Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Schutz
durch elektromagnetische Schaltschütze und insbesondere die
Verwendung von Schaltschützen zum Schutz eines
Zweirichtungs-Motors.
Beschreibung des Standes der Technik
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Elektromagnetische Schütze sind bekannt. Siehe z.B. US-PS
3 339 161, ausgegeben am 29. August 1967 an J.P. Conner u.a.
mit dem Titel "Electromagnetic Contactor". Im Gegensatz zu
einfachen Schaltern wie einem Wechelstrom-Leitungsschalter
kann ein Schützschaltkreis Unterbrechungs- und
Wiederschließvorgänge mehrfach und in dichter Reihenfolge bewirken
entsprechend verschiedenen Funktionen wie Starten, Laufen,
Schalten, Überlast- oder Überstromerfassung und
zeitgebundenes Schalten. Um diese verschiedenen Funktionen auszuführen,
ist mit dem Schaltschütz eine Schutzsteuereinheit verbunden,
die in modernerer Ausführung als Festkörperschaltung
aufgebaut ist.
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Bei einem Zweirichtungsmotor ist es bekannt, zwei derartige
Schütze zu kombinieren, die zum Einrichten wechselnder
Motorbetriebsarten angeschlossen und benutzt werden, einer in der
Vorwärtsrichtung und der andere in der Rückwärtsrichtung,
wobei jeder Schütz durch eine gemeinsame
Schutzsteuerschaltung gesteuert wird, siehe z.B FR-A-2 598 027.
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Es ist z.B. aus EP-A-214 025 bekannt, einem Schütz eine
Steuerfunktion zuzuordnen, welche die Bestimmung eines
thermischen Bildes der Last, d.h. eines Motors, ausführt. Das
thermische Bild wird dargestellt durch eine Akkumulierung von
I², wobei I² das Quadrat des durch den Motor
hindurchgeleiteten Stromes ist. Immer, wenn ein Referenzwert überschritten
wird, wird der Schütz zum Abschalten ausgelöst und die
Wechselstromversorgung für den Motor wird unterbrochen.
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Die Schutzsteuereinheit kann bei einem kontinuierlich in der
gleichen Betriebsart arbeitenden Motor bestimmen, ob der
zugeordnete Schütz zum Ausschalten zu bringen ist, wenn das
thermische Bild einen kritischen Zustand zeigt. Bei zwei
Schützen, die getrennt für einen einzigen Zweirichtungsmotor
arbeiten, besteht ein Nachteil darin, daß ein Problem
vorhanden ist, beide Schutzsteuereinheiten als eine einzige
Einheit zu behandeln, wenn zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt
bestimmt werden soll, ob das thermische Bild der in dem
gemeinsamen Motor angesammelten Wärme eine Gesamtabschaltung
erfordert.
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Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, zwei
Schütze zu verwenden mit jeweils einer getrennten
Schutzsteuereinheit, um einen Schutz eines Zweirichtungsmotors gegen
Überhitzung zu schaffen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung, wie sie durch die Ansprüche
definiert ist, beruht auf der Kombination eines
Zweirichtungsmotors mit zwei elektromagnetischen Schützen, die mit dem
Motor verbunden sind, einer für den Vorwärtsbetrieb, der
andere für den Rückwärtsbetrieb, wobei jeder Schütz seine
eigene Schutzsteuereinheit besitzt und jede
Schutzsteuereinheit eine thermische Abbildungsfunktion ausführt, mit einer
Zweirichtungs-Verbindungsleitung dazwischen, die sowohl
Sprech- wie Hörfunktionen während des Motorbetriebs ergibt,
wobei die beiden Schütze jedesmal abgeschaltet werden, wenn
das thermische Bild einen kritischen Pegel überschreitet.
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"Sprechen und Hören" können erreicht werden mit einem
Mikrocomputer innerhalb jeder Schutzsteuereinheit und an jedem
Ende der Verbindungsleitung, mag der Schütz bei einer
bestimmten Motorbetriebsart wirksam sei oder nicht.
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Bei jedem Schütz kan die thermische
Bildbegrenzungs-Funktionseigenschaft zusammen mit anderen Eigenschaften der
zugehörigen Schutzsteuereinheit enthalten sein. Diese Eigenschaft
oder dieses Merkmal wird ausgeführt mit minimalen Kosten und
ohne die Integration der Schutzsteuereinheit mit dem Schütz
zu stören. Gleichzeitig können die Abschalt-Steuereinheiten
als Festkörpereinheiten miniaturisiert sein, die jeweils
innerhalb des zugeordneten elektromagnetischen Schützes
aufgenommen sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung ist leichter erkennbar geworden aus der
nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweise gezeigten
bevorzugten Ausführung derselben und den beigefügten Zeichnungen,
bei denen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild nach dem Stand der
Technik ist, welches einen thermischen Motorschutz für einen
Zweirichtungs-Motor mit einem einzigen elektromagnetischen
Schütz zeigt;
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Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Systems ist, das
thermischen Schutz für einen Zweirichtungs-Motor nach der
vorliegenden Erfindung schafft durch die Verwendung von zwei
elektromagnetischen Schützen, die im Tandem arbeiten, um ein
thermisches Abbild des Motors zu entwickeln, wobei ein
Speicher des thermischen Zustandes an jeder Seite gehalten wird
mit Verbleib in konstanter Verbindung, um so für
gleichzeitiges Abschalten der entsprechenden Schütze bei einem
kritischen
Zustand zu sorgen;
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Fig. 3 ein Blockschaltbild ist, das den
Schaltungsaufbau des thermischen Schutzsystems der Fig. 2 darstellt;
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Fig. 4 ein Blockschaltbild einer grundsätzlichen und
illustrativen Schaltung ist, die in jeder
Schutzsteuereinheit enthalten ist, bestehend aus einem Mikrocomputer und
A/D-Wandler und Stromübertrager, wie sie zum Entwickeln
einer digitalen Darstellung von Wechsel-Leitungsströmen
benutzt werden, die in den zwei zuerst angeführten
Patentanmeldungen beschrieben ist;
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Fig. 5A und 5B die Beziehung darstellt zwischen den
Wechsel-Leitungsströmen, die in dem Motor und in dem
Primärteil des Stromwandlers fließen und graphisch das
Ausgangssignal des Übertragers zeigt, das der Abgeleiteten desselben
proportional ist;
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Fig. 6 eine die Kombination aus dem Integrator und
dem A/D-Wandler der Fig. 4 darstellende Schaltung ist in dem
durch einen Mikrocomputer gesteuerten Zustand bei der
Ausführung von aufeinanderfolgenden Stromabtastvorgängen;
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Fig. 7 eine graphische Darstellung des
Abtastvorganges ist, der in einer geometrischen Reihe mit Faktor 2
erzielt wird;
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Fig. 8 eine digitale Schaltung darstellt, die mit
den in Fig. 7 dargestellten Betätigungsschritten verbunden
ist, wodurch ein 8Bit-A/D-Wandler mit einem
12Bit-Schieberegister kombiniert ist, um die
Strombereichs-Aufnahmefähigkeit zu erhöhen;
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Fig. 9 ein Flußdiagramm ist, das darstellt, wie der
Mikrocomputer die Abtastfunktionen und die
Bitpositions-Verschiebungen durchführt, die mit der Schaltung der Fig. 8 und
der graphischen Darstellung der Fig. 7 verbunden sind;
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Fig. 10 ein Blockschaltbild ist, das den Betrieb der
thermischen Abbildungsfunktion und der Auslösung eines
Abschaltbefehls in der Schutzsteuereinheit eines Schützes
darstellt bei Ausführung von Zweirichtungs-Verbindung mit dem
anderen Schütz entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 11A - 11C die Wicklung-Steuerschaltung und den
Mikrocomputer zeigen, die bei der einem Schütz zugeordneten
Schutzsteuereinheit Verwendung finden, ausgelegt zum
Ausführen der Sprech- und Hörfunktionen zwischen zwei Schützen
nach der vorliegenden Erfindung; wobei die
Wicklungs-Steuerschaltung betätigt wird beim Abschalten zum Entregen der
Wicklung des Schützes, wie in der dritten angeführten
Patentanmeldung beschrieben;
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Fig. 12 serielle Verbindungsschaltung darstellt, die
ein Teil des Mikrocomputers ist, und für
Zweirichtungs-Verbindung nach der Erfindung benutzt werden kann;
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Fig. 13 Registerinhalte und Botschaften in 4Bit- und
8Bit-Formaten zeigt, wie sie beim Ausführen der
Steuerschritte benutzt werden, die bei dem Betrieb der Schaltung der
Fig. 10 beteiligt sind;
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Fig. 14 die Sprech- und Hörschritte in Zeitbezug zu
den Nulldurchgängen der grundsätzlichen Wellenform zeigt;
und
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Fig. 15 ein Flußdiagramm ist, das den Tandembetrieb
der Schutzsteuerschaltungen der Fig. 2 und 3 darstellt und
die Sprech- und Hörschritte wie auch die Abschaltbefehle
nach der vorliegenden Erfindung zeigt und deren Einsetzen
unter verschiedenen anderen Schritten, die durch den
Mikrocomputer erforderlich sind bei der Gesamtüberwachung und
-Steuerung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Fig. 1 zeigt ein Motor-Reversierschema, das besteht aus
einem Zweirichtungs-Motor MT, der über drei Phasen A, B, C
der Wechselstrom-Leitungen L1, L2, L3 und über einen
Wendeschalter RVS mit Wechselstrom versorgt wird, welcher
Wendeschalter zum abwechselnden Reversieren der Phasenreihenfolge
mit Annehmen entgegengesetzter Drehrichtungen abwechselnd
gesteuert wird. Ein einzelner Schütz CNT ist zum Motorschutz
dargestellt unter Steuerung einer
Motorschutz-Steuerschaltung MPT, die eine Kontaktöffnung bewirkt, wenn sie über
Leitung 35 zum Abfallen gebracht wird.
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Im Gegensatz dazu sind, wie in Fig. 2 gezeigt, nach der
vorliegenden Erfindung zwei Schütze CNT1 und CNT2 vorgesehen,
von denen jeweils einer mit einer Motordrehrichtung befaßt
ist. Der Elektromagnet-Schütz CNT1 läßt Leitungen L1, L2, L3
zum Motor MT durch in der direkten Reihenfolge der Phasen A,
B und C, während der Schütz CNT2 eine umgekehrte Sequenz an
seinem Ausgang ergibt. Jeder Schütz besitzt seine eigene
Abfall-Steuereinheit MPT1 bzw. MPT2. Die beiden
Schutzsteuereinheiten sind durch eine Zweirichtungs-Verbindungsleitung
BLC miteinander verbunden, wie später erklärt wird.
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Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild die zwei Schütze CNT1 und
CNT2, wie sie Phasenleitungsströme zu dem Motor einmal in
der direkten Phasen-Reihenfolge (ABC) und das andere Mal in
der umgekehrten Phasen-Reihenfolge (CBA) durchlassen. Jeder
Schütz hat seine eigene Schutzsteuereinheit THC1 bzw. THC2.
Diese letzteren erfassen direkt den Phasenleitungsstrom und
führen intern, überwacht und gesteuert durch einen
zugehörigen Mikrocomputer, die Abwurffunktion aus, welche nach
Auftreten eines kritischen Zustandes (über Leitung TRP1 oder
TRP2) die Wicklung des zugehörigen Schützes (CNT1 oder CNT2)
entregen. Eine allgemeine Steuereinheit (CNTL) ist
vorgesehen, die durch eine Bedienungsperson von Hand betätigt werden
kann, um den Motor zu STARTen durch Schließen des einen oder
des anderen Schützes, um den Motor in der Vorwärts- bzw. der
Rückwärtsrichtung anzutreiben, oder den Motor anzuHALTen
durch Öffnen beider Schütze. Fig. 3 zeigt auch wie Fig. 2
eine Zweirichtungs-Verbindungsleitung BLC zwischen den
beiden Schutzsteuereinheiten THC1 und THC2.
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Wie in den vorher genannten zwei ersten angeführten
Patentanmeldungen erklärt, wird die Stromerfassung zentriert an der
Kombination aus einem Stromwandler, einem A/D-Wandler und
einem Register, die unter Steuerung durch einen
Mikrocomputer arbeiten. Es ist daraus bekannt,ein Abfall- oder
Abwurfschema in Reaktion auf eine Überlast vorzusehen, das
standardmäßig, wenig kostenaufwendig, zuverlässig und sicher
ist. Ein solches Schema erlaubt insbesondere die Aufnahme
der wesentlichen Schutz funktionen in ein kompaktes Gehäuse
und integriert als eine Festkörperschaltung innerhalb des
Schützes, der den Schaltvorgang durchführt. Die Funktionen
werden abgeleitet, ausgeführt, überwacht und gesteuert mit
Hilfe eines darin enthaltenen Mikrocomputers.
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Zuerst verlangt das nach einem Stromwandler, der mit den auf
möglichen Überstrom zu überwachenden Wechselstrom-Leitungen
gekoppelt ist. Dieser Stromwandler erzeugt die Abgeleitete
des erfaßten Stromes, der der Primärstrom ist, jedoch mit
weitgehend reduziertem Maßstab und um 90º phasenverschoben.
Dementsprechend wird ohne die erfaßte Größe mit Ausnahme des
Maßstabes zu hintergehen und auch nicht die Zeitgabe
derselben, ein erfaßter Wert abgeleitet, wonach die Integration
durch einen standardmäßigen Analog/Digital-Wandler
digitalisiert wird. Wie in den vorher erwähnten Patentanmeldungen
ist der Wandler speziell zur Miniaturisierung ausgelegt. Das
Ausgangssignal des Wandlers wird während
aufeinanderfolgender Halbzyklen der negativen Polarität integriert und dann
in Digitalform gewandelt. Falls es erwünscht ist, einen
standardmäßigen und weniger kostenaufwendigen 8Bit-A/D-Wandler
zu benutzen, besteht eine praktische Begrenzung durch die
8Bit-Kapazität des A/D-Wandlers an seinem Ausgang, während
er auf ein analoges Eingangssignal reagiert, das sich nur
bis zu etwa 5V ändert. Das begrenzt den Bereich der
Stromwerte,
die digitalisiert werden können. Eine elegante Lösung
dieses Problems wurde in den angegebenen und angeführten
Patentanmeldungen beschrieben. Es ist auf die Beobachtung
gegründet, daß bei irgendeiner digitalen Zahl eine Verdopplung
ihres Wertes einer Verschiebung derselben um eine
Bitposition nach der bedeutsameren Seite, d.h. nach links ergibt.
Dementsprechend werden A/D-Wandlungen nur ausgeführt, wenn
die Anzahl der negativen Halbzyklen der akkumulierten
Abtastung das Doppelte der Anzahl von während der letzten
A/D-Wandlung angesammelten negativen Halbzyklen ist. Damit
ist jede A/D-Wandlung das Doppelte des Wertes der
vorhergehenden Wandlung. Alle Wandlungen zu digitalen Zahlen werden
von dem A/D-Wandler-Ausgang in ein zusätzliches Register mit
einer Kapazität von 12Bit eingespeichert. Immer wenn eine
bestimmte Wandlung ergibt, daß die Hälfte des Maximalwertes
des 8Bit-A/D-Wandlers überschritten wird, hört das System
mit dem Abtasten weiteren erfaßten Wechselstromes auf und
verdoppelt stattdessen aufgrund der bereits abgeleisteten
Wandlung durch eine Linskverschiebung der in dem
12Bit-Register gespeicherten Digitalzahl um eine Bitposition. Das
tritt weiter auf mit dem Auftreten der doppelten Anzahl der
vorhergehenden aufgezeichneten negativen Halbzyklen, die
verfolgt werden, bis zum Ende des für die Abtastung
ausgewählten Zeitraumes. Die Bereichsfähigkeit des Systems wird von
einem durch 8Bit in dem A/D-Wandler definierten Maximalwert
zu dem durch 12Bit in dem zusätzlichen Register definierten
Maximalwert erweitert. Dies ergibt sich aus der summarischen
Beschreibung der Fig. 4 bis 9 entsprechend den vorher
festgestellten angeführten Patentanmeldungen. Zu diesem Zweck
werden hierdurch die beiden ersten angeführten
Patentanmeldungen zu Vergleichszwecken aufgenommen.
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Anhand der Fig. 4, 5A und 5B wird gezeigt, daß in Fig. 1 ein
toroidförmiger Stromwandler durch die Wechselstrom-Leitung
MCL durchquert wird, deren Wechselstrom mit der
Sekundärwicklung W2 zu erfassen ist, die durch einen Magnetkern MGC mit
der Hauptleitung MCL gekoppelt ist. Wenn, wie in Fig. 5A
gezeigt, νL die über der Sekundärwicklung W2 entwickelte
Spannung
ist, wenn ein Strom iL induktiv abgeleitet
hindurchtritt, gilt die bekannte Beziehung νL = L x diL/dt. Von hier
folgt, daß diL = (1/L)νL x dt. Die Integration der so
abgeleiteten Größe ergibt den in der Wechselstrom-Leitung an der
Primärseite fließenden Strom I. Anhand der Fig. 5B wird
beobachtet, daß an der Sekundärseite des Wandlers die durch ν
gleichartig zu der an der Primärseite des Wandlers
angelegten Sinuswelle, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 90º
(wobei die Skala ignoriert wird). Wenn die Integration von
νL während eines Halbzyklus bewirkt wird, wird die erhaltene
Spannung die gleiche Polarität erhalten, während der
Ausdruck (1/L)νL x dt seinen Maximalwert am Ende eines solchen
Halbzyklus erreicht. Aus Fig. 5B ergibt sich, daß während
der Integration von νL der Strom iL von seinem maximalen
positiven Wert zu seinem maximalen negativen Wert
durchgetreten ist, wenn die Abtastungen von νL während dessen
negativer Polarität ausgeführt wurde. Der Strom iL im Maßstab von
νL in Fig. 5B entspricht dem Leitungsstrom I geteilt durch
das Windungsverhältnis und der Spitzenwert von iL entspricht
dem Spitzenwert von I.
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Die Schaltung nach Fig. 6 wird mit dem Mikrocomputer
benutzt, erstens um die Integration der eingegebenen
abgeleiteten Spannung νL vom Stromwandler nach Fig. 4 mit einer
Zeitkonstanten RC zu schaffen (R ist der Widerstands- und C der
Kapazitätswert) und um zweitens mit der A/D-Wandlung eine
digitale Darstellung der Ausgangsspannung νout zu schaffen.
Fig. 6 zeigt einen Integrator INT, dessen Eingangsspannung
νin von dem Ausgang des Stromwandlers TDR abgeleitet ist und
dessen Ausgangssignal νout an den Eingang eines A/D-Wandlers
angelegt ist. Die A/D-Wandlung erzeugt eine digitale
Darstellung der Ausgangsspannung νout, wobei die Ausgangsspannung
νout von νin entsprechend der Formel abgeleitet wird:
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Der Betrieb des A/D-Wandlers geschieht wie folgt:
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Die Hauptleitung MCL induziert in der Sekundärwicklung W2
des Wandlers TDR eine Spannung νL = LdiL/dt, die über einen
Widerstand R über Leitungen 1 und 2 an eine Seite eines
Kondensators C angelegt wird, falls der Schalter SW1 in der
Position #1 ist, und die Schalter SW2 und SW3 geöffnet sind.
Deshalb wird der Kondensator C mit einer Zeitkonstanten RC
aufgeladen und an einer Verbindungsstelle J2 tritt eine
Spannung am Eingang eines Pufferverstärkers OA auf. Das
Ausgangssignal von OA an der Verbindungsstelle J3 ist die
Spannung νout, die an Leitung 10 zum A/D-Wandler anliegt.
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Nach Fig. 7 wird der Betrieb der Schaltung nach Fig. 6
während eines Zeitraums T entsprechend 32 Halbzyklen der
Leitungsspannung ausgeführt. Als Ergebnis steigt die
Ausgangsspannung νout über dem Widerstand R2 schrittweise an. Der
Bereich an der Verbindungsstelle J3 liegt typischerweise von
0V bis 5V. Das digitale Äquivalent ist eine Binärzahl in
einem Bereich von lauter NULLEN bis lauter EINSEN in dem
Register DR: Der Schalter SW1 wird in die Position #2
geschaltet und die Schalter SW2 und SW3 werden in ihre
geschlossenen Stellungen geschaltet, wie es erforderlich ist, um die
Schaltung am Ende jedes aus 32 Halbzyklen bestehenden
Zeitraums T zurückzusetzen. Wenn der Schalter SW1 sich in seiner
Position #2 befindet und der Schalter SW2 geschlossen ist,
baut der Kondensator C1 eine Ladung auf, die jeden Versatz
im Operationsverstärker OA1 ausgleicht. Wenn deswegen der
Schalter SW3 geöffnet wird und Schalter SW1 in die Position
#1 geht (und Schalter SW2 geöffnet wird), lädt sich der
Kondensator C des Integrators INT auf unter dem Einfluß der
anliegenden Spannung νin. νout erscheint an Leitung 10 am
Ausgang des Operationsverstärkers OA und am Eingang des A/D-
Wandlers, um dort gewandelt zu werden. Die darauffolgenden
negativen Halbzyklen der an den Kondensator C über den
Widerstand R angelegten Spannung werden integriert und in eine
Digitalzahl am Ausgang des A/D-Wandlers übersetzt entsprechend
einer geoemtrischen Reihe als Funktion der Zeit mit dem
Faktor 2. So ist die Ausgangsspannung νout äquivalent dem
Integral von νL, zusammengefaßt über 1, 2, 4, 8 und 16
negative Halbzyklen. Es ist jedoch zu verstehen, daß die Größe von
νL während des Zeitraums T klein, durchschnittlich groß oder
sehr groß sein kann, je nach der Größe des
Wechsel-Leitungsstroms I in Leitung MCL.
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Wie in den ersten zwei angeführten Patentanmeldungen
erklärt, wird, da der A/D-Wandler sowohl nach anliegender
Spannung (typischerweise bis zu 5V) als auch nach maximalem
Zählwert (typischerweise 8Bit) begrenzt ist, ein zusätzliches
Register mit breiterer Bitdefinition vorgesehen, das auf den
A/D-Zählwert so reagiert, daß es die Gesamtkapazität zum
Lesen größerer Zahlen ausweitet und dadurch den Bereich der
Wechsel-Leitungsströme ausweitet, der durch den bestimmten
A/D-Wandler behandelt werden kann.
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In der Fig. 7 ist unter (a) der Wert νL, die Abgeleitete des
durch den Stromwandler TDR erfaßten Stroms gezeigt. An dem
Wellenzug wurden die negativen Halbzyklen schraffiert, die
bei der Bestimmung des Spitzenwertes des
Wechsel-Leitungsstroms beteiligt sind. Ein Zeitraum T wird benutzt, der
typischerweise wie gezeigt 1, 2, 4, 8 und 16 negative Halbzyklen
entsprechend der vorher genannten geoemtrischen Reihe als
Funktion der Zeit mit Faktor 2 umfaßt. Der Zeitraum ist
unter (b) gezeigt. Der Mikrocomputer stellt den Integrator
INT zurück und zählt bei Beginn eines neuen Zeitraums T vom
Nulldurchgang an die akumulierte Darstellung des so
abgeleiteten Wechsel-Leitungsstroms durch. Unter (c) ist die
Akkumülierung der integrierten negativen Halbzyklen gezeigt. Der
Gesamtwert wächst während jedes negativen Halbzyklus in
Anwesenheit einer Grenze LMT (typischerweise 5,0V) und der
Hälfte einer solchen Grenze (2,5V) an. A/D-Wandlungen
werden, wie unter (d) gezeigt, durchgeführt für ½-Zyklen mit
der Bezeichnung 2, 4, 8, 16 bzw. 32. Wie unter (e)
dargestellt, wird auf das Auftreten der als 2, 4, 8, 16
eingereihten Halbzyklen, alle innerhalb des vorher bezeichneten
Abtast-Zeitintervalls T, jeweils ein Test ausgeführt bei der
vorigen A/D-Wandlung, im Hinblick darauf, zu bestimmen, ob
der Wandlungswert gleich der halben Grenze LMT oder größer
als die halbe Grenze LMT (80H bei diesem Beispiel) war, die
unter (c) gezeigte war. Bei dem gezeigten Beispiel war zum
Zeitpunkt A das vorhergehende A/D-Wandler-Ergebnis kleiner
als 80H (der Halbgrenzwert). In gleicher Weise waren zu den
Zeitpunkten B, C und D die vorherigen A/D-Wandlungswerte
kleiner als 80H. Diese Ergebnisse sind als NEIN (logisch N)
unter (e) dargestellt. Zum Zeitpunkt E (32 Halbzyklen)
stellt der Test jedoch fest, daß die vorherige Wandlung bei
D 80H überschritten hat. Deswegen ist, wie unter (e)
gezeigt, der logische Schluß JA (logisch Y). Dementsprechend
wird, wie unter (f) gezeigt, ein Befehl durch den
Mikrocomputer erzeugt, das beim Zeitpunkt D erhaltene Digitalergebnis
um eine Bitposition nach links zu verschieben. Folglich wird
jeder abgetastete Abschnitt der Spannung νL, der vom Wandler
abgeleitet wurde und an Leitung 1 (Fig. 6) auftritt,
integriert durch Aufladen des Kondensators C im Integrator. Der
A/D-Wandler nimmt typischerweise einen Bereich an Leitung 10
an, die den Eingang für die A/D-Wandlung darstellt, der von
NULL bis 5 V reicht. Das wird digital mit einem 8Bit-Zähler
am Ausgang übersetzt als ein Binärbereich zwischen "0000
0000" und "1111 1111", oder zwischen 0 und 255 in
Dezimalform. Sollte jedoch die Größe des Wechselleitungsstroms so
werden, daß eine Überschreitung des akkumulierten Wertes
über die 5V-Grenze auf Leitung 10 verursacht wird, ergibt
der A/D-Wandler nicht länger einen zuverlässigen Zählwert.
Unter (c) ist die maximale A/D-Kapazität als eine Grenze LMT
gezeigt. Zu Darstellungszwecken wurde bei dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 7 angenommen, daß bei der Abtastung D
(entsprechend 8 negativen angesammelten Halbzyklen) die
akkumulierte Spannung an Leitung 10 die vorher festgestellte
Grenze ½ LMT übertrifft. Wie in den angeführten
Patentanmeldungen erklärt, wird für jede vorher durchgeführte Abtastung
ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob der akkumulierte
Wert an Leitung 10 größer als oder gleich dem Halbwert (80H)
der Grenze LMT ist. Wenn das der Fall ist, wird der nächste
Abtastwert gleich dem Maximum LMT sein oder es übertreffen.
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Dies ist der Fall, wie dargestellt, zum Zeitpunkt E (ein
Impuls unter (e) bezeichnet einen positiven Test, und der
Computer wird entsprechend reagieren). Bei einem solchen
Fall, wie unter (f) gezeigt, wird ein Befehl erzeugt, nicht
weiter die akkumulierte Spannung an Leitung 10 zu
digitalisieren (was irgendwie einen unzuverlässigen Zählwert ergäbe)
sondern stattdessen die zuletzt durch den A/D-Wandler
digitalisierte Digitalzahl um eine Bitposition zu den
höherwertigen Bits, d.h. nach links, zu verschieben.
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Wie in Fig. 8 gezeigt, wird dies mit einem Register in Form
eines durch eine Adresse ADDR definierten RAM-Platzes mit
12Bit Kapazität erreicht. Die letzte durch den A/D-Wandler
gezählte Zahl wird über die 8 Leitungen 11 in die ersten 8
Bit des RAM eingespeichert. Über einen
1Bit-Positionsverschiebungs-Befehl nach dem positiven Schwellwerttest wird
eine solche letzte Zählung (zum Zeitpunkt E in Fig. 7) um
eine Bitposition nach links verschoben. Wie bekannt, wird
dadurch der Wert der geschobenen Zahl verdoppelt. Da das
Register drei weitere solche Verschiebungen annehmen kann,
wird der Bereich von "0000 1111 1111" bis "1111 1111 0000"
verschoben, wodurch ein Digitalbereich von 0 bis 4080
geschaffen wird. Diese Verbesserung wird mit einer
standardmäßigen und preisgünstigen Ausrüstung erreicht.
1Bit-Positionsverschiebungs-Befehle werden bei jeder restlichen
angenommenen Abtastung erzeugt. In dem Beispiel der Fig. 7 ist nur
ein solcher übrig (beim Halbzyklus 32).
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Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb des
Mikrocomputers beim Ausführen der durch die Fig. 7 und 8
erforderlichen Schritte erklärt. Innerhalb des Zeitraums T, der so
gewählt ist, daß er sich von 0 bis 32 Halbzyklen erstreckt,
wird das System (bei 100) so eingestellt, daß es die
Vollendung von 2, 4, 8, 16 und 32 Halbzyklen identifiziert. Nach
jedem Term der zuvor genannten geometrischen Reihe mit dem
Faktor 2 führt das System durch Vergleichen des vorherigen
Ergebnisses mit dem Schwellwert von ½ LMT, d.h. 80H, einen
Test (bei 101) aus. Auf Grundlage des Tests wird nun das
System: entweder (auf NEIN bei 102) eine neue zu speichernde
A/D-Wandlung durchführen oder, unter der Annahme, daß der
Schwellwert überschritten wurde (ein JA an Linie 106)
meinen, daß die Fähigkeit des A/D-Wandlers das Wandeln und
Abspeichern weiterer Abtastungen verhindert, einfach die
vorherigen A/D-Wandeldaten zurückhalten, wie sie in dem
zusätzlichen 12Bit-RAM (Fig. 8) registriert wurden, und sie dort
(bei 107) nach links (d.h. zum höchstwertigen Bit hin) zu
verschieben, um dadurch eine Multiplikation der
registrierten Daten mit 2 vorzunehmen. Als Ergebnis schafft das
zusätzliche Register (als ein RAM in Fig. 8 gezeigt) eine
digitale Darstellung des Wechselleitungsstroms mit einem
Bereich, der das 16-fache dessen ist, wie ihn ein 8Bit-A/D-
Wandler allein schaffen könnte. Tatsächlich wird der gerade
für einen Zeitraum T beschriebene Vorgang bei nachfolgenden
derartigen Zeiträumen wiederholt nach Rückstellung und
Neuzählung der Terme der geometrischen Reihe vom ersten
Nulldurchgang nach einer solchen Rückstellung (Aufzählen von
HCYCLE bei 105).
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Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das den innerhalb der
Schutzsteuereinheit des Schützes CNT1 vorhandenen
thermischen Funktionsgenerator darstellt. Er benutzt den
Leitungsstrom-Spitzenwert, wie er gemäß den Fig. 4, 6 und 7 erfaßt
wurde. Aus Klarheitsgründen ist die Schaltung ohne die A/D-
Wandlung dargestellt, die Darstellung der digitalen
Behandlung ist minimalisiert und die Mikrocomputer-Überwachung des
Betriebs nicht gezeigt. Der Wechselleitungsstrom I auf
Leitung MCL wird durch den Wandler TDR in seine Abgeleitete
dI/dt gewandelt, die an Leitung 1 auftritt. Dann wird das
Signal bei INT integriert, um an Leitung 10 ein den Wert von
I repräsentierendes Signal zu schaffen. Das Signal an
Leitung 10 wird in eine Quadrierschaltung QDR eingegeben,
welche an ihrem Ausgang einen Wert 1² an Leitung 24 erzeugt.
Von Leitung 10 wird die den Wert I zum Eingang eines
Komparators CMP1 tragende Leitung 21 abgeleitet, wobei der
Komparator dazu noch auf ein Bezugssignal an Leitung 22 reagiert,
das einen Überlast-Bezugsstrom IREF darstellt (nachher 1PU
genannt für"pro Einheit" (per-unit)), der durch den Benutzer
eingestellt wird.
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Unter Annahme, daß der Schutz CNT1 der aktive Schütz ist und
der Motor gegenwärtig im Vorwärtsbetrieb läuft, geht die
Leitung 24 vom Ausgang der Quadrierschaltung QDR zu einer
Laufzählungsschaltung TTL1, die bei jedem Zeitraum T die
Summierung der von Eingangsleitung 24 erhaltenen ankommenden
Abtastwerte 12 und der vorhergehenden Abtastwerte ausführt und
so 12 als eine Funktion der Zeit bewirkt, wie über Leitung
25 getaktet. Die Laufzählungsschaltung TTL1 ist jedoch nur
in Betrieb, wenn sie über Leitung 23 freigegeben ist, um die
Laufzählung zu initiieren, und mit ihr fortzufahren, wenn
das Signal über Leitung 21 im Komparator CMP1 die über
Leitung 22 eingeprägte Schwellwertgrenze überschritten hat. Der
laufende Meßwert innerhalb TTL1 wird wiederum einem weiteren
Komparator CMP2 eingegeben mit einem Schwellwert TV, der
über Leitung 28 eingeprägt wird als ein vorgegebener
Abschaltwert (Register PTV), der auf Leitung 27 durch den
Benutzer festgesetzt wurde. Sollte das Ausgangssignal an
Leitung 26 den kritischen Pegel TV erreichen, der über Leitung
28 eingeprägt wird, gibt der Komparator CMP2 über Leitung 29
einen Abschaltbefehl an die Wicklungssteuereinheit des
Schützes CNT1 aus und entregt dadurch die Elektromagnetwicklung
CL, wodurch die Kontakte geöffnet werden und die
Wechselstromversorgung für den Motor über den Schütz CNT1 von der
Versorgungsleitung MCL abgehängt wird. Damit wird eine
Beschädigung des Motors verhindert und der Motor kann sich
abkühlen. Es wird beobachtet, daß die durch die
Laufzählungsschaltung TTL1 totalisierte Menge, die der Tatsache
unterworfen ist, daß die Stromgröße eine über Leitung 22 festgesetzt
annehmbare Grenze überschreitet, ein Maß ist für die bei
Überlastung dem Motor zugeführte thermische Energie. Das ist
eine gute Anzeige für den Temperaturzustand des Motors. Das
System fährt mit der Laufzählungsschaltung TLL1 fort zu
einer Zusammenfassung der an den Motor übertragenen Energie,
bis die kritische Größe TV überschritten wird. Bis dann kann
das thermische Bild ohne die Gefahr einer Beschädigung des
Motors aufrecht erhalten werden. Die Grenze wird durch den
Benutzer über Leitung 28 vorher eingestellt. Das Abschalten
erfolgt automatisch, wenn die Bezugsgröße an Leitung 28
überschritten wird. Wenn dies eintritt, wird über Leitung 35
eine Pufferschaltung BFF1 von dieser Tatsache unterrichtet
und diese Information wird über Leitung 31 und die
Verbindungsleitung BLC zur anderen (nicht gezeigten)
Pufferschaltung BFF2 geleitet, die für eine gleichartige Behandlung wie
die Pufferschaltung BFF1, jedoch bezogen auf den Schütz CNT2
benutzt wird. Es ist zu sehen, daß die Größe des Stroms
nicht gleich zu bleiben braucht. Er kann abnehmen, und dann
wird die an Leitung 26 zusammengefaßte Größe mehr Zeit
erfordern, einen kritischen Pegel zu erreichen. Es ist auch
möglich, daß der Komparator CNT1 periodische die Schaltung TTL1
über Leitung 23 sperrt. Mit anderen Worten, es besteht eine
konstante Überwachung der Situation, daß bei einem
kritischen Pegel an Leitung 23 das System bereit ist, den Schütz
CNT1 über Leitung 29 abzuschalten, sollte die Gesamtsumme an
Leitung 26 den Schwellwert der Leitung 28 überschreiten.
Typischerweise wird die laufende Zählung, die durch die
Laufzählungsschaltung TTL1 bewirkt wird, auf einen Laufzählungs-
Abschaltwert bezogen, für welchen, wenn er überschritten
wird, der Abschaltbefehl zu der Wicklungssteuereinheit
ausgelöst wird, während ein ½ Laufzeit-Abschaltwert eingerichtet
wird, dem das System zu folgen neigen wird, so lange der
IREF-Wert nicht überschritten wird. Das wird dadurch
erreicht, daß man den Laufmeßwert zu dem ½
Laufzeit-Abschaltwert hin abnehmen läßt, wodurch eine Abkühlzeit für den
Motor gekennzeichnet wird, und umgekehrt einen Anstieg zu
einem solchen ½ Abschalt-Lauf zeitwert hin, der eine
Aufwärmzeit für den Motor unter Normalbetrieb kennzeichnet.
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Thermischer Schutz durch Abschalten, wie mit TTL1 für den
Schütz CNT1 in Fig. 10 gezeigt, ist auch bei dem Schütz CNT2
vorhanden, wenn es auch nicht gezeigt ist. Wegen der Auswahl
der miniaturisierten Teile und Elemente (der durch die Natur
und Qualität des Stromwandlers TTR, des A/D-Wandlers und des
Mikrocomputers mit den zugehörigen Registern möglich gemacht
ist), wird das Gesamtsystem (einschließlich des thermischen
Abbildes) auf eine Festkörperanordnung reduziert, die an dem
jeweiligen für die Überwachung und Steuerung vorgesehenen
Schütz angebracht oder in ihm aufgenommen werden kann. Es
ist in dieser Beziehung zu verstehen, daß, während
Überlastungs- und Überstrom-Schutz beschrieben wurden, mit einer
Wechselstromversorgung, die durch eine einzige Wechselstrom-
Leitung MCL schematisiert ist, der Schutz tatsächlich bei
einem Dreiphasenwechselstrom-Leitungssystem gewährt wird.
Dies ist klar in den angeführten Patentanmeldungen
hervorgehoben. Der Spitzenwert des Stroms I wird bestimmt durch die
gleiche Schaltung für jede Phasenleitung (A, B und C) und
die sich ergebenden digitalen Stromsignale werden überwacht,
der gemeinsame Schütz wird dabei ggf. abgeschaltet für die
drei die Last bedienenden Leitungen.
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Der thermische Motorschutz wird bewirkt mit zwei Schützen
CNT1 und CNT2, wie in Fig. 10 gezeigt. Dementsprechend wird
der durch die Schaltung TTL1 für den Schütz CNT1 erhaltene
laufende Zählungswert über Leitung 30 zu der Pufferschaltung
BFF1 übertragen, die auf einen Befehl an Leitung 34 das
Einspeichern des von der TTL1-Schaltung abgeleiteten
augenblicklichen Wertes bewirkt. Der Augenblickswert der
I²-Laufzählwertmessung, der auf diese Weise abgeleitet wird, wird dann
über Leitung 31 und die Zweirichtungs-Verbindungsleitung BLC
zu einem (nicht gezeigten) identischen Puffer BFF2 gesendet,
der einer (nicht dargestellten) entsprechenden laufenden
Meßschaltung TTL2 zugeordnet ist, die zur Schutzsteuereinheit
des Schützes CNT2 gehört. Das trifft zu, wenn der Schütz
CNT1 aktiv ist, d.h. wenn er geschlossen ist. Es wird
nachher gesagt, daß in diesem Fall der Schütz CNT1 mit dem
Schütz CNT2 "spricht". Wenn die Situation umgekehrt ist, ist
es der Schütz CNT2, der in Reaktion auf seine eigene
laufende Meßschaltung (TTL2, nicht dargestellt) und über seine
eigene Pufferschaltung (BFF2, nicht dargestellt) mit dem
Schütz CNT1 "spricht". Dann wird, für den Schütz CNT1
gesagt, wenn der Schütz CNT2 aktiv ist, daß der Schütz CNT1
inaktiv ist und "hört". "Hören" des Schützes CNT1 geschieht
auch über BCL und über Leitung 32 zum Puffer BFF1 und
Leitung 33 zur Laufmeßschaltung TTL1.
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Es ist zu verstehen, daß der Mikrocomputer die gesamte
Überwachung durchführt, die Abtastschritte bestimmt und alle
Vergleiche bewirkt aufgrund von digitalen Signalen und Zahlen,
wie sie von dem zusätzlichen 12Bit-Register nach Fig. 8
abgeleitet werden, und die "Sprech-" und "Hör"-Schritte mit den
jeweiligen Puffern steuert.
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In Fig. 11B ist der Mikroprozessor U2 dargestellt mit
Leitung 31 vom Stift 31, die "Datenausgang" zu der Verbindung
BLC hin ausgibt und Leitung 32 zum Stift 30, die "Daten ein"
von der Verbindung BLC eingibt, wenn jeweils "Sprechen" bzw.
"Hören" stattfindet. Das serielle Taktsignal (Signal SCK)
ist auch an Leitung 34 vom Stück 32 gezeigt. Die Stifte 1,
2, 3, 4 empfangen jeweils die Signale RESET, START, LAUF
bzw. ein Signal LEITUNG (das die
Wechselstromleitungs-Nulldurchgänge zur Synchronisation des Mikroprozessors
kennzeichnet). Der Mikroprozessor U2 ist typischerweise ein Modell
NEC PD7533CU. Fig. 11A zeigt die elektromagnetische Wicklung
CL und den zugehörigen Erregerkreis, der einen in Bezug auf
eine integrierte Schaltung U1 benutzten Triac BCR5AM-12 nach
den Lehren der dritten angeführten Patentanmeldung enthält.
Ein Befehl TRIG tritt an Leitung 29 der Fig. 11A auf, und
wird als Ausgangssignal an Stift 39 des Mikroprozessors U2
erzeugt. Die Leitung 29 verläuft dann zum Stift 8 der
integrierten Schaltung U1 (Fig. 11A), so daß von deren Stift 6
ein Durchschalten des Triac über Leitung 40 bewirkt werden
kann, um so die Beaufschlagung der Wicklung CL zu bewirken.
Abschalten wird bewirkt durch Beenden der Triggerimpulse der
Leitung 29, wodurch die Wicklung CL beaufschlagt wird. Zum
Zwecke der Beschreibung des Betriebs des
Wicklungs-Steuerschaltung wird hier die dritte angeführte Patentanmeldung
zur Referenz aufgenommen.
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Fig. 12 zeigt als Teil des Mikroprozessors U2 die
Verbindungsschaltung, die zusammen mit den Puffern BFF1 und BFF2
benutzt wird und die entsprechend Fig. 10 am "Sprech"- und
dem "Hör"-Betrieb teilnimmt. Sie enthält ein
8Bit-Schieberegister, in welches Daten von der "Daten ein"-Leitung 32
unter Taktung der Impulsleitung 34 gespeichert werden, oder
von dem "Daten aus" an Leitung 31 ausgegeben werden. Die
Datenverbindung mit der Laufzählungschaltung TTL geschieht
über die internen Busleitungen INB.
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Der Betrieb wird besser verstanden bei einer Betrachtung der
Fig. 13, die eine RAN-Abbildung darstellt, welche interne
Datenorganisation innerhalb des Mikrocomputers zeigt, und Fig.
14, welche Datenelemente betrifft, welche zu der Wellenform
der Wechselspannungsleitung übertragen werden. In beiden
Fällen ist die Zeitreferenz der Nulldurchgang der
Grund-Wechselleitungs-Wellenform nach Fig. 14. Beispielsweise
bezeichnen bei dem in Fig. 13 gezeigten RAM-Datenformat Zeile 0 und
Spalten 8 und 7 die gespeicherten Daten, die zu einem
bestimmten Zeitpunkt den Halbzyklus-Zählwert (HCYCL)
repräsentieren. Wenn die Zählung 33 erreicht worden ist, Ist der
Zeitraum T abgelaufen. L bezeichnet die Tetrade geringster
Wertigkeit, während H die Tetrade höchster Wertigkeit eines
8bit-Bytes bezeichnet.
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Spalten 0, 1, 2 und Zeilen 0, 1, 2, 3 zeigen den Ort
gespeicherter Daten, die die Werte der einzelnen Phasenströme (A,
B und C) und Erdströme darstellen, wie sie durch den Wandler
TTR erfaßt und abgeleitet werden. Ebenfalls in Zeile 0 sind
Merker zur START-Eingangserkennung (Spalte 5),
Unterspannungserfassung LV (Spalte 4), Überlast-Aufnahme OPU (Spalte 3);
in Zeile 1 für LAUFFREIGABE (Spalte 4) und LEITUNG (Spalte
3); in Zeile 2 für Entwicklungssteuereinheit-Zustand
GESCHLOSSEN (Spalte 5), RESET Eingangserkennung (Spalte 4) und
ABSCHALTEN (Spalte 3).
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Der im Block QDR der Fig. 10 durchgeführte Quadratiervorgang
benutzt die Orte Y0, Y1 (Zeile 0 und Spalten C und D) und
BC, ZO, Z1, X0, X1 (Zeile 1 und Spalten B bis F). Der
Zeitablaufbetrieb (TTL1) bewirkt ein Speichern der Summe der
Quadrate
in Zeile 2, Spalten A bis F, unmittelbar darunter.
Diese Digitalzahl stellt den thermischen Zustand des Motors
dar. Die Zeitlauf- und Halbzeitlauf-Abschaltwerte nehmen,
wie gezeigt, die Zeilen 3 und 4 ein. In Zeile 4 halten die
drei Tetraden der Spalten 6, 7 und 8 den 1PU Wert (IREF aus
Zeile 22 in Fig. 10). Von dem Referenzwert 1PU wird der Wert
1PU² abgeleitet, der, wenn er von der Laufzeitmessung
abgezählt wird, der Motorabkühlung und aufgezählt dem
Motoraufwärmen entspricht. Solange die Werte des Phasenstroms unter
dem 1PU-Aufnehmepegel sind, wird der 1PU²-Wert (Zeile 5) dem
Laufzeitüberwachungswert (Zeile 2) hinzugefügt oder davon
abgezogen, bis sich dieser Laufzeitüberwachungswert dem
½-Abschaltwert (Zeile 4) annähert oder ihn besetzt.
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Zeile 7, Spalten A bis F stellen den Pufferort BFF1 der Fig.
10 dar für die Laufzeitüberwachung, in welcher ein
Schnappschuß (Augenblickswert) der Laufzeitüberwachung von Zeile 2,
Spalten A-F gespeichert wird, wie von dort übernommen in der
Betriebsart "Sprechen" und in der Betriebsart "Hören"
empfangen durch die Verbindungsleitung BLC von dem anderen Schütz
CNT2.
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Fig. 14 zeigt die Übertragung von Daten entsprechend Fig.
13, die mit den Nulldurchgängen der Wechselstromleitung
synchronisiert sind. 8 Datenbits bestehen aus einer
4Bit-Spaltenadresse und 4Bit-Daten werden bei jedem Halbzyklus
übertragen.
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So bedarf es 8 Halbzyklen des Wechselstrom-Wellenzuges, um
die Übertragung von 6 Tetraden vollständig werden zu lassen,
welche TALLY darstellen, plus einer siebten Tetrade, welche
den Status des Merkers ABSCHALTEN darstellt und eine achte
Prüfsummen-Tetrade.
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Wenn der Motor im EIn-Betrieb ist, ist der entsprechende
Schütz geschlossen und die zugehörigen thermische
Schutzeinheit einer solchen "aktiven" Seite "spricht" zu der
"nichtaktiven" Seite, deren thermische Schutzeinheit dabei "hört".
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Ein Sprecher überträgt kontinuierlich die Daten, wie in Fig.
13 gezeigt. Er berechnet die 4Bit-Prüfsumme vor der
Aussendung (zum Zeitpunkt t7 in Fig. 14). Nach der Sendung der
Prüfsumme erneuert der Sprecher seinen Schnappschuß der
Laufzeitüberprüfung (Zeile 2, Spalten A-F) und leitet ihn zu den
entsprechenden Plätzen in Zeile 7, Spalten A-F weiter. Er
kopiert auch den Abschaltmerker von Zeile 2, Spalte 5 nach
XTALFLG (Zeile 7, Spalte 9). An der nichtaktiven Seite setzt
der Hörer nach Empfang einer 8Bit-Nachricht die 4Bit-Daten
in der durch die 4Bit-Spaltenadresse identifizierten Spalte
der eben erwähnten Zeile 7 ab. Nach Empfang eines Bytes mit
einem Identifizierer "O" (bei t7 in Fig. 14) verifiziert der
Hörer die Prüfsumme, und falls sie gültig ist, überträgt er
den Inhalt der Zeile 7, Spalten A-F in Zeile 2, Spalten A-F.
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Es sind zwei Situationen zu betrachten. Eine besteht, wenn
der Benutzer beide Schütze deaktiviert hat und der Motor
angehalten ist. In einem solchen Fall werden beide thermische
Funktionseinheiten "Hörer". Das thermische Bild wird
regelmäßig in jeder Einheit in gleicher Weise abgezählt, jedoch
unabhängig voneinander. Die beiden thermischen Bilder der
Schütze werden evtl. den Pegel Null erreichen. Die zweite
Situation ist, wenn ein Schütz abgeschaltet hat und als
Ergebnis der andere Schütz deaktiviert ist. In dieser Situation
bleibt der "abgeschaltete" Schütz ein "Sprecher" (siehe in
dieser Hinsicht den bereits erwähnten Merker XTL aus Zeile
7, Spalte 9), so daß der "Hörer" fortlaufend von dem
Abkühlungsgrad an der Seite des "Sprechers" unterrichtet ist.
Diese Verfahrensweise sichert einen Parallelismus zwischen
den thermischen Bildern der beiden Schütze unter der
Führerschaft des "abgeschalteten" Schützen. In beiden Situationen
wird, wenn der Motor den Befehl START erhält, das thermische
Anfangsbild sein, wie es zuletzt aufgezeichnet war, falls es
nicht lediglich Null ist.
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Wieder zurück zu Fig. 12, so werden die Dateneingangs- und
Datenausgangs-Leitungen (32 bzw. 31) erkannt. Die Zeitgebung
über Leitung 34 und 134 bezeichnet die Steuerung beim
Schieben
von Information in das Register SHR hinein bzw. aus ihm
heraus, das die Verlaufüberwachungs-Bytes der Zeile 7 von
dem Sprecher empfängt oder enthält.
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Mit Bezug auf die Schaltung der Fig. 11A und 11B betreffen
die mit Bezug auf Fig. 12, 13 und 14 erwähnten
Steuerschritte hier die Zeitgebung der Fig. 14, die abgeleitet ist von
Leitung 41 zum Mikrocomputer U2; Datenausgang, wenn
"Sprechen" über Leitung 31 zur Verbindungsleitung BCL übergeben
wird; und Dateneingang, wenn Hören von der Leitung BCL über
Leitung 32 empfangen wird.
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Anhand der Fig. 15 wird nun ein Flußdiagramm beschrieben,
welches darstellt, wie die Schützverbindung zwischen den
beiden Schützen CNT1 und CNT2 in den Gesamtbetrieb des
Mikroprozessors eingesetzt wird. Bei 301 wird das System
initialisiert durch Einschluß der Auswahl der verschiedenen
Konstanten. Die Konstanten werden zur späteren Verwendung bei dem
Ablauf in das RAM eingesetzt. Danach wartet das System bei
302 auf einen Wechselstromleitungs-Nulldurchgang. Ein Befehl
SCHLIESSEN wird über 304 und Linie 305 bewirkt; das System
kehrt zum Ausgangspunkt bei 302 zurück. Wenn das Schließen
durchgeführt ist, wird bei 307 der A/D-Wandler gesteuert, um
den Wert eines Wechselleitungsstroms während des Verlaufs
aufeinander folgender Halbzyklen abzuleiten. Bei 308 finden,
wie in Fig. 14 gezeigt, Verbindungsaktivitäten statt. Es
wird beobachtet, daß unter der Annahme, daß der Motor durch
den Schütz CNT1, den aktiven Schütz, angeschlossen ist und
Schütz CNT2 der aktive Schütz wird, der Motor seine Richtung
umkehrt. Dann wird die letzte vollständige Laufüberwachung
in dem Pegel Zeile 2 im Mikroprozessor des Schütz CNT2 durch
CNTI mittels "Sprechen" gespeichert sein, so daß sie durch
TTL2 bei diesem zum kontinuierlichen Laufüberwachen des
thermischen Bildes des Motors benutzt werden kann. Der gleiche
Vorgang durch "Sprechen" zu CNT1, nun nicht aktiv, wird die
nächste Betriebsartumkehr zurück zu CNT1 vorbereiten. Wenn
der eine "spricht", "hört" der andere. Wenn der aktive
Schütz durch den zugeordneten Mikroprozessor zur Abschaltung
aufgerufen ist, wird ein Merker (Zeile 2 und Spalte 3)
auftreten und in Zeile 7, Spalte 9 zur Verbindung mit dem
leerlaufenden Schütz gespeichert werden. Weiter zeigt Fig. 15,
daß von Linie 309 das System verschiedene Buchhalterschritte
ausführt. Bei 310 werden die Druckknopf-(PBS)Eingänge
abgetastet und 311 werden die Eingangskondensatoren C4 bis C6
entladen. Durch 312 geht das System zu 313, wo die Frage
erhoben wird, ob der Wert HCYCL gleich 33 geworden ist, d.h. ob
der Zeitraum T abgelaufen ist. Falls NEIN, wird die
Leitungsspannung bewertet, die Druckknopf-Eingangssignale PBS werden
ausgewertet, die EINGANG-Datenverbindung und die
RAMLD1-Routinen ausgeführt. Falls bei 313 JA erfolgt, werden die LED-
Routine und VERZ-Ausgangsroutinen ausgeführt, wonach bei 314
sichergestellt wird, ob die digitalisierten Ströme den
Phasen A, B, C (Eingänge 0, 1, 2) oder MASSE (Eingang 3)
entsprechen. Durch 331 und 332 führt das System bei 333
Schutzroutinen GND (Masse), PL (Phasenverlust) und PU
(Phasenungleichheit) aus. Durch 318 zu 319 führt dsa System eine
Überlast-Schutzroutine aus. Bei 319 finden in Fig. 10 gezeigte
Schritte statt einschließilch des Quadrierens von I, der
Verlaufansammlung, der Vergleiche mit dem ½ Verlaufabschaltwert
und mit der thermischen Zuzählung oder Abzählung von 1PU².
Bei 320 wird HCYCL zurückgestellt und ein anderer Eingang
ausgewählt. Die letzten Schritte sind 322 warten auf
Zeitablauf (typischerweise 5 ms), zu welchem Zeitpunkt die
Leitungsspannung (bei 324) abgetastet wird und durch Linie325
führt das Programm Wicklungsstrom-Phasensteuerung bei 326
aus. Die Routine kehrt zur Linie 305 und Stufe 302 über
Linie 327 zurück.