor 1 fließenden Stromes proportionaler Wert in den Rechner 3 eingegeben und auf einen zweiten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes 10 hin zu dem gebildeten Produkt addiert.
  • Danach wird das Schrittschaltwerk 10 wieder auf seinen Anfang zurückgeschaltet, so daß wiederum durch den ersten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes 1Q die konstante Größe in den Rechner eingegeben und mit dem im Rechner 8 vorhandenen Wert multipliziert wird. Nach der Multiplikation wird wiederum der dem Quadrat des Stromes proportionale Wert in den Rechner eingegeben.
  • Während der einzelnen Rechenvorgänge steigt der Wert am Ausgang.
  • des Rechners 8 angenähert an eine e-Funktion an. Die Grenzwertstufe 9 ist so eingestellt, daß sie bei einem bestimmten Wert am Rechnerausgang anspricht und einen Auslösebefehl an die Auslösevorrichtung 4 gibt.
  • Die beschriebene Einrichtung ist in der Lage, den Erwärmungsverlauf in dem zu überwachenden Motor mit einfachen Mitteln relativ genau nachzubilden. Dadurch, daß während der einzelnen Berechnungsphasen stets der Wert des gerade in dem Motor 1 fließenden Stromes eingegeben wird, werden Stromänderungen bei der Überwachung sofort erfaßt und mit berUcksichtigt. Die Einrichtung liefert somit ein genaues thermisches Abbild von dem zu überwachenden Motor 1. Steigt beispielsweise der Strom in dem Motor 1 plötzlich an, so wird am Rechnerausgang 8 der an der Grenzwertstufe 9 eingestellte Wert schneller ereicht und der Motor abgeschaltet. Sinkt hingegen der von dem Motor 1 aufgenommene Strom, so steigt der Wert am Ausgang des Rechners 8 langsamer an, was einer langsameren Erwärmung des Motors gleichkommt. Der Wert, bei dem die Grenzwertstufe 9 anspricht, wird so eingestellt, daß er der Nennerwärmung des angeschlossenen Gerätes entspricht.
  • Mit der beschriebenen Einrichtung kann auch die genaue Erwärmung eines im Lastspiel betriebenen Motors erfaßt werden. Während der Motor im Betrieb ist, steigt der Wert am Ausgang des Rechners 8 auf einen bestimmten Wert an. Wird der Motor entsprechend dem Lastspiel nach einer Weile abgeschaltet und die Einrichtung eingeschaltet gelassen, so sinkt der Wert am Ausgang des Rechners 8 allmählich ab. Besitzt der Motor 1 eine unterschiedlich Erwärmungs- und Abkühlzeitkonstante, so muß lediglich die dem Rechner 8 zugeführte konstante Größe umgeschaltet werden, was einer Änderung der Zeitkonstanten gleichkommt. Auf diese Weise wird auch bei einem Lastspiel die Erwärmung des Motors genau nachgebildet. Die Anpassung der beschriebenen Einrichtung an die verschiedenen Zeitkonstanten der zu überwachenden Geräte erfolgt zweckmäßigerweise durch ein Verstellen der über den verstellbaren Widerstand 12 zugeführten analogen Größe. Es kann aber auch die von dem Taktgenerator 14 abgegebene Taktfrequenz geändert werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, sowohl die konstante Größe als auch die Taktfrequenz gleichzeitig zu ändern.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegandaß daß dem Rechner ein Quadrierstufe 6 vorgeschaltet ist.
  • Auf eine solche Quadrierstufe 6 kann verzichtet werden, wenn ein Rechner verwendet wird, der selbst das Quadrat des von dem Analog-Digital-Wandler 7 gelieferten Digitalwertes bilden kann.
  • In einem solchen Fall übernimmt der Rechner 8 von dem Analog-Digital-Wandler 7 einen dem in des zu überwachenden Gerät fließenden Strom direkt proportionalen Wert. Auf einen ensprechenden Zwischenbefehl des Schrittschaltwerkes 10 hin bildet der Rechner das Quadrat des von dem Analog-Digital-Wandlers 7 gelieferten Wertes Der von dem Rechner gebildete Quadrert wird sodann, wie bereits beschrieben, mit der konstanten Größe multipliziert. Zu dem Produkt wird anschließend wiederum der von dem Rechner erneut gebildete Qaudratwert addiert. Dieser Rechenvorgang wird danach fortlaufend wiederholt.
  • 5 Patentansprüche 1 Figur

Claims (5)

  1. Patentansprüche 14 Einrichtung zur Uberwachung der Erwärmung eines stromdurchflossenen elektrischen Gerätes, bei der mittels eines Analog-Digital-Wandlers ein stromproportionaler Digitalwert gebildet und zur Bestimmung der Erwärmung von einem dem Quadrat des in dem Gerät fließenden Stromes proportionalen Wert ausgegangen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Quadrat proportionale Wert in einen Speicher eingegeben ist, der mit einem durch ein Schrittschaltwerk (10) zyklisch gesteuerten Rechner (8) verbunden ist, daß durch einen ersten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes (10) eine konstante Größe in den Rechner eingegeben und von diesem mit dem im Speicher vorhandenen Wert multipliziert und durch einen zweiten Steuerbefehl des Schrittschaltwerkes (10) zu dem gebildeten Produkt der dem Quadrat des in dem Gerät (1) fließenden Stromes proportionale Wert addiert und das Schrittschaltwerk (10) nach dem zweiten Steuerbefehl auf seinen Anfang zurückgeschaltet ist, daß ferner an den Ausgang des Rechners (8) eine Grenzwertstufe (9) angeschlossen ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in den Rechner (8) integriert und der dem Quadrat des im Gerät fließenden Stromes proportionale Wert im Rechner (8) gebildet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner eine mit dem Analog-Digital-Wandler (7) hintereinanderliegende Quadrierstufe (6) vorgeschaltet ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Größe verstellbar ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenulzeichnet, daß die Schrittfrequenz des Schrittschaltwerkes (10) verstellbar ist.
DE19762630407 1976-07-06 1976-07-06 Einrichtung zur ueberwachung der erwaermung eines stromdurchflossenen elektrischen geraetes Pending DE2630407A1 (de)

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CH769777A CH616031A5 (en) 1976-07-06 1977-06-23 Device for monitoring heating of an electrical device through which current flows
SE7707820A SE411411B (sv) 1976-07-06 1977-07-05 Anordning fr overvakning av uppvermningen av en stromgenomfluten elektrisk apparat

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2506535A1 (de) * 1981-05-25 1982-11-26 Mannesmann Ag
DE3316350A1 (de) * 1982-05-07 1983-11-10 Canadian General Electric Co. Ltd., Toronto, Ontario Thermisches modell fuer elektrische einrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2506535A1 (de) * 1981-05-25 1982-11-26 Mannesmann Ag
DE3316350A1 (de) * 1982-05-07 1983-11-10 Canadian General Electric Co. Ltd., Toronto, Ontario Thermisches modell fuer elektrische einrichtung

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CH616031A5 (en) 1980-02-29
SE7707820L (sv) 1978-01-07
SE411411B (sv) 1979-12-17

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