DE1264601B

DE1264601B - Arrangement for limit temperature monitoring for electrical machines and components

Info

Publication number: DE1264601B
Application number: DE1964L0047615
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Raasch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-04-17
Filing date: 1964-04-17
Publication date: 1968-03-28

Description

Anordnung zur Grenztemperaturüberwachung für elektrische Maschinen und Bauelemente Zum thermischen Wicklungsschutz elektrischer Maschinen oder ähnlicher Bauelemente werden in vielen Fällen Grenztemperaturschalter verwendet, welche bei Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Temperaturgrenzwertes ein Signal abgeben. Dazu werden im allgemeinen temperaturabhängige elektrische Widerstände als Temperaturfühler an die Meßstelle gelegt, deren Widerstandswert dann ein Maß für die Temperatur ist. Eine derartige prinzipielle Schaltung ist in F i g. 1 dargestellt.Arrangement for limit temperature monitoring for electrical machines and components for thermal winding protection of electrical machines or similar Components are used in many cases limit temperature switches, which at Above or below a certain temperature limit value emit a signal. For this purpose, temperature-dependent electrical resistances are generally used as temperature sensors placed at the measuring point, the resistance value of which is then a measure of the temperature. Such a basic circuit is shown in FIG. 1 shown.

Der Spannungsteiler 1, 2 wird aus der Batterie 3 mit Strom versorgt. Die Zustandsänderung des Schalters 4 erfolgt, wenn die am Widerstand 2 abfallende Spannung U, höher oder niedriger wird als die Umschalt- oder Grenzwertspannung Ug"n., des Schalters 4. Diese bekannte Schaltanordnung hat nun den Nachteil, daß sie je nach Auslegung der Schaltung entweder bei Bruch des Fühlers 1 bzw. Unterbrechung des Fühlerkreises oder bei Kurzschluß des Fühlers 1 bzw. des Fühlerkreises wirkungslos ist.The voltage divider 1, 2 is supplied with current from the battery 3. The change of state of the switch 4 occurs when the voltage U, dropping across the resistor 2 , is higher or lower than the switching or limit value voltage Ug "n., Of the switch 4. This known switching arrangement now has the disadvantage that it depends on the design of the circuit either if sensor 1 breaks or the sensor circuit is interrupted or if sensor 1 or the sensor circuit is short-circuited.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1151314 ist bereits eine Temperaturüberwachungsanordnung bekanntgeworden, die bei Unterbrechung oder bei Kurzschluß im Meßkreis so reagiert wie bei überschreitung der Grenztemperatur. Diese bekannte Anordnung bedarf hierzu jedoch einer Meßeiririchtung, die auf ein maximales und ein minimales Potential anspricht.The German Auslegeschrift 1151314 already has a temperature monitoring arrangement became known, which reacts in this way in the event of an interruption or a short circuit in the measuring circuit as if the limit temperature is exceeded. This known arrangement is required for this however, a measuring device that has a maximum and a minimum potential appeals to.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Grenztemperaturüberwachung für elektrische Maschinen und Bauelemente unter Verwendung einer Wheatstoneschen Brücke, bei der ein Brückenzweig einen temperaturabhängigen Widerstand als Meßfühler enthält und in der Brückendiagonalen das Schaltglied in Form eines Schalttransistors liegt; erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß parallel zu dem Vergleichswiderstand, der zur gleichen Brückenhälfte wie der als Fühler ausgebildete Widerstand gehört, eine Hilfseinrichtung vorgesehen ist, welche aus einem Schalttransistor besteht, dessen Basis-Emitter-Strecke über eine Spannungsquelle parallel zum Vergleichswiderstand gelegt ist und dessen Kollektor über einen Außenwiderstand und eine weitere Spannungsquelle an der emitterseitigen Brückenecke liegt, so daß die Fehlerinformation am Kollektor abnehmbar ist.The invention relates to an arrangement for limit temperature monitoring for electrical machines and components using a Wheatstone ash Bridge in which one branch of the bridge has a temperature-dependent resistor as a measuring sensor contains and in the bridge diagonal the switching element in the form of a switching transistor lies; according to the invention it is proposed that parallel to the comparison resistance, which belongs to the same half of the bridge as the resistor designed as a sensor, an auxiliary device is provided, which consists of a switching transistor, its base-emitter path via a voltage source parallel to the comparison resistor is placed and its collector via an external resistor and another voltage source is at the emitter-side bridge corner, so that the error information on the collector is removable.

In Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung wird vorgeschlagen, mehrere als Widerstände ausgebildete Fühler mit entsprechenden Parallelschaltungen vorzusehen.In a further development of the subject matter of the invention, it is proposed that several sensors designed as resistors with corresponding parallel connections to be provided.

Der wesentliche Vorteil einer Anordnung nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß diese an die ursprüngliche Anordnung eines Grenztemperaturschalters ohne dessen Schaltungsänderung angeschlossen werden kann.The main advantage of an arrangement according to the invention is therein to see that this is based on the original arrangement of a limit temperature switch can be connected without changing the circuit.

Zur Erläuterung des Erfindungsprinzips wird auf F i g. 2 hingewiesen, welche von einer Schaltung eines Grenztemperaturschalters nach F i g. 1 ausgeht. Der in F i g. 1 dargestellte Grenztemperaturschalter reagiert zwar, wenn der Fühler 1 ein Bauelement mit negativer Temperaturcharakteristik ist, bei Fühlerkreiskurzschluß genauso wie beim Überschreiten der Grenztemperatur, er erteilt jedoch keine Information für den Fall einer Unterbrechung im Fühlerkreis. Die Erfassung dieses Fehlerfalles gelingt nun mit Hilfe der Schaltung nach F i g. 2, bei der der Widerstand 2 identisch ist mit dem Widerstand 2 von F i g. 1. An ihm liegt stets eine Spannung, solange der Fühler 1 nicht unterbrochen ist.To explain the principle of the invention, reference is made to FIG. 2 pointed out, which is based on a circuit of a limit temperature switch according to FIG. 1 goes out. The in F i g. The limit temperature switch shown in Fig. 1 reacts if the sensor 1 is a component with negative temperature characteristics, in the case of a short-circuit in the sensor circuit as well as if the limit temperature is exceeded, but it does not provide any information in the event of an interruption in the sensor circuit. The detection of this fault case is now possible with the aid of the circuit according to FIG. 2, in which the resistor 2 is identical to the resistor 2 of FIG. 1. There is always voltage on it as long as sensor 1 is not interrupted.

Die Schaltung ist nun so dimensioniert, daß für alle Temperaturen unterhalb des Grenzwertes die Spannung am Widerstand 2 so groß ist, daß der dazu parallelliegende Transistor 7 gesperrt bleibt. Der hochohmige Eingangswiderstand des gesperrten Transistors 7 verändert praktisch nicht mehr den aus dem Temperaturfühler 1 und dem Widerstand 2 gebildeten Spannungsteiler. Daher bleibt die entsprechend F i g. 2 nach der Erfindung ausgebildete Hilfseinrichtung ohne Einfluß auf die sonstige Funktionsweise des Grenztemperaturschalters, wie er ohne Hilfseinrichtung im Prinzip in F i g. 1 dargestellt ist.The circuit is now dimensioned so that, for all temperatures below the limit value, the voltage across the resistor 2 is so great that the transistor 7 lying parallel thereto remains blocked. The high-ohmic input resistance of the blocked transistor 7 practically no longer changes the voltage divider formed by the temperature sensor 1 and the resistor 2. Therefore, the corresponding FIG. 2 auxiliary device designed according to the invention without affecting the other functionality of the limit temperature switch, as shown in principle in FIG. 2 without auxiliary device. 1 is shown.

Für den Fall eines Bruchs im Temperaturfühler, d. h., wenn der Widerstand 1 gegen Unendlich geht, öffnet der Transistor 7, so daß durch Stromfluß im Außenwiderstand 11 eine Potentialabsenkung des Kollektorpunktes 8 gegen den Punkt 6 vom Potential der Batterie 9 auf etwa das der Hilfsbatterie 10 erfolgt. Diese Potentialänderung kann dann in an sich bekannter Weise zur weiteren Steuerung benutzt werden. Durch die von der Hilfsbatterie 10 ausgehende geringe Vorspannung kann erreicht werden, daß innerhalb des möglichen Temperaturbereiches der Meßstelle auch für die geringsten Temperaturwerte die Spannung zwischen den Punkten 5 und 6 noch so groß ist, daß kein unerwünschtes Öffnen des Transistors 7 erfolgt.In the event of a break in the temperature sensor, that is, when the resistance 1 approaches infinity, the transistor 7 opens so that the potential of the collector point 8 against point 6 from the potential of the battery 9 to approximately that of the auxiliary battery 10 due to the flow of current in the external resistance 11 he follows. This change in potential can then be used for further control in a manner known per se. The low bias voltage emanating from the auxiliary battery 10 ensures that within the possible temperature range of the measuring point, even for the lowest temperature values, the voltage between points 5 and 6 is still so high that there is no undesired opening of the transistor 7.

Durch eine geeignete Änderung der Spannung der Hilfsbatterie 10 kann auch erreicht werden, daß ein Signal entsteht, wenn am Fühler 1 eine bestimmte Temperaturänderung erfolgt.By changing the voltage of the auxiliary battery 10 appropriately, can also be achieved that a signal is generated when a certain temperature change at sensor 1 he follows.

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung angegeben. Der Grenztemperaturschalter ist in Brückenschaltung für zwei Meßstellen dargestellt und meldet sowohl eine Unterbrechung als auch einen Kurzschluß des Temperaturfühlerkreises; es tritt dabei ein Schaltzustand wie bei übertemperatur ein.In Fig. 3 is a further embodiment of the arrangement according to FIG Invention specified. The limit temperature switch is in bridge circuit for two Measuring points and reports both an interruption and a short circuit the temperature sensor circuit; a switching state occurs as in excess temperature a.

Der Temperaturfühler 1 besteht aus den Widerständen TI und TII. Die zugehörigen Vergleichswiderstände sind R, und RII. Im Bereich unterhalb der Grenztemperatur besitzt die Brücke, welche aus TI, R, bzw. TII, RII und R3, R4 gebildet wird, einen Zustand, bei welchem die Punkte AI und An gegenüber B in positives Potential führen. Dann ist der Transistor Ti gesperrt, der Transistor T2 hingegen geöffnet. Das Relais R ist erregt (Ruhestrom). Sobald nun infolge einer Temperaturerhöhung der Punkt AI oder AII oder beide gegenüber dem Punkt B ein negatives Potential aufweisen, wird die Diode D, und/ oder DII durchlässig. und der bisher gesperrte Transistor T1 beginnt leitend zu werden.The temperature sensor 1 consists of the resistors TI and TII. The associated comparison resistances are R, and RII. In the area below the limit temperature, the bridge, which is formed from TI, R or TII, RII and R3, R4, has a state in which the points AI and An lead to a positive potential compared to B. Then the transistor Ti is blocked, whereas the transistor T2 is open. The relay R is energized (quiescent current). As soon as point AI or AII or both have a negative potential compared to point B as a result of a temperature increase, diode D and / or DII becomes permeable. and the previously blocked transistor T1 begins to be conductive.

Dadurch sinkt die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T2 und damit der Strom im Relais R. Der sich vermindernde Relaisstrom, der auch über den Widerstand R4 fließt, läßt das Potential des Punktes B absinken. Dadurch steigt das Potential zwischen diesem Punkt und dem Punkt AI oder All oder den beiden weiter an, so daß der Transistor T1 noch stärker öffnet. Diese Rückkopplung bewirkt in an sich bekannter Weise eine schnelle Umschaltung des elektronischen Schalters; der aus den Transistoren T1 und T2 gebildet wird. Nach dieser Zustandsänderung ist das Relais R abgefallen (Schaltzustand oberhalb der Grenztemperatur). Nachdem die Temperatur an der bzw. den Meßstellen weit genug abgesunken ist, kehrt der Schalter wieder in den Ausgangszustand zurück.As a result, the base-emitter voltage of the transistor T2 drops and thus the current in the relay R. The decreasing relay current, which also flows through the resistor R4, causes the potential of the point B to drop. As a result, the potential between this point and the point AI or All or both increases further, so that the transistor T1 opens even more. This feedback causes a fast changeover of the electronic switch in a manner known per se; which is formed from the transistors T1 and T2. After this change of state, relay R has dropped out (switching state above the limit temperature). After the temperature at the measuring point (s) has dropped sufficiently, the switch returns to its initial state.

Erfolgt nun ein Fühlerkurzschluß, so ergibt sich eine Umschaltung wie bei übertemperatur, da der ; Fühlerwiderstand von 0 Ohm einer extremen übertemperatur in .der Wirkung gleichkommt.If a sensor short-circuit now occurs, there is a switchover as with excess temperature, since the; Sensor resistance of 0 ohms of an extreme excess temperature in .the effect equals.

Ein Bruch im Temperaturfühler kann hingegen erst mit Hilfe der in der F i g. 3 verstärkt gezeichneten Hilfseinrichtung bemerkt werden. Diese Hilfseinrichtung wird von der Zusatzbatterie 9 gespeist und besteht aus den dem linken Brückenzweig zugeordneten Transistoren T3, T4 und einem Steuertransistor T5, der parallel zum Transistor T1 liegt und bei Bruch des Temperaturfühlers wie bei über- E temperatur der Transistor Tj, über den Transistor T2 das Relais R zum Abfallen bringt.A break in the temperature sensor, on the other hand, can only be prevented with the aid of the FIG. 3 marked auxiliary device can be noticed. This auxiliary device is fed by the additional battery 9 and consists of the transistors T3, T4 assigned to the left bridge branch and a control transistor T5, which is parallel to the transistor T1 and when the temperature sensor breaks, as with over-E temperature, the transistor Tj, via the transistor T2 causes relay R to drop out.

Die Anordnung nach der Erfindung beeinträchtigt den Grenztemperaturschalter im Bereich unterhalb der Grenztemperatur praktisch nicht. Es haben nämlich die Transistoren T3, T4 im gesperrten Zustand wegen ihrer Hochohmigkeit keinen merklichen Einfiuß auf die Brückenwiderstände R, bzw. RII. Das sichere Sperren wird durch die an der in Durchlaßrichtung betriebenen Diode D3 stehenden geringen Vorspannung bewirkt. In F i g. 2 hat zur Erzeugung der Vorspannung eine Hilfsbatterie 10 gedient. An den Kollektoren der Transistoren T3 bzw_ T4 steht dann ein positives Potential gegenüber dem Pakt B, so daß der Transistor T5 gesperrt bleibt. Er ist damit also ohne Einfluß `auf den ursprünglichen Grenztemperaturschalter.The arrangement according to the invention affects the limit temperature switch practically not in the range below the limit temperature. The transistors have it T3, T4 in the blocked state have no noticeable influence because of their high resistance on the bridge resistances R or RII. Secure locking is ensured by the In the forward direction operated diode D3 standing low bias causes. In Fig. 2, an auxiliary battery 10 was used to generate the bias voltage. At the collectors of the transistors T3 or T4 are then opposed to a positive potential the Pact B, so that the transistor T5 remains blocked. So he is without influence `on the original limit temperature switch.

Im Fall eines Bruchs im Temperaturfühlerkreis verschwindet das Potential zwischen den Punkten AI bzw. AII und D, so daß der Transistor T3 bzw. T4 öffnet. Damit entfällt das Sperrpotential für den Hilfstransistor T5, es wird gegenüber seinem Emitter ein negatives Potential über den Widerstand R,7 angelegt. Der Transistor T5 öffnet. Infolgedessen muß das Relais R abfallen. Nach Beseitigung des Fehlers erfolgt automatisch die gewünschte Rückschaltung.In the event of a break in the temperature sensor circuit, the potential disappears between points AI or AII and D, so that the transistor T3 or T4 opens. This eliminates the blocking potential for the auxiliary transistor T5, it is opposite a negative potential is applied to its emitter via the resistor R, 7. The transistor T5 opens. As a result, the relay R must drop out. After eliminating the error the desired downshift takes place automatically.

Wird die Vorspannung, die an D3 erzeugt wird, durch eine einfache Schaltungsänderung auf einen gewünschten Wert vergrößert, so kann damit erreicht werden, daß die Hilfseinrichtung bereits beim Unterschreiten einer gewünschten Temperatur anspricht.The preload that is generated at D3 is controlled by a simple Circuit change enlarged to a desired value, so it can be achieved that the auxiliary device already falls below a desired temperature appeals to.

Claims

Claims: 1. Arrangement for limit temperature monitoring for electrical Machines and components using a Wheatstouescheu bridge, - at the a bridge branch contains a temperature-dependent resistor as a measuring sensor and the switching element in the form of a switching transistor is located in the bridge diagonal, characterized in that parallel to the comparison resistor (2; RI), which for the same half of the bridge as the resistor (TI) designed as a sensor, one Auxiliary device is provided, which consists of a switching transistor (7; T3), its base-emitter path via a voltage source (10; D3) parallel to the comparison resistor (2; RI) is placed and its collector via an external resistor and another Voltage source (9) on the emitter-side bridge corner (6; D) is so that the Error information on the collector (point 8) can be removed. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that several sensors designed as resistors (TI, TII) are arranged with appropriate parallel connections. 3. Arrangement according to the claims 1 and 2, characterized in that automatically the normal after troubleshooting Function of the limit temperature switch is switched back: Considered Publications: German Auslegeschriften No. 1082 669, 1105 985, 1151314.