FI118660B

FI118660B - Terminen ylikuormitussuoja

Info

Publication number: FI118660B
Application number: FI20040155A
Authority: FI
Inventors: Janne Kuivalainen; Peter Oesterback
Original assignee: Abb Oy
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2008-01-31
Also published as: FI20040155A; CA2554118A1; CN1947318A; CN100550559C; FI20040155A0; WO2005074090A1; EP1719232B1; US20080253041A1; EP1719232A1; US7538508B2; CA2554118C

Description

118660

Terminen ylikuormitussuoja

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy termiseen ylikuormitussuojaukseen sähkölaitteiden ja erityisesti sähkömoottorien suojaamiseksi ylikuumenemiselta.

5 Sähkömoottoreita hyödynnetään monilla sovellusalueilla käyttä mään erilaisia liikkuvia osia. Sähkömoottoriin liittyy usein ohjausyksikkö, joka säätää ja tarkkailee sähkömoottorin toimintaa, esimerkiksi pyörimisnopeutta.

Sähkömoottori voi toimia hetkellisesti myös ylikuormitettuna mutta jos ylikuumenee kuormituksen jatkuessa, mikä voi johtaa moottorin vaurioitu-10 miseen. Kriittisintä on staattorikäämityksen eristyksen vaurioituminen ylikuumenemisen takia.

Sähkömoottorin suojaamiseksi termistä ylikuormitusta vastaan tunnetaan erilaisia ratkaisuja. Eräs tunnettu ratkaisu perustuu moottorivirran 1..3-vaiheiseen mittaamiseen ja moottorin lämpenemän mallintamiseen RC-sijais-15 kytkennällä. Vanhin ja yleisin tekninen toteutus on suoraan tai virtamuuntajan välityksellä pääpiiriin kytketty bi-metallirele (lämpörele).

Eräs tunnettu ratkaisu on moottorin sisälle tai yhteyteen sijoitettu terminen suojakytkin, joka tietyn lämpötilarajan jälkeen laukeaa (trip) ja keskeyttää virrankulun sähkömoottorin läpi. Kehittyneempi versio on elektroninen 20 yksikkö, joka mittaa sähkömoottorin lämpötilaa lämpötila-antureilla ja laukaisee : moottorin pois päältä Tämä vaihtoehtoinen tapa perustuu suoraan lämpötilan : detektointiin erillisin anturein. Ongelmana on vaikeus saada anturit oikeaa • ·· · paikkaan. Tällainen suoja reagoi suhteellisen hitaasti.

.*··, Numeerisessa suojauksessa tietoa käsitellään numeerisessa muo- • · 25 dossa eli digitaalisesti. Analoginen mittaustieto muutetaan A/D-muuntimella di- "" gitaaliseksi. Varsinainen mittaus- ja suojaustoimintojen toteutus tehdään mik- ***** roprosessorin avulla. Terminen ylikuormitussuoja mittaa moottorin tai muun suojattavan kohteen (esim. kaapeli tai muuntaja) vaihevirtojen (kuormavirtojen) : *** tehollisarvoja (rms) ja laskee lämpötilariippuvaisen toiminta-ajan. Tämä termi- • · · 30 nen toiminta-aika voi olla standardin IEC 60255-8 mukainen: I2- lp2 * * t= Tin-- ·:··· I*-Ib* : !·. missä • · · t = toiminta-aika • · τ= aikavakio 2 118660

Ip = kuormavirta ennen kuin ylikuormitus tapahtuu I = kuormavirta

Ib = toimintavirta (maksimi sallittu jatkuva virta) 5 Terminen aikavakio τ on määritelty ajaksi, joka suojattavalta koh teelta tarvitaan lämpötila Θ, joka on tietty osa (esim. 63%) steady-state-lämpö-tilasta θ8, kun suojattavaa kohdetta syötetään vakiovirralla. Toimintavirta lp on suurin sallittu jatkuva virta, joka myös vastaa suurinta sallittua lämpötilaa eli steady-state-lämpötilaa 0S. Tämä suurin sallittu lämpötila on laukaisutaso (trip 10 level). Vaihtoehtoisesti voidaan vaihevirroista laskea suojattavan kohteen termisen kuormituksen suhteellinen arvo täyteen (100%) termiseen kuormitukseen nähden. Laukaisu tapahtuu, kun suhteellinen terminen kuormitus saavuttaa 100% arvon.

Numeeriseen termiseen suojaukseen liittyy siten raskasta lasken-15 taa, joka vaatii tehokkaan prosessorin ja nopeita ja kalliita oheispiirejä, kuten muisteja. Tekniikan tason ratkaisuissa on käytetty tehokasta prosessoria, jossa on lisäksi sisäänrakennettu matematiikkaprosessori, liukulukuyksikön (Floating Point Unit, FPU) tai vastaavan yksikkö tosiaikaisen laskennan suorittamiseksi määritellyssä ajassa. On myös käytetty tehokasta prosessori, jossa on kirjasto-20 funktioita, jotka emuloivat liukulukuyksikköä. On myös toteutuksia joissa algoritmi toteutettu ASIC piirein, jolloin niissä ei ohjelmoitavuutta jälkikäteen. Tällai- • · * seen single purpose -piiriin ei siksi voi tehdä muutoksia vaan tarvitaan aina uu- ·*.:*: si piiri, jos toimintaa halutaan muuttaa. On myös toteutuksia, joissa sekvenssi- *:··: nä mitataan/lasketaan virta - lasketaan lämpenemä - jälleen mitataan, jne. Täl- :**·; 25 lainen toteutus ei takaa täysin reaaliaikaista suojausta (ei jatkuvaa mittausta), φ * · mutta sallii tehottomamman prosessorin.

· · · • · · ·: Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää sähkölaitteiden termiseen • · : *** suojaukseen menetelmä ja menetelmän toteuttava laite, joilla suojaukseen Hit- • * · 30 tyvää laskentaa voidaan keventää ja prosessorien ja oheispiirien teknisiä vaa-timuksia alentaa. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä ja jäijestelmäl-....· lä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksis- φ · . sa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimus- • φ :.: : ten kohteena.

*"*: 35 Keksinnössä lasketaan reaaliaikaisesti myös aika, joka on jäljellä ennen laukaisua (tripping), joka aiheutuu termisestä ylikuormituksesta, jos 3 118660 moottorin käyttöä jatketaan nykyisellä kuormavirralla. Tämä tieto voidaan välittää operaattorille, joka näin tietää mahdollisiin huolto- tai korjaustoimenpiteisiin käytettävissä olevan ajan ennen kuin moottori ja siihen mahdollisesti liittyvä prosessi pysähtyy.

5 Keksinnön mukaisesti laukaisuun jäljellä olevan ajan (time-to-trip) laskeva matemaattinen yhtälö tai algoritmi operandeineen ohjelmoidaan X-bittiselle, edullisesti X=32, kiinteän pilkun aritmetiikkaa käyttävälle prosessori-järjestelmälle sopivaksi siten, tulos tai välitulos eivät ohjelmaa prosessorijärjes-telmässä ajettaessa koskaan ylitä X-bittistä arvoa.

10 Mitattu virta skaalataan edullisesti yksikköarvoksi alueelle 0 - Y, missä Y edustaa Y/100 % nimellisvirrasta ja edullisesti Y-65000, jolloin laskenta on riippumaton todellisesta virta-alueesta.

Keksinnön ansiosta time-to-trip voidaan laskea vähemmän tehokkaalla prosessorilla ja vähällä muistilla, mikä puolestaan laskee laitteen tehon- 15 kulutusta, valmistuskustannuksia ja fyysistä kokoa. Laskenta voidaan toteuttaa yksinkertaisella ja siirrettävällä koodilla, joka ei vaadi matematiikkaprosessoria tai matemaattisia kirjastoja. Kuitenkin terminen kuormitus voidaan laskea lähes 64-bitin liukulukulaskennan tarkkuudella, vaikka prosessori käyttäisi 32-bitin kiinteän pilkun aritmetiikkaa.

20 Kuvioiden lyhyt selostus : :*j Keksintöä selostetaan nyt lähemmin esimerkinomaisten suoritus- ··· · • muotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 on esimerkinomainen lohkokaavio, joka havainnollistaa kek- ..... sinnön erään keksinnön erään suoritusmuodon mukaista ylikuormitussuojaa; • 25 Kuvio 2 on esimerkinomainen signaalikaavio, joka havainnollistaa *“i kuvion 1 laitteen toimintaa; ja • · ’*··* Kuvio 3 on esimerkinomainen vuokaavio, joka havainnollistaa kuvi on 1 laitteen toimintaa.

• · • · • ·· .·*·. Keksinnön yksityiskohtainen selostus ···* * . 30 Kuviossa 1 terminen ylikuormitussuoja on kytketty suojattavan säh- ] kömoottorin M tai muun sähkölaitteen ja kolmivaiheisen verkkovirtasyötön L1, *. * L2 ja L3 väliin. S1 on pääverkkokytkin, esimerkiksi manuaalisesti ohjattu, ja S2 : on ylikuormitussuojan ohjaama vapautuskytkin, jota ohjataan laukaisusignaalil- ···: la TRIP. Ylikuormitussuoja 1 mittaa moottorin M verkkovirtasyötön kunkin vai- 35 heen L1, L2 ja L3 kuormavirtaa virranmittausyksiköllä 10, joka perustuu esi- 4 118660 merkiksi virtamuuntajiin. Lisäksi ylikuormitussuoja 1 voi käsittää mittausyksikön 11 vaihejännitteiden mittaamiseksi. Lisäksi ylikuormitussuoja 1 edullisesti käsittää käyttöliittymän eli ihminen-kone-rajapinnan HMI (Human-Machine-Interface) 12, johon liittyy näyttö 13 ja näppäimistö 14. Edelleen ylikuormitussuoja 1 5 voi käsittää tiedonsiirtoyksikön 15, joka on liitetty paikallisverkkoon (esim. Ethernet), väylään (esim. Profibus) tai muuhun tiedonsiirtomediaan 17.

Keksinnön kannalta oleellisin toiminta liittyy suojaus- ja ohjausyksikköön 16. Ylikuormitussuoja 1 on toteutettu mikroprosessijärjestelmällä, jolloin pääosa yllämainituista yksiköistä toteutetaan sopivilla mikroprosessorin ohjel-10 millä ja oheispiireillä, kuten muistipiireillä. Virta- ja jännitemittausyksiköiden tuottamat mittausarvot muutetaan numeerisiksi eli digitaalisiksi arvoiksi digitaa-li-analogiamuuntimilla (A/D). Keksinnön perusperiaatteen mukaisesti mikropro-sessorijärjestelmä käyttää kiinteän pilkun aritmetiikkaa, edullisesti 32-bittistä aritmetiikkaa. Sopiva prosessorityyppi on esimerkiksi 32-bit RISC käskykannan 15 omaava yleiskäyttöinen prosessori, kuten ARM7/9 tai M68k-saija.

On ymmärrettävä, että yllä esitetty rakenne on vain yksi esimerkki keksinnön toteuttavasta termisestä ylikuormitussuojasta.

Ylikuormitussuoja 1 suojaa moottoria M ylikuumenemiselta ja siitä aiheutuvilta vaurioilta. Suojaus perustuu moottorin termisen kuormituksen las-20 kemiseen mitattujen vaihevirtojen perusteella. Seuraavaksi selitetään suojan yleistä toimintaa kuvioiden 2 ja 3 esimerkin avulla. Vaihejohtimet L1, L2 ja L3 ·.·1: kytketään moottorille M sulkemalla kytkimet S1 ja S2. Virranmittausyksikkö 10 : mittaa vaiheiden virrat (vaihe 31, kuvio 3) ja ohjausyksikkö 16 laskee vaihevir- ·:··· tojen perusteella moottorin M termisen kuorman kiinteän pilkun aritmetiikalla .1·1. 25 (vaihe 32).

.·. Vaikka termisen kuormituksen laskemisessa käytetty algoritmi ei si- nänsä ole keksinnön kannalta olennainen, seuraavassa kuvataan eräs ratkai-**** su, joka soveltuu kiinteän pilkun aritmetiikalle. Matemaattinen yhtälö voi olla „ yhdelle vaiheelle seuraava: : ’1· i2 ( at λ

k C \ R1CJ

·:··· missä Θ = terminen kuorma, edullisesti 0 to 200% vastaten edullisesti ar- • · • voaluetta 0-2,4 • · · • · · ♦ ·· · · 5 118660 ΔΤ = termisen kuorman laskentaväli, edullisesti millisekunneissa R - sähkölaitteen jäähdytyskerroin, edullisesti 1...10 C = trip-luokan kerroin i = mitattu kuormavirta 5 Kerroin C on edullisesti trip-luokan kerroin te, joka kertoo moottorille asetetun suurimman käynnistysajan suhteessa todelliseen moottorin käynnis-tysaikaan. Kerroin C voi olla esimerkiksi 1,7 (x todellinen käynnistysaika). Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa trip-luokan kerroin t6 kerrotaan vakiolla, edullisesti 29.5, tai lasketaan kaavalla (1/k) * Te * (la/ln)2, missä la = käyn-10 nistysvirta, In = nimellisvirta, Te = sallittu käynnistysaika ja k - vakio. Vakio k = 1,22, kun halutaan vastaava toiminta-aikakäyrästö kuin trip luokan ja t6 ajan yhdistelmällä (IEC 60947-4-1 vaatimusten mukaiset toiminta-ajat). Mitattu virta skaalataan edullisesti yksikköarvoksi alueelle 0 - V, missä Y edustaa Y/100 % nimellisvirrasta ja edullisesti Y=65000, jolloin laskenta on riippumaton todelli-15 sesta virta-alueesta.

Tarkastellaan esimerkkinä 32-bittistä kiinteän pilkun aritmetiikkaa. Yllä kuvattu termisen kuormituksen laskeva matemaattinen yhtälö tai algoritmi operandeineen ohjelmoidaan 32-bittistä kiinteän pilkun aritmetiikkaa käyttävälle prosessorijärjestelmälle sopivaksi siten, tulos tai välitulos eivät ohjelmaa pro-20 sessorijärjestelmässä ajettaessa koskaan ylitä 32-bittistä arvoa.

Esimerkki tällä tavoin strukturoidusta ja skaalatusta laskentayhtälös- : tä ohjelmoidusta on • * ·*.: ! thRes -( (ÄT*(i2/C)+ROUNDING)/MSEC) +( ( ( ( (MSEC*SCALING)-( (AT*SCALING)/(R*C) ) ) /SFART1) *th) /S PART 2 ) ··· +thFract ·:*· missä operandien arvot ovat esimerkiksi seuraavia :***: thRes ~ terminen kuorma 0 to 200% vastaten arvoaluetta 0-24000 25 ROUNDING = esim. 500 :·. MSEC = esim. 1000 **..!’ SCALING = esim. 10000 • » **:·* SPART1 = esim. SCALING/10 *"*: SPART2 = esim. SCALING /100 *:*·: 30 thFract = edellisen laskennan thRes jaettuna vakiolla, esim.

: vakiolla = SCALING = 10000.

‘" j ROUNDING vastaa desimaalipyöristystä. MSEC skaalaa millise kunnit sekunneiksi. SCALING on tarkkuuden skaalaus. Termien SPART1 ja 6 118660 SPART2 tulo edustaa aikayksikön (edullisesti millisekuntien) skaalausta, joka on jaettu kahteen osaan laskentatarkkuuden säilyttämiseksi.

Termisen kuormituksen tulos thRes on skaalauksen vuoksi liian suuri (esimerkissä alueella 0-24000) ja se skaalataan alaspäin edustamaan 5 käytettyä termisen kuormituksen yksikköarvoa (per unit value), esimerkissä alueelle 0-2,4 Θ = thRES/10000 Tämä osamäärä Θ tallennetaan parametrina thFract ja sitä käytetään seuraavalla kerralla laskennassa. Laskentatarkkuus on 0-100% termisellä 10 kuormituksella parempi kuin 0,1 % termisestä kuormituksesta.

Kuvion 2 kuvaaja esittää laskettua termistä kuormitusta Θ ajan t funktiona. Moottorin M käynnistyttyä kylmästä tilasta, se alkaa lämmetä. Samalla tavoin laskettu terminen kuormitus Θ kasvaa ajan funktiona. Kun terminen kuormitus Θ kasvaa tietylle asetetulle hälytystasolle Alarmjevel, ohjaus-15 yksikkö 16 voi antaa hälytyksen operaattorille esimerkiksi käyttöliittymän 12-14 tai tietoliikenneyksikön 15 kautta (vaiheet 35 ja 36 kuviossa 3). Ohjausyksikkö 16 voi myös jatkuvasti tai tietyn tason jälkeen laskea jäljellä olevan ajan laukaisuun (time-to-trip) ja ilmoittaa sen operaattorille (vaiheet 33 ja 34 kuviossa 3).

20 Keksinnön periaatteiden mukaisesti laukaisuun jäljellä oleva aika τ (time-to-trip) lasketaan käyttäen prosessoria, joka käyttää kiinteän pilkun kokoja': naislukuaritmetiikkaa, edullisesti 32-bittistä.Laskennan perustana käytetty ma· : temaattinen yhtälö voi olla seuraava: !.*!.! τ = R*C* In (a)

·:· [ ί2-Θ I

·♦* • ♦ *·*·* missä 25 ©trip - termisen kuormituksen laukaisutaso : *** Θ =laskettu terminen kuorma ···

τ = estimoitu aika siihen, kun Θ saavuttaa iaukaisutason 0tnP

ΔΤ = termisen kuorman laskentaväli • · R = sähkölaitteen jäähdytyskerroin • * . 30 C = trip-luokan tg-kerroin • · : i = mitattu virta • m 118660 7

Yhtälö operandeineen on ohjelmoitu mikroprosessorijärjestelmään siten strukt-ruoituna, että tulos tai välitulos eivät koskaan ylitä 32-bittistä arvoa.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa operaattorit ovat seuraa-vat: 5 Θ =laskettu terminen kuorma 0 to 200% vastaten arvoaluetta 0-2,4 ΔΤ = termisen kuorman laskentaväli millisekunneissa R = sähkölaitteen jäähdytyskerroin alueella 1... 10 C = trip-luokan te-kerroin kerrottuna vakiolla, edullisesti 29.5, tai lasketaan kaavalla (1/k) * Te * (la/ln)2, missä la - käynnistysvirta, In = nimellisvir-10 ta, Te = sallittu käynnistysaika ja k = vakio. Vakio k = 1,22, kun halutaan vastaava toiminta-aikakäyrästö kuin trip luokan ja t6 ajan yhdistelmällä (IEC 60947-4-1 vaatimusten mukaiset toiminta-ajat).

Luonnollinen logaritmi, ln(a)-funktio voidaan joko laskea normaali-funktion pienellä alijoukolla tai hakutaulukkoa (look-up table) käyttäen. Valinta 15 pienen matemaattisen funktion tai hakutaulukon välillä määräytyy optimointi-tarpeesta ja vaaditusta deterministisyydestä. Tämä laskenta on 100% deterministinen, kun käytetään hakutaulukkoa.

Luonnollinen logaritmi ln(a) voidaan kirjoittaa muotoon: ln(a). .

20 ln(c) = ln(e10) + ln(a) => ln(c) = 10 + ln(a) : Tämän seurauksena keksinnön eräässä suoritusmuodossa operaat- M» 1 1 : ·*; tori a ja time-to-trip τ lasketaan skaalatuilla yhtälöillä • · · · a=l*elO_SCALING- (©trip -Θ) *el0_SCALING/ (i2/PUCOMP-0) )

.···, 25 T=(R*C*(log(a)»SCALING-(LN_elO*SCALING)))/-SCALING

• · *" missä • · ·

Kerroin e10_SCALING (esim. 22026) approksimoiden skaalausta e10 :lle (esim. 22026,47).

LN_e10 funktiota ln(e10). Esimerkiksi LN_e10 = 10 edustaa funktiota : ’·· 30 ln(e10)=10- • · · i = mitattu virta skaalattuna yksikköarvoksi, esimerkiksi alueelle 0-65000, joka vastaa 0-650% nimellisvirrasta, « i SCALING on tarkkuusskaalaus, jonka arvo (esim. 10000) riippuu • · . vaaditusta tarkkuudesta.

♦ · : 35 PUCOMP on yksikkökohtainen (per unit) kompensaatio (esim.

·:··· 10000).

8 118660

Time-to-trip arvon τ estimointi voidaan laskea hitaammin, esimerkiksi 10 kertaa hitaammin kuin terminen kuormitus, τ pitäisi kuitenkin laskea vähintään kerran sekunnissa. Tuloksen tarkkuus on parempi kuin +/-1 sekunti. Esimerkki hakutaulukosta on esitetty taulukossa 1.

5

Uint32 logTabt] = { 0, 55452, 62383, 66438, 69315, 71546, 73369, 74911, 76246, 77424, 78478, 79431, 80301, 81101, 81842, 82532, 83178, 83784, 84355, 84896, 85409, 85897, 86362, 86807, 87232, 87641, 88033, 88410, 88774, 89125, 89464, 89792, 90109, 90417, 90715, 91005, 91287, 91561, 91828, 92087, 92341, 92587, 92828, 93064, 93294, 93518, 93738, 93953, 94164, 94370, 94572, 94770, 94964, 95155, 95342, 95525, 95705, 95882, 96056, 96227, 96395, 96561, 96723, 96883, 97041, 97196, 97348, 97499, 97647, 97793, 97937, 98079, 98218, 98356, 98492, 98627, 98759, 98890, 99019, 99146, 99272, 99396, 99519, 99640, 99760, 99878, 99995,100111, 100225,100338,100450,100560,100670,100778,100885,100991,101095,101199,101301, >;

Taulukko 1.

Taulukossa toimii indeksinä operaattorin a arvo 256:n jaksoissa. Jos a<256, haetaan taulukon ensimmäinen arvo eli 0. Jos a = 256, haetaan taulu- 10 kon toinen arvo eli 55452; kun a=512, haetaan taulukon kolmas arvo eli 62383, jne. Taulukko korvaa funktion ln(a) laskemisen ja esimerkkitapauksessa ottaa myös huomioon SCALING-kertoimen.

Kun terminen kuormitus Θ kasvaa tietylle asetetulle laukaisutasolle ©Trip (edullisesti 100% moottorin lämpökuormasta), ohjausyksikkö 16 aktivoi 15 laukaisusignaalin TRIP, joka ohjaa kytkimen S2 auki, jolloin moottori M kytke- , . tään irti kolmivaihesyötöstä L1, L2 ja L3 (vaiheet 37 ja 38 kuviossa 3). Jos • · « moottorin termistä kapasiteettia on laukaisun (tripping jälkeen) jälkeen jäljellä ϊ·: | liian vähän (esim. vähemmän kuin 60%), suoja 1 voi estää uuden käynnistyk- sen kunnes moottori jäähtyy tietylle tasolle (restart inhibit) tai tietyn ajan (vai-20 heet 39 ja 40 kuviossa 3). Käynnistystä varten signaali TRIP kytketään jälleen >t;:* inaktiiviseksi ja kytkin S2 suljetaan. Eräässä suoritusmuodossa operaattori voi ohjata ohjausyksikön 16 override-tilaan, jossa Trip-taso on kaksinkertainen ·· * (override Trip-taso).

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-

• M

,*···. 25 nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus- • φ "* muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdel- * *!**: la patenttivaatimusten puitteissa.

• · • · • · * • * · • la * • ·

Claims

118660

1. Laite sähkölaitteen, erityisesti sähkömoottorin (M), termistä yli-kuormrtussuojausta varten, joka laite käsittää välineet (10) sähkölaitteelle (M) syötetyn ainakin yhden kuormavirran mittaamiseksi, välineet (16) sähkölaitteen 5 termisen kuormituksen laskemiseksi mainitun ainakin yhden kuormavirran perusteella, välineet (S2) virransyötön (L1,L2,L3) keskeytyksen laukaisemiseksi, kun terminen kuormitus saavuttaa tietyn kynnystason, sekä X-bittistä, edullisesti X=32, kiinteän pilkun aritmetiikkaa käyttävän prosessorijäijestelmän, tunnettu siitä, että prosessorijärjestelmä sisältää välineet mitatun virran 10 skaalaamiseksi yksikköarvoksi alueelle 0 - Y, missä Y edustaa Y/100 % nimel-lisvirrasta, ja välineet laukaisuun jäljellä olevan ajan laskemiseen yhtälön mukaisesti τ = R*C* In (a) • -(ΐτ) missä ©trip = termisen kuormituksen laukaisutaso 15 Θ =laskettu terminen kuorma τ - estimoitu aika siihen, kun Θ saavuttaa laukaisutason ©Wp δΤ = termisen kuorman laskentaväli • · : R = sähkölaitteen jäähdytyskerroin · C = trip-luokan kerroin *:**: 20 i - mitattu virta jolloin yhtälö operandeineen on ohjelmoitu mikroprosessorijäijestel-mään siten strukturoituna, että tulos tai välitulos eivät koskaan ylitä X-bittistä ·«·· .···. arvoa. • ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että .. 25 käytetään yhtä tai useampia seuraavista operandien arvoista • · : ’* Θ - 0 to 200% vastaten edullisesti arvoaluetta 0-2,4 ·*« * :···* AT = termisen kuorman laskentaväli millisekunneissa ·;··: R = sähkölaitteen jäähdytyskerroin alueella 1...10 • · • · • · * * · · ··· · • · 118660

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että matemaattinen yhtälö, joka on operandeineen strukturoitu siten, että termisen kuorman laskennan tulos tai välitulos eivät koskaan ylitä 32-bittistä 5 arvoa on a=l*elO_SCALING- (Θ^ρ -Θ) *elO_SCALING/ (i2/PUCOMP-0) ) T=(R*C*(log(a)*SCALING-(LN_e10»SCALING)))/-SCALING missä e10_SCALING on funktion e10 skaalauskerroin 1 o LN_e10 edustaa funktiota ln(e10) i = mitattu virta skaalattuna yksikköarvoksi SCALING on tarkkuusskaalaus, jonka arvo riippuu vaaditusta tarkkuudesta PUCOMP on yksikkökohtainen kompensaatio.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että käytetään yhtä tai useampaa seuraavista operandien arvoista e10_SCALING = 22026 LN_e10 = 10 i = mitattu virta skaalattuna yksikköarvoksi alueelle 0-65000, joka 20 vastaa 0-650% nimellisvirrasta, SCALING = 10000 : PUCOMP = 10000.

• · · · : 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu sii- ·· · tä, että laite käsittää muistin, johon on tallennettu hakutaulukko, jossa on funk- .···. 25 tion ln(a) arvot joukolle parametrin a arvoja, ja että mainitut laskentavälineet on “j. sovitettu hakemaan parametria a vastaava arvo hakutaulukosta yhtälön las- *1" kennan aikana.

• · ***** 6. Patentivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu sii tä, että C on trip-luokan kerroin te kerrottuna vakiolla, edullisesti 29.5, tai lasket- : ’** 30 tuna kaavalla (1/k) * Te * (la/ln)2, missä la = käynnistysvirta, In = nimellisvirta, • » · Te = sallittu käynnistysaika ja k = vakio, edullisesti k = 1,22.

7. Menetelmä sähkölaitteen, erityisesti sähkömoottorin, termistä yli-kuormitussuojausta varten, joka menetelmä käsittää • · . ainakin yhden sähkölaitteelle syötetyn kuormavirran mittaamisen, • * ! 35 sähkölaitteen termisen kuormituksen laskemisen mainitun ainakin "**: yhden kuormavirran perusteella, 118660 laukaisuun jäljellä olevan ajan laskemisen LX-bittisellä, edullisesti kiinteän pilkun aritmetiikkaa käyttävällä prosessorijärjestelmällä, virransyötön keskeyttämisen sähkölaitteelta, kun terminen kuormitus saavuttaa tietyn kynnystason, tunnettu siitä, että 5 mitattu virta skaalataan yksikköarvoksi alueelle 0 - Y, missä Y edus taa Y/100 % nimellisvirrasta, laukaisuun jäljellä oleva aika lasketaan mainitulla prosessorijärjestelmällä ratkaisemalla seuraava yhtälö siten strukturoituna ja skaalattuna, että tulos tai välitulos eivät koskaan ylitä X-bittistä arvoa: τ = R*C* In (a) • -1¾ 10 missä ©trip = termisen kuormituksen laukaisutaso Θ =laskettu terminen kuorma τ = estimoitu aika siihen, kun Θ saavuttaa laukaisutason Θ^ρ ΔΤ = termisen kuorman laskentaväli 15 R = sähkölaitteen jäähdytyskerroin C = trip-luokan kerroin i = mitattu virta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään yhtä tai useampaa seuraavista operandien arvoista ·:··· 20 Θ =laskettu terminen kuorma 0 to 200% vastaten arvoaluetta 0-2,4 .***. ΔΤ = termisen kuorman laskentaväli millisekunneissa * · ,:. R = sähkölaitteen jäähdytyskerroin alueella 1... 10

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 matemaattinen yhtälö, joka on operandeineen strukturoitu siten, että • · : *’ termisen kuorman laskennan tulos tai välitulos eivät koskaan ylitä 32-bittistä *·« # arvoa on ·:*·; a=l*elO_SCALING- (©trip -©) *el0_SCALING/ (i2/PUCOMP-©) ) T=(R*C*(log(a)*SCALING-(LN elO*SCALING)))/-SCALING • * — , ·, 30 missä ··· ΐ e10 SCALING on funktion e10 skaalauserroin LN_e10 edustaa funktiota ln(e10) 118660 i = mitattu virta skaalattuna yksikköarvoksi SCALING on tarkkuusskaalaus, jonka arvo riippuu vaaditusta tarkkuudesta. PUCOMP on yksikkökohtainen kompensaatio.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään yhtä tai useampaa seuraavista operandien arvoista e10_SCALING = 22026 LN_e10 = 10 i = mitattu virta skaalattuna yksikköarvoksi alueelle 0-65000, joka 10 vastaa 0-650% nimellisvirrasta, SCALING = 10000 PUCOMP = 10000.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 tallennetaan hakutaulukko, jossa on funktion ln(a) arvot joukolle pa rametrin a arvoja, ja haetaan parametria a vastaava arvo hakutaulukosta laskennan aikana.

12. Patenttivaatimuksen 7, 8, 9 tai 10 mukainen menetelmä, t u n -20 n e 11 u siitä, että C on trip-iuokan kerroin kerrottuna vakiolla, edullisesti 29.5, tai laskettuna kaavalla (1/k) * Te * (la/ln)2, missä la - käynnistysvirta, In = :*.·’· nimellisvirta, Te = sallittu käynnistysaika ja k = vakio, edullisesti k = 1,22. • · • * · • φ · »· · • · ··· • · • · ··· « ··· ··· • · • · ·*· 9 9 9 9 99 9 •9 9 9 9 · 999 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 118660