DE3028367A1

DE3028367A1 - Ueberlastschutzschaltung

Info

Publication number: DE3028367A1
Application number: DE19803028367
Authority: DE
Inventors: Edward Herman Dinger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1981-02-26
Also published as: MX148628A; BR8004794A; SE8004022L; DE3028367C2; US4291355A; JPS6248455B2; JPS5638928A

Description

Überlastschutz schaltung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Überlastregelschaltung für einen Gleichstrommotor und betrifft insbesondere eine digitale Regelschaltung mit Einrichtungen zum Herstellen von programmierbaren Zeitbedingungen zwischen einem Eingangsankerstrom, der die Motortemperatur beeinflußt, und mehreren digitalen Ausgangssignalen, mittels welchen Uberlastalarm- und Auslösezustände signalisiert werden können.

Die Ubererwärmung einer Last durch ohmsche Verluste ist bei Motoren und anderen ähnlichen Lasten von besonderer Bedeutung, da die Ubererwärmung im allgemeinen mit dem Quadrat des von der Last aufgenommenen Stroms ansteigt. Infolgedessen werden bereits verschiedene Arten von Schutzein richtungen benutzt, um den Motor von der Stromquelle zu trennen, bevor eine Beschädigung eintreten kann. Während

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verschiedene Arten von elektromechanischen Überlastauslöserelaisschaltungen früher bereits benützt worden sind, werden in jüngerer Zeit Festkörpervorrichtungen und digitale Implementierungen benutzt. Aus folgenden US-PSen sind Festkörperimplementierungen von Motorüberlastschutzschaltungen bekannt: 3 735 219, 3 845 354, 3 927 359, 4 021 700 und 4 041 540.

Die vorgenannte US-PS 4 021 700 zeigt, daß bekannte Hegelsysteme relativ komplex sind und einen teueren Aufbau haben, der einen beträchtlichen Raum beansprucht, und gleichzeitig beträchtlichen Strom verbrauchen. Im Gegensatz dazu werden bei dem aus der US-PS 3 84 5 3 54 bekannten System d'e gewünschten Ergebnisse mit Hilfe eines wenig kostenden, wenig Strom verbrauchenden, äußerst wirksamen und zuverlässigen Regelsystems erzielt, das in einem sehr kleinen Bruchteil des von bekannten Systemen benötigten Raums untergebracht werden kann. Es sei angemerkt, daß mit der Erfindung die gewünschten Ergebnisse ebenfalls, aber auf noch bessere Weise erzielt werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Uberlastschutzschaltung für Elektromotoren zu schaffen.

Weiter soll eine programmierbare Festkörperüberlastschutzschaltung geschaffen werden.

Die Motorschutzsc^altung soll in der Lage sein, sequentiell gesonderte Ausgangssignale zu liefern, um zuerst einen Alarmzustand anzuzeigen und anschließend eine Uberlastauslösevorrichtung zu betätigen, wenn eine übermäßige Temperatur als Funktion des Motorstroms abgefühlt wird.

Diese und weitere Ziele werden durch das Vorsehen eines digitalen Speichers, beispielsweise eines programmierbaren

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Festwertspeichers (PROM oder programmable read only memory), erzielt, der mit digitalen Daten, die einer Motorerwärmungskennlinie entsprechen, für eine vorbestimmte Anzahl von Motorankerstromparameterwerten vorprogrammiert worden ist. Es sind Einrichtungen vorgesehen zum Abfühlen des Analogwertes des Motorstroms. Dieser Motorstromwert wird dann in ein Mehrbitwort umgewandelt, das dem PROM als eine Adresse zugeführt wird. In Abhängigkeit von dem abgefühlten Strom gibt der PROM ein Mehrbitdatenwort ab, von welchem ein Teil der Temperatur entspricht. Dieser Temperaturwert wird einer periodisch getriggerten digitalen Verriegelungsschaltung (latch circuit) zugeführt, deren Ausgangssignal als eine weitere Mehrbitadresse zu dem Eingang des PROMs rückgekoppelt wird. Einrichtungen sind vorgesehen, um die Analog/Digital-Umwandlung des abgefühlten Motorstroms auf den neuesten Stand zu bringen, und es sind außerdem Einrichtungen vorgesehen, um die Verriegelungsschaltung so zu triggern, daß vorhandene Temperaturwerte für einen besonderen abgefühlten Motorstrom zu dem PROM adressiert werden. Der PROM gibt jedoch einen vorhergesagten Temperaturwert ab, auf den der Motor in dem nächsten Triggerintervall ansteigen wird, wobei die Temperatur berücksichtigt wird, die am Beginn dieses Zeitintervalls vorhanden war. Der PROM wird somit für diskrete Motorstromwerte programmiert, um vorherzusagen, welches die Motortemperatur zur nächsten Verriegelungsschaltungstriggerzeit auf der Basis des gegenwärtigen Motorstromwertes und der gegenwärtigen Temperatur sein wird. Ein weiterer Teil des Ausgangsdatenwortes aus dem PROM dient zum Signalisieren des Erreichens eines ersten und eines zweiten Temperaturwertes, um beispielsweise zuerst eine Alarmlampe und dann eine Motorauslöseschaltung zu betätigen. Außerdem sind Einrichtungen vorgesehen, die ein schnelles Rücksetzer des PROMs unter vorbestimmten Betriebsbedingungen und auf Verlangen gestatten, um die PROM-Ausgangssignale in Abhängigkeit vom Strom mit einer beschleunigten

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Geschwindigkeit zu überwachen.

i Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es ζ >igt

Fig. 1 ein elektrisches Blockschaltbild, das

insgesamt die Betriebsumgebung der Erfindung zeigt,

Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild, das

eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 3 ein Diagramm, welches das Verständnis

der Arbeitsweise der Erfindung erleich ert, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das eine zweite

Ausführungsform der Erfindung zeigt.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Schaltungsteile gleiche Bezugszahlen tragen, wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die allgemein eine thermische Schutzschaltung für einen Gleichstrommotor zeigt, der aus einer aus gesteuerten Gleichrichtern oder Thyristoren aufgebauten Gleichrichterschaltung gespeist wird. Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Gleichstrommotor zum Antreiben einer geeigneten Last 14, die mit ihm über eine mechanische Verbindung gekuppelt ist, welche durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet ist. Strom wird dem Motor 10 über den Gleichrichter 18 zugeführt, der vorzugsweise als Zweiweggleichrichterbrückenschaltung ausgebildet ist, die mit einer dreiphasigen (30) 60 Hz-Wechselstromquelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Brückenschaltung enthält selektiv gezündete gesteuerte Gleichrichter oder Thyristoren 19, so daß

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der Motor 10 mit zweiweggleichgerichtetem Strom gespeist wird. Wenn ein Zweirichtungsbetrieb des Motors erwünscht ist, kann eine zweite Brücke \n bekannter Weise hinzugefügt werden. In dieser Art von Brückenschaltung gibt es ein Thyristorpaar für jede Phase der dreiphasigen Wechselstromquelle, so daß dadurch, daß die Zeitspanne gesteuert wird, während der ein einzelner Thyristor während seiner 180°-Periode der Quellenspannung leitend gemacht wird, die von dem Motor aufgenommene Leistung gesteuert werden kann. Der Gleichrichter 18 wird durch eine Thyristorzündschaltung 20 gesteuert, die den verschiedenen Thyristoren in bekannter Weise über eine Schaltungszuleitung 22 Impulse liefert. Die Zeit, zu der die Zündschaltung 20 die erforderlichen Impulse lief·· rt, ist von einem Signal abhängig, das aus einem Verstärker 24 gewonnen wird, welcher seinerseits ein Fehlersignal aus einem Summierpunkt 26 empfängt, der Signale empfangen kann, die zu dem Sollmotorstrom proportional sind und beispielsweise von dem Kontroller 28 geliefert werden, und zu dem Istmotorstrom, der beispielsweise von dem Spannungsfühler 32 geliefert wird, welcher an den Anker des Motors 10 angeschlossen ist.

Der genaue Aufbau der Fehlersignalschaltung ist für die Erfindung unwesentlich und kann irgendeine von mehreren bekannten Formen abnehmen, die für die grundlegende Motorregelung geeignet ist. Bedeutsam xs⁴ jedoch, daß ein Stromkreisunterbrecher, nämlich eine Auslöserelaisschaltung 30 mit dem Motor 10 vorgesehen ist, um den aufgenommenen Strom im Falle einer thermischen überbelastung, die aus einem zu großen Motorstrom resultiert, zu unterbrechen. In der gezeigten Ausführungsform liegt die Auslöseschaltung zu dem Motor in Reihe; bei Bedarf könnte sie jedoch auch auf der Wechselstromseite des Gleichrichters angeordnet werden. In Fig. 1 ist der Motorstrom der abge-

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fühlte Parameter. Er wird mit Hilfe eines einen niedrigen Widerstand aufweisenden Shunts 34 abgefühlt, welcher mit einem Stromwandler 36 verbunden ist, der eine Signalspannung abgibt, welche dem in dem Anker fließenden Motorstrom entspricht. Diese Signalspannung wird an die Schaltung nach der Erfindung angelegt, die mit der Bezugszahl 38 bezeichnet ist. Die Schaltung 38 ist eine Stromüberlastungsdetektorschaltung verbesserten Typs, die so ausgebildet ist, daß sie zuerst eine Alarmlampe 40 mit Strom versorgt, wenn eine vorbestimmte Motortemperatur erreicht wird, und anschließend die Auslöseschaltung 30 aktiviert, wenn ein thermischer Überlastzustand erreicht wird.

Zur Beschreibung der eigentlichen Erfindung wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Bezugszahl 42 bezeichnet ein Potentiometer, das an den Ausgang des in Fig. 1 gezeigten Stromwandlers 36 angeschlossen ist. Die Spannung an dem Schleifer des Potentiometers 42 ist ein analoges Spannungssignal, das zu dem Absolutwert des Motorankerstroms proportional ist. Dieses Analogsignal wird über eine Leitung 46 an den Eingangsanschluß eines Analog/Digital- oder A/D-Wandlers 44 angelegt, der auf einem Datenbus 75 ein dem Eingangssignal auf der Leitung 46 entsprechendes digitales 5-Bit (0, 1, 2, 3 und 4)-Ausgangswort liefert. Der A/D-Wandler 44 wird getaktet, d.h. gemäß einem Taktsignal betrieben, das an seinen Eingang C über eine Leitung 48 angelegt wird. Zusätzlich zu dem Taktsignal, das an ihm anliegt, beginnt der A/D-Wandler 44 den Betrieb oder leitet eine neue A/D-Umwandlung immer dann ein, wenn ein "Start Umwandlung"-Signal über eine Leitung 5 0 an seinen Anschluß S angelegt wird. Der A/D-Wandler 44 kann eine herkömmliche integrierte Festkörperschaltung se'n, wie beispielsweise der Schaltungsmodul ADC0800 von National Semiconductor. Das Taktsignal für den A/D-Wandler 44 wird von einer Rechteckoszillatorschaltung 52 geliefert, die zweckmäßigkeitshalber mit 100 kHz betreibbar ist. Die Frequenz kann jedoch jeden ge-

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eigneten Wert haben, der zum Betreiben des A/D-Wandlers geeignet ist. Die A/D-Umwandlung wird mit Hilfe eines "Start Umwandlung"-Triggerimpulses eingeleitet, der einmal pro Zyklus der 60 Hz-NetzWechselstromfrequenz erzeugt wird. Dieser Triggerimpuls wird folgendermaßen gewonnen. Ein Schwingungsrechteckumformer 54 herkömmlicher Bauart ist mit der Netzspannung von 60 Hz verbunden, um ein öOHz-Rechteckausgangssignal auf einer Leitung 56 zu liefern. Dieses Signal bildet ein Niederfrequenztaktsignal, wohingegen das 100 kHz-Rechteckausgangsignal des Oszillator 52, das auf der Leitung 48 erscheint, ein Hochfrequenztaktsignal bildet. Der "Start Umwandlung"-Triggerimpuls wird mit Hilfe von zwei miteinander verbundenen JK-Flipflops 60 und 62 und eines UND-Gatters 64 erzeugt. Das Hochfrequenztaktsignal auf der Leitung 48 wird an den Eingang C des Flipflops 60 angelegt, während der Eingang C des zweiten Flipflops 62 mit dem Ausgang Q des Flipflops 60 verbunden ist. Der Ausgang Q des Flipflops 62 ist mit einem Eingang des UND-Gatters 64 verbunden. Außerdem ist der Ausgang Q des Flipflops 62 zu dem Eingang K des Flipflops 60 rückgekoppelt. Der Eingang J des Flipflops sowie die Eingänge JK des Flipflops 62 liegen über eine Leitung 58 an einer positiven Spannung. Beide Rücksetzanschlüsse R der Flipflops 60 und 62 sowie der zweite Eingang des UND-Gatters 64 sind mit der Leitung 56 und infolgedessen mit dem 60Hz-Nied-3rfrequenztaktsignal aus dem Rechteckumformer 54 verbunden.

Im Betrieb werden an der negativgehenden Flanke der Rechteckschwingung des 60Hz-Niederfrequenztaktsignals die Flipflops 60 und 62 rückgesetzt. Beim ersten Auftreten des Hochfrequenztaktsignals an dem Eingang C des Flipflops 60 nimmt das Signal an dem Ausgang des Q des Flipflops 62 einen H-Wert für eine Zählung an, so daß bei Koinzidenz eines an das UND-Gatter 64 angelegten Η-Signals ein "Start Umwandlung"-Impuls an dem Ausgang des UND-Gatters 64 vorhanden

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ist. Da die Flipflops jeweils eine ( -f 2)-Schaltung darstell en,wird das Flipflop 60 nach vier Zyklen des Hochfrequenztaktausgangssignals des Rechteckoszillators 52 bis zum Rücksetzen gesperrt und zwar aufgrund der Verbindung von dem Ausgang O des Flipflops 62 zurück zu dem Eingang K des Flipflops 60. Die Flipflops 60 und 62 werden durch das 60Hz-Niederfrequenztaktsignal rückgesetzt, das an ihre Eingänge R angelegt wird. Hiermit wird die A/D-Umwandlung einmal bei jedem 60Hz-Zyklus regeneriert oder auf den neuesten Stand gebracht, was einer relativ hohen Geschwindigkeit in bezug auf die folgende Beschreibung entspricht.

Es wird nun der Kern der Erfindung beschrieben. Die Bezugszahl 66 bezeichnet einen digitalen Speicher, bei dem es sich vorzugsweise um €;inen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) handelt, wie den Typ 2716 EPROM von Intel, der wenigstens elf Bitadreßleitungen A , A₁ ...A_1n und acht Bitausgangsleitungen D , D. ... D₇ hat. Bei Bedarf kann auch ein ROM oder irgendein anderer bekannter Typ von Speicher benutzt werden. Der PROM 66 kann in bekannter Weise vorprogrammiert werden, unter anderem, wie noch näher dargelegt werden wird, mit digitalen Daten, die den empirisch gewonnenen Temperaturkennlinien des Motors 10 entsprechen, welche für mehrere diskrete Motorstromwerte benutzt werden. Der PROM 66 dieses Beispiels kann 2048 Datenwörter speichern und wird entsprechend programmiert, um Motortemperaturwerte, die in Fig. 3 mit der Bezugszahl 68 bezeichnet sind, für bis zu 32 verschiedene Kurven für konstante Motorstromwerte I₁ bis I digital zu speichern. Diese Werte werden für Betriebsperioden von 10 s des PROM 66 ausgewählt, was im folgenden noch näher erläutert ist.

Der PROM 66 arbeitet in Verbindung mit einer digitalen Mehrbitverriegelungsschaltung 70, die dem Typ LS374 von Texas Instruments, die wenigstens sechs Eingangsleitungen I₁,

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... I, und sechs Ausgangsleitungen O^, O„ ... O, aufweist. Die Verriegelungsschaltung 70 hat außerdem einen Anschluß S, der über eine Leitung 71 ein Triggersignal aus einem Zähler 72 empfängt. Der Zähler ist mit dem Niederfrequenztaktsignal verbunden, das von dem 60Hz-Rechteckumformer 54 abgegeben wird. Bei dem Zähler 72 handelt es sich typischerweise um eine integrierte Schaltung dus Typs LS193 von Texas Instruments und er spricht auf das 60Hz-Taktsignal, das auf der Leitung 56 erscheint, an und gibt einen Triggerimpuls an die Verriegelungsschaltung 70 ab, beispielsweise einmal alle zehn Sekunden, was im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit der der A/D-Wandler 44 arbeitet, eine relativ geringe Geschwindigkeit ist. Jedesmal dann, wenn die Verriegelungsschaltung 70 getriggert wird, werden die Datenbits, die an ihre Eingangsleitungen I. ... I, von den Ausgangsleitungen D₂ ... D₇ des PROMs 66 angelegt werden, übertragen u.nd an ihren Ausgangs leitungen O. ... 0_fi verriegelt. Dieses verriegelte Ausgangssignal wird seinerseits über einen Datenbus 74 zu den Adreßleitungen A₀ ... A,- des PROMs 66 rückgekoppelt. Gemäß Fig. 2 sind die übrigen fünf Adreßleitungen A_fi ... A₁₀ des PROMs über den Datenbus 75 mit dem 5-Bit-Datenwort aus dem A/D-Wandler 44 verbunden, bei welchem es sich, wie oben erwähnt, um eine digitale Darstellung des Absolutwertes des Motorankerstroms handelt. Demgemäß enthält ein vollständiges Adreßwort an dem PROM 66 Daten sowohl über den gegenwärtigen Ankerstrom als auch über die gegenwärtige Temperatur. Stromdatenbits werden den Eingangsleitungen A, ... A₁₀ zugeführt, während Temperaturdatenbits den Eingangs leitungen A_Q .. A₁- zugeführt werden.

Der PROM 66 ist in Verbindung mit der Verriegelungsschaltung 70 so betreibbar, daß er in Intervallen von 10 s ein 8-Bit-Datenwort abgibt, von welchem sechs Bits (D₂ ... D₇) einen Temperaturwert darstellen, während die übrigen zwei

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Bits (D und D₁) Werte darstellen, die geeignet sind, Alarm- bzw. Auslösesteuerfunktionen einzuleiten. Der digitale Temperaturwert auf den Ausgangsleitungen D„ ... D₇ stellt die vorhergesagte Temperatur dar, die der Motor in den folgenden oder nächsten 10s bei dem abgefühlten Augenblicksmotorstrom erreichen wird. Der vorhergesagte Wert wird über den Datenbus 69 mit den sechs Eingangsleitungen I₁ ... I, der Verriegelungsschaltung 70 verbunden. In Abhängigkeit von dem Digitalwert des Augenblicksmotorstroms, der von dem A/D-Wandler 44 abgegeben und den PROM-Adreßleitungen A_ß ... A₁₀ zugeführt wird, und dem gegenwärtigen Temperaturwert, der an den Adreßleitungen A ... Ar als Ergebnis der früheren Vorhersage in der unmittelbar vergangenen Periode von 10s vorhanden ist, wird demgemäß der PROM den nächsten vorhergesagten Temperaturwert auf den Ausgangsleitungen D₀ ... D-, abgeben. Es findet

(Ureingafce) ' somit ein Bootstrap-Vorgang/statt. Wenn diese Temperatur einen sicheren Wert darstellt, wird der Binärwert der Datenbits auf den Leitungen D und D₁ einen vorbestimmten Wert haben, beispielsweise den Binärwert "0", während er sonst den Binärwert "1" haben wird. Der PROM 66 wird, wenn die Zeit abläuft, indexieren und aufeinanderfolgende digitale Temperaturwerte abgeben und tatsächlich vorhersagen, welche Temperatur herrschen wird, wenn der nächste Triggerimpuls angelegt wird, und zwar auf der Basis des Stromwertes bei der gegenwärtigen Temperatur. Wenn der nächste Temperaturwert eine vorbestimmte Höhe übersteigt, wird der PROM 66 einen entgegengesetzten Binärwert abgeben, z.B. einen Binärwert "1" auf der Leitung Dq, der einen Alarmzustand anzeigt. Auf der anderen Ausgangsleitung D₁ wird ein Digitalsignal mit dem Binärwert "1" abgegeben, beispielsweise wenn ein noch höherer Temperaturwert erreicht wird, der einen Auslösesignalzustand anzeigt. Dieser Zustand ist in Fig. 3 gezeigt, in welcher die Temperaturwerte, die in den mit den gestrichelten Linien 76 und 78 angegebenen Höhen vorhanden sind, den vorbestimmten Alarm- und Auslösetemperaturen für gewisse Wer-

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te des Motorstroms entsprechen, z.B. I _Λ und I . Für

η+1 η

niedrigere Werte, wie I^ und L₊₁ / werden diese Werte nie erreicht. Die Alarm- und Auslösesignale, die auf den Leitungen D_Q und D₁ des PROMs 66 abgegeben werden, sind somit in der Lage, die Alarmlampe 40 zum Aufleuchten zu bringen bzw. die Auslöseschaltung 30, die in Fig. 1 gezeigt ist, zu aktivieren. Das erfolgt über ein Steuerelement, das als Sequenzer 80 bezeichnet ist. Dieses Steuerelement bildet keinen Teil der Erfindung, es findet sich jedoch in herkömmlichen Motorsteuerschaltungen und dient zum Erzeugen von Ausgangssteuersignalen, wie einem Steuerauslösesignal, auf seinen Ausgangsleitungen auf Befehlssignale von Druckknöpfen oder Endschaltern hin oder auf Steuersignale niedriger Höhe hin, wie beispielsweise das Alarm- oder Auslösesignal auf seinen Eingangsleitungen.

Während die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform eine Schaltung auf PROM-Basis veranschaulicht, die so programmiert wird, daß sie Alarm- und Auslösesteuersignale bei bestimmten Temperaturhöhen abgibt, kann die hier gezeigte Grundschaltung mehrere Modifizierungen erfahren, so daß sie, beispielsweise, das Stromsignal in dem Fall nacheichen kann, in welchem der Motor gestoppt wird, um den Verlust an Motorgebläsekühlung zu berücksichtigen und um außerdem ein beschleunigtes Rücksetzen des PROMs zu erlauben. Solche Modifizierungen können in der in Fig. 2 gezeigten Grundschaltung leicht vorgenommen werden.

Gemäß Fig. 4 wird zum Nacheichen des Stromsignals, das dem A/D-Wandler 44 zugeführt wird, um eine Änderungscharakteristik einer vorhergesagten Temperatur zu berücksichtigen, wenn der Motor 10 (Fig. 1) gestoppt ist, wird ein Nulldrehzahlsignal erzeugt, das an einen Signalanschluß 82 angelegt wird. Dieser Signalanschluß ist mit der Basis eines npn-

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Transistors 84 über einen invertierenden Verstärker 86 verbunden. Während der Emitter an Masse liegt, ist der Kollektor des Transistors 84 mit dem Eingangsanschluß des A/D-Wandlers 44 über einen Widerstand 88 verbunden, welcher mit einem Schaltungsverbindungspunkt 90 verbunden ist, der zwischen zwei in Reihe geschalteten Widerständen 92 und 94 vorhanden ist, die das Potentiometer 42 mit dem Eingang des A/D-Wandlers 44 verbinden. Darüber hinaus verbindet eine Leitung 96 den Nulldrehzahlsignaleingangsanschluß 82 mit dem Rückwärtszähler 72, was zur Folge hat, daß die Betriebszeitbasis der Schaltung geändert wird, d. h., daß das Triggerintervall der Verriegelungsschaltung 70 für einen Nulldrehzahlzustand beschleunigt wird. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Zählers 72 mit dem Anschluß S der Verriegelungsschaltung 70 über ein NAND-Gatter 98 verbunden.

Zum Betreiben und entsprechenden Rücksetzen des PROMS 66 mit einer beschleunigten Frequenz, beispielsweise mit einer Frequenz von 60 Hz, statt einer Adressierung alle 10s durch die Verriegelungsschaltung 70, ist ein zweites NAND-Gatter 100 vorgesehen, von welchem einer der Eingänge mit dem Niederfrequenztaktsignal verbunden ist, das an dem Ausgang des 6OHz-Rechteckumformers 54 erscheint. Der andere Eingang des NAND-Gatters 100 ist mit einem Signaleingangsanschluß 102 verbunden, welcher ein bequem verfügbares RUCKSETZEN-Signal aus einer nicht gezeigten Quelle empfängt. Weil ein RUCKSETZEN-Signal angelegt wird, ist ein Signalinverter 104 zwischen den Anschluß 102 und den NAND-Gattereingang geschaltet. Sollte ein RÜCKSETZEN-Signal angelegt werden, würde der Inverter 104 weggelassen werden.

Das Vorhandensein eines RÜCKSETZEN-Signals an dem Anschluß 102 bewirkt, daß das NAND-Gatter 100 ein Signal mit 6 0 Hz abgibt, das an den Triggereingangsanschluß S der Verriegelungsschaltung 70 über das NAND-Gatter 98 angelegt wird, Bei Bedarf ermöglicht dieses Merkmal außerdem, die

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PROM-Temperaturausgangssignale zu prüfen, die an D^ . . . D₇ in Abhängigkeit vom Strom mit beschleunigter Geschwin digkeit abgegeben werden.

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eers eite

Claims

Patentansprüche :

( 1. JUberlastschutzschaltung für eine aus einer Stromquelle Strom aufnehmende Last, zum Bewirken eines bestimmten Betriebes bei einem Zustand thermischer Uberbelastung der Last, gekennzeichnet durch:

a) eine digitale Speichereinrichtung (66), die mit diskreten Mehrbitdatenwortern programmiert ist, welche die Temperaturcharakteristik der Last für mehrere Werte des Laststroms darstellen, und auf ein angelegtes Adreßsignal hin betätigbar ist, das dem Wert des gegenwärtigen Laststroms und der gegenwärtigen Lasttemperatur entspricht,sowie ein digitales Ausgangssignal liefert, das eine vorbestimmte Anzahl von Bits hat, die eine vorhergesagte Lasttemperatur darstellen, welche durch die Last (10) in einem vorbestimmten Betriebszeitintervall zu erreichen ist, und wenigstens ein Bit, das das Erreichen einer vorbestimmten Temperaturhöhe durch die Last signalisiert;

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b) Einrichtungen (36, 42, 44, 46, 75), die ein Digitelsignal, das zu dem Absolutwert des Laststroms proportional ist, erzeugen und an die Speichereinrichtung als ein Teiladreßsignal abgeben;

c) eine Einrichtung (70), die mit der Speichereinrichtung verbunden und so betreibbar ist, daß sie die vorbestimmte Anzahl von Bits des Ausgangssignals für das vorbestimmte Betriebszeitintervall vorübergehend speichert und anschließend die vorbestimmte Anzahl von Bits zurück an die Speichereinrichtung als ein Teiladreßsignal abgibt, das der gegenwärtigen Lasttemperatur entspricht, wobei die Teiladreßsignale gleichzeitig als ein zusammengesetztes Adreßsignal an die Speichereinrichtung angelegt werden; und

d) eine Einrichtung (40) , die auf das wenigstens eine Bit des digitalen Ausgangssignals anspricht und den vorbestimmten Betrieb bewirkt, wenn die vorbestimmte Temperaturhöhe signalisiert wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Ausgangssignal wenigstens ein weiteres Bit hat, welches das Erreichen einer zweiten vorbestimmten Temperaturhöhe durch die Last (10) signalisiert, und daß weiter eine Einrichtung (30) vorgesehen ist, die auf das eine weitere Bit anspricht, um einen weiteren "vorbestimmten Betrieb zu bewirken, wenn die zweite vorbestimmte Temperaturhöhe signalisiert wird.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Betrieb das Aktivieren eines Alarm-

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anzeigers (40) beinhaltet und daß der weitere vorbestimmte Betrieb das Aktivieren einer Auslöseschaltung (30} zum Trennen der Last (10) von der Stromquelle beinhaltet.
4. Schaltung nach Anspruch 1 für einen Elektromotor, der mit einer Stromquelle über eine Schaltungsanordnung verbunden ist, welche auf ein an sie angelegtes Steuersignal hin arbeiten kann und in der Lage ist, den Motor von dor Stromquelle zu trennen, wenn eine vorbestimmte Temperaturhöhe durch den Motor erreicht wird, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (34, 36), die ein Analogsignal liefert, das zu dem gegenwärtigen Wert eines Motorbetriebsparameters propor- _ional ist;

b) eine Einrichtung (4.), an welcher das Analogsignal an?.iegt und die aus dem Analogsignal ein Digitalsignal bildet;

c) eine peridiodisch getriggerte digitale Datenverriegelungsschaltung (70) mit mehreren Eingangs- und Ausgangsleitungen, wobei die Eingangs leitungen der Verriegelungsschaltung mit ausgewählten Ausgangsleitungen des Speichers (66) verbunden sind und wobei die Ausgangs leitungen der Verriegelungsschaltung mit ausgewählten anderen Eingangsadreßleitungen des Speichers verbunden sind, um dadurch ein zweites Teiladreßsignal zu bilden, das zusammen mit dem ersten Teiladreßsignal ein vollständiges Adreßsignal für einen spezifischen Speicherplatz bildet, woraufhin ein si>ezifisches Datenwort an die Ausgangsleitungen des Speichers in regelmäßigen Zeitin' rvallen. auf das periodische Triggern hin

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SAD ORIGiNAL

-A-abgegeben wird? und

d) eine Einrichtung (30, 80), die auf einen vorbestimmten Wert des wenigstens einen Bits anspricht, um das Steuersignal zu erzeugen und den Motor (10) von der Stromquelle zu trennen.
5. Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:

e) eine Schaltung (72), die mit der digitalen Verriegelungsschaltung (70) verbunden ist, um periodisch Triggersignale an diese anzulegen, woraufhin Daten, die von den ausgewählten Ausgangsleitungen des Speichers (66) an die Eingangsleitungen angelegt werden, übertragen und an den Ausgangsleitungen verriegelt werden, was zur Folge hat, daß sich das zweite Teiladreßsignal entsprechend ändert.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (44} zum Erzeugen eines Digitalsignals aus dem Analogsignal einen A/D-Wandler aufweist und daß

f) eine Einrichtung (52) zum Abgeben eines Taktsignals an den A/D-Wandler und eine Einrichtung zum Einleiten des periodischen Startens und Wiederstartens der A/D-Signalumwandlung vorgesehen sind, wobei das periodische Starten und Wiederstarten mit einer relativ höheren Geschwindigkeit als das periodische Triggern der Verriegelungsschaltung (70) erfolgt.
7. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (66) einen programmierbaren Festwertspeicher

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aufweist.
8. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (34, 36) zum Erzeugen eines Analogsignals, das zu einem Motorbetrxebsparameter proportional ist, eine Einrichtung (34) aufweist, die ein Signal liefert, das zu dem Absolutwert des MotorankerStroms proportional ist, und daß die ausgewählten Bits jedes Datenwortes, das diskrete, zeitbezogene Motorbetriebsparameterwerte enthält, vorhergesagte Temperaturwerte für den gegenwärtigen Wert des Motorstroms beinhalten.
9. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Datenwort in dem Speicher ein weiteres Bit aufweist, das einen thermischen Überbelastungszustand signalisiert und mit einer weiteren vorbestimmten Ausgangsleitung verbunden wird, und daß

g) eine Einrichtung (80) mit der weiteren vorbestimmten Ausgangsleitung des Speichers (66) verbunden ist und auf einen vorbestimmten Wert des weiteren Bits hin ein weiteres Steuersignal vor der Erzeugung des ersten Steuersignals erzeugt.
10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Steuersignal einen Alarm auslöst und daß das erste Steuersignal zum Trennen des Motors (10) von der Stromquelle dient.
11. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die ein Digitalsignal erzeugt, einen getakteten A/D-Wandler (44) aufweist und daß

g) eine erste und eine zweite Bezugssignaleinrichtung (52 bzw. 54) ein Taktsig-

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-s-

nal mit relativ hoher Frequenz bzw. ein Taktsignal mit relativ niedriger Frequenz liefert;

h) eine Einrichtung (48) das Hochfrequenztaktsignal mit dem A/D-Wandler verbindet, um den Wandler mit einer relativ hohen Geschwindigkeit zu betreiben; und

i) eine Einrichtung (56, 72) ein Subvielfaches des Niederfrequenztaktsignals mit der digitalen Datenverriegelungsschaltung (70) verbindet, um die Verriegelungsschaltung mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit zu triggern.
12. Schaltung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch:

j) eine Einrichtung (60, 62, 64), die mit dem Hochfrequenztaktsignal und mit dem Niederfrequenztaktsignal verbunden ist und ein "Start Umwandlung"-Signal an den A/D-Wandler (44) anlegt, wobei das ümwandlungssignal aus dem Hochfrequenztaktsignal einmal bei jedem Zyklus des Niederfrequenztaktsignals erzeugt wird.
13. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung i), die ein Subvielfaches des Niederfrequenztaktsignals mit der Verriegelungsschaltung (70) verbindet, eine Zählschaltung (72) enthält.
14. Schaltung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch:

j) eine Einrichtung (82, 96), die mit der Zählschaltung (72) verbunden ist und auf

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ein ausgewähltes Drehzahlsignal hin den Betrieb der Zählschaltung auf Verlangen ändert, um die Triggergeschwindigkeit der Verriegelungsschaltung (70) zu erhöhen.
15. Schaltung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch:

j) eine Speicherrücksetzeinrichtung (100), die mit dem Niederfrequenztaktsignal verbunden ist und Triggerimpulse an die Verriegelungsschaltung (70) mit der Geschwindigkeit des Taktsignals relativ niedriger Frequenz anlegt.

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