DE4036134A1 - Verfahren und einrichtung zur ueberwachung der temperatur von widerstaenden - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur ueberwachung der temperatur von widerstaendenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein
Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Überwachung
der Temperatur von einem oder mehreren Widerständen in einem
Stromregler, insbesondere in einem Stromregler für ein
elektrisches Antriebssystem.
Große Elektromotor-Systeme verwenden oft Widerstandsnetze zur
Regelung des Motorstroms während Beschleunigungs- und
Bremsfolgen der Motoren. Regelsysteme, die solche Wider
standsnetze in Verbindung mit elektrischen Antriebsmotoren für
Transportfahrzeuge verwenden werden in z. B. in den US
Patentschriften 32 18 537; 44 58 185 und 46 97 124
beschrieben. In diesen Antriebssystemen werden Wider
standsnetze in Reihe und/oder paralell mit den Antriebs
motoren selectiv verändert, um den Strom zu den Motoren
während der Beschleunigung und der Verzögerung der Fahrzeuge
zu regeln. In solchen Antriebssystemen verwendete Elektro
motoren sind groß und kraftvoll und benötigen entsprechend
große elektrische Ströme, die durch die Beschleunigungs- und
Bremswiderstandsnetze fließen, wenn die Widerstandsregelung
eingesetzt wird. Wegen der Eigenart dieser Regelsysteme werden
die Widerstandsnetze großen Strömen nur während einer relativ
kurzen Zeitspanne während Beschleunigungs- und Bremsvorgängen
ausgesetzt. Die großen Ströme durch die Widerstandsnetze
erzeugen starke Wärme. Die Widerstandsnetze sind so aufgebaut,
daß sie solche Wärme aushalten, die während einer Vielzahl von
normalen Betriebsumständen erzeugt wird. Die geplante Be
triebstemperatur eines jeden Widerstandes ist allgemein etwa
450 Grad Celsius und die Schmelztemperatur der Widerstände in
bekannten Systemen etwa 1400 Grad Celsius. Trotzdem kommen
anormale Funktion und Notlagen vor, wie z. B. das Befahren
einer langen Steigung oder das Abschleppen von defekten
Fahrzeugen. So wird übermäßige Hitze erzeugt die Zerstörung
von einem oder mehreren Widerstandsnetzen bewirken kann.
Deshalb ist es wünschenswert ein Überwachungssystem für die
Temperatur der Widerstandsnetze einzusetzen, um eine Über
hitzung und Zerstörung der Widerstände zu verhindern.
Theoretisch ist es möglich, die tatsächliche Temperatur der
Widerstandsnetze zu messen mit Instrumenten wie z. B.
Thermoelementen, die jedem Widerstandsnetz beigeordnet sind.
Die Verwendung von Thermoelementen ist problematisch wegen der
großen Spannungen über den Widerstandsnetzen. Weiterhin wird
die Verwendung von Thermoelementen zur Temperaturüberwachung
der Widerstandsnetze, die etwa 20 verschiedene Bereiche
umfassen, sehr schnell überaus teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher die Wider
standstemperaturen in einem Stromregler zu überwachen ohne die
Verwendung von äußeren Temperaturmeßeinrichtungen. Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und
eine Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur von Leistungs-
und Bremswiderstandsnetzen eines Widerstandreglers für ein
elektrisches Antriebssystem anzugeben. Schließlich ist es eine
weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine
Einrichtung anzugeben zur automatischen und andauernden
Überwachung der Temperatur von Widerstandsnetzen in einem
elektrischen Antriebsregelsystem und zum Erzeugen eines
Signales, das verwendet werden kann zum automatischen Hemmen
des Antriebssystems und/oder zur Warnung des Bedienungs
personals vor einer Überhitzung.
Die vorstehenden Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine
Einrichtung nach Anspruch 1,11 oder 15 und/oder ein
Verfahren nach Anspruch 6 oder 12 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den
Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachfolgend
anhand der Figur näher beschrieben. Die Figur zeigt in einem
Blockdiagramm die Grundzüge des erfindungsgemäßen
Widerstandstemperaturüberwachungssystems. Eine
Recheneinrichtung (10), vorzugsweise ein Microprozessor,
stellt fest, welche Abschnitte der Widerstandsnetze Strom zu
den Antriebsmotoren führen, wie schematisch durch Block 12
dargestellt wird. Block 14 stellt die Meßeinrichtungen der
Ströme dar, die durch die verschiedenen Abschnitte der
Widerstandsnetze fließen. Die Tabelle 16 enthält die Gewichte
und Widerstandswerte eines jeden Widerstandsnetzabschnittes in
der Widerstandsregeleinrichtung. Die Tabelle 18 enthält
empirisch erhaltene Abkühlgeschwindigkeiten als Funktionen der
Temperatur. Tabelle 20 enthält empirisch erhaltene
modifizierte spezifische Wärmewerte für die Widerstandsnetz
abschnitte als Funktion der Temperatur. Speicher 22 enthält
die vom Microprozessor 10 errechneten Werte für jeden
einzelnen Abschnitt. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren und
die erfindungsgemäße Einrichtung zur Temperaturüberwachung in
einer Vielzahl von verschiedenen Fällen anwendbar sind, wo
Leistungswiderstände anfällig für Überhitzung sind, wird die
Erfindung im Zusammenhang mit einem Widerstandsregler
beschrieben, der Bremswiderstandsnetze während des Betriebes
eines elektrische Antriebsystem, wie in den oben zitierten
Patentschriften benutzt. Das erfindungsgemäße Verfahren und
die erfindungsgemäße Einrichtung sind anwendbar für jedwedes
elektrische Antriebssystem. Vorzugsweise wird es verwendet in
einem Mikroprozessorgeregelten Antriebssystem wie z. B. das
Westinghouse Elektrische Nocken-System, das zum Beispiel in
der US-Patentschrift 44 58 185 beschrieben wird, da dann keine
zusätzliche Hardware benötigt wird. Jede Information zur
Ausführung der Erfindung ist aus dem vorgenannten System
erhältlich. Das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße Einrichtung benutzen eine Voraussagemethode,
die auf einer Gleichung aufgebaut ist, die die vorausgesagte
Temperatur jedes einzelnen Widerstandsnetzabschnittes der
Leistungs- und Bremswiderstandsnetze der Widerstandsregel
einrichtung vorhersagt. Erfindungsgemäß wird die Temperatur
automatisch und periodisch nach einem bestimmten Zeitablauf
neu vorhergesagt. Dazu wird mit dem letzten vorhergesagten
Temperaturwert zu Beginn eines Zeitabschnitts eine
Rechenoperation ausgeführt, die die Temperatur zu Ende des
Zeitabschnittes vorhersagt. Die Zeitabschnittdauer kann z. B.
0,25 Sekunden betragen. Die Gleichung zur erfindungsgemäßen
Vorhersage lautet folgendermaßen:
Tn = To - Rc * DT + Rh * DT,
wobei
Tn=die neue vorhergesagte Temperatur (Grad C)
To=der existierende Wert für die Temperatur (Grad C) der entweder einen anfänglich in das System eingegebenen geschätzten Wert darstellt oder den Wert der vorhergesagten Temperatur im vorhergehenden Zeitintervall
Rc=Abkühlgeschwindigkeit (Grad C /sec) des Widerstands bei der Temperatur To
Rh=Aufwärmgeschwindigkeit (Grad C/sec) des Widerstands bei der Temperatur To
DT=das Zeitintervall (sec) zwischen den einzelnen Vorhersagen, das vorzugsweise 0,25 Sekunden beträgt im Zusammenhang des Widerstandsreglers für ein elektrisches Antriebssystem.
Tn=die neue vorhergesagte Temperatur (Grad C)
To=der existierende Wert für die Temperatur (Grad C) der entweder einen anfänglich in das System eingegebenen geschätzten Wert darstellt oder den Wert der vorhergesagten Temperatur im vorhergehenden Zeitintervall
Rc=Abkühlgeschwindigkeit (Grad C /sec) des Widerstands bei der Temperatur To
Rh=Aufwärmgeschwindigkeit (Grad C/sec) des Widerstands bei der Temperatur To
DT=das Zeitintervall (sec) zwischen den einzelnen Vorhersagen, das vorzugsweise 0,25 Sekunden beträgt im Zusammenhang des Widerstandsreglers für ein elektrisches Antriebssystem.
Die Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstandsnetzes ist
theoretisch einfach zu berechnen, da die gesamte elektrische
Energie in dem Widerstandsnetz in Wärme umgesetzt wird. Sie
kann deshalb folgendermaßen berechnet werden:
Rh = I² * R/(WT * Cp),
wobei
I=Strom (A) durch den überwachten Widerstandsnetz abschnitt
R=Widerstand (Ohm) des Widerstandsnetzabschnitts
WT=Gewicht (kg) des Widerstandmaterials
Cp=spezifische Wärmekapazität (kJ/kg*Grad C) des Widerstandsmaterials
I=Strom (A) durch den überwachten Widerstandsnetz abschnitt
R=Widerstand (Ohm) des Widerstandsnetzabschnitts
WT=Gewicht (kg) des Widerstandmaterials
Cp=spezifische Wärmekapazität (kJ/kg*Grad C) des Widerstandsmaterials
Sowohl der Widerstandswert eines Widerstandsnetzabschnitts als
auch die spezifische Wärmekapazität verändern sich mit der
Temperatur. Obwohl alle vorstehenden Parameter bekannt sind,
einschließlich derjenigen, die sich mit der Temperatur ändern,
verwendet vorliegende Erfindung praktische Annäherungen und
verwendet impirische Daten für die Netz- Aufwärm- und Abkühl
geschwindigkeiten. Genauer gesagt, empirische Netz Heizdaten
werden verwendet, um modifizierte spezifische
Wärmekapazitätswerte zu bestimmen die den
Widerstandstemperaturkoeffiziente miteinbeziehen, so daß nur
die umgebenden Widerstandsnetzwerte in Betracht gezogen werden
müssen. Die Aufwärmgeschwindigkeit eines Widerstandsnetz
abschnitts kann deshalb folgendermaßen ausgedruckt werden:
Rh = I² * R/(WT * Kp),
R=nominaler Widerstand (Ohm) des Widerstandsnetz
bereiches bei 60 Grad C.
Kp=modifizierte spezifische Wärmekapazität erhalten durch empirische Daten.
Kp=modifizierte spezifische Wärmekapazität erhalten durch empirische Daten.
Die Abkühlgeschwindigkeit des Widerstandsnetzes ist theo
retisch kompliziert wegen der Leitungs-Strömungs- und
Strahlungswärmeübertragung und solcher Systemvariablen wie
Luftzug und Form, Größe und Anordnung des Widerstandsnetzes.
Die Anmelderin hat festgestellt durch empirisches Testen eines
Westinghouse MA-17 Widerstandes, der typischerweise für solche
Widerstandsnetzabschnitte verwendet wird, daß es möglich ist,
eine ruhende Luft-Abkühlrate für eine vorgegebene
Widerstandsnetzgröße festzulegen. Versuche mit anderen
Parametern haben gezeigt, daß die Abkühlrate bei erhöhten
Temperaturen relativ immun ist gegen die Veränderung von
Systemparametern, insbesondere Luftzug. Folglich ist diese
vereinfachte empirische Ableitung der Abkühlgeschwindigkeit
hinreichend genau für die vorliegenden Zwecke, da das
Temperaturvoraussagemodell nur bei erhöhten Temperaturen genau
sein muß. Die folgenden empirischen Daten für Abkühlgeschwin
digkeiten und modifizierte spezifische Wärmekapazität sind
typisch für einen Westinghouse MA-17 Widerstand, der in Typen
von Widerstandsreglern eingesetzt wird, in denen die
vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
Durch Verwendung von empirischen Daten für die Abkühlge
schwindigkeit und modifizierte spezifische Wärme lautet die
Gleichung für die Vorhersage der Temperatur des Widerstands
netzabschnittes:
Tn = To - Rc * DT + I² * R * DT/(WT * Kp).
Vorzugsweise wird die Abkühlgeschwindigkeit und die
modifizierte spezifische Wärmekapazität für jede vorkommende
Temperatur To (d. h. die Temperatur, die in dem vorhergehenden
Zeitintervall vorausgesagt wurde) durch Interpolieren der in
der vorstehenden Tabelle erhaltenen Daten ermittelt. Der
Mikroprozessor 10, z. B. ein Intel 8086, wird für die
Steuerung von elektrischen Antriebsmotoren von
Antriebssystemen und zum Ein- und Ausschalten der
Widerstandsnetzabschnitte in der Art und Weise wie z. B. in
der US-Patentschrift 41458,185 benutzt. Die Arbeitsweise des
Mikro-prozessors 10 und der Widerstandsregelung sind in
allgemeiner Form kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
Für die vorliegende Erfindung ist es ausreichend zu wissen,
daß der Mikroprozessor 10 Informationen darüber erhält, ob und
welche der Widerstandsnetzabschnitte gerade welchen Strom zu
den Antriebsmotoren leiten, wie durch die Blöcke 12 und 14
dargestellt wird. Erfindungsgemäß ist vorstehende Gleichung
für die Widerstandstemperaturvorhersage in den Mikroprozessor
10 einprogrammiert. Weiterhin ist der Microprozessor 10
erfindungsgemäß mit den notwendigen Daten programmiert, um die
Gleichung ausrechnen zu können, nämlich einer Tabelle 16 mit
den Gewichten und elektrischen Widerständen eines jeden
Widerstandsnetzabschnittes in dem Widerstandsregler, einer
Tabelle 18 mit den empirisch erhaltenen Abkühlge
schwindigkeiten als Funktionen der Temperatur; und der Tabelle
20 mit der empirisch erhaltenen modifizierten spezifischen
Wärmekapazitäten für die Widerstandsnetzabschnitte als
Funktionem der Temperatur.
Zu Beginn eines jeden regelmäßigen Intervalls z. B. alle 0,25
Sekunden, rechnet der Mikroprozessor 10 die vorhergesagte
Temperatur für das Ende des 0,25 Sekunden Intervalls auf
Grundlage der Abkühlgeschwindigkeit und Aufwärmgeschwindigkeit
bei der bestehenden Temperatur To von jedem jeweiligen
Widerstandsnetzabschnitt aus. Das heißt, daß je einmal pro
Zeitintervall, z. B. alle 0 25 Sekunden die Temperatur eines
jeden Widerstandsnetzabschnittes aktualisiert und in
Speichertabelle 22 der kalkulierten Widerstandsnetz
abschnittstemperaturen gespeichert wird. Die kalkulierten
Widerstandsnetzabschnittstemperaturen, die in Speichertabelle
22 gespeichert sind, stellen die existierenden Temperaturen To
für die Berechnung gemäß der Gleichung für das nächstfolgende
Zeitintervall dar.
Typischerweise beträgt die Betriebstemperatur eines
Widerstandsnetzabschnittes 450 Grad Celsius oder weniger und
die Schmelztemperatur beträgt 1400 Grad C. Deshalb besteht ein
großer Spielraum für Fehler in der Gleichung und es wird ein
effektiver Stillegungspunkt während einer Überhitzungs
situation bereitgestellt. Eine Grenztemperatur, z. B. 800 Grad
C, kann in den Mikroprozessor 10 eingegeben werden, so daß,
sofern mindestens eine ausgerechnete Widerstandsnetzabschnitt
temperatur mit dem Grenzwert übereinstimmt oder ihn
überschreitet, der Mikroprozessor 10 ein Signal ausgibt, das
verwendet werden kann, um einen Alarm auszulösen und/oder das
Antriebssystem automatisch zu unterbrechen.
Zum erfindungsgemäßen Beginn der Rechenoperationen wird die
Tabelle 22 willkürlich genau oder in etwa mit den Umgebungs
temperaturen geladen. Es ist nicht erforderlich, daß die erste
gespeicherte Temperatur in Tabelle 22 genau ist, da die
Gleichung mit der Zeit und mit steigenden Temperaturen
selbstkorrigierend ist. Mit der Verwendung des
erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungssystems ist es
möglich, sich sicher zu sein, daß die
Widerstandsnetzabschnitte niemals durchbrennen werden auf
Grund irgemdwelcher Gerätedefekte oder irgendwelcher
zufälligen oder vorsätzlichen Mißbräuche eines Fahrzeugs, wie
z. B. das Ziehen eines Zuges mit ein oder zwei Wagen oder das
Befahren einer Steigung für eine übermäßige Zeitdauer während
der große Ströme durch die Widerstandsnetzabschnitte fließen
und so große Mengen von Wärme erzeugen die die Widerstände
schmelzen könnten, sofern sie nicht richtig überwacht werden.
Es sind natürlich zahlreiche zusätzliche Modifikationen und
Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen
Lehren möglich. So macht es z. B. keinen Unterschied, ob die
erfindungsgemäßen Tabellen im Mikroprozessor 10 oder in
sonstigen Speichern gespeichert sind.
Claims (17)
1. Einrichtung zum automatischen Überwachen der Widerstands
temperatur in einem Widerstandsregler, gekennzeichnet
durch
- - Speichereinrichtungen (22) zum Speichern der vorausgesagten Widerstandstemperatur;
- - Recheneinrichtungen (10), die jeweils zu Beginn eines
jeden Zeitabschnitts von zusammenhängenden Zeitabschnitten
eine vorausgesagte Widerstandstemperatur, die der
Widerstand am Ende des jeweiligen Zeitabschnitts haben
wird, gemäß der folgenden Gleichung berechnen und den
jeweils erhaltenen Wert in den Speichereinrichtungen (22)
ablegt zur Verwendung in der Berechnung der vorausgesagten
Temperaturen im nächsten zusammenhängenden Zeitintervall:
Tn = To - Rc * DT + Rh * DT,wobei
Tn=berechnete vorausgesagte Widerstandstemperatur am Ende des Zeitabschnitts
To=Temperatur des Widerstands zu Beginn des Zeitabschnitts
DT=Dauer des Zeitabschnitts
Rc=Abkühlgeschwindigkeit bei To
Rh=Aufwärmgeschwindigkeit bei To - - Betätigungseinrichtungen zum Erzeugen eines Betätigungs signals (24), sobald die vorausgesagte Temperatur Tn mit einer Grenztemperatur übereinstimmt oder diese übertrifft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Mehrzahl von elektrischen Widerständen vorhanden sind;
- - die Recheneinrichtung (10) die vorausgesagte Temperatur eines jeden Widerstandes zu Beginn eines jeden Zeitabschnitts berechnet und in Speichereinrichtungen ablegt;
- - die besagte Betätigungseinrichtung ein Betätigungssignal (24) erzeugt sobald irgendein überwachter Widerstand die Grenztemperatur erreicht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß
sie zusätzliche Speichermittel (18) zum Speichern einer
Tabelle mit empirisch erhaltenen Widerstandsabkühl
geschwindigkeiten als Funktion der Temperatur enthält und
die Recheneinrichtungen (10) eine Abkühlgeschwindigkeit
entsprechend der Temperatur To aus der Tabelle auswählen
zum Berechnen der vorausgesagten Temperatur eines jeden
Zeitabschnitts.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie zusätzliche Speichermittel (20) enthält zum Speichern
einer Tabelle von empirisch erhaltenen spezifischen
Wärmekapazitäten als Funktionen der Temperatur, die
Recheneinrichtungen (10) die spezifische Wärmekapazität
entsprechend der Temperatur To auswählen und die
Aufwärmgeschwindigkeit Rh gemäß der folgen-den Gleichung
ausrechnen:
Rh = I² * R/(WT * Kp),wobei
I=Strom durch den Widerstand
R=Nennwiderstandswert des Widerstandes
WT=Gewicht des Widerstandselementes
Kp=Spezifische Wärmekapazität des Widerstands bei der Temperatur To.
I=Strom durch den Widerstand
R=Nennwiderstandswert des Widerstandes
WT=Gewicht des Widerstandselementes
Kp=Spezifische Wärmekapazität des Widerstands bei der Temperatur To.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Mehrzahl von Widerständen überwacht werden;
- - Speichermittel (16) vorhanden sind zum Speichern des Gewichtes und Widerstandswertes eines jeden zu überwachenden Widerstandes;,
- - die Recheneinrichtung (10) die vorauszusagende Temperatur eines jeden Widerstandes zu Beginn jedes Zeitintervalls auf Grundlage des entsprechenden Gewichts, des Widerstandswertes, der Abkühlgeschwindigkeit und der spezifischen Wärmekapazität bei der Temperatur To berechnet und in Speicher (22) gespeichert wird;
- - die Betätigungseinrichtungen jedesmal ein Betäti gungssignal (24) erzeugen, wenn die vorausgesagte Temperatur eines der Widerstände der Grenztemperatur entspricht oder sie überschreitet.
6. Verfahren zum automatischen Überwachen der Widerstands
temperatur in einem Widerstandsregler, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - jeweils zu Beginn eines jeden Zeitabschnittes von
zusammenhängenden Zeitabschnitten eine vorausgesagte
Widerstandstemperatur, die der Widerstand am Ende des
jeweiligen Zeitabschnitts haben wird, gemäß der
folgenden Gleichung berechnet wird:
Tn = To - Rc * DT + Rh * DT,wobei
Tn=berechnete vorausgesagte Widerstandstemperatur am Ende des Zeitabschnitts
To=Temperatur des Widerstandes zu Beginn des Zeitabschnitts
DT=Dauer des Zeitabschnitts
Rc=Abkühlgeschwindigkeit bei To
Rh=Aufwärmgeschwindigkeit bei To - - die vorausgesagte Temperatur gespeichert wird zur Verwendung in der Berechnung der nächsten vorauszusagenden Temperatur;
- - ein Betätigungssignal erzeugt wird, wenn die vorausgesagte Temperatur Tn einem Grenzwert entspricht oder ihn überschreitet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Mehrzahl von Widerständen überwacht wird und der Rechenschritt die Berechnung der vorhergesagten Temperatur eines jeden Widerstandes zu Beginn eines jeden Zeitabschnittes umfaßt,;
- - die Speicherung die Speicherung der vorhergesagten Werte jedes einzelnen Widerstandes umfaßt;
- - und daß das Betätigungssignal jedesmal erzeugt wird, wenn die Temperatur irgendeines Widerstands der Grenztemperatur entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
- - zusätzlich die empirisch erhaltenen Abkühlgeschwindig keiten der Widerstände als Funktion der Temperatur in einer Tabelle (18) gespeichert werden;
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß
- - die empirisch erhaltenen spezifischen Wärmekapazitäten der Widerstände als eine Funktion der Temperatur in Tabelle (20) gespeichert werden;
- - der Wert der spezifischen Wärmekapazitäten entsprechend der Temperatur To aus der Tabelle (20) ausgewählt wird;
- - der Rechenschritt die Berechnung der Aufwärmgeschwindig
keit Rh umfaßt gemäß der Gliederung:
Rh = I² * R/(WT * Kp),wobei
I=Stromstärke durch den Widerstand
R=Nennwiderstand des Widerstandes
WT=Gewicht des Widerstandselements
Kp=spezifische Wärmekapazität des Widerstandes bei To.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Vielzahl von Widerständen überwacht wird;
- - das Gewicht und der Widerstandswert eines jeden zu überwachenden Widerstandes gespeichert wird;
- - der Rechenschritt die Berechnung der vorhergesagten Temperatur eines jeden Widerstandes zu Beginn jedes Zeitabschnitts auf Grundlage der entsprechende Gewichte, Widerstände, Abkühlgeschwindigkeiten und spezifischen Wärmekapazitäten bei der Temperatur To für jeden Widerstand berechnet wird;
- - der Speicherschritt die Speicherung der vorhergesagten Temperatur eines jeden Widerstandes umfaßt;
- - der Betätigungsschritt die Erzeugung eines Betätigungs signals umfaßt sooft die vorhergesagte Temperatur einer der Widerstände der Grenztemperatur entspricht.
11. Einrichtung zur Überwachung der Temperatur eines
Widerstandes in einem Widerstandsregler, dadurch
gekennzeichnet, daß
- - Strommeßgeräte ein Signal erzeugen, das der Stromstärke durch der Widerstand entspricht;
- - ein Speicher (18) eine Tabelle von Abkühlge schwindigkeiten des Widerstandes als Funktion der Temperatur enthält;
- - ein Speicher (20) eine Tabelle vom spezifischen Wärmekapazitäten der Widerstände als Funktion der Temperatur enthält;
- - ein Speicher (22) die errechneten Werte der Widerstands temperaturen speichert;
- - eine Recheneinrichtung (10) mit den Speichern (18), (20) und (22) der Betätigungssignaleinrichtungen verbunden ist;
- - die Recheneinrichtung (10) zu Beginn eines jeden
Zeitabschnitts von zusammenhängenden Zeitabschnitten eine
vorausgesagte Temperatur des Widerstandes am Ende des
jeweiligen Zeitabschnittes berechnet mit Hilfe der
folgenden Gleichung:
Tn = To - Rc * DT + I² * R * DT/(WT * Kp),wobei
Tn=berechnete vorausgesagte Temperatur des Widerstands am Ende des Zeitabschnittes
To=Temperatur des Widerstands zu Beginn eines Zeitabschnittes
DT=Dauer des Zeitabschnittes
Rc=Abkühlgeschwindigkeit des Widerstandes bei To.
I=Strom durch den Widerstand
WT=Gewicht der Widerstandselemente
Kp=spezifische Wärmekapazität des Widerstands bei To. - - die vorausgesagte Temperatur in Speicher (22) gespeichert wird;
- - eine Vorrichtung vorhanden ist zum Erzeugen eines Betätigungssignales, sobald die vorhergesagte Temperatur Tn mit einer Grenztemperatur übereinstimmt.
12. Verfahren zum Überwachen der Temperatur eines Widerstandes
in einem Widerstandsstromregler, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - die Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstandes bestimmt wird;
- - die Abkühlgeschwindigkeit des Widerstandes bestimmt wird;
- - automatisch zu Beginn einer von zusammenhängenden Zeitabschnitten eine vorausgesagte Temperatur des Widerstandes am Ende des jeweiligen Zeitabschnittes berechnet wird durch Subtraktion des Produktes aus Abkühlgeschwindigkeit des Widerstandes und Dauer des Zeitabschnitts und Addition des Produktes aus Aufwärmge schwindigkeit des Widerstandes und der Dauer des Zeitabschnitts von bzw. zu der vorhergehenden vorausgesagten Temperatur;
- - ein Betätigungssignal erzeugt wird wenn die voraus gesagte Temperatur des Widerstandes für einen bestimmten Zeitabschnitt mit einer Grenztemperatur übereinstimmt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Bestimmen der Abkühlgeschwindigkeit des Widerstandes umfaßt das Aufstellen einer Tabelle mit empirisch erhaltenen Abkühlgeschwindigkeiten des Widerstandes als Funktion der Temperatur;
- - das Auswählen der Abkühlgeschwindigkeit aus der Tabelle von Abkühlgeschwindigkeiten sich nach der vorhergehenden vorausgesagten Temperatur des Widerstandes richtet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Bestimmen der Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstands umfaßt das Aufstellen einer Tabelle von empirisch erhalten spezifischen Wärmekapazitäten des Widerstandes als Funktion der Temperatur;
- - das Auswählen der spezifischen Wärmekapazität aus der Tabelle von spezifischen Wärmekapazitäten sich nach der vorhergehenden vorausgesagten Temperatur richtet;
- - das Produkt aus dem Quadrat der Stromstärke durch den Widerstand zu Beginn des Zeitabschnitts und dem Widerstandswert des Widerstandes geteilt wird durch das Produkt aus dem Gewicht des Widerstandes und der ausgewählte spezifische Wärmekapazität.
15. Einrichtung zum automatischen Überwachen der Temperatur
eines Widerstandes in einem Widerstandsstromregler,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - Mittel zum Bestimmen der Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstandes vorhanden sind;
- - Mittel zur Bestimmung der Abkühlgeschwindigkeit des Widerstandes vorhanden sind;
- - Mittel zum automatischen Berechnen vorhanden sind, die zu Beginn eines jeden Zeitinterabschnittes von zusammenhängenden Zeitabschnitten eine vorausgesagte Temperatur des Widerstandes am Ende des jeweiligen Zeitabschnittes berechnen durch Subtraktion des Produkts aus Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstandes und dem Zeitabschnitt und Addition des Produktes aus Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstands und dem Zeitab schnitt von bzw. zu dem vorhergehenden vorhergesagten Temperaturwert;
- - Mittel vorhanden sind zum Erzeugen eines Betätigungssignals sobald die vorausgesagte Temperatur des Widerstandes in einen Zeitabschnitt mit der Grenztemperatur übereinstimmt.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Mittel zum Bestimmen der Widerstandsabkühl geschwindigkeit Mittel einschließen, die eine Tabelle mit empirisch erhaltenen Abkühlgeschwindigkeiten als Funktion der Temperatur enthalten und Mittel zur Auswahl der Abkühlgeschwindigkeit aus der Tabelle der Abkühlge schwindigkeiten enthalten, die der letzten vorausgesagten Widerstandstemperatur entspricht.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
- - Mittel zum Bestimmen der Aufwärmgeschwindigkeit des Widerstandes folgende Mittel einschließen:
- - Mittel zum Speichern einer Tabelle mit empirisch erhaltenen spezifischen Wärmekapazitäten des Widerstandes als einer Funktion der Temperatur;
- - Mittel zur Auswahl der spezifischen Wärmekapazität, die der letzten vorausgesagten Temperatur entspricht, aus der Tabelle der spezifischen Wärmekapazitäten;
- - Mittel zum Dividieren des Produktes aus dem Quadrat des Stroms durch den Widerstand zu Beginn des jeweiligen Zeitabschnittes und dem elektrischen Widerstand durch das Produkt aus dem Gewicht des Widerstandes und der ausgewählten spezifischen Wärmekapazität.
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