AT389961B - Kombination eines motors mit einer waermeschutzeinrichtung mit zwei zeitkonstantenschaltungen - Google Patents

Description

Nr. 389961

Die Erfindung betrifft eine Kombination eines Motors mit einer thermischen Zeitkonstante, vorbestimmtem Nennstiom und einer zulässigen Blockierungszeit im kalten Zustand, mit einer Wärmeschutzeinrichtung mit einer jeweils einen Kondensator aufweisenden ersten und zweiten Zeitkonstantenschaltung, wobei die erste Zeitkonstantenschaltung mit einem ersten Komparator und die zweite Zeitkonstantenschaltung mit einem zweiten Komparator verbunden ist, an welche Komparatoren eine erste bzw. zweite Bezugsspannung angelegt und ausgangsseitig eine erste Steuerschaltung angeschlossen ist, zum Abschalten der Motoranspeisung jeweils bei Überschreiten der Spannung an den Kondensatorklemmen einer der Zeitkonstantenschaltungen über die dem betreffenden Komparator zugefiihrte Bezugsspannung.

Aus der DE-OS 2 351 158 ist eine Anzeigeeinrichtung zum Schutz eines elektromagnetischen Gerätes gegen übermäßige Erwärmung bekannt, die zwei Zeitkonstantenschaltungen (RC-Glieder) zur Simulierung der Kupfer· und Eisenverluste aufweist Die Einrichtung besteht aus einer Einheit zur Simulierung einer Schaltung mit wärmeabgebenden Widerständen sowie Kondensatoren, wobei ein Kondensate«: zur Darstellung des elektrischen Kreises und ein weiterer Kondensator zur Darstellung des magnetischen Kreises dient und eine Einrichtung zur Festlegung der Blockieizeit des Gerätes, wie eines Elektromotors, vorgesehen ist die von einem Widerstand und den beiden Kondensatoren gebildet ist

Ferner ist aus der DE-OS 2 351 157 eine Überlast-Anzeigeeinrichtung bekannt, die ein einzelnes RC-Glied zur Simulierung der Wärmeeigenschaften aufweist. Diese Einrichtung erfordert eine Anspeisung, die einen von einer weiteren elektrischen Speisequelle stammenden Gleichstrom abgibt, wobei ein erster Stromsteuerkreis zur Festlegung derjenigen Zeitdauer, während der ein erster Überlaststrom angelegt worden ist, ein zweiter Stromsteuerkreis zur Festlegung einer zweiten Zeitdauer, während der ein zweiter, größerer Überlaststrom angelegt worden ist, und eine Einrichtung zur gegenseitig unabhängigen Festlegung dieser beiden Zeiträume vorgesehen ist.

Ein Nachteil derartiger Schutzschaltungen besteht darin, daß sie einen sehr komplexen Aufbau besitzen und daß es schwierig ist, sie so auszubilden, daß sie ein reelles Abbild des thermischen Verhaltens des Motors liefern, und zwar insbesondere deshalb, weil auch ein Wärmeübergang vom Eisen zur Luft stattfindet und weil die Eisenverluste von der Spannung abhängen. Ferner ist es schwierig, die Temperaturgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, festzulegen und gleichzeitig ein Anlassen des Motors im wannen Zustand zu ermöglichen. Ferner besteht das Bedürfnis nach einer Schutzeinrichtung, die eine vorübergehende, relativ hohe Überlastung gestattet, sofern dieser eine Unterbelastung folgt

Ziel der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten mit Hilfe einer Schutzschaltung zu lösen, welche die Toleranzen berücksichtigt, die vom Hersteller für den intermittierenden Betrieb zugelassen werden, ohne daß ein perfektes Abbild des thermischen Verhaltens des Motors hergestellt wird.

Dieses Ziel wird mit einer Kombination der eingangs dargelegten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Anlegen einer dem Quadrat des vom Motor im Betrieb aufgenommenen Stromes proportionalen Spannung an die Zeitkonstantenschaltungen vorgesehen ist, daß die Zeitkonstante der zweiten Zeitkonstantenschaltung gleich der thermischen Zeitkonstante des Motors gewählt ist und die zweite Bezugsspannung einer Überlastung von einigen Prozent über den Nennstrom des Motors entspricht, daß die Zeitkonstante der ersten Zeitkonstantenschaltung der zulässigen Blockierungszeit des Motors im kalten Zustand bei einem sechsmal so großen Strom wie dem Nennstrom entspricht und die erste Bezugsspannung im wesentlichen doppelt so groß wie die zweite ist, und daß eine zweite Steuerschaltung zur unidirektionalen Steuerung der betreffenden Spannungen an den Klemmen des Kondensators der ersten Zeitkonstantenschaltung angeordnet ist, wobei diese Spannungen stets positiv gehalten sind und die Spannung an den Klemmen des Kondensators der zweiten Zeitkonstantenschaltung höchstens gleich der Spannung an den Klemmen des Kondensators der ersten Zeitkonstantenschaltung ist.

Die Erfindung zeitigt den Effekt, daß aufgrund der Merkmale, daß durch die ersten Zeitkonstantenschaltung die herkömmliche Motorkühlung und durch die zweite Zeitkonstantenschaltung die für den jeweiligen Motor zulässige Blockierungszeit dargestellt werden, die Zeitkonstanten unabhängig voneinander jeweils über einen größeren Bereich als bisher bekannt festgelegt werden können. Dies ermöglicht in der Folge eine zeitweilige erhebliche Überlastung, allerdings unter der Bedingung, daß der Überlastung eine Unterbelastung folgt

In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung können eine dritte Zeitkonstantenschaltung, die mit dem Eingang des zweiten Komparators verbunden ist und deren Zeitkonstante das Fünffache derjenigen der zweiten Zeitkonstantenschaltung beträgt, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines den Lauf oder Süllstand des Motors anzeigenden Singales und zur Umschaltung der zweiten sowie dritten Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von diesem Signal vorgesehen sein. Auf diese Weise wird der Motor gegen Überhitzung geschützt, wenn er nach einem Abschalten zu einem Zeitpunkt, zu dem er heiß war, wieder angelassen wird. Günstig ist ferner, wenn jede Zeitkonstantenschaltung einen durch regelmäßige Impulse gesteuerten Zerhacker aufweist, weil der Kondensator nur während der Impulse aufgeladen und folglich die Zeitkonstante relativ groß wird. Somit können Erscheinungen mit großer Zeitkonstante, wie sie beim thermischen Verhalten von Elektromotoren auftreten, sehr gut simuliert werden.

Von Vorteil ist weiters, wenn die zweite Steuerschaltung einen Verstärker aufweist, dessen einem Eingang die Spannung an den Klemmen des Kondensators der zweiten Zeitkonstantenschaltung zugeführt ist und dessen anderer Eingang einerseits durch einen Widerstand mit den Klemmen des Kondensators der ersten -2-

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Zeitkonstantenschaltung und anderseits durch eine Diode, deren Verluststrom in der Größenordnung von einigen pA liegt, mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist. Der genannte Vorteil liegt darin, daß die der Kupfertemperatur entsprechende Spannung am ersten Kondensator nicht unter die der Eisentemperatur entbrechende Spannung am zweiten Kondensator absinken kann.

Vorteilhaft ist außerdem, wenn die Einrichtung zur Erzeugung eines den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Signales einen Komparator aufweist, der zum Vergleich der dem Quadrat des vom Motor aufgenommenen Stromes proportionalen Spannung mit einer weiteren Bezugsspannung dient, die einigen Prozent der dem Nennstrom entsprechenden gleich ist Auf diese Weise läßt sich in äußerst einfacher Weise darstellen, daß der Motor stillsteht oder läuft.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Wärmeschutzeinrichtung zusätzlich einen Komparator, dem einerseits die Ausgangsspannung eines der Kondensatoren der Zeitkonstantenschaltungen und anderseits eine negative Bezugsspannung zugeführt sind, und einen zusätzlichen Zerhacker aufweisen, der von der Ausgangsspannung dieses Komparators gesteuert und zur Verhinderung einer negativen Aufladung dieses Kondensators ausgebildet ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Kondensatoren der Zeitkonstantenschaltungen negativ aufgeladen werden und daß infolgedessen die Zeitkonstantenschaltungen Kupfer- oder Eisentemperaturen simulieren, die unter der Umgebungstemperatur liegen.

Schließlich kann die dem Quadrat des vom Motor aufgenommenen Stromes proportionale Spannung von mit Verstärkern verbundenen Niederstrom-Signaldetektoren abgegeben und nach Gleichrichtung und Glättung einem Komparator zugeführt sein, dem anderseits eine positive Bezugsspannung von einer den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Einrichtung zugeleitet ist, die im Falle eines Ausfalles einer Phase die allmähliche Entladung eines Kondensators bewirkt, wobei dessen Klemmenspannung einem Komparator zur Abgabe eines die Abschaltung der Motoranspeisung bewirkenden Signales zugeführt ist. Diese Maßnahmen gewährleisten die Abschaltung der Motoranspeisung im Falle des Ausfalles einer Phase in einfacher und zuverlässiger Weise.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist; es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer Wärmeschutzeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine Darstellung der Kurven der zulässigen Überlastzeiten eines Motors in Abhängigkeit von dem von ihm aufgenommenen Strom.

In Fig. 1 sind drei Verstärker (1), (2) und (3) dargestellt, die als Integratoren geschaltet sind (Widerstände (100-101), (200-201), (300-301) und Kondensatoren (102), (202), (302)), die zweckmäßigerweise durch Rogowski-Sonden (nicht dargestellt) gespeist werden, welche Signale gering»- Stärke liefern, die zu der Ableitung des Stroms proportional sind, der in den jeweiligen Phasenkondensatoren fließt, die einen Asynchronmotor mit dem Drehstromnetz verbinden. Der Ausgang jedes Verstärkers ist über einen Widerstand (103), (203) bzw. (303) mit seinem, kein Signal empfangenden Eingang und über einen Kondensator (104), (204) bzw. (304), der über einen Widerstand (105), (205) bzw. (305) mit der Masse verbunden ist, mit einem Eingang eines zweiten Verstärkers (4), (5) bzw. (6) verbunden. Der andere Eingang des zweiten Verstärkers ist mit der Masse über einen Widerstand (400), (500) bzw.(600) und mit seinem Ausgang über eine Diode (401), (501) bzw. (601) verbunden. Die Ausgänge der zweiten Verstärker sind gemeinsam mit einem dritten Verstärker (7) verbunden, und zwar über Dioden (402), (502) bzw. (602), deren Anoden über Widerstände (403), (503), (603) mit den anderen Eingängen des zweiten Verstärkers verbunden sind.

Die Verstärker (1), (2) und (3) liefern an ihrem Ausgang Wechselspannungen, die zu den obengenannten Phasenströmen proportional sind und die durch die Dioden (401) und (402) gleichgerichtet werden.

Der Verstärker (7) gestattet die Einstellung der größten dieser drei Spannungen auf einen vorbestimmten Wert, wenn der Motor auf seinem Nennstrom (IN) arbeitet.

Zu diesem Zweck ist sein zweiter Eingang über einen verstellbaren Widerstand (701), der mit einem Widerstand (702) in Reihe ist, mit der Anode der an seinen Ausgang angeschlossenen Diode (700) verbunden. Ein Widerstand (703) verbindet diesen zweiten Eingang mit der Masse. Eine Filterschaltung besitzt einen Widerstand (704), der mit der Anode der Diode (700) verbunden ist und mit einem mit der Masse verbundenen Kondensator (705) in Reihe ist

Die Anoden der Dioden (402), (502) und (602) sind gemeinsam mit einem Eingang eines Komparators (8) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (901), (902) mit dem Ausgang des Komparators (9) verbunden ist Dieser erhält einerseits die Spannung an dem gemeinsamen Punkt (A) zwischen dem Widerstand (704) und dem Kondensator (705) und andererseits eine Bezugsgleichspannung, die über die Widerstandsbrücke (903), (904) von einer Quelle (V+) geliefert wird. Diese Bezugsspannung ist beispielsweise die Spannung, die der Spannung bei (A) bei einem Strom in dem Motor von 10 % des Nennwertes (IN) ist. Mit anderen Worten, solange der Motor in Betrieb ist, liefert der Komparator (9) notwendigerweise eine logische Stufe 1 (positive Spannung) an seinem Ausgang. Er kann nur bei Stillstand des Motors an seinem Ausgang eine Stufe 0 (negative Spannung) liefern. Infolgedessen liefert der Komparator (8) nur während des Betriebs des Motors jedesmal dann eine Stufe 0 (negative Spannung) an seinem Ausgang, wenn die Ausgangsspannung der Verstärker (4), (5) und (6) den Wert 0 passiert, d. h. bei Nichtvorhandensein einer -3-

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Phase. In diesem Fall entlädt sich ein Kondensator (802), der über eine Widerstandsbrücke (800 - 801) mit einer positiven Spannung (V+) geladen wird, bei jedem Nulldurchgang der Ausgangsspannung der Verstärker (4), (5) und (6), und nach einer gewissen Anzahl von Nulldurchgängen ist die Spannung an seinen Anschlüssen so niedrig, daß sie einen Komparator (10) kippen läßt, dessen Eingangsanschluß die Spannung an den S Anschlüssen des Kondensators (802) erhält, während der andere Eingangsanschluß mit einer Bezugsspannung gespeist wird, die durch eine Quelle (V+) und eine Widerstandsbrücke (1000 -1001) bestimmt wird.

Das Ausgangssignal des Komparators (10) wird einerseits über eine Diode (1002) an das Setzelement (1100) eines Kippkreises (1100-1101) angelegt, der an seinem Ausgang (1102) ein Signal zur Erregung des Relais (nicht dargestellt) liefert, das dem gebräuchlichen Schutzschalter des Motors ein Steuersignal liefert. 10 Andererseits ist der Ausgang des Komparators (10) mit dem Setzelement (1200) eines Kippkreises (1200 -1201) verbunden, der zur Zündung einer Elektrolumineszenz-Anzeigediode (nicht dargestellt) dient, die mit seinem Ausgang (1202) verbunden ist.

Gegenüber der in der französischen Patentschrift 2 468 238 beschriebenen Schaltung zur Feststellung des Phasenverlusts ist die »findungsgemäße Schaltung zur Feststellung des Phasenverlusts insofern vereinfacht, als 15 die Einrichtungen zur Filterung des Drehstroms, der das Abbild des Stroms in den Phasenleitem des Motors bildet, keine Drosselspule auf weisen. Diese Vereinfachung wird dadurch möglich, daß die Rogowski-Sonden eine Spannung liefern, die so gering ist, daß man Verstärker benutzen kann, ohne sie zu sättigen. Es genügt hierbei, daß diese eine so geringe Ausgangsimpedanz besitzen, daß ihr Ausgangssignal bei Phasenverlust glatt den Nullwert passiert und somit für die Schaltung zur Feststellung des Phasenverlusts direkt verwendbar ist 20 Das Signal am Punkt (A) wird über Widerstände (1300), (1400) und (1500) jeweils an einen Eingang von drei Verstärkern (13), (14) und (15) angelegt, deren anderer Eingang mit der Masse verbunden ist Die Ausgänge dieser Verstärker sind jeweils mit dem ersten Eingang über umgekehrt geschaltete Dioden (1301), (1401) bzw. (1501) und Widerstände (1302), (1402) bzw. (1502) verbunden. Die Anoden dieser Dioden sind jeweils mit dem ersten Eingang der Verstärker durch eine Diode (1303), (1403) bzw. (1503) verbunden. 25 Dieser Eingang erhält ferner im Fall der Verstärker (14) und (15) über einen Widerstand (1404) bzw. (1504) eine negative Spannung (V-). Eine derartige an sich bekannte Schaltung liefert an ihrem Ausgang (B) eine Spannung, die zum Quadrat des Stroms proportional ist der dem größten der drei Werte der Phasenströme entspricht.

Der Punkt (B) ist über Widerstände (1600) und (1700) mit zwei Unterbrechern (16), (17) verbunden, die 30 durch Impulsfolgen gesteuert werden, die von zwei monostabilen Kippkreisen (1900-1901) und (2000-2001) geliefert werden. Diese beiden Kippkreise werden durch einen Hauptschwinger erregt der aus zwei Nj-Kreisen (2100) und (2101) besteht. Ein dritter monostabiler Kippkreis (2200-2201) kann ebenfalls den Unterbrecher (17) steuern, der Impulse des Kippkreises (2000-2001) oder des Kippkreises (2200-2201) empfängt, und zwar je nach dem Zustand einer logischen Einheit, die aus drei Nj-Kreisen (2300), (2301) und (2302) besteht. 35 Der Kreis (2301) wird durch das aus dem Stillstandsdetektor (9) austretende Signal gesteuert, sodaß der Kippkreis (2000-2001) schließlich den Unterbrecher (17) betätigt wenn der Motor in Betrieb ist, während der Unterbrecher (17) bei Stillstand des Motors durch den Kippkreis (2200-2201) gesteuert wird.

Die Unterbrecher (16) und (17) laden zwei Kondensatoren (24) und (25), deren Spannung über einen Widerstand (2600) bzw. (2700) an einen Verstärker (26) bzw. an zwei Verstärker (27) und (28) angelegt 40 wird. Die Verstärker (26) bis (28) bestehen aus Feldeffekttransistoren und haben infolgedessen eine sehr hohe Eingangsimpedanz.

Der Ausgang des Verstärkers (26) ist mit einem Eingang eines Verstärkers (29) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (2900-2901) mit einer positiven Spannung (V+) gespeist wird. Der Ausgang des Verstärkers (29) ist über eine Diode (2902) mit dem Bauelement (1100) des Kippkreises 45 (1100-1101) verbunden. Ebenso ist der Ausgang des Verstärkers (28) mit einem Eingang eines Verstärkers (30) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (3000-3001) mit einer Spannung (V+) gespeist wird und dessen Ausgang über eine Diode (3002) mit dem Setzelement (1100) verbunden ist

Der Ausgang des Verstärkers (27) ist mit dem dem Widerstand (2600) und dem Kondensator (24) gemeinsamen Punkt über eine Diode (2701) verbunden, deren Verluststrom etwa ein Picoampere beträgt und auf 50 die ein Widerstand (2702) folgt. Da eine derartige Diode praktisch keinen entgegengesetzten Strom hat, besteht keine Gefahr der Entladung des Kondensators (24) auf diesem Weg.

Der Verstärker (27) soll verhindern, daß die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (24) zu einem beliebigen Zeitpunkt kleiner als die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25) werden kann. Würde dies nämlich geschehen, so würde der Entladestrom der Kapazität (25), der über den Verstärker (27) die Diode 55 (2701) und den Widerstand (2702) übertragen wird, dazu neigen, den Kondensator (24) aufzuladen, bis die

Spannungen an den Anschlüssen der beiden Kondensatoren gleich sind.

Der Ausgang des Verstärkers (28) ist mit einem Eingang eines Verstärkers (31) verbunden, dessen anderer Eingang über eine Widerstandsbrücke (3100-3101) mit einer Spannung (V-) gespeist wird. Der Ausgang des Verstärkers (31) ist einerseits über einen Widerstand (3102) und eine darauffolgende Diode (3103) mit diesem 60 anderen Eingang und andererseits mit der Elektrode zur Steuerung eines Unterbrechers (32) verbunden, der sich zwischen der Masse und dem gemeinsamen Punkt des Unterbrechers (17) und des Kondensators (25) befindet. -4-

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Die Ausgangsspannungen der Verstärker (29) und (30) werden über eine Diode (2903) bzw. (3003) an das Setzelement (3300) eines Kippkreises (3300-3301) angelegt, das zur Zündung einer Elektrolumineszenz-Anzeigediode (nicht dargestellt) dient, die mit seinem Anschluß (3302) verbunden ist.

Wenn der Strom des Motors nach Null neigt, sind die Kondensatoren (24) und (25) bestrebt, sich infolge des Vorhandenseins der Störkapazitäten der Schaltung in die Masse zu entladen. Nachdem sie eine Spannung Null erreicht haben, würden diese Kondensatoren sogar dazu neigen, sich mit einer negativen Spannung wieder aufzuladen. In diesem Fall würde die negative Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25), die über den Widerstand (2700) und den Verstärker (28) auf einen Eingang des Verstärkers (31) übertragen wird, mit der negativen Spannung verglichen, die an den anderen Eingang des als Komparator geschalteten Verstärkers (31) angelegt wird. Infolgedessen würde ein Befehl zur Öffnung des Unterbrechers (32) ausgesendet, was die schnelle Entladung des Kondensators (25) bis zu einem Wert Null zur Folge hätte. Die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (24) würde auf die oben beschriebene Weise der Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25) folgen und würde somit ebenfalls schnell auf den Wert Null gebracht werden. Die Bedeutung dieser Maßnahme wird im Nachstehenden noch erläutert.

Die Schaltung, die aus einem Unterbrecher besteht, der einen Kondensator während der periodischen Zeitintervalle, in denen er geschlossen ist, mit einer Spannung lädt, die das Abbild eines Stroms darstellt, der in einer Last eine Erwärmung verursacht, ist an sich bekannt. Bekanntlich gestattet sie die Simulierung der Erwärmung oder Abkühlung der Last ohne Durchführung einer Temperaturmessung und ist besonders zweckmäßig, wenn die thermische Zeitkonstante der Last groß ist, was bei einem Elektromotor der Fall ist.

Die durch eine derartige Schaltung bestimmte Zeitkonstante hängt nämlich von dem Wert der Bauelemente und der Dauer der Steuerimpulse der Unterbrecher ab.

Bei der beschriebenen Vorrichtung ist eine erste Schaltung dieser Art (monostabiler Kippkreis (2000-2001), Unterbrecher (17), Kondensator (25)) so ausgebildet, daß sie eine Zeitkonstante (0L) festlegt, die für das thermische Verhalten des Motors in seinem Betrieb bei mittlerer Temperatur repräsentierend ist: diese Zeitkonstante ist die vom Hersteller festgelegte Zeitkonstante der normalen Abkühlung (beispielsweise ist 0L = 95 sec). Die erste Schaltung gewährleistet den Wärmeschutz des Motors bei Betrieb gegen geringe Überlasten auf folgende Weise:

Die von der Widerstandsbrücke (3000-3001) an einen Eingang des Verstärkers (30) angelegte Bezugsgleichspannung ist auf einen solchen Wert eingestellt, daß sie einer Überlast von einigen Prozent (beispielsweise 7 bis 8 %) entspricht, d. h. daß der als Komparator geschaltete Verstärker (30) dem Kippkreis (1100-1101) ein Signal zur Unterbrechung der Speisung des Motors liefert, sobald der Strom (I) seinen Nennwert (Ij^) um 7 oder 8 % übersteigt. Dieser Wert wurde aus der in Fig. 2 in durchgehender Linie gezeichneten Kurve ermittelt, die die zulässige Überlastzeit (ts) (in Sekunden ausgedrückt), wie sie vom Hersteller festgelegt wird, in Abhängigkeit von dem Verhältnis (I/In) angibt, wenn der Motor warm ist. Geht man davon aus, daß diese Kurve sich asymptotisch einer zur Ordinatenachse parallelen Geraden, die durch den Abszissenpunkt 1,07 oder 1,08 läuft, nähert, so stellt man bei der Berechnung der von der Vorrichtung gegebenen Auslösezeiten bei verschiedenen Werten (I/In) (Simulierung) fest, daß diese praktisch mit den von dem

Hersteller festgelegten zulässigen Zeiten zusammenfallen.

Eine zweite Schaltung zur Erzeugung einer Zeitkonstante besteht aus dem monostabilen Kippkreis (2200-2201), dem Unterbrecher (17) und dem Kondensator (25). Die Schaltung ist so ausgebildet, daß diese Zeitkonstante (0j^) etwa gleich 5 0^ ist Bei Stillstand kühlt der Motor nämlich wesentlich langsamer ab als im Betrieb (da der Ventilator abgeschaltet ist). Wenn dar Motor wieder angelassen wird, muß der Kondensator (25) anfangs mit einer Spannung geladen sein, die ein Abbild der Temperatur darstellt, die er bei Stillstand hat und die von der Zeit abhängt, während welcher der Motor im Stillstand war.

Eine dritte Schaltung zur Erzeugung einer Zeitkonstante besteht aus dem monostabilen Kippkreis (1900-1901), dem Unterbrecher (16) und dem Kondensator (24). Die von dieser Schaltung bestimmte Zeitkonstante (0q) ist für die für den Motor zulässige Blockierungszeit repräsentierend. Sie beträgt beispielsweise 175 Sekunden bei einer Blockierungszeit von 10 Sekunden in kaltem Zustand und bei einem Strom von 6 Ij^. Dieser Wert der Blockierungszeit eignet sich für die Bestimmung von (¢¢) durch Simulierung, da da* Anlaßstrom bei einem Asynchronmotor etwa 61^ beträgt und da der Motor gegen zu lang dauernde oder zu häufig wiederholte Anlaßvorgänge und, allgemein, gegen starke Überlasten zu schützen ist Es bleibt jedoch dem Benutzer der Schaltung die Möglichkeit, wenn die Blockierungszeit durch einen von 6IN abweichenden

Blockierungsstrom des Motors gegeben ist, den Wert von (0q) so zu korrigieren, daß er der Blockierungszeit bei 6 Ij^ entspricht. Die Einstellung von (0ς.) wird beispielsweise durch Einstellung des Werts des Widerstands (1600) erreicht.

Die beiden mit unterbrochenen Linien gezeichneten Kurvenabschnitte von Fig. 2 geben die zulässigen Überlastzeiten bei kaltem Motor in Abhängigkeit von (1/Ij^) an. Eine bestimmte Anzahl von Punkten dieser

Kurven werden durch die vom Hersteller gelieferten Angaben definiert. Um diese Punkte annähernd durch eine -5-

Claims (7)

1. Nr. 389961 exponentielle Simulationskurve, die der Ladung eines Kondensators in einer Schaltung mit Zeitkonstante entspricht, zu verbinden, müssen zwei Werte der Zeitkonstante angenommen werden, und zwar einen "kurzen" Wert (0(-.), der den starken Überlasten entspricht, und einem "langen" Wert (0^), der den geringen Überlasten entspricht. Die Asymptote des dem Wert (0q) entsprechenden Kurvenabschnitts bestimmt eine Bezugsspannung (die von der Widerstandsbrücke (2900) und (2901) am Eingang des Verstärkers (29) festgelegte Gleichspannung), deren Wert etwa das Zweifache der an den Eingang des Verstärkers (30) angelegten Bezugsspannung beträgt. Dies bedeutet, daß man davon ausgeht, daß, wenn der Motor in erwärmtem Zustand angehalten wird und anschließend wieder angelassen wird, das Kupfer auf eine Temperatur gebracht werden kann, die das Zweifache der normalerweise für den Motor zugelassenen Temperatur entspricht, ohne daß dadurch das Gehäuse des Motors die zugelassene Temperatur überschreitet. Der Wärmeübergang vom Kupfer zum Eisen geht schnell vor sich und die Erwärmung des Kupfers ist somit von kurzer Dauer und für den Motor erträglich. Wie bereits gesagt wurde, ist die Schaltung so ausgebildet, daß die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (24) nie kleiner als die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (25) sein kann. Diese Bedingung entspricht der Tatsache, daß in einem Motor das Kupfer nie eine niedrigere Temperatur als das Eisen haben kann. Ferner kann die Spannung an den Anschlüssen der Kondensatoren (24) und (25) nie negativ werden. In keinem Fall nämlich ist es erforderlich, daß die Schaltung Kupfer- oder Eisentemperaturen simuliert, die unter der Umgebungstemperatur liegen. PATENTANSPRÜCHE 1. Kombination eines Motors mit einer thermischen Zeitkonstante, vorbestimmtem Nennstrom und einer zulässigen Blockierungszeit im kalten Zustand, mit einer Wärmeschutzeinrichtung mit einer jeweils einen Kondensator aufweisenden ersten und zweiten Zeitkonstantenschaltung, wobei die erste Zeitkonstantenschaltung mit einem ersten Komparator und die zweite Zeitkonstantenschaltung mit einem zweiten Komparator verbunden ist, an welche Komparatoren eine erste bzw. zweite Bezugsspannung angelegt und ausgangsseitig eine erste Steuerschaltung angeschlossen ist, zum Abschalten der Motoranspeisung jeweils bei Überschreiten der Spannung an den Kondensatorklemmen einer der Zeitkonstantenschaltungen über die dem betreffenden Komparator zugeführte Bezugsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Anlegen einer dem Quadrat des vom Motor im Betrieb aufgenommenen Stromes proportionalen Spannung an die Zeitkonstantenschaltungcn (1600, 16, 1901, 24; 1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302) vorgesehen ist, daß die Zeitkonstantc der zweiten Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302) gleich der thermischen Zcilkonsianic des Motors gewählt ist und die zweite Bezugsspannung einer Überlastung von einigen Prozent über den Nennstrom des Motors entspricht, daß die Zeitkonstante der ersten Zeitkonstantenschaltung (1600, 16, 1901, 24) der zulässigen Blockierungszeit des Motors im kalten Zustand bei einem sechsmal so großen Strom wie dem Nennstrom entspricht und die erste Bezugsspannung im wesentlichen doppelt so groß wie die zweite ist, und daß eine zweite Steuerschaltung (2700, 27, 2701, 2702) zur unidirektionalen Steuerung der betreffenden Spannungen an den Klemmen des Kondensators (24) der ersten Zeitkonstantenschaltung (1600, 16, 1901, 24) sowie an den Klemmen des Kondensators (25) der zweiten Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302) angeordnet ist, wobei diese Spannungen stets positiv gehalten sind und die Spannung an den Klemmen des Kondensators (25) der zweiten Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302} höchstens gleich der Spannung an den Klemmen des Kondensators (24) der ersten Zeitkonstanicnschaltung (1600, 16, 1901, 24) ist.
2. 2. Kombination nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2301, 25, 2001, 2302), die mit dem Eingang des zweiten Komparators (30) verbunden ist und deren Zeitkonstante das Fünffache derjenigen der zweiten Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302) beträgt, und durch eine Einrichtung (9, 903, 904, 2301, 2302) zur Erzeugung eines den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Signales und zur Ümschaltung der zweiten sowie dritten Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302; 1700, 17, 2301, 25) in Abhängigkeit von diesem Signal.
3. 3. Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zeitkonstantenschallung (1600, 16, 1901, 24; 1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302) einen durch regelmäßige Impulse gesteuerten Zerhacker (17,16) aufweist. -6- Nr. 389961
4. 4. Kombination nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltang (2700, 27, 2701, 2702) einen Verstärker (27) aufweist, dessen einem Eingang die Spannung an den Klemmen des Kondensators (25) der zweiten Zeitkonstantenschaltung (1700, 17, 2300, 25, 2001, 2302) zugeführt ist und dessen anderer Eingang einerseits durch einen Widerstand (2702) mit den Klemmen des Kondensators (24) der ersten Zeitkonstantenschaltung (1600,16,1901,24) und anderseits durch eine Diode (2701), deren Verluststrom in der Größenordnung von einigen pA liegt, mit dem Ausgang des Verstärkers (27) verbunden ist
5. 5. Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9, 903, 904, 2301, 2302) zur Erzeugung eines den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Signales einen Komparator (9) aufweist, der zum Vergleich der dem Quadrat des vom Motor aufgenommenen Stromes proportionalen Spannung mit einer weiteren Bezugsspannung dient, die einigen Prozent der dem Nennstrom entsprechenden gleich ist.
6. 6. Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeschutzeinrichtung zusätzlich einen Komparator (31), dem einerseits die Ausgangsspannung eines der Kondensatoren (24, 25) der Zeitkonstantenschaltungen (1600, 16, 1901, 24; 1700, 17, 2300, 25, 2001,2302) und anderseits eine negative Bezugsspannung zugeführt sind, und einen zusätzlichen Zerhacker (32) aufweist, der von der Ausgangsspannung dieses Komparators (31) gesteuert und zur Verhinderung einer negativen Aufladung dieses Kondensators (24; 25) ausgebildet ist.
7. 7. Kombination nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Quadrat des vom Motor aufgenommenen Stromes proportionale Spannung von mit Verstärkern (1, 2, 3) verbundenen Niederstrom-Signaldetektoren abgegeben und nach Gleichrichtung und Glättung einem Komparator (8) zugeführt ist, dem anderseits eine positive Bezugsspannung von einer den Lauf oder Stillstand des Motors anzeigenden Einrichtung (9) zugeleitet ist, die im Falle eines Ausfalls einer Phase die allmähliche Entladung eines Kondensators (802) bewirkt, wobei dessen Klemmenspannung einem Komparator (10) zur Abgabe eines die Abschaltung der Motoranspeisung bewirkenden Signales zugeführt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -7-