DE1270678B - Einrichtung zur UEberwachung der Temperatur elektrischer Maschinen und Geraete - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Überwachung der Temperatur elektrischer Maschinen und Geräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung der Temperatur elektrischer Maschinen und Geräte, z. B. der Wicklungstemperatur, mittels in der Maschine oder im Gerät eingebauter Klein-Temperaturfühler.
• Es ist bekannt, zum Schutz elektrischer Maschinen kleine Temperaturfühler in die Wicklung oder an anderen thermisch gefährdeten Stellen einzubauen, von denen die Abschaltung der Maschine bei unzulässiger Erwärmung gesteuert wird. Solche Temperaturfühler werden z. B. zum Schutz von Drehstrommotoren eingesetzt, um die Motoren gegen die unregelmäßigen Erwärmungen im Schaltbetrieb (Schalthäufigkeit größer als 20 Schaltungen pro Stunde), die durch übliche Motorschutzschalter nicht erfaßt werden können, zu schützen. Naturgemäß müssen die Temperaturfühler gegenüber der Wicklung des Motors elektrisch so isoliert sein, daß die für die gewünschte Isolationsklasse erforderliche Prüfspannung ertragen wird. Diese elektrische Isolation bedingt gleichzeitig eine thermische Isolation, welche die thermische Zeitkonstante des Thermostaten vergrößert. Bei steilen Temperaturanstiegen in der Wicklung der elektrischen Maschine folgt daher die Temperatur des Temperaturfühlers der Maschinentemperatur mit einer zeitlichen Verzögerung, wodurch eine so große Temperaturdifferenz zwischen Wicklung und Temperaturfühler eintreten kann, daß bereits eine Schädigung der Maschine eintritt, bevor der Temperaturfühler anspricht. Um auch in solchen Fällen noch einen ausreichenden Schutz zu erzielen, verwendet man zusätzlich Bimetallauslöser, die so eingestellt sind, daß sie z. B. vom dreifachen Nennstrom des Motors an den Schutz übernehmen. Diese Anordnung erfordert einen zusätzlichen äußeren Schaltungsaufwand.
• Es ist ferner ein Temperaturwächter zur Überwachung elektrischer Geräte bekanntgeworden, bei dem die Temperatur des Meßfühlers gleich oder größer ist als die größte Temperatur des zu überwachenden Gerätes. Der Temperaturwächter arbeitet unter Verwendung eines in eine Brückenschaltung eingeschleiften, temperaturabhängigen, beheizten Meßwiderstandes als Fühler. Der Brückenstrom und der Wärmeübergangswiderstand zwischen Meßfühler und zu schützendem Gerät ist so bemessen, daß die Temperatur-Zeitkurve des Meßfühlers ohne Wärmeabgabe an die Umgebung durch den Brückenstrom mit der Temperatur-Zeitkurve des zu überwachenden Gerätes zusammenfällt oder oberhalb dieser verläuft. Der durch den Brückenstrom erzeugte Wärmeüberschuß wird über den Wärmeübergangswiderstand an das zu überwachende Gerät abgeführt. Diese Einrichtung arbeitet mit großem Aufwand, denn für jeden Meßfühler ist eine Brückenschaltung notwendig, und da in der Regel bei elektrischen Geräten mehrere Temperaturfühler eingebaut werden müssen, ergibt sich ein hoher technischer Aufwand.
• Es ist außerdem eine Temperaturüberwachungseinrichtung für elektrische Wicklungen während des Betriebes bekannt, bei der parallel zu einer Hauptwicklung eine Hilfswicklung geschaltet ist, deren Temperaturkoeffizient vernachlässigbar klein gegenüber der Hauptwicklung ist. Die Ströme in den beiden Wicklungen werden mittels einer Vergleichsgrößenmeßeinrichtung, z. B. einem Quotientenmeßwerk, überwacht. Bei dieser Einrichtung ist vorausgesetzt, daß die zu überwachende Maschine bereits bei ihrer Herstellung mit der Hilfswicklung ausgerüstet wird. Das Meßergebnis dieser Einrichtung soll nur von der Widerstandsänderung der Hauptwicklung abhängen; das ist jedoch nur der Fall, wenn der Strom in der Hilfswicklung Belastungsänderungen der Hauptwicklung proportional folgt. Außerdem beansprucht diese Einrichtung ein besonders ausgebildetes Auslöseorgan, z. B. in Form eines elektrodynamischen Doppelspulinstrumentes.
• Zur Überwachung der Temperatur von elektrischen Maschinen oder Geräten hat man auch bereits Thermostate benutzt, bei denen der Temperaturfühler zwei Ausdehnungsorgane besitzt, von denen das eine schneller anspricht als das andere und sich dabei außerdem weiter ausdehnt. Mit einer solchen Anordnung läßt sich die Temperaturänderung pro Zeiteinheit berücksichtigen.
• In neuerer Zeit hat man zur Temperaturüberwachung vielfach Temperaturfühler verwendet, die einen Halbleiterwiderstand mit großem Temperaturkoeffizienten enthalten. Solche Temperaturfühler lassen sich außerordentlich klein bauen. Auch solche Temperaturfühler haben infolge ihres Aufbaus und ihrer Isolation eine thermische Zeitkonstante, die ein Nachhinken der Temperatur in den Fühlern bedingt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der unter Verwendung von Halbleiterwiderständen der Temperaturanstieg in den zu schützenden Maschinen und Geräten genau nachgebildet wird. Bei einer solchen Einrichtung, bei der die Temperaturfühler aus Heißleitern bestehen, wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Heißleiter zur Berücksichtigung der Temperaturänderung pro Zeiteinheit sowohl eine unterschiedliche Temperatur-Widerstandscharakteristik als auch eine unterschiedliche thermische Zeitkonstante aufweisen und in den Zweigen einer Kippschaltung liegen, die in an sich bekannter Weise als »Schmitt-Trigger-Schaltung« ausgeführt ist, und daß an dem Ausgang der Schaltung ein Relais liegt. In der Kippschaltung können als Verstärkerelemente Transistoren verwendet sein. Dadurch ist es möglich, als Temperaturfühler Heißleiter zu verwenden und gleichzeitig die Temperaturänderung pro Zeiteinheit zu berücksichtigen.
• In der Zeichnung ist der Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt.
• In der Zeichnung sind mit 1 und 2 Heißleiter bezeichnet, die als ein Temperaturfühler aufzufassen sind. Derartige Temperaturfühler werden in die zu überwachende Maschine eingebaut. Die beiden Heißleiter besitzen eine unterschiedliche thermische Zeitkonstante und eine unterschiedliche Temperatur-Widerstandscharakteristik. Letztere entspricht beispielsweise bei Bimetallen der unterschiedlichen Ausbiegung bei gleicher Temperaturänderung. Die Heißleiter sind in eine Kippschaltung eingebaut, die als an sich bekannte »Schmitt-Trigger-Schaltung« aufgebaut ist. Als Verstärkerelemente sind in dieser Kippschaltung Transistoren 3 und 4 vorgesehen. Am Ausgang der Kippschaltung liegt ein Relais 5, das als Auslöserelais wirkt. Der Heißleiter 1 liegt im Emitter-Basiskreis, der Heißleiter 2 im Kollektor-Basiskreis des Transistors 3, der als Eingangstransistor geschaltet ist.
• Bei schnellem Temperaturanstieg in der zu überwachenden Maschine folgt die Temperatur der Heiß-Leiter 1 und 2 der Maschinentemperatur gemäß ihrer unterschiedlichen thermischen Zeitkonstante verschieden schnell. Dadurch ändert sich das Widerstandsverhältnis der Heißleiter 1 und 2 und daher auch das Potential an der Basis des Eingangstransistors. Bei einem bestimmten Widerstandsverhältnis löst die Kippschaltung das von ihm gesteuerte Relais 5 aus.
• Bei langsamen Temperaturanstiegen in der Maschine stellt sich zwischen den beiden Heißleitern 1 und 2 keine unterschiedliche Temperatur ein. Da die Heißleiter jedoch eine unterschiedliche Temperatur-Widerstandscharakteristik aufweisen, ergibt sich beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur ebenfalls ein solches Widerstandsverhältnis, daß die Schaltung eine Auslösung bewirkt. Diese Auslösetemperatur muß mit der höchsten zulässigen Maschinentemperatur übereinstimmen. Anstatt der beschriebenen »Schmitt-Trigger-Schaltung« sind natürlich auch andere ähnlich wirkende Verstärkerschaltungen zur Auslösung des Relais 5 möglich.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Überwachung der Temperatur elektrischer Maschinen und Geräte, z. B. der Wicklungstemperatur, mittels eingebauter Temperaturfühler, die aus Heißleitern bestehen, d a -durch gekennzeichnet,daßdieHeißleiter (1, 2) zur Berücksichtigung der Temperaturänderung pro Zeiteinheit sowohl eine unterschiedliche Temperatur-Widerstandscharakteristik als auch eine unterschiedliche thermische Zeitkonstante aufweisen und in den Zweigen einer Kippschaltung liegen, die in an sich bekannter Weise als »Schmitt-Trigger-Schaltung« ausgeführt ist, und daß an dem Ausgang der Schaltung ein Relais (5) liegt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerelemente in der Kippschaltung Transistoren (3, 4) verwendet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 843115, 740 755, 448 410, 377 607; österreichische Patentschrift Nr. 209 988.