DE2310103C3

DE2310103C3 - Elektronischer Überstromauslöser

Info

Publication number: DE2310103C3
Application number: DE19732310103
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. 2350 Neumuenster Meyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-03-01
Filing date: 1973-03-01
Publication date: 1987-07-09
Also published as: FR2220105A1; DE2310103A1; FR2220105B1; IT1008348B; DE2310103B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen, thermisch verzögerten Überstromauslöser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

Zum Schutz von Motoren, Leitungen, Anlagen u. dgl. sind die bekannten Leistungsschaltelemente — wie Schütze, Leistungsschalter, Motorschutzschalter u. dgl. — mit Überstromauslösern ausgerüstet oder arbeiten zumindest mit solchen zusammen. Ein wesentliches gemeinsames Merkmal aller dieser Auslöseeinrichtungen ist ein Auslösezeitverhalten, das umgekehrt proportional zum überwachten Strom ist. Einige Einrichtungen dieser Art enthalten noch weitere Funktionen, wie z. B. die Kurzschlußschnellauslösung und die Differentialauslösung, die eine Auslösung für den Fall bewirkt, daß die Unterschiede in der Stromhöhe in den einzelnen Phasen einen vorbestimmten Betrag überschreiten.

Neben den bekannten Lösungen auf Bimetall- und elektromagnetischer Basis sind in letzter Zeit mehr und mehr elektronische Lösungen auf den Markt gekommen (Druckschrift der Fa. Siemens, Elektronischer Motorschutz, Elektronisches Wärmebild zur Temperaturüberwachung großer Drehstromkäfigläufermotoren, Bestell-Nr. E21/1212, 1967). Bei diesen Einrichtungen wird das Äusiöseverhaiten durch im wesentlichen analog wirkende elektronische Einrichtungen bewirkt. So kann z. B. das strominverse Auslösezeitverhalten durch Integration des Stromquadrates mit gleichzeitiger Rückführung des integrierten Wertes an einen sogenannten "Integrierverstärker" bewirkt werden. Derartige analog wirkende Lösungen haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Eines der Hauptprobleme stellt die Langzeitstabilität dar. Zu ihrer Erzielung ist besonderer Aufwand erforderlich. Außerdem müssen zur Erzielung des Zeitverhaltens relativ große und damit teure Kondensatoren und andere Bauelemente verwendet werden. Bisher ist es nicht möglich gewesen, derartige Einrichtungen zu einem auch für kleine konventionelle Oberstromauslöser konkurrenzfähigen Preis herzustellen.

Durch die Veröffentlichung "Fehlerschutz durch Digitalrechner" in der Zeitschrift "Elektrie", 26 (1972), H. 1, Seiten U 10 und U 11 ist es bereits bekannt, Rechner für die Aufgabe von Schutzeinrichtungen heranzuziehen. Dabei wird ein Analog-Digital-Wandler sowie ein Digitalschaltkreis verwendet, der im Auslösefall eine Auslöseentscheidung herbeiführt Dabei werden die Wechselströme und -Spannungen in Abständen von 0,5 ms abgetastet und in Digitalsignale umgewandelt. Aus den zeitgetreu gespeicherten Digitalsignalen werden dann Rückschlüsse für die Überwachungsfunktion gezogen.

Für die Anwendung bei einem elektronischen Überstromauslöser sind diese Maßnahmen nicht ohne weiteres geeignet, da bei einer dauernden Abtastung der Temperaturverlauf, wenn überhaupt, nur mit sehr großem technischem Aufwand errechnet werden kann.

Bekannt ist auch, bei On-line-Rechnern Prozeßmessungen mit analogen Instrumenten durchzuführen, wobei die Signale dieser Instrumente in einem Analog-Digital-Wandler in Digitaldaten umgewandelt und im Prozeßrechner auf bestimmte Alarmpegel hin abgefragt werden ("Regelkreistheorie und Datenverarbeitung", von D. Bell und A. W. Griffin, Walter de Gruyter u. Co., Berlin 1971, S. 66 und 74-76).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Überstromauslöser der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, der genau arbeitet und ohne großen Aufwand herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Temperatur des Bimetalls wird durch einen Geradeaus-Zähler simuliert. In einem Frequenzteiler werden aus der Taktfrequenz eine Reihe von Teilerfrequenzen zur Verfügung gestellt, die je nach Höhe des Stromes zum Vorwärtszählen des Temperaturzählers benutzt werden. Die gleichzeitige Abkühlung wird durch Rückwärtszählung bewirkt. Die Rückwärtszählung erfolgt mit um so höherer Frequenz, je näher der Zählerstand an den vorgewählten Auslösezählerstand herankommt. Dieses Verfahren erfordert eine relativ grobe Stufung der Auslösekennlinie. Aus einem Analog-Digital-Wandler 31 wird in einigen relativ groben Stufen der Stromwert dem Verknüpfungsteil signalisiert. Der Taktgeber liefert an den Frequenzteiler eine Frequenz, die z. B. aus der Netzfrequenz bestehen kann, und am Ausgang des Frequenzteilers stehen eine Vielzahl von Teilfrequenzen zur Verfügung. Aus diesen Frequenzen wird mittels der Verknüpfungslogik 32 je nach Höhe des Stromes eine Frequenz ausgewählt, die zum Vorwärtszählen des Zählers 33 führt. Dabei kann das Vorwärtszählen zweckmäßigerweise durch die aufsteigende Flanke des Taktimpulses erfolgen. Der Zählerstand wird der Verknüpfungslogik ebenfalls signalisiert, die daraus Rückwärtszählimpulse mit Hilfe des Frequenzteilers 34 und des Taktgebers 35 macht, dabei wird zum Rückwärtszählen vorzugsweise die abfallende Flanke be-

nutzt Auf diese Weise ist es möglich, den Zähler so zu steuern, daß der Zählerstand ein Abbild der Temperatur ist Im Beharrungszustand ändert sich der Zählerstand nicht, d. hu auf jeden Vorwärtszählschritt fcigt unmittelbar ein Rückwärtszählschritt Die Auslösung wird dann signalisiert, wenn der vorgewählte Zählerstand erreicht ist

Diese Einrichtung läßt sich mit integrierten Schaltkreisen ausführen. Dabei können z.T. bereits handelsübliche TTJ -Schaltkreise verwendet werden, die gegebenenfalls eine sehr preisgünstige Lösung ermöglichen.

Zur Realisierung des beschriebenen Digital-Sehaltkreises bedient man sich vorzugsweise der Großintegration mittels MOS-Schaltkreisen. Der gesamte Aufwand für den digitalen Schaltkreis in dem beschriebenen Umfang läßt sich leicht auf einem einzelnen Chip unterbringen. Der Analog-Digital-Wandler kann gegebenenfalls ebenfalls in MOS-Technik ausgeführt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch

Elektronischer, thermisch verzögerter Überstromauslöser zum Schutz von Motoren, Leitungen, Anlagen u. dgl. für die Zusammenarbeit mit Leistungsschaltelementen, wie Schützen, Leistungsschaltern, Motorschutzschaltern u. dgl.,
mit einem elektronischen Schaltkreis, der aus abgetasteten Stromwerten einen dem Stromverlauf entsprechenden Temperaturverlauf nachbildet und mit einer vorgewählten Auslösetemperatur vergleicht,

dadurch gekennzeichnet,
daß in vorbestimmten Zeitabständen {At) abgetastete Stromwerte über einen Analog-Digital-Wandler (31) einem in Form eines Zählers (33) aufgebauten digitalen Schaltkreis zugeführt sind, daß ein Frequenzteiler (34) vorgesehen ist, der aus einer Taktfrequenz eine Reihe von Teilerfrequenzen erzeugt, die je nach Höhe des Stroms zum Vorwärtszählen des Zählers (33) benutzt werden, daß die Abkühlung durch gleichzeitige Rückwärtszählung erfaßt wird, daß die Rückwärtszählung mit um so höherer Frequenz erfolgt, je näher der Zählerstand an den die vorgewählte Auslösetemperatur angebenden Auslösezählerstand herankommt, daß eine Verknüpfungslogik (32) vorgesehen ist, der der Stromwert und der Zählerstand zugeführt werden und die die Frequenzen für die Vorwärtszählung und die Rückwärtszählung auswählt und daß zum Vorwärtszählen die ansteigenden Flanken der Zählimpulse und zum Rückwärtszählen die abfallenden Flanken der Zählimpulse benutzt werden.