DE4032612A1 - Verfahren zur ueberlastsicherung von aufgrund verlustwaerme nicht dauerlauffesten geraeten - Google Patents

Verfahren zur ueberlastsicherung von aufgrund verlustwaerme nicht dauerlauffesten geraeten

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor

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  • Thermally Actuated Switches (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2.
Bei Geräten, die nicht ununterbrochen betrieben werden dürfen, z. B. aus Gründen der Wärmeentwicklung, muß durch geeignete Maßnahmen eine Überlastung der Geräte ausgeschlossen werden. Hierzu ist es bekannt (DE 32 48 217 A1), die Innentemperatur des Gerätes im Abluftstrom desselben mit einem temperaturabhängigen Widerstand zu messen, der Teil einer Aus­ werteschaltung ist und welche bei entsprechender Ansteuerung die Motorleistung auf einen zur Vermeidung von Überhitzung geringeren Wert reduziert.
Allgemein bekannte Maßnahmen zur Überlastsicherung bestehen auch in Laufzeitzählern, Bimetallschaltern oder in direkt im Gerät an seinen verlustwärmeerzeugenden kritischen Bauteilen angeordneten Temperaturmeßelementen.
Als Nachteil bei den bisher vorgesehenen Maßnahmen kann erach­ tet werden, eine nicht optimale Ausnutzung der Geräte - Lauf­ zeitzähler ohne Bezug zur Temperatur - bzw. hohe Kosten durch zusätzliche Leitungen zur Temperaturmeßstelle und die aufwen­ dige Montage von Bimetallschalter bzw. Temperaturmeßelement direkt im Gerät.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein weiteres Verfahren zur Überlastsicherung von aufgrund Verlustwärme nicht dauerlauffesten Geräten anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiter­ bildungen kennzeichnen.
Insbesondere werden mit diesen Verfahren die Vorteile erzielt, daß einerseits das Gerät bezüglich seiner ED-Spielzeit optimal ausgenutzt wird und andererseits eine kostenintensive, direkte Koppelung des Temperaturmeßelementes im Gerät an seinen verlustwärmeerzeugenden kritischen Bauteilen entfallen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipbild eines vor Überlast zu sichernden Gerätes,
Fig. 2 bis Fig. 4 je eine gerätespezifische Kennlinie zur Anwendung in den erfindungsgemäßen Verfahren und
Fig. 5 ein Einschaltdauer-Spielzeit-Diagramm.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Gerät 1, bspw. eine elektrisch angetriebene Pumpe, von einem Gehäuse 2 umschlossen, in welches ein Netzanschlußkabel 3 führt und in welchem der elektrische Schaltungsteil 4 räumlich getrennt vom Gerät 1 an­ geordnet und bspw. als mit elektrischen Bauteilen bestückte Schaltplatine ausgebildet ist. Auf dieser Platine ist eine bspw. als Microchip ausgebildete Auswerteschaltung 4.1 und ein mit dieser elektrisch verbundener temperaturempfindlicher Wi­ derstand 4.2 angeordnet, derart, daß er die Innentemperatur im Gehäuse aufgrund der von den verlustwärmeerzeugenden Geräteteile ausgehenden und das Gehäuse 2 erfüllenden Abwärme 1.1 sensieren kann. Eine direkte Koppelung des Widerstandes mit dem Gerät ist also vermieden.
In der Auswerteschaltung 4.1 sind nun zwei Kennlinien gespei­ chert, nämlich eine
Kennlinie ΔT [K] = f (ϑu [°C]) gemäß Fig. 2 und eine
Kennlinie ED [%] = f (Tu [°C]) gemäß Fig. 3,
worin bedeuten:
ϑu = Innentemperatur im Gehäuse 2
ΔT = Temperaturdifferenz
Tu = abgeleitete Gerätetemperatur (ϑu-ΔT)
ED = Einschaltdauer des Gerätes.
Diese Kennlinien wurden in Versuchen mit mehreren gleichen Ge­ räten ermittelt und sind somit gerätespezifisch.
Die Kennlinie gemäß Fig. 2 sagt hierbei folgendes aus:
Wird bspw. im Gehäuse 2 eine Innentemperatur ϑu = 40°C gemes­ sen, so ist dieser Temperatur eine Temperaturdifferenz ΔT = 18 K zugeordnet, welche aussagt, daß die Erwärmung im Gehäuse 2 aufgrund des Betriebes des Gerätes um diese Tempera­ turdifferenz ΔT höher liegt als die Temperatur Tu des Gerätes 1 selbst. In der Auswerteschaltung 4.1 wird daher aus dieser Kennlinie die der gemessenen Innentemperatur ϑu (40°C) zuge­ ordnete Temperaturdifferenz ΔT (18 K) ausgelesen und sodann in einem Subtrahierglied die Differenz (ϑu-ΔT) gebildet, welche der abgeleiteten Gerätetemperatur Tu (22°C) entspricht.
Mit dieser abgeleiteten Gerätetemperatur Tu wird dann in der Auswerteschaltung aus der weiters gespeicherten Kennlinie gemäß Fig. 3 die zulässige Einschaltdauer EDZUL des Gerätes ausgele­ sen, im Beispiel bei Tu = 22°C → EDZUL = 12,9%, welche sodann einer vorgegebenen ED-Spielzeit zugrunde gelegt wird. Dies bedeutet, daß das Gerät von der Auswerteschaltung bei einer vorgegebenen ED-Spielzeit (bestehend aus Arbeitszeit und Pausen) von bspw. 5 Minuten nur 0,65 Minuten eingeschaltet werden darf, um so si­ cherzustellen, daß die Grenztemperatur des Gerätes (bspw. 110°C) nicht überschritten wird.
Anstatt der Kennlinien nach den Fig. 2 und 3 kann in der Aus­ werteschaltung auch eine Kennlinie
ED [%] = f (ϑu[°C])
gemäß Fig. 4 gespeichert sein, welche Kennlinie aus den Kennlinien nach den Fig. 2 und 3 abgeleitet ist und eine direkte Zuordnung der gemessenen Innentemperatur ϑu zur Einschaltdauer ED ermöglicht.
Um die zeitlichen Einflußgegebenheiten auf das Gerät bzw. das Gehäuse optimal zu berücksichtigen, kann gemäß dem Verfahren für jede ED-Spielzeit die Einschaltdauer EDZUL neu bestimmt werden, was in der Auswerteschaltung durch ein auf die ED- Spielzeit eingestelltes Zeitglied realisierbar ist.
Um des weiteren eine Beeinträchtigung der Benutzung des Gerätes durch Spieleffekte oder ähnliches zu verhindern, also zu ver­ hindern, daß eine Geräteabschaltung erfolgt, obwohl am Gerät noch keine kritische Temperatur erreicht wurde, kann die Aus­ werteschaltung weiterhin so gestaltet sein, daß in dieser die tatsächlichen Einschaltdauern EDIST von mindestens zwei aufeinanderfolgenden ED-Spielzeiten I, II gemessen und mit einer ermittelten durchschnittlichen zulässigen Einschaltdauer EDDZUL während der ED-Spielzeiten verglichen werden, siehe hierzu Fig. 5. Ergibt dieser Vergleich, daß EDISTC EDDZUL ist, so kann von der Auswerteschaltung für mindestens eine folgende ED-Spielzeit III die für diese ED-Spielzeit ausgelesene zulässige Einschaltdauer EDZUL entsprechend erhöht, bspw. verdoppelt wer­ den.
Ersichtlich kann also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne eine aufwendige, kostenintensive direkte Koppelung des zu schützenden Gerätes mit einem Temperaturmeßglied das Gerät op­ timal hinsichtlich seiner zulässigen Einschaltdauern ausgenutzt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Überlastsicherung von aufgrund Verlustwärme nicht dauerlauffesten Geräten, mit einem die Innentemperatur des Gerätes meßenden temperaturabhängigen Widerstand und mit einer Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst die Innentemperatur (ϑu) innerhalb des Gehäuses (2) des Gerätes (1), jedoch entfernt von dessen verlustwärmeerzeugenden Geräteteilen gemessen wird,
und aus einer in der Auswerteschaltung (4.1) abgelegten gerätespezifischen Kennlinie (ΔT = f (ϑu) ) eine der Innen­ temperatur (ϑu) zugeordnete Temperaturdifferenz (ΔT) ausgele­ sen wird,
sodann in einem Subtrahierglied der Auswerteschaltung (4.1) die Differenz Tu = ϑu-ΔT gebildet wird
und aus einer weiteren in der Auswerteschaltung (4.1) abge­ legten gerätespezifischen Kennlinie (EDZUL = f (Tu) ) eine der Differenz (Tu) zugeordnete zulässige Einschaltdauer (EDZUL[%]) des Gerätes (1) ausgelesen wird,
welche sodann einer vorgegebenen ED-Spielzeit zugrunde gelegt wird.
2. Verfahren zur Überlastsicherung von aufgrund Verlustwärme nicht dauerlauffesten Geräten,
mit einem die Innentemperatur des Gerätes meßenden temperaturabhängigen Widerstand
und mit einer Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst die Innentemperatur (ϑu) innerhalb des Gehäuses (2) des Gerätes (1), jedoch entfernt von dessen verlustwärmeerzeugenden Geräteteilen gemessen wird,
und aus einer in der Auswerteschaltung (4.1) abgelegten gerätespezifischen Kennlinie (EDZUL = f (ϑu) ) - welche aus gerätespezifischen Kennlinien (ΔT = f (ϑu) ) und
(EDZUL = f (ϑu-ΔT) ) abgeleitet ist - eine der Innentemperatur (ϑu) zugeordnete zulässige Einschaltdauer (EDZUL[%]) des Ge­ rätes (1) ausgelesen wird,
welche sodann einer vorgegebenen ED-Spielzeit zugrunde gelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede ED-Spielzeit (I, II) die Einschaltdauer (EDZUL) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (4.1) die tatsächlichen Ein­ schaltdauern (EDIST) von mindestens zwei aufeinanderfolgenden ED-Spielzeiten (I, II) gemessen und mit einer ermittelten durchschnittlichen zulässigen Einschaltdauer (EDDZUL) während der ED-Spielzeiten (I, II) verglichen werden und daß bei EDIST < EDDZUL für mindestens eine folgende ED- Spielzeit (III) die für diese ED-Spielzeit ausgelesene zuläs­ sige Einschaltdauer (EDZUL) entsprechend erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der zulässigen Einschaltdauer (EDZUL) wäh­ rend der ED-Spielzeit von der Auswerteschaltung (4.1) das Gerät (1) abgeschaltet wird.
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