DE2312424A1

DE2312424A1 - Vorrichtung zur anzeige der erwaermung eines elektromotors

Info

Publication number: DE2312424A1
Application number: DE2312424A
Authority: DE
Inventors: Alain Francois Jossic
Original assignee: HONEYWELL BULL SA; Societe Industrielle Honeywell Bull
Current assignee: HONEYWELL BULL SA; Bull SAS
Priority date: 1972-03-13
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-09-20
Also published as: US3809960A; FR2175537B1; BR7301755D0; NL7302602A; GB1426247A; JPS4912874A; IT982528B; FR2175537A1

Description

Societe Honeywell Bull
94t Avenue Gambetta

Paris XX Frankreich

Unser Zeichen; H 958

Vorrichtung zur Anzeige der Erwärmung eines Elektromotors

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige der Erwärmung des läufers eines Elektromotors.

Bekanntlich erwärmt sich der Läufer eines Motors unter der Wirkung des hindurchfließenden Stroms. Wenn die AugenlDlickstemperatur des Läufers zu groß wird, ergeben sich daraus Verformungen des Läufers, welche die Beschädigung und sogar die Zerstörung des Motors zur Folge haben können. Dies gilt insbesondere für Gleichstrommotoren, bei denen der Läufer durch eine gedruckte Schaltung gebildet ist.

Es ist daher wichtig, die Erwärmung des Läufers eines arbeitenden Motors zu kennen, damit gegebenenfalls die Leistung und damit die Temperatur des Motors begrenzt werden kann. Die Verlustleistung im Läufer hängt nämlich direkt von der vom Motor gelieferten Arbeit ab.

Lei/Pe

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Die Ideale Lösung würde darin bestehen, die Temperatur des Läufers direkt zu messen. Dies ist jedoch mit einfachen

und billigen Mitteln unmöglich. .

Erfindungsgemäß wird außerhalb des Motors die Augenblickstemperatur des Läufers aufgrund des durch den Laufer fließenden Stroms simuliert.

Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Anzeige der Erwärmung des Läufers eines Elektromotors gekennzeichnet durch einen in Serie mit dem Läufer geschalteten Widerstand, eine Quadrieranordnung, die die Klemmenspannung des Widerstands abgreift und eine Ausgangs spannung liefert, die dem Quadrat ihrer Eingangsspannung entspricht, eine mit dem Ausgang der Qüadrieranordnung verbundene Simulieranordnung zur Nachbildung der Zeltkonstante des Wärmeaustausche zwischen dem Läufer und seiner Umgebung, welche die Ausgangsspannung der Quadrieranordnung in Übereinstimmung mit dieser Zeitkonstante zeitlich verändert, eine Anordnung zur Lieferung einer Bezugsspannung, welche die Grenztemperatur darstellt, die von dem Läufer nicht überschritten werden darf, und durch eine Vergleichsanordnung zum Vergleich dieser Bezugs spannung mit der Ausgangsspannung der Zeitkonstanten-Simulieranordnung.

Die Klemmenspannung des Widerstands ist dem durch den Läufer fließenden Strom proportional. Das Quadrat dieser Spannung ist somit der auf der Stromwärme beruhenden Verlustleistung im Läufer und damit auch der Augenblickserwärmung des Läufers proportional, Demzufolge stellt die Ausgangsspannung der Zeitkonstanten-Simulieranordnung die Augenblickstemperatur des Läufers dar.

In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Ausgangsspannung der Zeitkonstanten-Simulieranordnung und der

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Bezugsspannung kann dann die Vergleichsanordnung einen Lüfter in Gang setzen oder stillsetzen, die Leistung des Motors begrenzen, eine Alarmeinrichtung betätigen usw.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders bei Druckmaschinen von Vorteil, bei denen der Vorschub des Aufzeichnungsträgers vor den Anschlaghämmern durch die Wirkung eines -Gleichstrommotors erfolgt. Sie ermöglicht es dann, im Bedarfsfall die Wiederholungsfrequenz der Papiervorschübe zu begrenzen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Quadrieranordnung durch eine Multiplizieranordnung gebildet. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß die Quadrieranordnung durch einen Spannungsteiler gebildet ist, der einen spannungsabhängigen Widerstand enthält.

Zwischen die Quadrieranordnung und die Zeitkonstanten-Simulieranordnung kann ein Verstärker eingefügt sein. Die Zeitkonatanten-Simulieranordnung kann durch ein BC-Glied gebildet sein. Die Werte dieses RC-Gliedes sind so bemessen, daß die Zeitkonstante R . C gleich der wirklichen Zeitkonstante des Wärmeaustausche zwischen dem Läufer und seiner Umgebung ist, wobei diese Zeitkonstante zuvor in an sich bekannter Weise gemessen worden ist. So weist beispielsweise ein Gleichstrommotor CEM-Parvex vom Typ P 12 F4HA mit einem Läufer mit gedruckter Wicklung, der durch eine Luftströmung von fünf Litern pro Sekunde belüftet wird, eine Zeitkonstante von 15s auf.

Die Anordnung zur Lieferung der Bezugs spannung kann so ausgebildet sein, daß die Bezugsspannung abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur steigt, und umgekehrt, damit Änderungen der Umgebungstemperatur berücksichtigt werden können. Dies

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kann in an sich bekannter Weise durch einen Thermistor erreicht werden. Falls der Motor durch Leistungstransistoren gespeist wird, ist vorzugsweise die Bezugsspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur so bemessen, daß die von .den Transistoren erreichte Grenztemperatur konstant bleibt.

Die Vergleichsanordnung kann durch wenigstens einen Differenzkomparatar von an sich bekannter Art gebildet sein. Vorzugsweise enthält sie ebensoviele parallel geschaltete Komparatoren dieser Art, wie Operationen durchzuführen Bind, wenn die Temperatur des Läufers den nicht zu überschreitenden Grenzwert erreicht. So kann beispielsweise einer dieser Komparatoren das Ingangsetzen eines Lüfters steuern, ein weiterer Komparator die Begrenzung der Leistung usw.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Pig. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung nach der Erfindung, . . '

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der in der Vorrichtung von Fig. 1 enthaltenen Anordnung zur Lieferung einer Spannung, die dem Quadrat der Spannung an den Klemmen des in Serie mit dem Läufer geschalteten Widerstands entspricht, und

Fig. 3 eine Ausführungsform der Anordnung zur Lieferung der - ■ Bezugsspannung. ' .. ■ '

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung enthält einen Widerstand BH von bekanntem Wert, der mit dem Läufer des Motors M in

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Serie geschaltet ist. Der Widerstand RM und- der läufer werden durch eine Stromversorgungsanordnung gespeist, die an die Stromversorgungsklemmen 1, 2 angeschlossen ist. Diese Stromversorgungsanordnung ist "beispielsweise eine Transistor-Brücken schaltung "bekannter Art, die von einer an die eine Brückendiagonale angeschlossenen Gleichspannungsquelle gespeist wird, während der Läufer in der anderen Brückendiagonale liegt.

Die Spannung IJ an den Klemmen 3 und 4 des Widerstandes RM wird zu einer.Anordnung P übertragen, die so ausgebildet ist, daß sie an ihren Ausgangsklemmen 5, 6 eine Spannung abgibt, die das Quadrat der an den Klemmen 3,4 erscheinenden Spannung ist. Die an den Klemmen 5 und 6 auftretende Spannung U wird anschließend von einem Verstärker A verstärkt und an ein RC - Glied angelegt, das die Zeitkonstante nachbildet, die für den Wärmeaustausch zwischen dem Läufer des Motors M und der Umgebung dieses Läufers kennzeichnend ist.

Somit erscheint zwischen der Ausgangsklemme 7 des RC-Glieds und Masse eine Spannung, die der Augenblickstemperatur des Läufers des Motors M proportional ist. Der Ausgang 7 ist mit dem einen Eingang eines Komparators Op verbunden, dessen anderer Eingang 8 von einer Anordnung Rf eine Bezugsspannung empfängt, welche der Grenzerwärmung entspricht, die für den Läufer des Motors M nicht überschritten werden darf.

Je nach der Polarität der Differenz der an den Klemmen 7 und 8 auftretenden Signale erscheint am Ausgang 9 des Komparators Cp ein Signal, das anzeigt, ob die !Bemparatur des Läufers über oder unter der Grenztemperatur liegt. Dieses Signal eignet sich für die Steuerung jeder geeigneten Vorrichtung zur Ausführung eines entsprechenden Manövers» Es ist zu bemerken, daß mehrere Komparatoren Cp, Cp¹... parallel geschaltet werden können,

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so" daß jeder von ihnen einem besonderen Manöver zugeordnet werden kann.

Die Anordnung P kann eine Multiplizieranordnung bekannter Art sein, welche die ihr zugeführte Spannung mit sich selbst multipliziert. Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Anordnung P, die einen Varistor (spannungsabhängigen Widerstand oder VDR-Widerstand) enthält. Bekanntlich ist ein Varistor ein Bauelement, dessen Kennlinie so beschaffen ist, daß der hindurchfließende Strom i die Form i = K . Vⁿ hat; dabei ist K ein Proportionalitätsfaktor, V die Klemmenspannung des Varistors, und η eine Zahl, die größer als 1 ist. Es wird ein Varistor 10 gewählt, für den gilt η « 2, und dieser wird in Serie mit einem Widerstand 11 geschaltet, dessen Wert klein gegen denjenigen des Varistors 10 ist. Man kann also

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unterstellen, daß gilt i»K . ü . Da die Spannung U dem durch den läufer des Motors M fließenden Strom I proportional ist, kann man schreiben U = K₁ . I. Wenn r der Wert des Widerstands 11 ist, hat demzufolge die Spannung ν zwischen den Klemmen 5 und 6 den folgenden Wert:

ν = r.i»K.r.U² = Κ₂·Ι² mit Kg = K.K^.r

Die Spannung zwischen den Klemmen 5 und 6 ist somit dem Quadrat des durch den Läufer fließenden Stroms proportional.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung Rf, welche die Bezugsspannung liefert. Diese Anordnung enthält einen npn-Transistor 12, dessen Kollektor mit der Klemme +e einer {rleiehspannungsquelle verbunden ist. Die Basis des Transistors 12 ist an den Schleifer eines Potentiometers 13 angeschlossen, das zusammen mit Widerständen 14 und 15 einen Spannungsteiler zwischen der Klemme +e und Masse (-e) bildet. Das Potential

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an dem Verbindungspunkt 16 zwischen den (an die Klemme +e angeschlossenen) Widerstand 15 und dem Potentiometer 13 wird durch, eine Zehnerdiode 17 stabilisiert. Der Emitter des Transistors 12 ist über zwei in Serie geschaltete Widerstände 18 und 19 mit Hasse verbunden. Die Klemme 8 ist an dem Verbindungspunkt zwischen diesen beiden Widerständen angeschlossen. Sin Thermistor 20 ist parallel zu dem mit Masse verbundenen Widerstand 19 geschaltet.

Somit wird, wenn der Transistor 12 stromführend ist, das !Potential an der Klemme 8 durch den Spannungsteiler 18, 19, 20 bestimmt. Wenn die Umgebungstemperatur steigt, nimmt der Wert des Thermistors 20 ab. Dies hat zur Folge, daß das Potential an der Klemme 8 ebenfalls abnimmt. Die Stromführung des Transistors 12 wird durch den Schleifer des Potentiometers 13 eingestellt. Wenn der Motor M über eine Transistor-Brückenschaltung gespeist wird, wird vorzugsweise die Spannung an der Klemme 8 durch den Thermistor 20 so eingestellt, daß die von den Transistoren erreichte Grenztemperatur konstant bleibt.

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Claims

Patentan Sprüche

1. !"Vorrichtung zur Anzeige der Erwärmung des Läufers eines ^-"'Elektromotors, gekennzeichnet durch einen in Serie mit dem Läufer geschalteten Widerstand, eine Quadrieranordnung, die die Klemmenspannung des Widerstands abgreift und eine Ausgangsspannung liefert, die dem Quadrat ihrer Eingangsspannung entspricht, eine mit dem Ausgang der Quadrieranordnung verbundene Simulieranordnung zur Fachbildung der Zeitkonstante des Wärmeaustausche zwischen dem Läufer und seiner Umgebung, welche die Ausgangsspannung der Quadrieranordnung in Übereinstimmung mit dieser Zeitkonstante zeitlich verändert,, eine Anordnung zur Lieferung einer Bezugsspannung, welche die Grenztemperatur darstellt, die von dem Läufer nicht überschritten werden darf, und durch eine Vergleichsanordnung zum Vergleich dieser Bezugsspannung mit der Ausgangsspannung der Zeitkonstanten-Simulieranordnung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadrieranordnung durch eine Multiplizieranordnung gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadrieranordnung durch einen Spannungsteiler gebildet ist, der einen spannungsabhängigen Widerstand enthält, dessen Strom-Spannungs-Kennlinie die Form i = K.V hat, wobei K eine Konstante ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker zwischen die "Quadrieranordnung und die Zeitkonstanten-Simulieranordnung eingefügt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Zeitkonstanten-Simulieranordnung durch ein RG-Glied gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Lieferung der BezugBspannung so ausgebildet ist, daß die Bezugsspannung abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur steigt, und umgekehrt. ^v

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Verwendung bei einem Motor, der durch Leistungstransistoren gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur so bemessen ist, daß die für die Transistoren erreichte Grenztemperatur konstant bleibt. ·

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Lieferung der Bezugsspannung einen Widerstands-Spannungsteiler aufweist, der wenigstens einen Thermistor enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8_f dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstands-Spannungsteiler in Serie in den Emitter-Kollektor-Kreis eines Transistors eingeschaltet ist, dessen Basisvorspannung veränderlich ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsanordnung mehrere parallel geschaltete Komparatoren enthält.

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