NO159470B

NO159470B - DEVICE FOR HEAT PROTECTION OF AN ELECTRIC ENGINE.

Info

Publication number: NO159470B
Application number: NO812629A
Authority: NO
Inventors: Christian Cadet; Gilles Baurand; Bernard Dumortier; Georges Souques
Original assignee: Telemecanique Electrique
Priority date: 1980-08-04
Filing date: 1981-08-03
Publication date: 1988-09-19
Also published as: FR2488458B1; ES504510A0; IT1137790B; SE447685B; GB2081995A; GB2081995B; IT8123345A0; FR2488458A1; SE8104643L; ATA341381A; NO812629L; DE3129730A1; CH642199A5; NO159470C; BE889836A; AT389961B; DE3129730C2; ES8207661A1; NL8103660A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for varmebeskyttelse av en elektrisk motor av den art som angitt i innledningen til krav 1. The present invention relates to a device for thermal protection of an electric motor of the type stated in the introduction to claim 1.

For å sikre varmebeskyttelse av en elektrisk motor er det allerede foreslått å simulere opptreden av varme i motorens kopperdeler ved hjelp av en tidskonstantkrets (av RC-typen), og å kople ut kraftkilden til motoren når temperaturen som er simulert ved hjelp av den nevnte krets når en forhåndsbestemt terskelverdi. Det er også foreslått å innføre ekstra komponenter i beskyttelseskretsen for å kompensere for tap i motorens jerndeler (tap som følge av virvelstrømmer og hysterese) og for varmeoverføring mellom kopper og jern. In order to ensure thermal protection of an electric motor, it has already been proposed to simulate the occurrence of heat in the copper parts of the motor by means of a time constant circuit (of the RC type), and to disconnect the power source of the motor when the temperature simulated by means of the said circuit reaches a predetermined threshold value. It is also proposed to introduce additional components in the protection circuit to compensate for losses in the motor's iron parts (losses due to eddy currents and hysteresis) and for heat transfer between copper and iron.

Fransk patent nr. 2203195 beskriver en overbelastnings-indikator som anvender en enkel motstand-kondensatoranordning for å stimulere de termiske egenskapene. Denne anordningen nødvendiggjør en strømforsyning som leverer likestrøm som kommer fra en annen elektrisk strømkilde, en første variabel krets tilpasset til å fastholde tidsperioden i løpet av hvilken en første overbelastningsstrøm har blitt tilført, en andre variabel strømkrets tilpasset til å fastholde en andre tidsperiode i løpet av hvilken en andre overbelastningsstrøm over den første verdien er blitt tilført og en anordning tilpasset til å bestemme uavhengig disse tidsperiodene. Ved hjelp av dette franske patentet vil det således ikke være mulig å foreta en variasjon av tidskonstanten uavhengig av hverandre innenfor et bredt område. French Patent No. 2203195 describes an overload indicator which uses a simple resistor-capacitor device to stimulate the thermal characteristics. This device requires a power supply that supplies direct current coming from another electrical current source, a first variable circuit adapted to maintain the time period during which a first overload current has been applied, a second variable current circuit adapted to maintain a second time period during to which a second overload current above the first value has been applied and a device adapted to independently determine these time periods. With the help of this French patent, it will thus not be possible to make a variation of the time constant independently of each other within a wide range.

En ulempe ved denne type beskyttelseskrets er at den er komplisert og vanskelig å bygge inn på sådan måte at en realistisk simulering av varmeopptreden i motoren kan gjennomføres, idet det må tas hensyn særlig til at det også skjer varmeoverføring fra jern til luft og at Jerntapene er avhengig av spenningen. Videre er det vanskelig å fastsette den temperaturgrense som ikke må overskrides fordi det samtidig må tillates en varm start og det er ønskelig at beskyttelsessystemet tillater en forholdsvis stor, men midlertidig overbelastning, så lenge dette ikke er tilfelle for belastning under den nominelle grense. Ifølge oppfinnelsen foreslås å løse de forskjellige problemer ved hjelp av en beskyttelseskrets som uten å tilstrebe fullstendig simulering av varmeopptreden i motoren, vil ta i betraktning fabrikantens tillatte toleranser i perioder. A disadvantage of this type of protection circuit is that it is complicated and difficult to build in in such a way that a realistic simulation of heat behavior in the motor can be carried out, as particular consideration must be given to the fact that heat transfer also occurs from iron to air and that the iron losses are depending on the voltage. Furthermore, it is difficult to determine the temperature limit that must not be exceeded because at the same time a warm start must be allowed and it is desirable that the protection system allows a relatively large but temporary overload, as long as this is not the case for loads below the nominal limit. According to the invention, it is proposed to solve the various problems by means of a protection circuit which, without striving for complete simulation of heat behavior in the motor, will take into account the manufacturer's permitted tolerances for periods.

Ulempene ved den tidligere kjente anordningen unngås ved hjelp av foreliggende oppfinnelse som en anordning for varmebeskyttelse av den art som angitt i innledningen og hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige kravene. The disadvantages of the previously known device are avoided by means of the present invention as a device for heat protection of the kind stated in the introduction and whose characteristic features appear in claim 1. Further features of the invention appear in the other claims.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et koplingsskjerna for en varmebeskyttelsesanord-ning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser kurver som representerer tillatte overbelast-ningstider for en motor i samsvar med dens opptatte strøm. Utførelsen på fig. 1 viser forsterkere 1,2,3 som danner integreringskretser med motstander 100,101,200,201,300,301 og kondensatorer 102,202,302 som leverer lavstrømsignaler proporsjonale med den deriverte av strømmen i respektive fasekondensatorer som forbinder en asynkronmotor med trefasenett. Utgangssignalet fra hver forsterker er tilført dets inngang som ikke mottar signal gjennom en motstand 103,203,303 med en kondensator 104,204,304 forbundet med Jord via en motstand 105,205,305 med en inngang i en andre forsterker 4,5 resp. 6. Den andre inngang i den andre forsterker er forbundet med Jord via en motstand 400,500,600 og dens utgang med en diode 401,501,601. Utgangssignalene fra den andre forsterker er forbundet med en tredje forsterker 7 via dioder 402,502 resp. 602 hvis anoder er forbundet med den andre inngang i den andre forsterker via en motstand 403,503 resp. 603. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Fig. 1 shows a connection core for a heat protection device according to the invention. Fig. 2 shows curves representing permissible overload times for a motor in accordance with its absorbed current. The embodiment in fig. 1 shows amplifiers 1,2,3 which form integration circuits with resistors 100,101,200,201,300,301 and capacitors 102,202,302 which deliver low-current signals proportional to the derivative of the current in respective phase capacitors connecting an asynchronous motor with three-phase mains. The output signal from each amplifier is supplied to its input that does not receive a signal through a resistor 103,203,303 with a capacitor 104,204,304 connected to Earth via a resistor 105,205,305 with an input in a second amplifier 4,5 resp. 6. The second input of the second amplifier is connected to Earth via a resistor 400,500,600 and its output with a diode 401,501,601. The output signals from the second amplifier are connected to a third amplifier 7 via diodes 402,502 resp. 602 whose anodes are connected to the second input in the second amplifier via a resistor 403,503 resp. 603.

Forsterkerne 1,2,3 leverer på utgangen vekselspenninger som er proporsjonale med de ovenfor nevnte fasestrømmer som likerettes av diodene 401,402, The amplifiers 1,2,3 supply at the output alternating voltages which are proportional to the above-mentioned phase currents which are rectified by the diodes 401,402,

Forsterkeren 7 muliggjør at den høyeste av disse tre spenninger innstilles til en forhåndsbestemt verdi når motoren arbeider med sin nominelle strøm Ijj. The amplifier 7 enables the highest of these three voltages to be set to a predetermined value when the motor is operating with its nominal current Ijj.

For dette formål blir den andre inngang forbundet med anoden i dioden 700 i utgangen fra en variabel motstand 701 i serie med en motstand 702. En motstand 703 forbinder den andre inngang med jord og et filter omfatter en motstand 704 forbundet med anoden i dioden 700 i serie med en kondensator 705 til Jord. For this purpose, the second input is connected to the anode of the diode 700 in the output of a variable resistor 701 in series with a resistor 702. A resistor 703 connects the second input to ground and a filter comprises a resistor 704 connected to the anode of the diode 700 in series with a capacitor 705 to Earth.

Anoden i diodene 402,502,602 er i tillegg forbundet med hverandre med en inngang i en komparator 8 hvis andre inngang via en motstandsbro 901,902 er forbundet med utgangen av komparatoren 9. Den sistnevnte mottar på den ene side spenningen i et punkt A mellom motstanden 704 og kondensatoren 705 og på den annen side en konstant referansespenning levert av en spennlngskilde V+ og motstandsbroen 903, 904. Denne referansespenning svarer f.eks. til spenningen i A for en strøm som flyter i motoren lik 10% av den nominelle strøm Ijjf med andre ord så lenge motoren løper vil komparatoren levere et digitalt nivå "1" (positiv spenning) på utgangen og kan ikke levere nivået "0" (negativ spenning) på utgangen unntagen når motoren er stoppet. Som resultat vil komparatoren 8 når motoren løper bare levere nivået "0" på utgangen når utgangsspennlngen fra forsterkerne 4,5,6 passerer null, med andre ord ved en manglende fase. The anode of the diodes 402, 502, 602 are additionally connected to each other with an input of a comparator 8 whose second input via a resistance bridge 901, 902 is connected to the output of the comparator 9. The latter receives, on the one hand, the voltage at a point A between the resistor 704 and the capacitor 705 and on the other hand a constant reference voltage supplied by a voltage source V+ and the resistance bridge 903, 904. This reference voltage corresponds to e.g. to the voltage in A for a current flowing in the motor equal to 10% of the nominal current Ijjf in other words as long as the motor is running the comparator will deliver a digital level "1" (positive voltage) at the output and cannot deliver the level "0" ( negative voltage) on the output except when the motor is stopped. As a result, when the motor is running, the comparator 8 will only deliver the level "0" at the output when the output voltage from the amplifiers 4,5,6 passes zero, in other words in case of a missing phase.

I dette tilfellet lades en kondensator 802 en positiv spenning V+ via en motstandsbro 800,801 og utlades når utgangsspenningen fra forsterkerne 4,5,6 passerer null, og etter et visst antall av disse nullgjennomganger vil spenningen på kondensatorens klemmer være tilstrekkelig lav til å trigge en komparator 10 hvis ene inngang mottar spenningen fra klemmene på kondensatoren 802, mens den andre inngang tilføres en referansespenning som bestemmes av referansekilden V+ og en motstandsbro 1000, 1001. In this case, a capacitor 802 is charged to a positive voltage V+ via a resistance bridge 800,801 and discharged when the output voltage from the amplifiers 4,5,6 passes zero, and after a certain number of these zero crossings the voltage at the terminals of the capacitor will be sufficiently low to trigger a comparator 10 whose one input receives the voltage from the terminals of the capacitor 802, while the other input is supplied with a reference voltage determined by the reference source V+ and a resistance bridge 1000, 1001.

Utgangssignalet fra komparatoren 10 tilføres for det første via en diode 1002 til en av komponentene 1100 i en triggerkrets 1100, 1101 som på utgangen 1102 leverer energisering av et ikke vist relé som gir et kontrollsignal til den vanlige motorbeskyttelseskontaktor, dg for det annet til en komponent 12100 i en triggerkrets 1200, 1201, som trigger en ikke vist lysdiode som er forbundet med utgangen 1202. The output signal from the comparator 10 is supplied firstly via a diode 1002 to one of the components 1100 in a trigger circuit 1100, 1101 which at the output 1102 delivers energization of a relay not shown which gives a control signal to the usual motor protection contactor, dg secondly to a component 12100 in a trigger circuit 1200, 1201, which triggers an LED not shown which is connected to the output 1202.

Det skal bemerkes at sammenlignet med kretsen for detektering av en manglende fase ifølge fransk patentskrift nr. 79.26102, er foreliggende anordning for detektering av en manglende fase forenklet ved at hjelpemidler for filtrering av tre fasespenninger som danner en avbildning av strømmen i motorens faseledninger, ikke omfatter en induktans i inngangen. Denne forenkling gjør det mulig at Rogowski følere gir tilstrekkelig lav spenning for forsterkerne kan anvendes uten metning. Det er da tilstrekkelig for disse å ha en lav utgangsimpedans for utgangssignalet til å passere null i tilfelle av en manglende fase og som resultat derav kan den anvendes direkte av detektorkretsen for manglende fase. It should be noted that compared to the circuit for detecting a missing phase according to French Patent Document No. 79.26102, the present device for detecting a missing phase is simplified in that aids for filtering three phase voltages which form an image of the current in the motor's phase lines do not include an inductance in the input. This simplification makes it possible for Rogowski sensors to provide sufficiently low voltage for the amplifiers to be used without saturation. It is then sufficient for these to have a low output impedance for the output signal to pass zero in the case of a missing phase and as a result it can be used directly by the missing phase detector circuit.

Signalet i punktet A tilføres via respektive motstander 1300,1400,1500 til inngangen i hver av tre forsterkere 13,14,15 hvis ene inngang er forbundet med jord og utgangen er forbundet med nevnte inngang via dioder 1301, 1401, 1501 med motsatt passeringsretning og motstander 1302,1402,1502. Anodene i hver av disse dioder er forbundet med den nevnte inngang via dioder 1303,1403 resp. 1503. Inngangene i forsterkerne 14 og 15 mottar også en negativ spenning V- via en motstand 1404 resp. 1504. En slik anordning er i og for seg kjent og gir på utgangen en spenning proporsjonal med kvadratet av strømmen som svarer til den høyeste av de tre fasestrømmer. The signal at point A is supplied via respective resistors 1300,1400,1500 to the input of each of three amplifiers 13,14,15, one input of which is connected to ground and the output is connected to said input via diodes 1301, 1401, 1501 with the opposite direction of passage and resistor 1302,1402,1502. The anodes in each of these diodes are connected to the aforementioned input via diodes 1303,1403 resp. 1503. The inputs in the amplifiers 14 and 15 also receive a negative voltage V- via a resistor 1404 resp. 1504. Such a device is known in and of itself and produces at the output a voltage proportional to the square of the current which corresponds to the highest of the three phase currents.

Punktet B er forbundet via motstander 1600 og 1700 med to brytere 16 og 17 som styres av periodiske pulser som leveres av to monostabile triggerkretser 1900,1901 og 2000,2001. Disse to triggerkretser styres av en hovedoscillator bestående av to Nj-kretser 2100,2101. En tredje monostabil triggerkrets 2200,2201 er også i stand til å styre en bryter 17 i form av en pulsoppdeler som mottar pulser fra triggeren 2000,2001 eller 2200,2201 i samsvar med tilstanden av en logisk krets som er dannet av tre Nj-kretser 2300,2301 og 2302. Kretsen 2301 styres av signalet fra "stopp"-detektoren 9, på sådan måte at triggerkretsen 2200,2201 sluttelig betjener bryteren 17 når motoren løper, mens det er triggerkretsen 2200,2201 som betjener bryteren 17 når motoren er stoppet. Point B is connected via resistors 1600 and 1700 to two switches 16 and 17 which are controlled by periodic pulses supplied by two monostable trigger circuits 1900,1901 and 2000,2001. These two trigger circuits are controlled by a main oscillator consisting of two Nj circuits 2100,2101. A third monostable trigger circuit 2200,2201 is also able to control a switch 17 in the form of a pulse divider which receives pulses from the trigger 2000,2001 or 2200,2201 in accordance with the state of a logic circuit formed by three Nj circuits 2300,2301 and 2302. The circuit 2301 is controlled by the signal from the "stop" detector 9, in such a way that the trigger circuit 2200,2201 finally operates the switch 17 when the engine is running, while it is the trigger circuit 2200,2201 that operates the switch 17 when the engine is stopped .

Bryterne 16 og 17 lader to kondensatorer 24 resp. 25 hvis spenning tilføres via motstander 2600 resp. 2700 en forsterker 26 og to respektive forsterkere 27,28. Forsterkerne 26 til 28 består av felteffekttransistorer og har derfor meget høy InngangsImpedans. The switches 16 and 17 charge two capacitors 24 resp. 25 whose voltage is supplied via resistors 2600 resp. 2700 an amplifier 26 and two respective amplifiers 27,28. The amplifiers 26 to 28 consist of field effect transistors and therefore have a very high input impedance.

Utgangen fra forsterkeren 26 er forbundet med en inngang i en forsterker 29 hvis andre inngang tilføres en positiv spenning V+ via en motstandsbro 2900, 2901. Utgangen fra forsterkeren 29 er via en diode 2902 forbundet med komponenten 1100 i triggeren 1100,1101. På samme måte er utgangen fra forsterkeren 28 forbundet med inngangen i en forsterker 30 hvis andre inngang via en motstandsbro 3000,3001 er tilført en spenning V+, og dens utgang er via en diode 3002 forbundet med komponenten 1100. The output from the amplifier 26 is connected to an input in an amplifier 29 whose second input is supplied with a positive voltage V+ via a resistance bridge 2900, 2901. The output from the amplifier 29 is connected via a diode 2902 to the component 1100 in the trigger 1100,1101. In the same way, the output of the amplifier 28 is connected to the input of an amplifier 30 whose second input via a resistance bridge 3000, 3001 is supplied with a voltage V+, and its output is connected via a diode 3002 to the component 1100.

Utgangen fra forsterkeren 27 er forbundet med et felles punkt mellom en motstand 600 og kondensatoren 24 ved hjelp av en diode 2701 av den art som har en lekkasjestrøm i størrel-sesorden pA, etterfulgt av en motstand 2702. Da en diode av denne art ikke har noen reverseringsstrøm, er det ingen mulighet for at kondensatoren 24 skal lades ut gjennom denne. The output of the amplifier 27 is connected to a common point between a resistor 600 and the capacitor 24 by means of a diode 2701 of the kind which has a leakage current of the order of magnitude pA, followed by a resistor 2702. Since a diode of this kind does not have any reversing current, there is no possibility for the capacitor 24 to be discharged through this.

Forsterkeren 27 hindrer til enhver tid at spenningen på klemmene av kondensatoren 24 blir mindre enn spenningen på klemmene av kondensatoren 25, og hvis dette skulle opptre vil utladningsstrømmen fra kondensatoren 25 gjennom forsterkeren 27, dioden 2701 og motstanden 2702 lade kondensatoren 24 inntil spenningene på kondensatorenes klemmer er like. The amplifier 27 prevents at all times that the voltage on the terminals of the capacitor 24 becomes less than the voltage on the terminals of the capacitor 25, and if this should occur, the discharge current from the capacitor 25 through the amplifier 27, the diode 2701 and the resistor 2702 will charge the capacitor 24 until the voltages on the capacitor's terminals is alike.

Utgangen fra forsterkeren 28 er forbundet med en inngang I en forsterker 31 hvis andre inngang tilføres en spenning V-gjennom en motstandsbro 3100, 3101. Utgangen fra forsterkeren 31 er forbundet for det første med den andre inngang via en motstand 3102 etterfulgt av en diode 3103, og for det andre med styreelektroden for en bryter 32 som er forbundet mellom jord og forbindelsespunktet mellom bryteren 17 og kondensatoren 25. The output of the amplifier 28 is connected to an input I of an amplifier 31 whose second input is supplied with a voltage V through a resistance bridge 3100, 3101. The output of the amplifier 31 is connected firstly to the second input via a resistor 3102 followed by a diode 3103 , and secondly with the control electrode of a switch 32 which is connected between earth and the connection point between the switch 17 and the capacitor 25.

Utgangsspenningene fra forsterkerne 29 og 30 er via respektive dioder 2903, 3003 tilført komponenten 3300 i en triggerkrets 3300,3301 som trigger en ikke vist lysdiode som er forbundet med klemmen 3302. The output voltages from the amplifiers 29 and 30 are via respective diodes 2903, 3003 supplied to the component 3300 in a trigger circuit 3300, 3301 which triggers an LED not shown which is connected to the terminal 3302.

Hvis motorstrømmen går mot null, vil kondensatorene 24 og 25 bli utladet til Jord som følge av spredningskapasitet i kretsen. Når spenningen på disse kondensatorer har nådd null, har de en tendens til å lade seg igjen negativt. Hvis dette hender, blir den negative spenning på kondensatoren 25 tilført en inngang i forsterkeren 31 via en motstand 2700 og forsterkeren 28 vil da bli sammenlignet med den negative spenning som tilføres den andre inngang i forsterkeren 31, anordnet som en komparator med det resultat at et brytesignal tilføres bryteren 32, hvilken virkning ville være å bevirke en hurtig utladning av kondensatoren 25 til null. Som forklart ovenfor vil spenningen på kondensatoren 24 følge spenningen på kondensatoren 25 og vil derfor også hurtig bli bragt til null. Viktigheten av dette skal forklares nedenfor. If the motor current goes towards zero, capacitors 24 and 25 will be discharged to Earth as a result of leakage capacitance in the circuit. When the voltage on these capacitors has reached zero, they tend to charge again negatively. If this happens, the negative voltage on the capacitor 25 is supplied to one input of the amplifier 31 via a resistor 2700 and the amplifier 28 will then be compared with the negative voltage supplied to the other input of the amplifier 31, arranged as a comparator with the result that a breaking signal is applied to the switch 32, the effect of which would be to cause a rapid discharge of the capacitor 25 to zero. As explained above, the voltage on the capacitor 24 will follow the voltage on the capacitor 25 and will therefore also quickly be brought to zero. The importance of this will be explained below.

Kretsen som består av en bryter for ladning av en kondensator under periodiske intervaller når den er sluttet, til en spenning som representerer en avbildning av strømmen som produserer overdreven varme i en belastning, er i og for seg vel kjent og det er kjent at dette muliggjør simulering av oppvarming eller kjøling av belastningen uten at det behøver foretas temperaturmåling, og dette er særlig nyttig når oppvarmingstidskonstanten for belastningen er stor slik tilfellet er for en elektrisk motor. The circuit consisting of a switch for charging a capacitor at periodic intervals when it is closed to a voltage which represents an image of the current producing excessive heat in a load is well known per se and is known to enable simulation of heating or cooling of the load without the need for temperature measurement, and this is particularly useful when the heating time constant for the load is large, as is the case for an electric motor.

Tidskonstanten som bestemmes av en krets av denne art er øyensynlig avhengig av verdien av komponentene og av varigheten av styrepulsene for bryterne. The time constant determined by a circuit of this nature is apparently dependent on the value of the components and on the duration of the control pulses for the switches.

Ved den beskrevne anordning er det anordnet en krets av denne art (triggerkretsen 2000,2001, bryteren 17 og kondensatoren 25) som I det påfølgende er kalt den andre tidskonstantkrets for å utlede en andre tidskonstant Øl som representerer varmeegenskapene for motoren når den arbeider ved en midlere temperatur. Denne andre tidskonstant er tidskonstanten for vanlig kjøling av motoren angitt av fabrikanten, f.eks. Øl = 950 sekunder. Kretsens varmebeskyttelse av motoren når den arbeider mellom små overbelastninger på følgende måte: En konstant referansespenning leveres av motstandsbroen 3000,3001 til inngangen i forsterkeren 30, valgt slik at den tilsvarer en overbelastning på noen få prosent, f.eks. 7 til 8%, dvs. forsterkeren 30 som er anordnet som en komparator, vil mate triggerkretsen 1100, 1101 med et signal for å kople ut motor strømmen I når den er 7- 8% større enn den nominelle verdi IN. En slik verdi ble valgt på grunnlag av den opptrukne kurve på fig. 2 som representerer tillatt overbelastningstid ts angitt av fabrikanten i sekunder som funksjon av forholdet I/Ijj, n^r motoren er varm. Hvis denne kurve antas å være asymptotisk til en rett linje parallelt med den vertikale akse gjennom abscissen 1,07 eller 1,08, er det klart at ved beregning av virketidene gitt av systemet for forskjellige verdier av I/Ifl (simulering) slik at de i praksis vil falle sammen med de tillatte tider angitt av fabrikanten. In the described device, a circuit of this kind is arranged (trigger circuit 2000,2001, switch 17 and capacitor 25) which is subsequently called the second time constant circuit in order to derive a second time constant Øl which represents the thermal characteristics of the motor when it is working at a medium temperature. This second time constant is the time constant for normal cooling of the motor specified by the manufacturer, e.g. Beer = 950 seconds. The circuit's thermal protection of the motor when operating between small overloads as follows: A constant reference voltage is supplied by the resistance bridge 3000,3001 to the input of the amplifier 30, chosen to correspond to an overload of a few percent, e.g. 7 to 8%, i.e. the amplifier 30, which is arranged as a comparator, will feed the trigger circuit 1100, 1101 with a signal to disconnect the motor current I when it is 7-8% greater than the nominal value IN. Such a value was chosen on the basis of the plotted curve in fig. 2 which represents the permissible overload time ts specified by the manufacturer in seconds as a function of the ratio I/Ijj, when the engine is warm. If this curve is assumed to be asymptotic to a straight line parallel to the vertical axis through the abscissa 1.07 or 1.08, it is clear that when calculating the operating times given by the system for different values of I/Ifl (simulation) so that the in practice will coincide with the permitted times specified by the manufacturer.

En tredje krets frembringer en tredje tidskonstant og består av den monostabile triggerkrets 2200, 2201, bryteren 17 og kondensatoren 25. Kretsen er beregnet for tidskonstanten Øla lik 5 Øl. Når motoren er stoppet, kjøles den av meget mindre hurtig enn når den løper. Hvis motoren startes på nytt, er det viktig at kondensatoren 25 til å begynne med lades til en spenning som representerer en avbildning av temperaturen den hadde når den stoppet, en temperatur som øyensynlig er avhengig av den tid motoren forblir stoppet. A third circuit produces a third time constant and consists of the monostable trigger circuit 2200, 2201, the switch 17 and the capacitor 25. The circuit is calculated for the time constant Øla equal to 5 Øl. When the engine is stopped, it cools down much less quickly than when it is running. If the engine is restarted, it is important that the capacitor 25 is initially charged to a voltage which represents a reflection of the temperature it had when stopped, a temperature which is apparently dependent on the time the engine remains stopped.

En første krets frembringer en første tidskonstant og består av den monostabile triggerkrets 1900,1901, bryteren 16 og kondensatoren 24. Tidskonstanten Qq som bestemmes av denne krets representerer starttiden for motoren, f.eks. 175 sekunder for en kaldstarttid på 10 sekunder med en strøm 6 Ijj. Det kan antas at denne verdi for starttiden vil være egnet for å bestemme Qq ved simulering fordi for en synkron-motor ligger startstrømmen i størrelsesorden 6 Ijj, og hensikten er å beskytte motoren mot for langs og for ofte start og særlig mot stor overbelastning. Ikke desto mindre står brukeren av kretsen hvis starttiden er gitt for en motor med annen startstrøm enn 6 Ijj, det valg å korrigere verdien for Qq slik at den svarer til starttiden ved b 1$. Qq kan f.eks. justeres ved å endre verdien av motstanden 1600. A first circuit produces a first time constant and consists of the monostable trigger circuit 1900,1901, the switch 16 and the capacitor 24. The time constant Qq determined by this circuit represents the starting time of the motor, e.g. 175 seconds for a cold start time of 10 seconds with a current of 6 Ijj. It can be assumed that this value for the starting time will be suitable for determining Qq by simulation because for a synchronous motor the starting current is of the order of magnitude 6 Ijj, and the purpose is to protect the motor against too long and too frequent starting and especially against heavy overload. Nevertheless, if the starting time is given for a motor with a starting current other than 6 Ijj, the user of the circuit has the choice to correct the value of Qq so that it corresponds to the starting time at b 1$. Qq can e.g. adjusted by changing the value of the resistor 1600.

De to deler av den strekprlkkede kurve på fig. 2 representerer tillatt overbelastningstid når motoren er kald som funksjon av I/In- Et antall punkter på disse kurver er basert på data angitt av fabrikanten. For å bringe disse punkter til en tilnærmet eksponensiell simulering svarende til ladningen av en kondensator i tidskonstantkretsen, må det utledes to verdier av tidskonstantkretsen, dvs. en kort verdi Qq som svarer til stor overbelastning og en lang verdi Øl. som svarer til liten overbelastning. Asymptoten av den del av kurven som svarer til Qq bestemmer en referansespenning som vil være den konstante spenningen som leveres av motstandsbroen 2900,2901 ved et inngangs signal på forsterkeren 29 som er to ganger referansespenningen som tilføres inngangen i forsterkeren 30 og som indikerer antagelsen at motoren er varm hvis den er stoppet og deretter startet påny, slik at temperaturen av kopperet kan nå en verdi som er dobbelt så stor som det normale for motoren uten at motorkappen overskrider den tillatte temperatur. Varmeoverføringen fra kopperet til jern finner hurtig sted og overoppvarming av kopperet er derfor av kort varighet og kan tåles av motoren. The two parts of the dashed curve in fig. 2 represents the allowable overload time when the engine is cold as a function of I/In- A number of points on these curves are based on data provided by the manufacturer. In order to bring these points to an approximately exponential simulation corresponding to the charging of a capacitor in the time constant circuit, two values of the time constant circuit must be derived, i.e. a short value Qq which corresponds to a large overload and a long value Øl. which corresponds to a small overload. The asymptote of the part of the curve corresponding to Qq determines a reference voltage which will be the constant voltage supplied by the resistance bridge 2900,2901 at an input signal of the amplifier 29 which is twice the reference voltage applied to the input of the amplifier 30 and which indicates the assumption that the motor is hot if it is stopped and then restarted, so that the temperature of the copper can reach a value twice the normal for the motor without the motor casing exceeding the permissible temperature. The heat transfer from the copper to the iron takes place quickly and overheating of the copper is therefore of short duration and can be tolerated by the engine.

Som nevnt ovenfor anordnes kretsen slik at spenningen på kondensatoren 24 aldri kan være mindre enn spenningen på kondensatoren 25. Denne betingelse betyr at i motoren kan kopperet aldri være kaldere enn jernet. Som forklart kan spenningen på kondensatorene 24 og 25 aldri bli negative. Dette betyr at kretsen aldri må simulere kopper- eller jerntemperatur under temperaturen til omgivelsene. As mentioned above, the circuit is arranged so that the voltage on the capacitor 24 can never be less than the voltage on the capacitor 25. This condition means that in the motor the copper can never be colder than the iron. As explained, the voltage on capacitors 24 and 25 can never become negative. This means that the circuit must never simulate copper or iron temperatures below the ambient temperature.

Claims

1. Device for heat protection of an electric motor with a thermal time constant, the time constants being simulated electrically, a nominal current and an allowable starting time (stalling time) when cold, the system including first (1900, 1901, 16, 24) and second (2000, 2001 , 17, 25) time-constant circuits each including a capacitor (24, 25), the first and second time-constant circuits being connected respectively to first (29) and second (30) comparators to which respective first and second reference voltages are supplied, first control device connected to the first and second comparators (29, 30) for switching off the power supply to the motor whenever the voltage at the terminal of the capacitor of one of the time constant circuits exceeds the reference voltage supplied to the respective comparators (29, 30), characterized in that the first (1900 , 1901, 16, 24) and others (2000, 2001, 17, 25) the time constant circuit is supplied with the same voltage which is proportional to the square of the current absorbed of the motor, that the time constant (8l) of the second circuit (2000, 2001, 17, 25) is chosen to be equal to the thermal time constant of the motor and the second reference voltage is chosen to correspond to an overload of a few percent in relative to the motor's nominal current (In)f that the time constant (6c) of the first circuit (1900, 1901, 16, 24) is chosen so that it corresponds to the permissible starting time of the motor when it is cold for a current equal to six times the nominal current (l}j) and the first reference voltage has a value twice that of the second and that the system includes a second control device (2700, 27, 2701, 2702) for unidirectional control of the voltage at the terminals of the first time constant circuit (1900, 1901, 16) capacitor (24) from the voltage to the terminals of the second circuit (2000, 2001, 17) capacitor (25) when the latter tends to exceed the former voltage.

2. Device according to claim 1, characterized by a third time constant circuit (2200, 2201, 17, 25) which feeds the second comparator (30) and has a time constant five times the time constant of the second time constant circuit, and a device (9, 903, 904, 2301 , 2302) for generating a signal indicating that the motor is running or stopped and for connecting the second and third time constant circuits as a function of this signal.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that each time constant circuit comprises a switch (16, 17) which is controlled by periodic pulses.

4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the second control device comprises an amplifier (27) whose one input is supplied with the voltage across the capacitor terminals (25) of the second time constant circuit, whose other input is connected to the capacitor terminals (24) of the first time constant circuit via a resistor (2702), and whose output is connected to the capacitor terminals (24) of the first time constant circuit via a diode (2701) with a leakage current of the order of pA, in series with a resistor (2702).

5. Device according to claim 2, characterized in that the device for producing a signal indicating whether the motor is running or stopped, comprises a comparator (9) for comparing the voltage, proportional to the square of the current absorbed by the motor, with a further reference voltage which is equal to some few percent of the nominal current.

6. Device according to claim 3, characterized by a comparator (31) which is supplied with the output voltage from the capacitor (24, 25) in one of the time constant circuits and a negative reference voltage via an additional switch (32) which is controlled by the output voltage from the comparator, and a device to prevent negative charge of the capacitor (24, 25).

7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the voltage proportional to the square of the current absorbed by the motor is supplied to a low current signal detector connected to amplifiers (1, 2, 3), and after rectification and filtering is supplied to a comparator (8) which is also supplied a positive reference voltage from a device (9) which indicates whether the motor is running or stopped, and causes gradual charging of a capacitor (802) in the event of a phase failure, and the voltage across the capacitor terminals (802) is supplied to a comparator (10) which supplies a signal that disconnects the power supply.