DE4225691A1

DE4225691A1 - Max. output power controller for transformers and motors - includes A=D converters, computer and controller responsive to temp.-dependent resistive voltage divider wired to hot spot on component surface

Info

Publication number: DE4225691A1
Application number: DE19924225691
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Pattloch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1994-02-10

Abstract

A battery-charger (1) is supplied with current from a mains transformer (5) via a rectifier (7) and a controller (9) which is adjusted (17) by a computer (19) processing the digitised (21) signal from an NTC resistor (13) installed at the hottest point on the surface (11) of the transformer. Table look-up gives the actual surface temp. for comparison with a stored max. value. The control enables the transformer to be operated at max. output irrespective of the ambient temp. USE/ADVANTAGE - With transformers and motors, simple and inexpensive self-checking appts. allows full utilisation of rated power.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Bereitstel lung der maximalen Abgabeleistung von thermisch begrenzt belast baren Bauelementen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange gebenen Art.The invention relates to a control device for the ready the maximum output of thermally limited loads cash components in the preamble of claim 1 given type.

Bei der Bemessung der Baugröße eines elektrischen Bauelementes sind die geforderte maximale Umgebungstemperatur und der einge schwungene thermische Zustand wesentliche Parameter.When dimensioning the size of an electrical component are the required maximum ambient temperature and the on curved thermal state essential parameters.

Alle Bauelemente, bei denen sich im Betrieb eine Erhöhung der Oberflächentemperatur einstellt, müssen so bemessen sein, daß ihre maximal zulässige Oberflächentemperatur auch bei maximaler Umgebungstemperatur und Dauerlast nicht überschritten wird. Das bedeutet, daß bei einer durchschnittlichen Raumtemperatur von 20 Grad Celsius und intermittierendem Betrieb, die Bauleistung nicht voll genutzt werden kann.All components in which there is an increase in operation Surface temperature must be such that their maximum permissible surface temperature even at maximum Ambient temperature and continuous load is not exceeded. The means that at an average room temperature of 20 degrees Celsius and intermittent operation, the construction work cannot be fully used.

Bei Bauelementen, deren Oberflächentemperatur nicht oder nur gering in die gesamte Leistungsfähigkeit eines Systems eingeht, ist dies kein Problem.For components whose surface temperature is not or only has little impact on the overall performance of a system, this is not a problem.

So ist es z. B. bei Elektromotoren häufig der Fall, daß in einem Arbeitsablauf sehr unterschiedliche thermische Belastungen der Motorwicklung auftreten. Meist wird nun hinsichtlich dieser unterschiedlichen thermischen Belastungen nur der Versuch unter nommen, eine Übertemperatur der Wicklungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden verschiedenen Wege beschritten. In einem Verfahren wird der Motor so ausgelegt, daß auch im ungünstigsten Betriebsfall die maximal zulässige Temperatur nicht überschritten wird. Zusätzlich kann ein Überlastungsschutz z. B. in Form einer Sicherung vorgesehen sein. Ein anderes Verfahren findet dann Anwendung, wenn besonders extreme Belastungskombinationen nur selten auftreten. Hier sieht man eine Möglichkeit vor, den Motor automatisch abzuschalten, wenn diese extremen Umstände eintreten.So it is z. B. in electric motors often the case that in one Workflow very different thermal loads of Motor winding occur. Mostly now regarding this different thermal loads only the experiment under to avoid overtemperature of the windings. To There are various ways of doing this. In one The engine is designed so that even the worst Operating case, the maximum permissible temperature is not exceeded becomes. In addition, overload protection z. B. in the form of a Fuse should be provided. Another procedure then takes place Use when particularly extreme load combinations only rarely occur. Here you see a possibility, the engine automatically switch off when these extreme circumstances occur.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Mängel zu beheben und eine Regeleinrichtung für die Bereitstellung der maximalen Abgabeleistung von thermisch begrenzt belastbaren Bau elementen zu schaffen, die sich selbst steuernd, einfach und billig ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird durch die im Patent anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.The object of the invention is to address the shortcomings indicated to fix and a control facility for the provision of the maximum output of thermally limited construction creating elements that are self-controlling, simple and is cheaply trained. This task is carried out by the patent Claim 1 marked invention solved.

Durch Anhebung oder Reduzierung der in die Last abgegebenen Leistung wird die Oberflächentemperatur des Transformators auf den maximal möglichen Wert und somit auf die maximal mögliche Abgabeleistung geregelt. Der wesentliche Vorteil besteht aber darin, daß bei wechselnden thermischen Belastungen ein unter brechungsfreier Betrieb möglich ist. Hierbei wird ein Überschrei ten der maximalen Oberflächentemperaturen an thermisch begrenzt belastbaren Bauelementen selbst bei maximaler Umgebungstemperatur und Dauerlast mit einfachsten Mitteln sicher vermieden. Durch die Regelung der Oberflächentemperatur auf ihren maximal möglichen Wert, steht unabhängig von der Umgebungstemperatur die maximale Abgabeleistung stets zur Verfügung.By raising or lowering the amount delivered to the load Power is based on the surface temperature of the transformer the maximum possible value and thus the maximum possible Power output regulated. But the main advantage is in that with changing thermal loads one under uninterrupted operation is possible. This is an overwrite th of the maximum surface temperatures at thermally limited resilient components even at maximum ambient temperature and continuous load safely avoided with the simplest of means. Through the Regulation of the surface temperature at its maximum possible Value, the maximum is independent of the ambient temperature Power output always available.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Figur näher beschrieben.Further advantageous refinements of the subject matter of the invention can be found in the further subclaims. The invention becomes closer with the aid of an exemplary embodiment and a figure described.

Nach der Zeichnung besteht die Einrichtung aus einem Akkulade gerät 1, die von einem Stromversorgungsteil 3 mit einem Transfor mator 5 und einem Gleichrichter 7 und über ein Stellglied 9 gespeist wird. Mit dem thermisch am höchsten belasteten Punkt auf der Oberfläche 11 des Transformators 5 ist ein Temperaturfühler 13 gut wärmeleitend verbunden. Dieser Temperaturfühler 13 ist ein temperaturabhängiger Widerstand, z. B. ein NTC-Widerstand. An dem Spannungsteiler, der aus einem festen Widerstand 15 und dem temperaturabhängigen NTC-Widerstand 13 besteht, wird eine Span nung abgegriffen, welche einem A/D-Wandler 21 in einem Regelglied 17 zugeführt und in eine der Spannung entsprechende Frequenz umgewandelt wird. In diesem Regelglied 17 ist auch ein Rechner 19 angeordnet. Durch eine Vergleichsmessung mittels des Rechners 19 wird der Widerstand des NTC-Widerstandes 13 und anhand einer Tabelle seine Temperatur ermittelt. Dieser Ist-Wert wird mit dem im Rechner 19 abgelegten Sollwert, der der maximal zulässigen Transformatoroberflächentemperatur entspricht, verglichen. Aus der Differenz der beiden Werte wird eine Regelgröße errechnet, die dann dem Stellglied 9 zugeführt wird. Durch Anheben oder Reduzieren der an den Transformator abgegebenen Leistung wird die Temperatur des Transformators 5 auf den maximal zulässigen Wert geregelt. Hierdurch wird sichergestellt, daß unabhängig von der Umgebungstemperatur die maximale Abgabeleistung an dem Transfor mator 5 zur Verfügung steht.According to the drawing, the device consists of a battery charger 1 , which is fed by a power supply part 3 with a transformer 5 and a rectifier 7 and via an actuator 9 . A temperature sensor 13 is connected in a highly heat-conducting manner to the point on the surface 11 of the transformer 5 that is subjected to the greatest thermal stress. This temperature sensor 13 is a temperature-dependent resistor, for. B. an NTC resistor. At the voltage divider, which consists of a fixed resistor 15 and the temperature-dependent NTC resistor 13 , a voltage is tapped, which is fed to an A / D converter 21 in a control element 17 and converted into a frequency corresponding to the voltage. A computer 19 is also arranged in this control element 17 . The resistance of the NTC resistor 13 and its temperature are determined by means of a comparison measurement by means of the computer 19 and on the basis of a table. This actual value is compared with the target value stored in the computer 19 , which corresponds to the maximum permissible transformer surface temperature. A controlled variable is calculated from the difference between the two values and is then fed to the actuator 9 . By raising or lowering the power delivered to the transformer, the temperature of the transformer 5 is regulated to the maximum permissible value. This ensures that the maximum output power on the transformer 5 is available regardless of the ambient temperature.

Im Rahmen der Erfindung ist die beschriebene Einrichtung zur Bereitstellung der maximalen Abgabeleistung auch für andere thermisch begrenzt belastbare Bauelemente in Stromversorgungen oder in Antrieben mit Motoren einsetzbar.Within the scope of the invention, the device described is for Provision of the maximum output power for others Thermally limited loadable components in power supplies or can be used in drives with motors.

Claims

1. device for the provision of the maximum output power of electrical components such as transformers, motors, in which an increase in the surface temperature occurs during operation, with at least one temperature sensor, a control element with an analog-digital converter and an actuator, characterized in that the a certain maximum permissible temperature of the thermally limited loadable component, z. B. the transformer corresponding or assigned maximum output via at least one in the temperature field of the electrical component temperature sensor ( 13 ) is adjustable.

2. Device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 13 ) with the thermally most highly stressed point of the transformer ( 5 ) is well conductively connected.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature sensor ( 13 ) consists of a temperature-dependent resistor.

4. Device according to one of the preceding claims, in particular special for a battery charger, characterized in that with the transformer ( 5 ) thermally verbun which temperature sensor ( 13 ) consists of an NTC resistor, which resisted together with a fixed parallel circuit ( 15 ) forms a voltage divider, the voltage of which part is supplied to a control element ( 17 ) with an A / D converter and a computer ( 19 ), and that the control element ( 17 ) has an actuator ( 9 ) with a battery charger ( 1 ) is in operative connection, the transformer ( 5 ), a rectifier ( 7 ), the actuator ( 9 ) and the battery charger ( 1 ) being connected in series.