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Schaltungsanordnung zur Überwachung der Erwärmung von stromdurchflossenen
Schützlingen Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 22 45 605) Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Erwärmung von stromdurchflossenen
Schützlingen, insbesondere Motoren und Transformatoren nach Patent ... (Patentanmeldung
P 22 45 6o5), die die zu überwachenden Ströme in eine Spannung umformt.
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Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Spannung mit einem Spannungsfrequenzumformer
in Impulse umgewandelt, die den Vorwärts-Zähleingang eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers
beaufschlagen, während dessen Rückwärts-Zähleingang von Impulsen eines zusätzlichen
Generators angesteuert wird. Die Ausgangsimpulse des Vorwärts-Rückwärts-Zählers
betätigen einen Schalter im Stromkreis des zu überwachenden
Schützlings.
Als Vorwärts-Rückwärts-Zähler kann beispielsweise ein integrierter Baustein in TTL-Technik
verwendet werden. Derartige Zähler haben jedoch eine relativ große Störempfiaiichkeit,
d.h. Störimpulse irgendwelcher Art - insbesondere jedoch hochfrequente - können
den Zählvorgang derartig verfälschen, da eine zu große oder zu kleine Erwärmung
des stronburchflossenen Schützlings vorgetäuscht wird. Die geforderte zuverlässige
berwachung der Erwärmung wird dadurch sehr erschwert.
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Aufgabe der Zusatzerfindung ist es, alternativ eine Schaltungsanordnung
zu schaffen, die bei geringem Aufwand eine zuverlässige, von Störimpulsen unbeeinflußte
Überwachung der Erwärmung von stror,-durchflossenen Schützlingen erlaubt.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Spannungsfrequenzumformer
die Spannung in Impulse umformt, daß diese Impulse und die Impulse eines Generators
den gemeinsamen Zähleingang eines störunempfindlichen Vorwärts-Rückwärts-Zählers
beaufschlagen, daß an dem Richtungseingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers eine von
den Impulsen des Spannungsfrequenzumformers und/ oder des Generators abgeleitete
Spannung oder eine Hilfsgleichspannung liegt, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler
beim Erreichen seiner Nullstellung ein Stop-Signal an den Generator abgibt und daß
die Ausgangsimpulse des Vorwärts-Rückwärts-Zählers einen Schalter im Stromkreis
des Schützlings auslösen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in den Figuren 1, 2
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels, bei
dem die Spannung am Richtungseingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers von den Impulsen
des Spannungsfreauenzumformers und des Generators abgeleitet ist.
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Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Spannung am Richtungseingang
des Vorwärts-Rückwärts-Zählers von einer Festspannung und von den Impulsen des Generators
abgeleitet ist.
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In Figur 1 sind 1, 1', 1" Leitungen, deren Ströme von Hauptstromwandlern
2 erfaßt und Zwischenstromwandlern 3 zugeführt werden.
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An Widerständen 4 werden diese Ströme in Spannungen umgeformt, die
in einer Gleichrichterschaltung 5 gleichgerichtet werden. Ein 6 Spannungsfrequenzumformertwandelt
die gleichgerichtete Spannung in Impulse um. Diese Impulse steuern über einen ersten
Entkopplungswiderstand 36 den Richtungseingang 9 eines aus zwei Zählstufen 24, 25
bestehenden, störunempfindlichen Vorwärts-Rückwärts-Zählers 27 an und beaufschlagen
außerdem über eine erste ODER-Schaltung 34 den Zähleingang 7 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers
27. Die Impulse eines Generators lo steuern über eine Negationsstufe 35 und einen
zweiten Entkopplungswiderstand 37 ebenfalls den Richtungseingang 9 an und beaufschlagen
zusätzlich über die erste ODER-Schaltung 34 den Zähleingang 7 der Zählstufe 24.
Jede Zählstufe 24, 25 des
Vorwärts-Rückwärts-Zählers 27 weist je
vier Ausgänge 11 - 14 bzw. 15 - 18 auf, die mit einer zweiten ODER-Schaltung 26
verbunden sind, deren Ausgang den Generator 16 ansteuert. Einem Ausgang 28 der Zählstufe
25 ist eine Schaltstufe 19 nachgeschaltet, die ein Relais 20 und eine dritte ODER-Schaltung
21 beaufschlagt. Das Ausgangssignal der dritten ODER-Schaltung 21 liefert die Rückstellimpulse
für die Zählstufen 24, 25 an deren Rückstelleingängen 8, 23. Von der Betriebsspannung
UB w fld mittels einer Tkiggerschaltung 22 das zweite Eingangssignal fürvdie dritte
ODER-Schaltung 21 abgeleitet.
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Bei Beginn der Messung sind die Ausgänge 11 - 18 auf null zurückgestellt,
womit der Ausgang der ODER-Schaltung 26 ein den Generator lo sperrendes Ausgangssignal
liefert. Beim Einschalten des Motors M erscheint am Ausgang der Gleichrichterschaltung
5 eine Spannung, die im Spannungsfrequenzumformer 6 in Impulse umgeformt wird, deren
Frequenz quadratisch mit den zu überwachenden Strömen zunimmt. Ein derartiger Spannungsfrequenzumformer
ist bekannt und wird nicht näher beschrieben.
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Die Impulse gelangen über die erste ODER-Schaitung 34 zum einen auf
den Zähleingang 7 der Zählstufe 24, zum anderen wird von ihnen eine Spannung abgeleitet,
die als Richtungsentscheid auf den Richtungseingang 9 gegeben wird. Diese Spannung
ist positiv, wodurch die Zählstufe 24 die Impulse des Spannungsfrequenzumformers
6, die an dem Zähleingang 7 anstehen, vorwärtszählt. Damit erscheint der erste Impuls
als L-Signal am Ausgang 11 der Zählstufe 24, wodurch
auch am Ausgang
der ODER-Schaltung 26 ein L-Signal ansteht, das den Generator lo startet. Dessen
Impulse gelangen zum einen ebenfalls über die ODER-Schaltung 34 auf den gemeinsamen
Zähleingang 7.
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Zum anderen wird mittels der Negationsstufe 35 und des zweiten Entkopplungswiderstandes
37 eine Spannung abgeleitet, die auf den Richtungseingang 9 gegeben wird. Diese
Spannung ist negativ, wodurch die Impulse des Generators lo zurückgezählt werden.
Der erste Impuls des Generators lo bewirkt also, daß der zuvor aufgenommene erste
Impuls des Spannungsfrequenzumformers 6 auf null' zurückgezählt wird. Dadurch führt
der Ausgang 11, wie alle übrigen Ausgänge 12 - 18 Nullsignal, wodurch der Generator
lo wieder gestoppt wird. Solange die Frequenz der Impulse des Spannungsfrequenzumformers
6 kleiner ist als die Frequenz der Impulse des Generators lo, findet am Ausgang
11 ein ständiger Wechsel zwischen Null- und L-Signal statt, während die übrigen
Ausgänge ständig Nullsignal führen. Die einstellbare Frequenz des Generators lo
entspricht dabei dem Wert der Ströme durch die Leitungen 1, 1', 1' von dem.
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an die Überwachung des Motors auf Erwärmung gewünscht wird.
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Überschreitet die Frequenz des Spannungsfrequenzumformers 6 die Frequenz
des Generators lo, so gelangen Impulse durch die Zählstufen 24, 25 nach einer bestimmten
Zeit zum Ausgang 28. Mit.dem Anwachsen der Ströme in den Leitungen 1, 1', 1" nimmt
die Frequenz der Impulse des Spannungsfrequenzumformers 6 rasch zu, während der
Generator lo mit der einmal eingestellten konstanten Frequenz zurückzählt. Mit dem
Anwachsen der Ströme in den Leitungen 1, 1', 1" gelangt demnach auch der erste Impuls
entsprechend schneller an den
Ausgang 28. Dieser erste Impuls am
Ausgang 28 steuert die Schaltstufe 19 an, die das Relais 20 ansprechen läßt, wodurch
die Leitungeh 1, 1', 1" abgeschaltet werden. Es ist auch möglich, die binären Signale
der Ausgänge 12 - 18 der Zählstufen 24, 25 zur Abschaltung der Ströme in den Leitungen
1, 1', 1" heranzuziehen. Dazu wird z.B. die Schaltstufe 19 mit deminachgeschalteten
Relais 20 an den Ausgang 16 der Zählstufe 25 angeschlossen. Ein L-Signal an diesem
Ausgang läßt das Relais 20 ansprechen. Auf diese Art wird die Auslösezeit verkürzt,
ohne daß an dem Schaltungsaufbau Änderungen vorgenommen werden müßten. Nach einer
erfolgten Auslösung durch die Schaltstufe 19 müssen die Zählstufen 24, 25 wieder
in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt werden, d.h.
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alle Ausgänge 11 - 18 müssen wieder Nullsignal aufweisen. Däzu wird
das Ausgangssignal der Schaltstufe 19 über die dritte ODER-Schaltung 21 auf die
Rückstelleingänge 8, 23 geführt. Die Zählstufen 24, 25 werden ebenfalls mit dem
Einschalten der Spannungsquelle, die die Betriebsspannung UB für die Schaltungsanordnung
liefert, zurückgestellt. Von der Betriebsspannung UB wird dazu mittels der Triggerschaltung
22 ein Impuls abgeleitet, der über den anderen Eingang der dritten ODER-Schaltung
21 auf die Rückstelleingänge 8, 23 der Zählstufen 24, 25 gelangt.
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In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich von dem
in Figur 1 geschilderten nur durch die Erzeugung der Spannung für den Richtungseingang
9 unterscheidet. Es wird daher nachfolgend auch nur dieser Unterschied näher erläutert,
während im übrigen auf die Figur 1 verwiesen wird.
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Die Impulse des Spannungsfrequenzumformers 6 gelangen wiederum über
die erste ODER-Schaltung 34 auf den Zähleingang 7 der Zählstufe 24. Der Richtungseingang
9 liegt nun über einen Vorschaltwiderstand 38 an der positiven Betriebsspannung
UB. Dadurch wirdder erste Impuls des Spannungsfrequenzumformers 6 vorwärtsgezählt,
so daß am Ausgang 11 wieder ein L-Signal erscheint*, das den Generator lo startet.
Dessen Impulse gelangen wiederum über die erste ODER-Schaltung 34 auf den Zähleingang
7. Außerdem wird von ihnen mittels der Negationsstufe 35 eine negative Spannung
erzeugt, die - zu der ständig am Richtungseingang 9 anliegenden positiven Betriebsspannung
UB hinzuaddiert - an diesem Richtungseingang 9 ein Nullpotential erzeugt. Dadurch
erhält die Zählstufe 24 einen Richtungsentscheid, womit der erste Impuls des Generators
lo zurückgezählt wird. Am Ausgang 11 erscheint wieder ein Nullsignal,-das über die
ODER-Schaltung 26 den Generator lo stoppt.
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Damit ein gleichzeitiges Auftreten der Impulse des Generators lo und
des Spannungsfreguenzumformers 6 am Richtungseingang 9 weit-> gehend verhindert
wird, ist das Verhältnis Impulsabstand zu Impulsdauer bei dem Generator lo und dem
Spannungsfrequenzumformer 6 sehr groß gewählt.
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Abweichend von den genannten Ausführungsbeispielen ist es auch möglich,
den Richtungseingang 9 über einen zusätzlichen Widerstand ständig an Nullpotential
zu legen, so daß eine Ansteuerung dieses Eingangs vom Generator lo entfallen kann.
Der Spannungsfrequenzumformer 6 zieht diesen Eingang bei Impulsabgabe nach Piuspotential,
womit der Richtungsentscheid getroffen ist.
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Als störunempfindliche Zähler kommen vorwiegend integrierte.
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Schaltkreise in MOS-Technik infrage.
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8 Seiten Beschreibung 4 Ansprüche 2 Blatt Zeichnungen mit 2 Figuren