DE2353813A1 - Ueberwachungsschaltung - Google Patents

Description

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. Anwaltsakte.: G-3357

Anmelderin: CANADIAN GENEEAX ELECTRIC COMPANY LIMITED Peterborough, Ontario/Kanada

überv/achungs schaltung

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Insbesondere betrifft die Erfindung -Schutzeinrichtungen für elektrische Anlagen, beispielsweise Dynamomaschinen; vor-allem wird die im folgenden beschriebene Schutzeinrichtung zum Schutz von großen "elektrischen Motoren verwendet, d.h. von Motoren mit einer Leistung, welche von einigen 100 PS bis zu einigen 1000 PS reichen kann.

Ein Überlastungsschutz für einen Motor betrifft hauptsächlich den Schutz vor einer Überhitzung der Leiterisolation. Ferner ist allgemein bekannt, daß in einem überhitzten Motor die Isolation vor den Leitern oder irgendwelchen anderen Teilen des Motors schadhaft wird und ausfällt. Die bei elektrischen

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Einrichtungen und Anlagen verwendete Isolation ist entsprechend der maximal zulässigen Betriebstemperatur ausgelegt. Beispielsweise ist eine Isolation der Klasse B für eine maximale Dauertemperatur von 130° C und für eine maximale vorübergehende bzw. Momentantemperatur von 180⁰G ausgelegt. Eine Isolation der Klasse i¹ ist für eine maximale Dauertemperatur von 155°C Und eine maximale Momentantemperatur von 205°C ausgelegt.

Bekannte Schutzeinrichtungen vor Motorüberbelastungen schaffen eine Art tJbertemperaturschutz mit Hilfe eines Temperatur-Fühlwiderstands aus Metall, dessen Widerstandswert mit einer Widerstandstemperaturänderung ändert. Der Temperatur-Fühlwiderstand ist zwischen den isolierten Leitern .in einer Statornut des Motors angebracht und liegt dadurch auf der Isolätionstemperatur. Elektrischej an dem Widerstand angebrachte Leitungen sind zu einer Brückenschaltung herausgeführt, welche in einer Steuereinheit außerhalb des Motors angeordnet ist. Anfangs ist die Brückenschaltung abgeglichen, um als Bezugstemperatur eine Ausgangsspannung null zu schaffen. Wenn sich die Temperatur des Fiihlwiderstands gegenüber der Bezugstemperatur ändert, tritt eine entsprechende Widerstandsänderung in dem Fühlwiderstand ein, wodurch die Brückenschaltung aus dem Gleichgewicht kommt und nicht mehr abgeglichen ist und dann eine dem Abgleichfehler entsprechende Ausgangsspannung schafft. Wenn sich dann die Temperatur an dem ITühlwiderstand noch weiter von der Bezugstemperatur entfernt, findet eine entsprechende Zunahme in der den Abgleichfehler wiedergebenden Spannung statt. Diese dem Abgleichfehler entsprechende Spannung stellt daher eine Anzeige der Temperaturänderung in bzw. an der Isolation dar, und wird dazu verwendet, um eine Steuerschaltung zu betätigen und um den Motor abzuschalten, wenn eine für die Isolation kritische Temperatur überschritten ist.

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Der mit Hilfe des' Temperatur-Fühlwiderstand's geschaffene Schutz vor einer überhöhten Temperatur ist ausgezeichnet in dem Bereich, in welchem ein derartiger Schutz beabsichtigt ist(d.h. für eine, langandauernde Übertemperatur an der Leiterisolation). Der als Anzeige einer überhöhten temperatur verwendete Temperatur-Fühlwiderstand stellt aber keinen vollständigen Schutz für den Stator dar, da der Fühlwiderstand nicht die Temperatur des wärmsten Teils der Isolation (d.h. im Inneren der Isolation unmittelbar andern Leiter) aufzeigt. Die Tatsache, daß der Fühlwiderstand nicht die Temperatur des wärmsten Teils der Isolation anzeigt, schafft keine Schwierigkeit, wenn sich die Leitertemperatur langsam ändert, da dann nur ein geringer Temperaturabfall an der Isolation stattfindet. Während der Perioden eines schnellen Temperaturanstiegs an bzw. in dem Leiter, beispielsweise während der Rotor stehen bleibt bzw«, stehengeblieben ist, der Anlauf- oder der Wiederanlaufverhältnisse, ist jedoch der Temperaturabfall an der Leiterisolation groß, und die Temperatur an dem■ Fühlwiderstand folgt der Leitertemperatur nicht genau genug, um.einen entsprechenden Schutz zu schaffen»

Um die Schutzwirkung zu verbessern, ist die Anordnung mit dem Temperatur-Fühlwiderstand um einen' Bimetall-Überlastungsschalter erweitert worden, dessen Heizeinrichtung auf den Motorstrom anspricht. Der Bimetall-Überlastungsschalter schafft daher einen Schutz während schneller Anstiegsgeschwindigkeiten der Leitertemperatur, während der Fühlwiderstand einen Schutz vor einer langandauernden Übertemperatur schafft. Die Auswahl eines' geeigneten Bimetall-Überlastungsschalters ist jedoch schwierig; die Erwärmung und Aufheizung der Heizeinrichtung des Bimetall-Schalters und damit auch des Bimetall-Elementes selbst erfolgt mit einer gewissen Zeitverzögerung. Selbst wenn ein Bimetall-Schalter ausgewählt wird, welcher

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schnell genug wirkt, um beispielsweise einen Schutz während des Motoranlassens zu schaffen, kann die dem Bimetall-Schalter anhaftende Verzögerung zu Beginn des Betriebs noch eine weitere Schwierigkeit zur Folge haben. Diese Verzögerung zu Beginn des Betriebs kann nämlich bedeuten, daß die Temperatur des Bimetall-Elements, nachdem der Motor bereits eine Drehzahl erreicht hat und die Stator-Leitertemperatur zu fallen begonnen hat, noch weiter schnell ansteigt; und zwar kann sie noch so weit ansteigen, daß der Motor abgeschaltet wird. Wenn dagegen ein Bimetall-Schalter gewählt . · wird, welcher langsamer erwärmt wird, ist der Schutz, welchen er während des Motoranlassens bietet, zweifelhaft und fragwürdig.

Um während des Betriebs eine wirksame Überwaehungs- oder Schutzanordnung zu schaffen, welche den derzeit verwendeten überlegen ist, wurden Messungen und Untersuchungen an üblichen Dynamomaschinen durchgeführt. Anhand der erhaltenen Meß- und Untersuchungsdaten wurde eine äquivalente Wärmeflußanordnung für eine Dynamomaschine entwickelt, xvelche den Meßergebnissen ziemlich gut angepaßt ist. Mit der äquivalenten Wärmeflußanordnung als Vorbild wurde von der liunelderin eine elektrische Schaltung entwickelt, welche analog des Wärmeflusses in den isolierten Leitern arbeitet, welche die Statorwicklung aufweist. In der elektrischen Schaltung ist ein nachgebildeter Kondensator als elektrisches Analogon der Wärmekapazität bzw. des -aufnahmevermögens der Statorleiter der Maschine verwendet. Entsprechend .dem Statorleiterstrom erzeugt der nachgebildete Kondensator eine Spannung, um ein elektrisches Analogon der Statorleitertemperatur zu schaffen. In der elektrischen Schaltung ist auch ein lemperatur-Fuhlwiderstand verwendet, dessen Widerstandswert sich bei.einer Widerstandstemperaturänderung ändert. Der !Fühlwiderstand ist zwischen benachbarten isolierten Leitern in einer Statornut der Maschine angeordnet, so daß die Widerstands-

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temperatur dieselbe ist wie die Isolationstemperatur der Statorleiter. Eine εαι den Fühlwiderstand angeschlossene Brückenschaltung für die Temperaturmessung schafft eine Spannung, welche ein elektrisches Analogon der Isolationstemperatur der Statorleiter ist. Ein sowohl an den nachgebildeten Kondensator als auch an die Temperaturmeßschaltung angeschalteter Spannungspegeldetektor überwacht sowohl die vorübergehenden bzw. momentanen als auch die ständig vorhandenen, stationären Verhältnisse. Sie kann zum Anzeigen und/oder zum Aufzeichnen dieser Verhältnisse und Zustände oder als Einrichtung verwendet werden, um die Maschine zu entregen bzw. abzuschalten, wenn entweder die nachgebildete Kondensatorspannung oder die Spannung an der Temperaturmeßschaltung eine überhöhte Temperatur anzeigt. Diese Anordnung der Anmelderin schützt daher die Maschine sowohl bei kurzzeitig als auch bei langzeitig vorliegenden VerSltnissen.

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung für eine Dynamomaschine mit Wicklungsleitern, aner Temperatur-ITühleinrichtung, um den Wärmeübergang zwischen den Leitern festzustellen, einer mit den Leitern verketteten Stromfühl- . einrichtung, um Signalenergie zu erhalten, welche den Strom in den Leitern darstellt. Gemäß der Erfindung weist die Überwachungsschaltung folgende Einrichtungen auf: eine Widerstands-Kondensator-Analogschaltung, welche den Wärmefluß in den Leitern nachbildet; eine Einrichtung zum Anlegen der Signalenergie an den Kondensator, um ihn als Funktion des Stroms in den Leitern aufzuladen; eine Einrichtung, um weitere Signalenergie von der kühleinrichtung zu erhalten, welche deren Temperatur darstellt; eine Einrichtung, um die weitere Signalenergie an den Kondensator anzulegen, um ihn auf einen Spannungspegel aufzuladen, weicher' die Leitertemperatur vor der,Inbetriebnahme der Dynamomaschine darstellt; und eine Einrichtung zum Fühlen der Spannung an dem Kondensator und der Spannung der anderen Signalenergie. Die

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beiden Spannungen stellen dann die vorübergehenden, kurzzeitigen und die ständigen Leitertemperaturen dar.

Die Erfindung ist insbesondere zum Schutz von Elektromotoren vor einer Überlastung und/oder einer Überhitzung verwendbar. In einer Motorschutzschaltung weist die Spannungsfühleinrichtung eine Einrichtung zum Einleiten von Steuerfunktionen bei den Spannungen auf, welche vorbestimmte Pegel erreichen. Mit Hilfe der Steuerfunktionen kann dann zuerst eine Warnung abgegeben werden, daß die Betriebsverhältnisse unsicher und gefährlich werden, und dann kann der Motor bei einer weiteren Verschlechterung der Verhältnisse abgeschaltet werden. Die Warnungs- und die Abschaltzeitpunkte werden entsprechend dem geforderten Grad an Isolationsschutz eingestellt.

Die Erfindung schafft also eine Schutzschaltung für eine Dynamomaschine mit einer Widerstands-Kapazitäts-Analogschaltung, welche den Wärmefluß in der Maschinenwicklung nachbildet, mit einer Kondensator-Ladeschaltung zum Laden des Kondensators entsprechend dem Strom in der Wicklung, mit einem in die Wicklung eingesetzten (Temperaturdetektor zum Fühlen dessen Temperatur, mit einer von dem Detektor gesteuerten Temperaturmeßschaltung, um eine die gefühlte Temperatur darstellende Ausgangsspannung zu schaffen, mit einem Widerstand, über welchen der Ausgang der Meßschaltung mit dem Kondensator verbunden ist und welcher einen elektrischen Widerstandswert aufweist, welcher den-thermischen Widerstand der Wicklungsisolation darstellt, und mit einem Spannungspegeldetektor zum Fühlen der Spannungen an dem Kondensator und am Ausgang der Temperaturmeßschaltung und um eine oder mehrere Steuerfunktionen bei Spannungen einzuleiten, welche vorbestimmte Pegel erreichen. Bevor die Maschine in Betrieb genommen wird, wird mittels der Temperaturmeßschaltung eine Vorspannung an den Kondensator angelegt, welcher die Wicklungs—

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temperatur darstellt; wenn dann die Maschine im Betrieb ist, stellt die Spannung, an dem Kondensator die vorübergehende, momentane Wicklungstemperatur und die Spannung am Ausgang der Temperaturmeßschaltung die ständig anliegende Wieklungstemperatur dar.. = ^ -

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es zeigen: . _v .

Fig. 1 ein Blockschaltbild, in welchem der Wärmefluß in einem Statorleiter in einem Elektromotor mit der Schutzanordnung gemäß der Erfindung dargestellt ist;

Pigο 2 ein Blockschaltbild, in welchem das elektrische Analogon des in Fig. 1 dargestellten Wärmeflusses wiedergegeben ist;

Pigο 3 ein Blockschaltbild der Schutzanordnung gemäß der Erfindung; . ■"■■"'.."

Figo 4 ein schematisch.es Schaltbild von Teilen des Blockschaltbildes der Fig. 3;

Figo 5 (welche auf dem ersten Zeichnungsblatt wiedergegeben ist) eine Kurve,, welche den Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Anordnung betrifft; und

Figo 6 und 7 Schaltbilder weiterer Teile des Blockschaltbilds von Fig. 3. ';■■■-.

Im folgenden wird im einzelnen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, welche zum Schutz eines Drehstrommotors verwendet ist. Der Wärmefluß in einem Statorleiter in dem

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Motor ist in Fig. 1 dargestellt, wobei der Block 11 die Wärmekapazität des ßtatorleiters und dessen Isolation wiedergibt. Der Ausdruck "Leiter" soll in dem Sinne, wie ezAfciier benutzt ist, alle d.h. einen oder mehrere Strompfade durch die isolierten Leiter, beispielsweise die vollständige Wicklung oder Teile der Wicklungen umfassen. Die Schutzanordnung weist einen Temperaturdetektor, beispielsweise einen Metallwiderstand auf, dessen Widerstandswert sich mit Temperaturänderungen ändert. Der Fühlwiderstand ist zwischen benachbarten isolierten Leitern in einer Statornut des Motors untergebracht, so daß die Widerstandstemperatur dieselbe wie die Isolationstemperatur des Statorleiters ist. In Fig. 1 gibt ein Kreis 12 die Stelle desTemperatur-Jühlwiderstands zum Messen der Isolationstemperatur des Statorleiters wieder. Der Wärmewiderstand 13 der Statorleiterisolation ist ziriLschen dem Statorleiter und der Stelle angebracht, an welcher die Isolationstemperatur des Statorleiters gemessen wird.

V/enn der Motor bei Vollast unter gleichbleibenden Verhältnissen bzw. Bedingungen arbeitet, ist die Wärme infolge des Verlustes im Kupfer, welche sich zu der des Statorleiters hinzuaddiert, verhältnismäßig klein, und die sich ergebende Temperatur am Statorleiter ist nur geringfügig höher als die Isolations·^· temperatur des Statorleiters an der Stelle 12. Das heißt, der Temperaturabfall an dem Wärmewiderstand 15 ist verhält- __ nismäßig klein. Wenn der Motor aber unter Verhältnissen betrieben wird, bei welchen der Rotor stehengeblieben ist, oder wenn er gestartet wird, beträgt der Statorstrom etwa das 6-fache des Statorstroms bei Vollast. Das heißt, die Verluste im Kupfer infolge des Statorstroms sind etwas 36-mal so hoch wie die Verluste im Kupfer infolge eines Statorstroms bei Vollast. Bei diesen Vedältnissen steigt die Statorleitertemperatur sehr schnell an, und der Temperaturabfall an dem Wärmewiderstand 13 ist verhältnismäßig groß. Die Zeitkonstante der Statorleiter-Wärmeschaltung in einem üblichen

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Motor hat im allgemeinen einen Wert in der Größenordnung von JO sek .bis 60 sek. Bei Verhältnissen, bei welchen die Statorleitertemperatur sehr schnell ansteigt, stellt dies im Vergleich zu dem Anstieg der Statorleitertemperatur eine beträchtliche Verzögerung beim Anstieg der Isolationstemperatur an der Stelle 12 dar. Somit kann eine Schutzanordnung, bei welcher die Messung der Isolationstemperatur des Statorleiters allein auf der Anzeige der Statorleitertemperatur beruht, keinen ausreichenden Schutz für einaiMotor für die Fälle schaffen, wo der Rotor stehenbleibt oder wo er gestartet und in Betrieb genommen wird.

I Das : Blockschaltbild der Fig. 2 ist das elektrische Analogon des in Fig. 1 dargestellten Wärmeflusses. Ein Kondensator 14 ist an eine Seite des Widerstands 15 angeschlossen und ein Temperaturfühlwiderstand 16 ist in dem ._-...._ Motor an der anhand von Fig. 1 angegebenen Stelle 12 angeordnet. Die Kapazität des Kondensators 14 ist. das elektrische Analogon der Wärmekapazität des Statorleiters, des Temperatur-Fühlwiderstands 16 und deren Isolation..Der Widerstandswert des Widerstands 15 ist das elektrische Analogon des Wärmewiderstands der Isolation zwischen dem Leiter und dem Fühlwiderstand 16. Der Fühlwiderstand 16 ist an die Temperaturmeßschaltung 17 angeschlossen, welche eine Ausgangsspannung am anderen Ende des Widerstands 15 schafft_s welche die Temperatur an dem Fühlwiderstand darstellt.

Wenn nur wenig oder keine Ladung an dem Kondensator vorhanden ist, da der Ladestrom von dem Leiter des Motors fehlt, bewirkt diese Spannung, daß der Kondensator auf einen Vorspannungspegel aufgeladen wird, welcher die Temperatur darstellt, welche vor dem Anlassen des Motors gemessen wird. Während des Motorbetriebs wird ein Ladestrom, welcher eine Funktion des Motorstroms ist;"dem-Kondensator 14 zugeführt. Der dem Kondensator zugeführte Ladestrom ist analog der.Wärme aufgrund des Verlustes

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im Kupfer, welche bei dem Statorleiter hinzukommt. Die Spannung, auf welche der Kondensator 14 sich aufgrund des Ladestroms auflädt, ist analog der Temperatur, auf welche der Statorleiter ansteigt.

In dem Blockschaltbild der Fig. 2 fließt während des (normalen) Motorbetriebs und unmittelbar nach dem Abschalten ein kontinuierlicher Entladestrom von dem aufgeladenen Kondensator über den Widerstand 15 zur Erde, um dadurch den Ausgang der Temperaturmeßschaltung 17, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, zu erden. Dieser Entladestrom ist analog dem Wärmeverlust des Statorleiters über die Stator— leiterisolation. Da ein echtes, die zeitlichen Verhältnisse wiedergebendes, elektrisches Analogon des Wärmeflusses geschaffen ist, sind die Spannungen auf jeder Seite des Widerstandes 15 analog der Temperatur an den entsprechenden Stellen in dem Motor bei allen Verhältnissen, beispielsweise bei gleichbleibenden stationären Verhältnissen an der .rechten Seite und bei vorübergehenden Verhältnissen an der linken Seite des Widerstands.

Anhand des Blockschaltbildes der Fig. 3 wird nunmehr die Schutzanordnung im einzelnen und vollständiger beschrieben.

Von einer dreiphasigen Stromquelle 18 wird ein Motor 19 über Leitungen 20 bis 22 mit Energie versorgt. In die Leitungen 20 bis 22 ist ein Unterbrecher 23 geschaltet, um das Anlegen von Energie an den Motor 19 zu steuern.

Mittels eines Motorstromsensors 24 werden die dreiEhasen des Motorleitungsstroms gefühlt. Der Motorstromsensor 24 ist über Leitungen 25 bis 27 an eine Ladestromquelle 28 angeschaltet und liefert auf den Leitungen 25 bis 27 Spannungen, welche jeweils den gefühlten Motorströmen auf den Leitungen bis 22 proportional sind. Die Ladestromquelle 28 liefert

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einen Strom zum Laden des Kondensators, welcher eine
Funktion des gefühlten MotorleitungsStroms ist. Der
Ladestrom wird über eine Leitung 29 dem Kondensator 14
zugeführt, welcher in Tig. 3 mit "nachgebildeter Kondensator" bezeichnet ist, da es .eine elektronische Schaltung ist, welche eine große Kapazität.nachbildet, Wie oben bereits,erwähnt, ist die Spannung,' welche an dem nachgebildeten Kondensator 14 mit Hilfe des Ladestroms gebildet wird, analog der Temperatur des Statorleitersν Die Spannung an dem nachgebildeten Kondensator 14 wird an eine Seite des-Widerstands 15 und über eine Leitung 30 an einen Spannungsteiler 51 angelegt. Der Ausgang des Spannungsteilers 31 ist über eine Leitung 32, mit der Diode einer Anode 33 verbunden, deren Kathode über eine Leitung 34 mit dem Eingang eines Schaltpegeldetektors und mit-dem Eingang eines Alarmpegeldetektors 36 verbunden ist. : ..

Wie ebenfalls bereits oben erwähnt, ist der Temperatur-Eühlwiderstand 16₅ welcher in dem Motor eingebaut ist, mit der Temperaturmeßschältung 17 verbunden. Eine Quelle 37 konstanten Stroms, deren Aufgabe später erläutert wird, ist über eine Leitung 38 an die Temperaturmegßschaltung 17 'angeschaltet« Die Ausgangsspannung der'Temperaturmeßschaltung 17 ist eine Gleitspannung, welche sich linear mit der Temperatur an dem Temperatur-SKihlwiderstand ändert. Diese Ausgangsspannung wird über eine Leitung 39 an die andere Seite des Widerstands 15 (die dem nachgebildeten Kondensator 14 gegenüberliegt) sowie an die Anode einer Diode 40 .angelegt. Die Kathode der Anode 40 ist mit der Kathode der Anode 33 und über die Leitung 34 mit den Eingängen des Schaltpegeldetektors 35 bzw. des Alarmpegeldetektors 36 verbunden. .

In der praktischen Schaltungsausführung muß eine Umkehrbeziehung zwischen den Spannungen auf den Leitungen 30 und und den Betriebstemperaturen geschaffen werden, welche an

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den entsprechenden Stellen in dem Motor erwartet werden. Bei der beschriebenen Schutzanordnung ist die Beziehung zwischen der Temperatur und den Spannungen an dem nachgebildeten Kondensator 14 und dem Ausgang der Temperaturmeßschaltung 17 wie folgt gewählt. Eine Spannung null entspricht einer Bezugstemperatur von O⁰C und eine Änderung von einem Volt entspricht einer Änderung von 20 C. Diese Schutzanordnung ist auch für einen Motor mit einer Isolation der Klasse B ausgelegt, welche in der Praxis die übliche IsolationskTasse ist. Die maximale Spannung, welche auf der Leitung 39 am Ausgang der Temperaturmeßschaltung 17 zugelassen werden kann, ist infolgedessen eine Spannung, welche einer Temperatur von 118°C entspricht. Der Schaltpegeldetektor 35 ist über eine.Leitung 41 mit dem Leitungsunterbrecher 23 verbunden und ist so eingestellt, daß er den Leitungsunterbrecher 23 betätigt und dadurch die Wechselstromquelle von dem Motor trennt, wenn die Spannung an der Leitung 39 oder die Spannung an der Leitung 32 einer Temperatur entspricht, die etwas über 130°C liegt. Das heißt, damit derselbe Schaltpegeldetektor für-die Spannung an der Leitung sowie für die Spannung an der Leitung 39 verwendet werden kann, ist der Spannungsteiler 31 vorgesehen. Der Spannungsteiler 31 schafft eine Spannung an der Leitung 32, welche gleich dem 130/180-fachen der Spannung an der Leitung 30 ist. - . . ■

Mittels der Dioden 33 und 40 ist eine Entkopplung zwischen den Leitungen 32 und 39 geschaffen. Im Betrieb wird durch die Leitung 32 oder 39 mit der höheren positiven Spannung die entsprechende Diode leitend, während die andere Diode dadurch gesperrt wird.

Der Alarmpegeldetektor 36 arbeitet ähnlich wie der Schaltpegeldetektor 35, außer daß der Alarmpegeldetektor 36 so eingestellt ist, daß er arbeitet, wenn die Spannung auf der

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Leitung 39 oder auf der Leitung 32 einer Temperatur entspricht, die etwa 1O⁰C unter der Schaltpegeltemperatur von 130°C liegt. Der Alarmpegeldetektor 36 ist über eine Leitung 4-3 an eine Alarmeinrichtung 42 angeschlossen. Wenn der Alarmpegeldetektor 36 in Betrieb ist, betätigt er die Alarmeinrichtung 42, weiche eine hö#rbare oder sichtbare Alarmanzeige schafft _r welche anzeigt, daß eine Übertemperatur annähernd erreicht ist, was zur !Folge hat, daß der Schaltpegeldetektor die Stromquelle von dem Motor trennt.

Bevor der Motor für einen sogenannten "Kaltstart" erregt wird, befinden sich der Motor, der Statorleiter und dessen Isolation auf Umgebungstemperatur. Eine der Umgebungstemperatur entsprechende Spannung liegt dann an der Leitung 39 am Ausgang der Temperaturmeßschaltung 17 an. Mittels dieser Spannung wird der nachgebildete Kondensator 14 über den Widerstand 15 geladen, so daß vor dem Anschalten des Motors eine der Umgebungstemperatur entsprechende Anfangsvorspannung an dem nachgebildeten Kondensator—(|4 vorhanden ist.

Während der Motor läuft, führt ein allmählicher Anstieg der Isolationstemperatur, welche durch den Fühlwiderstand 1.6 angezeigt wird, zu einer' allmählich steigenden Ausgangsspannung an der Temperaturmeßschaltung 1?. Wenn die Isolationstemperatur allmählich über 130° C ansteigt, bewirkt der Ausgangsspannungspegel der Temperaturmeßschaltung 17, daß der Schaltpegeldetektor 35 den Leitungsunterbrecher 23- betätigt, welcher den Motor abschaltet.

Während der Motor läuft, kann auch eine plötzliche mechanische Überbelastung an der Motorwelle eine schnelle Zunahme des Motorleitungsstroms bewirken, was einen entsprechend schnellen Anstieg des Ladestroms" und damit einen schnellen Spannungsanstieg an dem nachgebildeten'Kondensator 14 zur Folge hat.

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Wenn die Spannung an der Leitung 30 auf einen Wert steigt, welcher einer Temperatur von über 180⁰C entspricht, betätigt der Schaltpegeldetektor 35 in entsprechender Weise den Leitungsunterbrecher 23, welcher den Motor abschaltet.

Wenn ein Motor einige Stunden lang mit einem hohen Belastungspegel gelaufen ist, kann der Statorleiter und die Isolation, ziemlich v/arm werden. Wenn der Motor dann wie bei einer ne chanischen. Überlastung abgeschaltet wird, kann ein zu frühes · Wiederanlaufen des Motors, wenn nicht eine entsprechende Zeitspanne zum Abkühlen abgewartet wird, gefährlich sein. Das heißt, da der Stator- oder Ständerleiter und dessen Isolation bereits ziemlich warm sind, kann die zusätzliche, durch den großen Anlaßstrom hervorgerufene Erwärmung eine starke Übere*hitzung der Statorleiterisolation zur Folge haben. Die Schaltung gemäß der. Erfindung bietet einen guten Schutz für den Motor auch unter diesen Verhältnissen. Unmittelbar bevor nämlich der Motor abschaltet, erzeugt die Temperaturmeßschaltung 17 eine verhältnismäßig hohe Spannung an der Leitung 39 j welche der verhältnismäßig hohen Temperatur der Statorleiterisolation entspricht. Wenn dann der Motor— Ieitungsstrom durch das Abschalten des Motors und dadurch auch der Ladestrom entsprechend auf null.verringert wird, beginnt die Spannung an dem nachgebildeten Kondensator zu fallen, da sich der Kondensator über den Widerstand 15 zur Erde hin entlädt. Die Spannung an dem nachgebildeten Kondensator 40 kann jedoch nicht unter die Spannung abfallen, welche durch die Temperaturmeßschaltung 1? noch an die Leitung 39 abgegeben wird. Das heißt, wenn die Ständerleiterisol.ation noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweist, wird die Spannung an der Leitung 39 auf einem verhältnismäßig hohem Wert und auch die Spannung an der Leitung 30 im wesentlichen auf demselben verhältnismäßig hohen Wert gehalten. Wenn dann ein Versuch unternommen wird, den Motor wieder anlaufen zu lassen, ohne daß gewartet worden ist, bis er sich in angemessenem Umfang abgekühlt hat, hat der hohe Motoradaüfstrom

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einen entsprechend hohen Ladestrom zur Folge, und die schnelle Zunahme der Spannung an dem nachgebildeten Kondensator "bewirkt, wenn diese zu der hohen bereits an dem Konden-... sator vorhandenen Spannung hinzuaddiert wird, daß der Schaltpegeldetektor 35 äen Leitungsunterbrecher 23 betätigt, der den.Motor dann sofort wieder abschaltet.

In Fig. 4 sind schematische Darstellungen des Motorstromsensors 24, der Ladestromquelle 28, des nachgebildeten Kondensators 14 und des Spannungsteilers 31 der Schutzanordnung dargestellt. Der Motorstromsensor, 24· weist drei Stromwandler 44 bis 46 auf, deren Primärwicklungen an die Leitungen 20, 21 bzw.. 22 angeschaltet sind. Die Sekundärwicklungen der ärei Stromwandler 44 bis 4-6 sind an die Primärwicklungen von Aufwärtswandlern 4·?, 48 bzw. 49 angeschaltet. Jeder; der Aufwärtswandler 47 bis 49 hat eine parallel zu seiner Sekundärwicklung geschaltete, ohmsche Belastung«, Ferner erzeugt jeder der Aufwärtswandler 47 bis 49eine Sekundärspannung, welche dem Motorleitungsstrom in der entsprechenden Leitung 20 bis 22 proportional ist. Die Sekundärwicklungen der. Aufwärtswandler sind in Stern geschaltet, wobei der neutrale Sternpunkt an Erde geschaltet ist. Die drei Sekundärspannungen werden über Leitungen 25 bis 27 an die Ladestromquelle 28 angelegte

In der !»adestromquelle 28 sind die Kathoden von drei Dioden 50 bis 52 jeweils an die Leitungen 25 bis 27 angeschaltet; die Dioden der drei Dioden sind miteinander verbunden. Die Dioden 50 bis 52 und die in Stern geschalteten Sekundärwicklungen der Aufwärtswandler 47 bis 49 bilden eine dreiphasige Einweggleichrichterschaltung. Ein Filterwiderstand 55 ist auf einer Seite mit dem Ausgang der Gleichrichter-Schaltung (den Anoden der Dioden 50 bis 52) verbunden. Ein Filterkondensator 54 ist zwischen die andere Seite des Filterwiderstands 53 ¹¹¹¹CL Erde geschaltet. Die ge siebte'Spannung an dem Filterkondensator.54 ist eine Gleichspannung,cbren Größe

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proportional der Größe des Motorleitungsstroms ist, der an. den Leitungen 20 bis 22 gefühlt wird. Mit den, wie in Jig. 4 dargestellt, gepolten Dioden ist die gesiebte Spannung an der Verbindung zwischen dem Widerstand 53 und. dem Kondensator 54 bezüglich der Erde negativ.

Ein Potentiometer 55 und ein Widerstand 56 sind in Reihe geschaltet, und diese Reihenschaltung ist zu dem Kondensator 54 parallel geschaltet. Der Gleichspannungseingang (+) eines Operationsverstärkers 57 ist an Erde geschaltet. Ein Widerstand 94 ist zwischen dem einstellbaren Kontakt des Potentiometers 55 und den Umkehreingang (-) des Operationsverstärkers 57 geschaltet. Durch Einstellen des Potentiometers 55 kann ein einstellbarer Bruchteil der gesiebten Spannung an dem Kondensator 54 an die Eingangsschaltung des Operationsverstärkers ^ angelegt werden. Zu dem Kondensator 54 ist eine Zenerdiode 58 parallelgeschaltet, um die Eingangsschaltung des Operationsverstärkers 57 vor den Wirkungen der hohen Einschaltwerte des Motorleitungsstroms zu schützen..

Der Ausgang des Operationsverstärkers 57 ist unmittelbar mit der Basis eines Transistors 59 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 95? welcher zwischen den Emitter des Transistors 59 und den Umkehreingang (-) des Operationsverstärkers 57 geschaltet ist, schafft eine negative Rückkopplung für den Operationsverstärker ^. Der-Kollektor des Transistors 59 ist mit dem Gleichspannungseingang (+) eines Operationsverstärkers 60 verbunden. Ein Widerstand 56 ist zwischen den Gleichspannungseingang (+) des Operationsverstärkers 60 und eine nicht dargestellte Energiequelle geschaltet, welche ein Potential von +15V bezüglich Erdpotential liefert. Ein Widerstand 97 ist zwischen dieselbe, dasselbe Potential von +15V liefernde Energiequelle und den Umkehreingang (-) des Operationsverstärkers 60 geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 60 ist unmittelbar mit der

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Basis.eines Transistors 61 verbunden. Der Emitter des Transistors 61 ist mit dem Umkehreingang (-) des Operationsverstärkers 60 verbunden, wodurch eine negative Rückkopplung für den Operationsverstärker 60 geschaffen ist. Der Ladestrom für den nachgebildeten Kondensator 14- wird über die· Leitung 29 zugeführt, welche mit dem Kollektor des Transistors

61 verbunden ist. ' - '

Die Reihenschaltung zwischen dem Emitter des Transistors und Erde ändert das Verhältnis zwischen dem Kondensator-Ladestrom auf der Leitung 29 und dem Motorleitungsstrom, welche mittels des Motorstromsensors 24- gefühlt wird. Diese Reihenschaltung weist eine Zenerdiode 62, einen Widerstand 63 und einen einstellbaren, in Reihe geschalteten Widerstand 64 auf. Die in Fig. 5 dargestellte Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem Kondensatorlade— und dem Motorleitungsstrom. Wie durch diese Kurve gezeigt, nimmt der Kondensator-Ladestrom proportional zu einer 'Zunahme des Motorleitungsstroms entlang des geraden Teils der Kurve von dem Eullpunkt (Punkt, a) bis zu etwa dem zweifachen Motorleitungsstrom bei Vollast (Punkt b) zu. An diesem Punkt hat die Spannung am Emitter des Transistors 59 bezüglich Erde bis zur Durchbruchspannung der Zenerdiode

62 zugenommen. Mir größere Werte des Motorleitungsstroms wird die Impedanz zwischen dem Emitter des Transistors 59 viel unter den Wert dieser Impedanz vor dem Durchbruch der Zenerdiode 62 verringert. Der Teil der Kurve rechts von dem Punkt b ist ebenfalls gerade, steigt aber mit einer größeren Steigung zum Punkt c, welcher etwa dem 6-fachen Motorleitungsstrom bei Vollast entspricht. Der 6-fache Strom bei Vollast ist angenähert der Wert, der den Verhältnissen entspricht, wenn der Rotor blockiert ist bzw. stillsteht.

Die Steigungen der beiden"Teile der Kurve in Fig. 5 werden folgendermaßen gesteuert.. Das Potentiometer 55 steuert den Teil der Spannung am Kondensator. 54-, welcher an den Operations-

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verstärker 57 angelegt wird. Das Potentiometer 55 wird als das "Laufpegeleinstell"-Potentiometer bezeichnet, da bei dem normalen Eingangsstrom an dem Motor bei Vollast das Potentiometer so eingestellt ist, daß der Spannungsabfall an dem Widerstand 15 gleich dem geforderten Temperaturunterschied zwischen dem Statorleiter und dem Temperatur-IPühlwiderstand in dem Motor ist (in der Praxis ein Unterschied von etwa 5°C). Durch die Einstellung des "Laufpegeleinstell"-Potentiometers 55 wird die Steigung des ersten Teils der Ladestromkurve (a-b) gesteuert. Nach der Einstellung des Potentiometers 55 wird der einstellbare Widerstand 64 eingestellt, v/elcher als "Stillstandszeit-^Einstellwiderstand" bezeichnet wird. Wenn sich der Motor auf Umgebungstemperatur befindet,(v/elche im allgemeinen mit 40⁰C angegeben wird) und wenn der Motorrotor blockiert ist (d.h. sich nicht drehen kann), wird der Motorstator erregt, und der einstellbare Widerstand 64 ist so eingestellt, daß die Zeit in sek für den Schaltpegeldetektor, um den Leitungsunterbrecher 23 zu schalten bzw. auszulösen, gleich der Schaltzeit ist, die von dem Motorhersteller genau angegeben ist. Vorausgesetzt, daß das Potentiometer 55 vor dem Widerstand 64 eingestellt wird, sind die "Lauf"- und ^llStillstands-"Einstellungen unabhängig voneinander.

In der Schaltung für den nachgebildeten Kondensator 14 ist ein Operationsverstärker 65 in einer sogenannten "Kapazitäts-Multiplizierschaltung" verwendet, um den großen Wert der nachgebildeten Kapazität zu erhalten, welche für diese Analogschaltung erforderlich ist. Mit den in Fig. dargestellten Schaltungskonstanten wird eine effektive nachgebildete Kapazität von 667 /U3? erhalten. Um den Kriechstrom der multiplizierten Kapazität auf ein Minimum herabzusetzen, sollte das übliche "Trimmen" bzw. der übliche "Peinabgleich" an den Potentialen vorgenommen werden, die an den Euntkionsverstärker 65 angelegt werden, um deren versetzten Strom zu verringern. Diese "Kapazitäts-Multiplizierschaltung" ist einer Schaltung ähnlich, welche auf den Seiten AN 29-10 und AN 29-11

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des "National'Linear Applications Handbook" beschrieben und dargestellt ist, das im 'Januar 19?² von der National Semi-Gonductor Corporation in Santa Clara, Californien,USA veröffentlicht worden ist. ■

Durch die Leitung JG, welche den nachgebildeten Kondensator 14 mit dem Spannungsteiler ji verbindet, ist der nachgebildete Kondensator unmittelbar an den Ausgang des Operationsverstärkers 65 angeschaltet, um einen Anschluß an*einem Punkt niedriger Impedanz an dem nachgebildeten Kondensator " zu schaffen und dadurch ein Entladen des nachgebildeten ' Kondensators über den Spannungsteiler zu vermeiden. Andererseits wird der Ausgang von der Ladestromquelle 28 über die Leitung 29 an denselben Punkt in der Schaltung .angelegt, welche mit dem Widerstand 15 verbunden ist. Das heißt, der Ausgang des Operationsverstärkers 65 muß über eine Impedanz (in "diesem Fall 1,5kQ) ausgesteuert werden, wenn ein Signal an der nachgebildeten Kondensatorschaltung anliegt.

In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Quelle 57 konstanten Stroms, der Temperaturmeßschaltung 17 und des Temperatur-Fühlwiderstands 16 dargestellt. Der Strom von der Quelle 37 fließt über eine Leitung 38 sowie über einen veränderlichen Widerstand 66 und den Temperatur-FühlViderstand 46 zur Erde. Wie dargestellt, weist der Temperatur-Fühlwiderstand drei Leitungen auf.■ Die Leitung 67 ist mit der einen' Seite des Temperatur-Fühlwiderstands 16 und die beiden anderen Leitungen 68 und 69 sind mit der anderen- Seite des. Temperatur-Fühlwiderstands 16 verbunden. Die drei Leitungen 67 bis 69 sind so' ausgelegt, daß sie identisch sind. Das heißt, die Leitungen-sind aus demselben Metall hergestellt und weisen denselben Querschnitt sowie dieselbe Länge auf. Auch sind die. drei Leitungen zu einer Gruppe angeordnet, wenn sie von dem Temperatur-Fühlwiderstand in dem Motor zu der außerhalb des-.Motors angeordneten Temperaturmeßschaltung 17 verlaufen.

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so daß die drei Leitungen denselben T'emperaturverhaltnissen ausgesetzt sind. Die drei Leitungswiderstände sind infolgedessen bei allen.Temperaturen gleich. Die Leitungen 67 bis sind mit Anschlüssen 70» 71 bzw. 72 der Temperaturmeßschaltung 17 verbunden. .

Ein Widerstand 73 ist zwischen die Leitung 38 und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 74- geschaltet, während ein Widerstand 75 zwischen den Anschluß 71 und den invertierenden. Eingang des Operationsverstärkers 74- geschaltet ist. Ein Widerstand 76 ist zwischen den Anschluß 70 und den Gleichspannungseingang des Operationsverstärkers 74· geschaltet; zwischen diesem Eingang und Erde ist ein weiterer Widerstand 77 geschaltet. Ein Rückkopplungswiderstand 78 ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers und dessen invertierenden Eingang geschaltet. Eine Reihenschaltung aus einem Meßinstrument und einem Widerstand 80 ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 74- und Erde geschaltet. Das Meßinstrument 79 ist mit einer Temperaturskala versehen, welche von O⁰C bis 200⁰C reicht. Die Anode einer Diode '81 ist an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 74- und ihre Kathode an den Ausgang des Verstärkers 74- angeschaltet. Die Anode 81 ist vorgesehen, um eine überhöhte negative Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 74- zu unterbinden. Da der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 74- ständig sehr nahe bei Erdpotential liegt, ist verhindert, daß das Potential am Ausgang des Operationsverstärkers 74- um mehr als den Spannungsabfall an der Diode 81 in Durchlaßrichtung (etitfa ein halbes Volt) unter Erdpotential absinkt.

Da die Werte der Widerstände 73 bis 76 viel größer sind als die der Werte 16 und 66, ist die Strom in den Widerständen 73 bis 76 verglichen mit dem Strom in den Wider

ständen 66 und 16 vernachlässigbar. Das heißt im wesentlichen fließt der gesamte konstante Strom in der Leitung 38 über die

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Widerstände 66 und 16 zur Erde. Wenn der Temperatur-Fühlwiderstand 16 anfangs auf die Bezugstemperatur von O C eingestellt ist, ist der veränderliche Widerstand 66 so eingestellt, daß eine Spannung von OV am Ausgang des Operationsverstärkers 74 vorliegt. Bei dieser Einstellung ist der Widerstandswert des veränderlichen Widerstand 66 nunmehr gleich dem Widerstandswert des.Temperatur-Fühlwiderstands

16 bei 0°C ( etwa 10Ci). Der veränderliche Widerstand wird dann unverändert auf dieser Einstellung gelassen.

Wie oben bereits erwähnt, ist die Temperaturmeßschaltung

17 eine Art Brückenschaltung. Eine Temperaturzunahme an dem Fühlwiderstand 16 über O⁰C hinaus bewirkt, daß der Widerstandswert des Fühlwiderstands 16 zunimmt., und sich linear mit der Temperaturänderung verändert. Eine Zunahme im Widerstandswert des Fühlwiderstands 16 über einen Wert von O⁰C hinaus (bei dieser Temperatur ist die Brückenschaltung 17 abgeglichen worden) bewirkt, daß die Brückenschaltung nicht mehr abgeglichen ist, so daß am Ausgang des Operationsverstärkers 74 eine Spannung abgelesen werden kann. Die ablesbare Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers ändert sich linear mit der Temperaturänderung an dem Fühlwiderstand, und daher ist die Skala des Meßinstruments 79 linear in Temperaturgrade unterteilt.

Durch die Eingangsschaltungsanschlüsse für den Operationsverstärker 74 sowie durch die entsprechenden Werte der Widerstände 73» 75 und 76 ist der Einfluß des Spannungsabfalls an den Leitungen 67 bis 69 des Fühlwiderstands 16 unwirksam gemacht. Mit dieser Art Brückenschaltung bleibt die Wirkung der Leitungswiderstände auch dann unwirksam, wenn die Brückenschaltung nicht abgeglichen ist, wie es der Fall ist, wenn eine Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 74 erhalten wird.

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Wenn die Brückenschaltung 17 nicht abgeglichen ist, ist die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 74 proportional der Widerstandszunähme des Fühlwiderstands 16 über den Wert der Bezugstemperatur von O⁰C hinaus. Die Ausgangsspannung des Verstärkers ist auch proportional dem Strom in dem lühlwiderstand 16. Damit die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 74 nur eine !Funktion des Widerstandswerts des Fühlwiderstands 16 ist, ist es wesentlich, daß der Strom in dem Fühlwiderstand 16 bei allen Temperaturen konstant bleibt. Pur den Ausgangsstrom der Stromquelle 37 ifcuß daher eine sehr gute Stromregelung vorgesehen sein. Wie in Fig. 6 dargestellt, schafft die Quelle 37 konstanten Stroms eine Stromregelung mit Hilfe des Emitter-Kollektorpfades eines Transistors 62, welcher als Regelelement in die Leitung 38 geschaltet ist. Ein Operationsverstärker 83 ist in einer negativen Rückkopplungsschleife des Transistors £2 verwendet, um den Strom auf der Leitung 38 auf einem konstanten Wert zu halten. Eine Zenerdiode 84 ist ein wichtiges Element bei der Regelung des Ausgangsstroms, da die Zenerdiode eine feste Bezugsspannung für den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 83 schafft. Die Zenerdiode 84 ist eine 1N821-Zenerdiode. Diese Art Zenerdiode wurde wegen der geringen Abweichung der Größe ihrer Durchbruchspannung hinsichtlich der Temperatur gewählt. Die Größe des konstanten Stroms auf der Leitung 38 wird durch Einstellen des veränderlichen Widerstands 85 gesteuert. Sobald die Stromhöhe auf der Leitung 38 durch Einstellen des veränderlichen Widerstands 85 eingestellt ist, wird der Strom durch die vorbeschriebene negative Rückkopplungsschleife auf diesem Wert konstant gehalten.

In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Schalt- bzw. Auslösepegeldetektors 35 und der Schaltung dargestellt, welche er in dem Leitungsuntex'brecher 23 steuert. In Fig. 7 ist ferner

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der Alarmpegeldetektor 3.6 und die Alarmsphaltung... 42_ dargestellt,, welche : er. steuert. Der Schaltpegeldetektor 35 ist ein direkt gekoppelter Verstärker, mit ,.Transistoren 86 und 87. Wenn- kein Überlastungssignal an der Leitung 34 anliegt,. wird der Emitter des Transistors86 auf einer positiven , . Spannung gehalten,· da er mit dem Arm eines Potentiometers

88 verbunden-ist. Wenn eine, ausreichend große, positive Spannung art der Leitung 34 anliegt,: wird der BeeLs-Emitter-Übergang des Transistors 86 in Durchlaßrichtung betrieben, _ so daß der Transistor: 86 Kollektorstrom über einen Widerstand

89 aufnimmt-, wodurch wiederum der Emitter-Basisübergang des Transistors- 87 in- Vorwärtsrichtung- betrieben und auch dieser Transistor anschaltet.■ Wenn der Transistor 87 anschaltet, nimmt er über einen.Widerstand 90 Emitterstrom auf,' und der zusätzliche' Spannungsabfall an .dem Widerstand 90 hat zur Folge, daß das Potential an dem Emitter, des Transistors 86 abnimmt, so daß dann der. Transistor 86 und infolgedessen auch der Widerstand 87 schwerer anschaltet. Das heißt, wenn der Transistor 86 bei einem Alarmsignal auf- der Leitung 34 einmal angeschaltet wird, bewirkt die positive Rückkopplung zwischen-den Transistoren 86 und 87, daß beide Transistoren schwer anschalten. Wenn die Transistor 87 _:angeschaltet wird, erregt dessen Kollektorstrom auf der Leitung 41. .ein Solenoid 91 in dem Leitungsunterbrecher 23- Durch die Erregung des Solenoids 91-wird der Leitungsunterbrecher 23 und damit der Motor 19 von der dreiphasigen Wechselstromquelle 18 abge-·· schaltet. Der- Schaltpegeldetektor 35 wird anfangs durch Verstellen des Arms des Potentiometers 88 so eingestellt, daß eine positive Spannung auf der Leitung 3^, welche die zulässige Maximalspannung entweder auf der Leitung 39 oder auf der Leitung 30 anzeigt, überschritten worden ist und bewirkt, daß der Transistor 86 gerade anschaltet.

Die Schaltung des Alarmpegeldetektors 36 entspricht der des SchaltpegeidetektOrs. 35, abgesehen von. dem Wert-der beiden Festwiderstände, welche an beide Seiten des Potentiometers

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angeschaltet sind. Der Alarmpegeldetektor 36 wird am Anfang auf dieselbe V/eise wie der Schaltpegeldetektor 35 eingestellt, auiier dab, wie oben bereits ausgeführt, der Alarmpegeldetektor so eingestellt ist, daß er bei einer etwas niedrigeren, positiven Spannung auf der Leitung 34 anschaltet. Die positive Vorspannung am Arm des Potentiometers 92 ist daher etwas niedriger als die positive Vorspannung am Arm des Potentiometers 88. Wenn der Alarmpegeldetektor 36 angeschaltet wird, erregt der Kollektorstrom des zweiten Transistors in der Leitung 43 das Solenoid 93 in der Alarmeinrichtung 42, wodurch Alarm gegeben wird.

Der Einfachheit halber ist in der bisherigen Beschreibung nur ein Temperatur-Fühlwiderstand erwähnt, In der Praxis werden aber mindestens zwei Temperatur-Mihlwiderstände pro Phase verwendet, so daß insgesamt sechs Temperatur-Pühlwiderstände vorgesehen sind, welche eine Anzeige der Isolationstemperatur schaffen, nachdem die Anfangstemperatur von allen sechs Pühlwiderstanden abgelesen worden ist, wird der I¹UhI-widerstand, welcher die höchste Temperatur zeigt, in der Schutzschaltung verwendet.

Cy

- Patentansprüche -

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Claims (10)

1. ■ ■ ; - 25 -

   P a t e η t a η s ρ r ü ch e

   Μ .j Überwachungsschaltung für eine Dynamomaschine-mit Wicklungsleitern, einer Teniperaturfühleanrichtung für den Wärmeübergang in den Leitern und eine mit den Leitern verkettete Stromfühleinrichtung, um Signalenergie zu erhalten, welche den Strom in den Leitern darstellt, gekennzeichnet durch eine ■Widerstands-Kondensator-Analogschaltung (14-, 15)» welche den Wärmefluß an und in den Leitern nachbildet; durch eine Einrichtung (28) zum Anlegen der Signalenergie an den Kondensator, um diesen als Funktion des Stroms in den Leitern aufzuladen; durch eine Einrichtung (17)» um weitere Signalenergie von der JHihleinrichtung (16) zu erhalten, welche deren Temperatur darstellt; durch eine Einrichtung (15) zum Anlegen der weiteren Signalenergie an den Kondensator (14).um diesen auf einen Spannungspegel zu laden, welcher die Leitertemperatur vor der Inbetriebnahme der Dynamomaschine darstellt; und durch eine Einrichtung (35,36) zum Suhlen der Spannung an dem Kondensator (14) und der Spannung der anderen Signalen^ergie, wobei die Spannungen die vorübergehenden bzw. die ständigen Leitertemperäturen darstellen. ■■■·"■
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η -n-

   z e i ch η et, daß die Einrichtung zum Suhlen der zwei : Spannungen eine Einrichtung (35) zum Einleiten von Steuerfunktionen bei den Spannungen aufweist, welche vorbestimmte -Pegel erreichen.
3. 3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h

   g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Spannungsfühleinrichtung einen Sparmungspege!detektor (35)» eine Schaltung mit einem Spannungsteiler (31) und einer Entkopplungsdiode (33), über welche die Widerstands-Kondensa.tor-Analogsch.altung (14,15) an den-Spannungspegeldetektor (35) angeschaltet ist, und eine

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   BAD ORfOiNAL

   Schaltung mit einer weiteren Entkopplungsdiode (4-0) aufweist, über welche die die weitere Signalenergie anlegende Einrichtung an den Spannungspegeldetektor (35) angeschaltet ist.
4. 4. Lberwachungsschaltung für eine Dynamomaschine, insbesondere nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, mit isolierten Wicklungsleitern, mit einer zwischen den isolierten Leitern zum Fühlen des Wärmeübergangs angeordneten Temperaturfühleinrichtung und mit einer an die Leiter angeschalteten Stromfühleinrichtung, gekennzeichnet durch einen Kondensator (14), dessen Kapazitätswert die Wärmekapazität der isolierten Wicklungsleiter nachbildet; durch eine Kondensatorladequelle (28), welche eingangsseitig an den Ausgang der Stromfühleinrichtung (24) und ausgangsseitig an den Kondensator (14) angeschaltet ist, um diesen mit einer Geschwindigkeit zu laden, welche eine Funktion der Erwärmung der Wicklungsleiter durch den in ihnen fließenden Strom ist; durch eine Temperaturmeßschaltung (17)» welche eingangsseitig an die Temperaturfühleinrichtung (16) geschäLtet" und an deren Ausgang eine elektrische ' Spannung anliegt, welche die mittels der kühleinrichtung (16) festgestellte l'emp'eratur darstellt; durch einen Widerstand (15)» über welchen der Ausgang der Meßschaltung (1?) mit dem Kondensator (14) für die Meßschaltung (17) verbunden ist, um den Kondensator (14) auf eine Vorspannung zu laden, welche die Temperatur der Wicklungsleiter vor dem Anlaufen darstellt, wobei der Widerstand (15) ein elektrisches Analogon des Wärmewiderstands der Isolation ist; durch eine Entlade einrichtung für den Kondensator (14) , um diesen mit einer den vförmeveriust am Leiter darstellenden Geschwindigkeit zu entladen; und durch eine Einrichtung (35»36) zum i'ühlen der Spannung an dem Kondensator und am Ausgang der Heßschaltung (17)·

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5. 5· Schaltung nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Spannungsfühleinrichtung eine Einrichtung zum Einleiten von Steuerfunktionen aufweist, wenn die. gefühlten Spannungen vorbestimmte Pegel erreichen.
6. 6. Schutzschaltung für eine Dynamomaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche1 bis 3 mit einer Stromwicklung, einer in der Wicklung angeordneten Temperaturfühleinrichtung und mit Stromwandlern, deren Primärwicklungen an die

   . Wicklung angeschaltet sind, gekennzeichnet durch eine Widerstands-Kondensator-Analogschaltung (14-115)} welche die thermischen Kenndaten der Wicklung nachbildet; durch eine Kondensatorladeeinrichtung (28); welche von den Sekundärwicklungen der Stromwandler (47 bis 49) gespeist wird und einen Gleichstromausgang liefert, um den Konden-

   . sator (14) mit einer Geschwindigkeit zu laden, welche eine Punktion des Stroms in der Stromwicklung ist; durch eine Temperaturmeßschaltung (1-7)» deren Eingang an die Temperaturfühleinrichtung (16) angeschaltet und deren Gleichspannungsausgang die mittels der kühleinrichtung (16) festgestellte Temperatur darstellt; durch einen zwischen den Ausgang der Meßschaltung (17) und den Kondensator (14). geschalteten Widerstand (15) ₅ so daß der Kondensator (14) über den Widerstand-(15) durch den Ausgang der Meßschaltung (17) auf einen Spannungspegel geladen wird, welcher die Wicklungstemperatur vor der Inbetriebnahme der Dynamomaschine darstellt, wobei der Widerstand (15) einen Widerstandswert aufweist, welcher den Wärmeflußwiderstand

   . der Wicklungsisolation darstellt und durch eine Einrichtung (35»36) zum Eühlen der Spannung an dem Kondensator (14) und am Ausgang der Meßschaltung (17) und zum Einleiten von Steuerfunktionen;wenn eine der Spannungen einen vorbestimmten Pegel erreicht.

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7. 7· Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorladequelle (28) eine Einrichtung zum Einstellen der Beziehung zwischen dem Kondensatorladestrom und dem Wicklungsstrom aufweist.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung zwei Einstelleinrichtungen auf v/ei st, wobei mit der einen Einrichtung der Bereich von null bis zum zweifachen Maschinenstrom bei Vollast und mit der anderen Einrichtung der Bereich von dem zweifachen Strom bei Vollast bis zu dem sechsfachen Strom bei Vollast eingestellt wird.
9. 9. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 6,dadurch geke η η ζ e i ohne t, daß die Temperaturfühleinrichtung (16) einen Widerstand aufweist, dessen Widerstandwert sich mit Temperaturänderungen verändert.
10. 10.Schaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 6, gekennzeichnet durch einen Widerstands-Temperaturdetektor (16), dessen Widerstandwert sich mit· den Temperaturänderungen ändert, durch eine Quelle (37) konstanten Stroms, we Icher dem Detektor (16) zugeführt wird, und durch eine Temperaturmeßschaltung (17)? welche die Spannung an dem Detektor in eine Ausgangsspannung umformt, welche die Temperatur des Detektors (16) darstellt.

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