DE2351157A1

DE2351157A1 - Anzeigeeinrichtung zum schutz von elektromagnetischen geraeten vor ueberhitzung

Info

Publication number: DE2351157A1
Application number: DE19732351157
Authority: DE
Inventors: David Richard Boothman; Everett Charles Elgar; David Walter Nutt
Original assignee: General Electric Canada Co
Current assignee: General Electric Canada Co
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1974-04-18
Also published as: JPS4976052A; CA962332A; GB1452611A; FR2203195A1

Description

Anmelderin: Canadian General Electric Company Limited, . Peterborough, Ontario/Kanada

Anzeigeeinrichtung zum Schutz von elektromagnetischen Geräten vor Überhitzung

Die Erfindung betrifft eine statische Anzeigeeinrichtung zum Schutz von elektromagnetischen Geräten vor Überhitzung infolge eines zu hohen Stroms; insbesondere betrifft die Erfindung eine thermische Überbelastungsanzeige mit einer reziproken bzw. gegenläufigen Zeitkennlinie für einen elektromagnetischen Verbraucher, bei welchem die elektrischen und magnetischen Verluste sowie die thermischen Eigenschaften der Last bzw. des Verbrauchers beim Erwärmen sowie ggf. beim Abkühlen zu berücksichtigen sind.

Eine Überhitzung des Verbrauchers infolge elektrischer, thermischer Verluste oder infolge von Verlusten der IR Art tritt insbesondere bei Motoren und anderen Verbrauchern auf, da die Überhitzung als Funktion des in diesen Einrichtungen •fließenden Stroms zunimmt. Im Laufe der Jahre sind daher Nachbildungseinrichtungen entwickelt worden, welche Betriebsdaten aufweisen, die den elektrischen, thermischen Kenndaten

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des Verbrauchers gleichen; im folgenden werden die Kenndaten durch Kurven dargestellt, in welchen die thermische Schadensoder die sichere Betriebszeit über dem Strom aufgetragen ist. Die Nachbildungseinrichtungen werden im allgemeinen zum Abschalten des Verbrauchers oder der Last für alle Überlastungswerte verwendet, bevor ein Schaden eingetreten ist (oder die zulässige Zeit verstrichen ist). Hierbei ist mit dem Ausdruck sichere Betriebszeit bei jeder Überbelastung im wesentlichen die Zeit bezeichnet, bei welcher eine thermische Beanspruchung an dem Verbraucher groß genug wird, so daß der Hersteller nicht mehr länger bereit ist, die normale Lebensdauer bei voller Belastung zu garantieren; oder mit anderen Worten, durch derartige nachteilige Vorkommnisse' wird die Lebensdauer des Verbrauchers in einem nicht genau berechenbaren Umfang verkürzt, der aber groß genug ist, daß der Hersteller nicht bereit ist, seine Verwendbarkeit für die normale Lebensdauer zu gewährleisten.

Elektromechanische Überlastungsrelais sind nachgebildete Einrichtungen, welche im allgemeinen zum Schutz eines Verbrauchers verwendet werden. Derartige Relais weisen ein Bimetallelement auf, dem ein Paar Kontakte und ein Heizelement zugeordnet sind, das mit dem durch den Verbraucher fließenden Strom betrieben wird, um das Bimetallelement entsprechend diesem Strom aufzuheizen. Mit Hilfe dieser Kontakte, die in die Zuführleitungen zu dem Verbraucher geschaltet sind, wird, wenn das Bimetall überhitzt wird, der Verbraucher von den Leitungen abgeschaltet. Vorteilhaft und angenehm ist bei diesen Relais ihre Eigenschaft, während ihrer Betriebszeit die elektrischen, thermischen Verluste von vorhergehenden, ungünstigen Überbelastungen beizubehalten und _zu berücksichtigen, welche nicht zu einem Abschalten des Verbrauchers geführt haben; diese dem Relais innewohnende Speicherfähigkeit verdankt es den thermischen Speichereigenschaften des Bimetallelements

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sowie der Umgebung. Bei kurzen zyklischen Überbelastungen, welche nicht zu einem Abschalten des Verbrauchers führen, arbeitet daher das Relais infolge der in der Einrichtung gespeicherten Wärme bei jeder nachfolgenden Überbelastung im allgemeinen schneller. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Tatsache berücksichtigt wird, daß ein bereits warmer Verbraucher viel leichter durch eine Überbelastung thermisch beansprucht wird.

Leider kann jedoch mit den Relais mit einem Bimetallelement die Temperatur nicht so genau gefühlt werden, wie es in einigen Fällen erforderlich ist. Grundsätzlich hat das Bimetallelement im Vergleich zu der Zeitkonstante eines Motors eine sehr kurze Zeitkonstante, so daß es siehe schneller erhitzt und abkühlt als der Motor; die gemäß der Erfindung geschaffene Anzeigeeinrichtung weist Zeit- ■ konstanten auf, die gleich denen des Motors sind, und fühlt dadurch dessen' Temperatur genau. Bei Motoren mit einer langen Anlaß- bzw. Anlaufzeit, wo beispielsweise die Anlaßströme groß sind, ist das Bimetallelement oft schon ausreichend erwärmt, nachdem der Motor angelassen ist, so daß dieser fälschlicherweise abgeschaltet wird. Dies wird bekanntlich als Überschwingen oder Übersteuern bezeichnet; umgekehrt wird ein Ausfall oder ein Versagen des Bimetallelements beim schnellen Ansprechen auf Überbelastungen als Nachhängen oder Nacheilen bezeichnet.

Obwohl diese Haehteile in einigen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Motoren mit langen zulässigen Anlaufzeiten, nur eine geringe untergeordnete Rolle spielen, machen sie es doch erforderlich, das Relais für einen gewissen Teil der Anlauf- oder Anlaßperiode, beispielsweise bis zu 10 sek. kurzzuschließen, um so die Betriebszeit des Relais zu verlängern und damit dem Überschwingen oder Übersteuern

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Rechnung zu tragen. Jedoch schwingt das Relais oft trotzdem über. Obwohl es, um das Überschwingen oder Übersteuern zu verhindern, möglich scheint, das Relais so lang wie notwendig kurzzuschließen, ist im allgemeinen festzustellen, daß ein Kurzschließen für mehr als 10 sek. den Motor im Fall einer Blockierung oder eines Stillstands unzulässig gefährdet. Die Wachbildungseinrichtung in Form eines Überlastungsrelais kann daher nicht für alle Anwendungszwecke wirksam einen angemessenen Überlastungsschutz sowohl im Stillstand als auch während des Laufs darstellen; natürlich kann es auch nicht voreingestellt werden, um jeweils für eine spezielle Stillstandszeit und einen bestimmten Laufwert einzuschalten. Infolge dessen sind in den letzten Jahren statische Überlastungsechaltönten .entwickelt worden, um das Überlastungsrelais zu ersetzen. In einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung P der Anmelderin (Anwaltsakte 0-3351; US-SN 153 623) ist eine Erfindung beschrieben, bei welcher das dem Relais innewohnende Speichervermögen zur Berücksichtigung einer tatsächlichen Verbrauchererwärmung infolge des elektrischen, thermischen Verlustes nachgebildet ist. In dieser Anmeldung weist die statische Überlastungsanzeige analoge Einrichtungen in Form von Widerständen und Kapazitäten auf, um das thermische Verhalten des Kupfers nachzubilden, so daß dessen Betriebskennlinie erheblich mehr der thermischen Schadenskennlinie des Verbrauchers gleicht. Bei elektromagnetischen Verbrauchern wird dieser jedoch nicht nur

durch den I. R-Verlust sondern auch durch den Energieverlust in dem magnetischen Material erwärmt; mit anderen Worten bei einem Verbraucher in Form eines Motors erwärmt die Energie, die sowohl in den Leiterspulen als auch in dem Kernmaterial in Wärme umgesetzt wird, den Verbraucher und insbesondere dessen Isoliermaterial.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Überlastungs-

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Anzeigeeinrichtung für einen elektromagnetischen Verbraucher mit Hilfe von analogen Einrichtungen zu schaffen, deren elektrische Widerstände und Kapazitäten ausreichen, um sowohl den Widerstand als auch die Kapazität der elektrischen und magnetischen Komponenten des Verbrauchers darzustellen, und deren Stromeingänge ausreichen, um die Verluste in dem Verbraucher darzustellen, so daß dessen Betriebskennlinie noch mehr der thermischen Schadenskurve des Verbrauchers gleicht.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für einen Motor ist die Anzeigeeinrichtung^ gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zum Fühlen des Stroms an dem Motor und zum Erzeugen eines Stroms, welcher eine Funktion, dieses Stroms ist, durch eine Quelle mit einem verhältnismäßig konstanten Strom, durch eine thermisch analoge Einrichtung mit ersten und zweiten kapazitiven Einrichtungen, die mit Widerständen in einer Schaltungsanordnung verbunden sind, deren elektrische Kenndaten die thermischen Widerstände und Kapazitäten der elektrischen und magnetischen.Komponenten des Verbrauchers sowie der Übertragung zwischen diesen Elementen darstellen, durch erste und zweite kapazitive Einrichtungen, die an die Schaltungsanordnung bzw. an die Quelle konstanten Stroms angeschaltet sind, um diese aufzuladen, um damit den thermischen Kenndaten des Motors Rechnung zu tragen, und durch eine mittels Spannung erregte Einrichtung, die an die erste und/oder zweite kapazitive Einrichtung zum Fühlen der an ihr anliegenden Spannung und zum Fühlen einer vorherbestimmten Spannung angeschlossen ist, die einer bestimmten, zulässigen Temperatur am Verbraucher entspricht und mit welcher eine. Anzeige dieser Temperatur geschaffen wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung für einen Verbraucher in Form eines Motors wird anhand der folgenden Beschreibung

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unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzeisn erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine einfache grafische Darstellung, in welcher die Betriebskennlinie der in Fig. 1 dargestellten Anzeigeeinrichtung wiedergegeben ist; und

Fig. 3 eine weitere grafische Darstellung, welche den Spannungsanstieg an einem Kondensator C2 in der Schaltungsanordnung der Fig. 1 für verschiedene Stromwerte zeigt.

In Fig. 1 ist ein Motor 10 über Unterbrecher 11 an Leitungen L1 bis L3 einer dreiphasigen Wechselstromquelle angeschlossen; die in ihrer Gesamtheit mit 12 bezeichnete Anzeigeeinrichtung sind zweckmäßige Werte für einige der unten näher bezeichneten Bauelemente angegeben. Die Anzeigeeinrichtung 12 für den Motor oder irgendeinen anderen elektromagnetischen Verbraucher weist folgende Teile auf: eine Schaltungsanordnung mit Strom-Spannungswandlern T1 bis T3, Dioden D1 bis D3, einer Zenerdiode Z1, einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1 zum Erzeugen einer Spannung, die dem Maximalstrom in einer der Leitungen L1 bis L3 proportional ist, Widerständen E2 bis R7, einem Transistor und Dioden D4 bis D6, welche an die Gleichspannungsleitungen 13 und 14 einer weiteren Energiequelle angeschlossen sind und ein einstellbares spannungs-stromabhängiges Ventil zur Erzeugung eines Stromsjam Kollektor des Transistors Q1 bilden, welcher eine Funktion des Verbraucherstroms ist; ein weiteres Ventil wird durch Widerstände E8 und R9 und einen Transistor 02 gebildet, um einen verhältnismäßig konstanten Strom für den Kollektor dieses Widerstands zu erzeugen; eine

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thermische Analogeinrichtung für den Motor weist einen Widerstand R10 und einen Kondensator 02 zur Nachbildung des thermischen Widerstandswerts der Leiter des Motors für Umgebungsbedingungen bzw. für die Leiterwärmekapazität, einen Widerstand R 11 und einen Kondensator 0 3 zur Nachbildung des thermischen Widerstandswerts für den Magnetkern des Motors für Umgebungsbedingungen bzw. für die Kern-Wärmekapazität, und einen Widerstand R 12 zum Nachbilden des thermischen Widerstandswerts für die Leiter in dem Kern .auf; eine einstellbare durch Spannung erregte Anzeigeeinrichtung wird durch Widerstände R13 und R14, einen Kondensator 04- und einen Operationsverstärker einer Ausführungsform gebildet, welcher die Schaltung nicht nachteilig beeinflußt.

Die Anzeigeeinrichtung 12 arbeitet folgendermaßen: wenn der MotorrStrom von der Wechselstromquelle aufnimmt, wird die Spannung an der Basis des Transistors Q1 negativ genug, um ihn anzuschalten, so daß der Kondensator 02 aufgeladen wird; dieses Aufladen bildet das Erwarmen der Motorleiter infolge

2 der elektrischen Wärmeverluste oder der I R-Verluste nach.

Gleichzeitig schalten die Transistoren Q3, Q4- und Q2 an, so daß der Kondensator 03 über den Transistor Q2 auf einen verhältnismäßig konstanten Wert geladen wird, wodurch die Erwärmung des Motoreisens infolge der mangetischen.Wärmeoder Kernverluste nachgebildet wird. Über den Widerstand R 12 kann ebenfalls etwas Strom von dem Transistor Q1 zum Laden des Kondensators 02 fließen, wodurch die Wärme-.übertragung von den Leitern an den Kern dargestellt ist. Wenn die Spannung an dem Kondensator 02 einen bestimmten durch den Widerstand R13 voreingestellten Wert erreicht, der einer bestimmten zulässigen Motortemperatur entspricht, wird ein Verstärker 15 angeschaltet, wodurch eine Relaisspule 18 zur Betätigung des Unterbrechers 11 erregt wird, um den Motor anzuschalten. Wenn der Kondensator 02 infolge einer Überbelastung wesentlich überladen wird, wird der

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Motor abgeschaltet; der Widerstand R13 kann dann einfach auf den Stromwert eingestellt werden, der für.den Motor beim Schalten fließt. Da beim Blockieren des Motors dieser in einer kürzeren Zeit, welche im allgemeinen als die Blockierzeit bezeichnet wird, abgeschaltet werden sollte, sind Widerstände Rf? bis R7 und Dioden D4- bis D6 vorgesehen, wobei durch Einstellen des Widerstands R7 eine bestimmte. Blockierzeit für den Motor voreingestellt werden kann.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Spannung an dem Widerstand R2 für verschiedene Werte einer feststehenden Überbelastung auf einen Wert ansteigt, der durch die Einstellung am Widerstand R13 bestimmt ist, für welchen dann, wie vorbeschrieben, ein Signal an dem Verstärkerausgang anliegt; die in der Fig. angegebenen Zeitpunkte T6 bis T2 und T *> sind dann die Betriebs- oder Schaltzeiten für die in Fig. 1 dargestellte 'Anzeigednrichtung für die entsprechenden Überlastungswerte an dem als Last verwendeten Motor. Die in Fig. 2 dargestellte Betriebskennlinie wird einfach durch Auftragen dieser Schaltzeitpunkte und Überlastungen erhalten. Hieraus ist zu ersehen, daß für den Wert 6XFL (sechs mal der Strom bei Vollast) die Anzeigeeinrichtung arbeitet oder ein Signal an dem Verstärkerausgang in einem Zeitabschnitt 0 bis T6 erzeugt, weil am Endes dieses Zeitabschnittes die Spannung am Kondensator C2 gerade etwas höher ist als"die Spannung an dem Schleifarm des Widerstands R13; wie gefordert, ist die Arbeitskennlinie der Anzeigeeinrichtung natürlich eine inverse bzw. umgekehrte Kurve.

Wenn der Motor nicht anläuft oder blockiert, liegt, wie oben ausgeführt, ein Signal an dem Verstärkerausgang an. Ein sicherer Motorbetrieb erfordert eine maximale Schaltzeit für einen bestimmten Stromwert beim Blockieren, um

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so den Motor dann auch in diesem Fall zu schützen. Der Stromwert beim Blockieren ist im allgemeinen 6XE¹L (oder sechö mal der Strom bei Vollast) Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die entsprechende Schaltzeit im Falle des Blockieren dann der Zeitabschnitt 0 bis T6 ist. Da sich die Vollast entsprechenden Ströme ebenso wie die Schaltzeiten im Falle des Blockieren mit der Motorgröße ändern, ist es zweckmäßig, das Arbeitszeitintervall 0 bis T6 auf das Sechsfache des Stroms bei Vollast voreinzustellen, ohne dadurch die Kontinuität der Arbeitskennlinie zu stören, welche im Augenblick der Motorschadenslinie gleicht. In Fig. 1 ist das Intervall 0 bis T6 bei der Anzeigeeinrichtung dadurch voreingestellt, daß der Schleifarm des Widerstands R7, wie oben .ausgeführt, eingestellt wird.

Ein sicherer Motorbetrieb erfordert auch einen maximalen . Schaltwert für einen bestimmten Überlastungspegel während des Laufs, um so den Motor vor einem Wärmeschaden während seines Laufs zu schützen; der im allgemeinen gewählte Überlastungspegel bei laufendem Motor ist 1,05FL (oder das 1,05-fache des Stroms bei Vollast). Wie ebenfalls aus Fig. 2 zu ersehen ist, sollte der entsprechend, dargestellte Anschaltwert einstellbar sein, um ihn an verschiedene Motore anzupassen, ohne dabei die Arbeitskennlinie zu zerstören. Das Voreinstellen des Betriebspegels für diese allgemein angesetzte Überlastung.bei laufendem Motor wird dann, wie ebenfalls oben ausgeführt, mittels des einstellbaren Widerstands E13 vorgenommen. .

Aus Fig. 1 ist ferner zu ersehen, daß der Kondensator C2 über einen elektronischen Schalter 16 und einen diesem zugeordneten Widerstand R19, und ein Kondensator C3 über einen entsprechenden Schalter 17 und einen Widerstand R20 aufgeladen wird. Jeder -Schalter ist auch an einen einfachen Oszillator angescHbssen, welcher die Schalter bei der Oszillatorfrequenz,

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welche durch Ändern eines Widerstands E 24- eingestellt . werden kann, an- und abschaltet; mittels dieser Anordnung kann dann die Ladezeit oder die Zeitkonstante der Schaltung vergrößert werden. Obwohl diese Einrichtungen nicht enthalten sein müssen, können, wenn sie vorgesehen sind, kleinere Kondensatoren, welche Folienkondensatoren sein können, verwendet werden, die dann die Ladung besser halten als große Kondensatoren, wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren.

Die vorbeschriebene Anzeigeeinrichtung kann daher einfach geeicht v/erden, schwingt oder steuert nicht über, und eilt nicht nach; die Anzeigeeinrichtung für einen Motor, deren Schaltzeit im Fall des Blockieren und deren Überstromschaltpegel bei laufendem Motor einstellbar ist, weist eine elektrische Analogeinrichtung· auf, welche die thermischen Kennwerte bei einer Erwärmung des Motors nachbildet, so daß seine Arbeitskennlinie dem tatsächlichen Temperaturverlauf des Motors entspricht. Die Anzeigeeinrichtung kann aber auch folgendermaßen eingestellt werden, um anzuzeigen, wann die Maschine nach der Anzeige einer überhöhten Temperatur ausreichend ausgekühlt ist, um wieder gestartet zu werden. · Grundsätzlich ist hierzu nur eine Rückkopplungsschaltung an dem Verstärker 15 erforderlich. Mit diesem einfachen Zusatz, mit welchem eine Anzeige bei Ubertemperatur zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu welchem die Transistoren Q1 bis Q4 abgeschaltet sind, arbeitet die Schaltung folgendermaßen.

Der Kondensator C2 wird über einen pendelnden Schalter 16 und^vdie Widerstände R10 und RI2 entladen, welche die Kühlung der Motorstromleiter bei dessen Abschalten darstellen. Der sich über de.n Widerstand R12 entladende Kondensator stellt dann wieder den Wärmeübergang von den Stromleitern zu dem Kern dar. In ähnlicher Weise entlädt sich der Kondensator C3

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über den Schalter 17 und den Widerstand RI1. Sobald der Kondensator G2 sich auf eine bestimmte niedrigere Spannung entladen hat, di.e durch die Einstellung eines Widerstands R22 in der Kückkopplungsschleife bestimmt ist und welche eine sichere Anlaßtemperatur für den Motor darstellt, wird der Verstärker 15 in seinen ursprünglichen oder den Anzeigezustand zurückgeschaltet, den er vor einer überhöhten Temperatur einnimmt, um dadurch anzuzeigen, daß der Motor ausreichend gekühlt ist und wieder angelassen werden kann. Bei langem Abschalten des Motors vrerden natürlich die Kondensatoren vollständig entladen, und stellen damit für die Zukunft einen kalten Motor dar.

In der Praxis betragen die Motorkühlzeiten für Motore von 100 bis 1000 PS 2.000 bis 50.000 sek. folglich ist es im allgemeinen zweckmäßig, die vorbeschriebene Oszillator-Schaltanordnung zu verwenden, um dadurch die Zeitkonstänten der Schaltung weiter zu erhöhen und damit auch eine, sehr große Zunahme in der Zeitkonstante des Motors zu berücksichtigen, wenn er, ohne daß er sich dreht, auskühlt. Eine Möglichkeit hierfür ist in Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist eine Oszillatorsteuerung 21 hinzugefügt und an die Anordnung der Transistoren Q3 und 04 angeschlossen, welche vorher dazu verwendet worden sind, den Zustand des Transistors Q2 und den Oszillator 20 zu steuern; Letzterer ist dann auch mit einem weiteren Widerstand R25 und einem elektronischen Schalter 19 versehen worden, welcher die gleiche Bauart aufweist wie die Schalter 16 und 1?. Die Oszillatorsteuerung 21 kann irgendeine Einrichtung sein, welche die unterschiedlichen Spannungspegel an dem Kollektor des Transistors 04 fühlen kann und den Schalter 19 in Abhängigkeit vor, dem Spannungspegel an- und abschalten kann.

Die auf diese Weise abgeänderte Anzeigeeinrichtung arbeitet folgendermaßen. Wenn der Motor abgeschaltet wird, schalten die

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Transistoren Q1 bis Q4 ab und die Spannung am Kollektor des Transistors Q4- steigt von einer niedrigen Spannung auf eine höhere Spannung an. Um mit der verwendeten Oszillatorsteuerung 21 den Schalter 19 bei Auftreten der höheren Spannung anzuschalten, sind Widerstände R24· und R25 parallelgeschaltet wodurch die Oszillatorimpulsbreite schmal gemacht wird, um so das Entladen der Kondensatoren 02 und 03 weiter zu verlangsamen und damit die Zeitkonstanten der Schaltung zu vergrößern. Dasselbe Ergebnis könnte dadurch erreicht werden, daß die Impulsbreite beibehalten und die Frequenz mittels derselben Steuerschaltung herabgesetzt wird.

Mit der in Fig. 1 wiedergegebenen Anzeigeeinrichtung ist somit nur eine durch eine Spannung erregte Anzeigeeinrichtung dargestellt. In der Praxis kann es jedoch zweckmäßig sein, eine zweite Einrichtung an den Kondensator 03 anzuschließen. Die erste Anzeigeeinrichtung kann dann so eingestellt werden, daß sie arbeitet, wenn die Temperatur der Motorstromleiter beispielsweise 180° übersteigt - wobei eine Erwärmung der Stromleiter beim Anlassen des Motors zugelassen wird, während die zweite Einrichtung so eingestellt werden kann, daß sie arbeite 1f, wenn die Kerntemperatur beispielsweise 180° die maximal zulässige Temperatur für die im allgemeinen verwendete Isolation - übersteigt. Die Ausgänge der beiden Einrichtungen würden dannüberwacht, um anzuzeigen, wann die Temperatur einer der beiden Einrichtungen überschritten wird.

Vorstehend ist somit insbesondere eine eine Motorüberbelastung anzeigende Einrichtung beschrieben worden, welche entsprechend der tatsächlichen Temperatur des Motors arbeitet; die Kennlinie der Anzeigeeinrichtung kann eingestellt werden und die Anzeigeeinrichtung selbst kann für eine Anzeige angepaßt werden, wenn der Motor ausreichend ausgekühlt ist, nachdem er überlastet war, um dann an ihn wieder Energie anzulegen.SeIbstverständlich kann die Anzeigeeinrichtung auch für andere elektromagnetische Verbraucher, wie beispieslweise einen Transformator u*ä. angewendet werden.

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- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche-

1.[Statische Anzeigeeinrichtung zum Schutz von elektromagneti-

^v ' sehen Geräten.vor Überhitzung infolge eines zu hohen Stromes,

gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zum Fühlen des Stroms des Geräts (10) und zum Erzeugen eines Stroms, welche eine Funktion des Gerätestroms ist; durch eine Quelle verhältnismäßig konstanten Stroms; durch thermische Analogeinrichtungen mit ersten und zweiten kapazitiven Einriohtungen(C2,C3)» welche mit Widerständen (R10,R11) in einer Schaltungsanordnung verbunden sind, deren elektrische Kennwerte die thermischen Widerstandsund kapazitiven-Werte der elektrischen und magnetischen Komponenten des Geräts und den Wärmeübergang zwischen diesen Komponenten darstellen, wobei die erste und zweite kapazitive Einrichtung (G2, C3) an die Schaltungsanordnung bzw. die Quelle konstanten Stroms zu ihrer Aufladung angeschaltet sind, um die thermischen Kenndaten des Geräts zu berücksichtigen, und durch eine durch Spannung erregte Einrichtung (R13_? R14, C4, 15), die zumindest an einender beiden kapazitiven Einrichtungen (C2, C3) zum Fühlen der an diesen anliegenden Spannung und bei einer vorbestimmten, der jeweils zulässigen Gerätetemperatur entsprechenden Spannung eine Temperaturanzeige schafft.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Anaiaogeinrichtung eine erste Schaltung mit einem ersten Kondensator (C2) und einem ersten dazu parallelgeschalteten Widerstand (R10), eine zweite Schaltung mit einem zweiten Kondensator (C3) und einem zweiten dazu parallelgeschalteten Widerstand (R11) und einen dritten, zwischen die erste und zweite Schaltung geschalteten Widerstand (R12), wobei die Schaltungsanordnung, und die durch eine Spannung erregte Einrichtung (R13, R14·, C5_S 15) an den ersten Kondensator (C2) und die Quelle

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konstanten Stroms an den zweiten Kondensator (C3) geschaltet ist.

3. Anzeigeeinrichtung nach-Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß jeweils elektronische Schalter (16,17) in Reihe mit einem der Kondensatoren (C2,C3) geschaltet sind, und daß ein Oszillator (20) an die Schalter (16,17) angeschaltet ist, um deren Anschalt- und Ausschaltzeitpunkt zu steuern, wobei die Ladungszeiten der Kondensatoren (C2, C3) durch die Schalter (16,17)j die deren Ladung intermittierend unterbrechen, verlängertsind.

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3» um anzuzeigen, wann das Gerät nach einer Übertemperaturanzeige ausreichend abgekühlt ist ,um wieder gestartet zu v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Spannung erregte Einrichtung (R13»R14-,04,15) zwei Ausgangszustände aufweist und bei einer vorbestimmten Spannung von dem einen Zustand auf den anderen umschaltet, um eine überhöhte Gerätetemperatur anzuzeigen, und bei viel niedrigeren Temperatur wieder auf den einen Zustand zurückschaltet, um anzuzeigen, daß sich das Geräte (10) ausreichend abgekühlt hat.

5- Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4·,. gekennzeichnet durch eine Oszillatorsteuerschaltung (21), welche auf den Gerätestrom anspricht, damit der Oszillator (20) mit einer Impulsbreite, wenn Strom in das Gerät fließt und mit einer schmäleren Impulsbreite schwingt, wenn kein Strom fließt, wobei die Entladezeiten der Kondensatoren (C2,C3) verlängert sind, um eine Kühlung des Geräts (10) zu ermöglichen.

6. Thermische Überlastungsanzeigeeinriehtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Schutz eines an eine Energiequelle angeschalteten Motors, wobei die umgekehrte bzw. reziproke Arbeitskennlinie der Anzeige-

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einrichtung der thermischen Schadenskurve für den Motor weitgehend gleicht und Betriebszeiten für die Zeit eines Motorstillstands sowie ein Stromschaltwert bei laufendem Motor voreingestellt werden, g e k e η η zeichnet durch zwei an eine andere Energiequelle angeschaltete Gleichspannungsleitungen (14,15)} durch eine Einrichtung (T1 bis T3; D1 bis DJ; Z1, R1, C1) zum Erzeugen einer dem Strom am Motor proportionalen Spannung; durch ein spannungs-stromabhängiges Ventil (E2 bis E7, QI, D4 bis D6), welches zwischen die Leitungen (14,15) und an die eine Spannung erzeugende Einrichtung ange-v schlossen ist, wobei der Strom von dem Yentil eine !Funktion des Stroms am Motor (10) ist, durch ein zwischen die Leitungen (14,15) geschaltetes Stromventil mit konstantem Strom, durch einen ersten Widerstand (R10) und einen Kondensator (02) der dazu parallel und an das spannungsstromabhängige Ventil zur Berücksichtigung des elektrischen Wärmeverlusts des Stroms an dem Motor (10) parallelgeschaltet ist; durch einen zweiten Widerstand (R11) und einen Kondensator (05)_s der parallel dazu und an das Ventil konstanten Stroms unter Berücksichtigung des . magnetisches Wärmeverlusts des Stroms an dem Motor (10) angeschaltet ist; durch einen drivcer.. zwischen die ersten und zweiten Widerstände (R10,R11) und die Kondensatoren (C2,05) geschalteten Widerstand zur Berücksichtigung des zwischen den Elementen erfolgenden Energieübergangs; und durch eine durch eine Spannung erregte Anzeigeeinrichtung (R13,R14, 04,15), die zumindest an eine der beiden Kondensatoren (G2,C5X zum Klhlen der Spannung angeschaltet ist und bei einer vorbestimmten, einer speziellen, jeweils zulässigen Motortemperatur entsprechenden Spannung eine Anzeige erzeugt, wobei das spannungs-stromabhängige Ventil und die Anzeigeeinrichtung zum Voreinstellen der Betriebszeit für den Stillstandzeitpunkt bzw. für den Stromschaltwert bei laufendem Motor einstellbar sind.

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7» Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge ke η η ζ e i chne 1;, daß jeweils ein Schalter (16,17) in Reihe mit jeweils einem Kondensator (C2, C3) geschaltet ist, und daß ein Oszillator (20) an die Schalter (16,17) angeschlossen ist, um deren Anschalt- und Äbschaltzeit zu steuern, wodurch die Zeitkonstanten der Schaltungen verlängert sind.

8. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, um anzuzeigen, wann der Motor nach einer Üb ertemperaturanzeige ausreichend abgekühlt ist, um ihn von ®uem anlaufen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Spannung erregte Einrichtung (K13,R14-, 04,15) zwei Ausgangszustände aufweist und bei einer vorbestimmten Spannung von einem Zustand in den anderen Zustand umschaltet, um eine überhöhte !temperatur anzuzeigen, und bei einer viel niedrigeren Temperatur wieder auf den einen Zustand zurückschaltet_t um anzuzeigen, daß der Motor ausreichend abgekühlt ist, und daß der Oszillator (20) mit einer schmäleren Impulsbreite schwingt, wenn der Motor (10) keinen Strom aufnimmt_t als wenn er einen aufnimmt, um dadurch die Zeitkonstante entsprechend der größeren Zeitkonstantes des Motors (10) zu. verlängern, wenn dieser, ohne daß er sich dreht, abkühlt.

9. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere durch eine Spannung erregte Einrichtung an. dem zweiten Kondensator (GJ) angeschaltet ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um anzuzeigen, wann eine der beiden Einrichtungen eine Anzeige erzeugt;» durch. welche die Anzeigeeinrichtung anzeigt, daß entweder der elektrische oder der magnetische Wärmeverlusifc zu hoch ist.

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