專利名稱：用于裝置(尤其是電動機)的熱過載保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防止裝置(尤其是電動機)熱過載的保護電路。
背景技術(shù)：
為防止電動機熱過載，除采用根據(jù)電動機電耗來識別電動機熱過載的一 熱過載繼電器外，還使用能夠檢測和分析電動機繞組溫度的熱敏電阻保護電
路。其中使用不同的溫度檢測元件，例如溫度傳感器，尤其是PTC熱敏電 阻(PTC:正溫度系數(shù))、PT100傳感器以及KTY傳感器，它們的電阻作為 檢測到的溫度的一個函數(shù)而發(fā)生變化。只要電動機繞組處于一個沒有問題的 溫度范圍內(nèi)，這類溫度檢測元件的電阻就會一直處于第一范圍。電阻值大于 第一電阻范圍的第二電阻范圍對應(yīng)的則是超過溫度閾值的溫度。
此外，所謂的熱感開關(guān)元件(Thermo-Click-Element)(又稱溫度監(jiān)測器) 也可用作溫度檢測元件。它們是一種簡單的開關(guān)，通常借助雙金屬條進(jìn)行設(shè) 計，并在第一溫度范圍內(nèi)接通，而在第二溫度范圍內(nèi)(即超過溫度閾值時) 斷開。也就是說電阻在接近于OQ到無窮大電阻的范圍內(nèi)變化。
首先提到的溫度檢測元件(即溫度傳感器)是通過溫度檢測元件在預(yù)定 值域內(nèi)的電阻變化來分析電動機過載的。相比之下，熱感開關(guān)元件在其常規(guī) 應(yīng)用領(lǐng)域則是在達(dá)到溫度閾值時將流過電動機繞組的電流切斷。而溫度傳感 器通過一保護電路進(jìn)行分析，這個保護電路基本測定了相關(guān)溫度檢測元件的 電阻，如果識別到作為測得溫度的一個函數(shù)的熱過載，就向開關(guān)、分析電路 或諸如此類的裝置發(fā)送一個信號，以此來促使裝置停止或者啟動其他預(yù)設(shè)功 能。
這些保護電路通常會配備短路檢測器，若傳感器電路中出現(xiàn)了短路，短 路檢測器同樣會發(fā)出相應(yīng)的信號，以此來促使待保護裝置停止。因為無法對溫度傳感器的電阻升高進(jìn)行識別，所以如果沒有這種短路識別，那么當(dāng)導(dǎo)體 短路時就無法識別到熱過載情況。由于為了獲得特定的許可(例如ATEX， 即裝置可以用于在存在爆炸危險的區(qū)域內(nèi)保護電動機)必須采用短路識別， 因而在此情況下，理想的保護措施就是使用這類帶有短路識別功能的保護電路。如果將這種保護電路同時用于上述類型的溫度傳感器(例如PTC熱敏 電阻、PT100傳感器以及KTY傳感器)和熱感開關(guān)元件，熱感開關(guān)元件常 態(tài)下的接通狀態(tài)(即在處于第一溫度范圍的溫度情況下)就會被保護電路識 別成短路，保護電路隨后就會促使裝置停止。所以到目前為止，為溫度傳感 器設(shè)置的保護電路尚不能同時與熱感開關(guān)元件結(jié)合使用。常規(guī)的已知保護電路或者是用于分析溫度傳感器的保護電路，所述電路 沒有短路識別功能，因而也適合用來分析熱感開關(guān)元件；或者是用于熱敏電 阻的電路，所述電路包括短路識別功能，因而也就不適合用來分析熱感開關(guān) 元件。此外還存在已知的分析電路，這些類分析電路通過調(diào)節(jié)設(shè)置或參數(shù)可 在帶短路識別和不帶短路識別的工作模式之間進(jìn)行選擇。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供一種用于防止裝置熱過載的保護電路，在這種 保護電路中，其中既可用溫度傳感器，又可替代性地用熱感開關(guān)元件來實施 熱過載檢測。這個目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護電路而達(dá)成。本發(fā)明提供 一種分析電路，通過這種分析電路可在帶短路識別和不帶短路識別的工作模 式之間進(jìn)行選擇，且不需要為此使用附加調(diào)節(jié)元件或進(jìn)行設(shè)置。 從屬權(quán)利要求中給出的是本發(fā)明的其他有利的改進(jìn)方式。 本發(fā)明的保護電路用于防止裝置(尤其是電動機)熱過載。所述保護電 路包括用于連接溫度檢測元件的第一連接件和第二連接件、用于檢測連接在 所述第一連接件與所述第二連接件之間的溫度檢測元件的電阻值是處于第一電阻范圍還是第二電阻范圍的一個檢測單元以及用于識別第一連接件與 第二連接件之間是否出現(xiàn)短路的一個短路檢測器。此外還設(shè)置有復(fù)數(shù)個信號 輸出端，當(dāng)檢測到的電阻值處于所述電阻范圍，或者當(dāng)短路檢測器識別到短 路現(xiàn)象，抑或二者同時出現(xiàn)時，所述信號輸出端向一分析單元發(fā)出信號。除 此之外，還設(shè)置有第三連接件，所述第三連接件通過預(yù)定電阻與第二連接件 相連。本發(fā)明的保護電路既可連接溫度傳感器，也可連接熱感開關(guān)元件，因而 既可通過這些溫度傳感器，也可通過這一熱感開關(guān)元件進(jìn)行熱過載檢測，而 且即便在所述保護電路上連接熱感開關(guān)元件來檢測溫度的情況下，仍然能識 別到第一連接件與第二連接件之間的短路。因此，所述保護電路或者用其電 阻與檢測到的溫度相關(guān)的一溫度傳感器進(jìn)行工作，或者用一熱感開關(guān)元件進(jìn) 行工作。此外，通過從外部在第一連接件與第三連接件之間進(jìn)行短路，可實 現(xiàn)保護電路的被動的開關(guān)，而不需要在整個系統(tǒng)中采取其他的措施。此外，所述預(yù)定電阻可選定為，短路檢測器識別不到第一連接件與第三 連接件之間的短路。借此可避免連接在保護電路上的熱感開關(guān)元件在常態(tài)下 (即檢測不到過載的情況下)觸發(fā)短路識別和信號的發(fā)出，從而導(dǎo)致裝置停 止。所述預(yù)定電阻優(yōu)選處于第一電阻范圍內(nèi)，所述第一電阻范圍被檢測單元 界定成與不出現(xiàn)過載的溫度范圍相對應(yīng)的電阻范圍。


下面借助附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體實施方式
圖1展示的是本發(fā)明的保護電路1的框圖，所述保護電路包括一個第一連接件2和一個第二連接件3，用于連接用作一個溫度檢測元件的一個溫度 傳感器，例如一個PTC熱敏電阻、 一個PT100傳感器、 一個KTY傳感器或 一些其它類型的溫度傳感器，所述溫度傳感器的電阻是檢測到的溫度的函數(shù)，并具有正的溫度梯度，也就是說，其電阻隨溫度升高而增大。溫度傳感器4通過連接線5連接在保護電路1的第一和第二連接件2、3 上。保護電路1包括一個檢測單元6，檢測單元6檢測連接在第一和第二連 接件2、 3之間的溫度傳感器4的電阻值是處于第一電阻范圍還是第二電阻 范圍。第一電阻范圍優(yōu)選是一個低電阻值范圍，而第二電阻范圍優(yōu)選是一個 較高電阻值范圍，也就是說，所述檢測單元檢測溫度傳感器4上的溫度是處 于第一溫度范圍還是第二溫度范圍。如果檢測到溫度傳感器4的電阻處于第一電阻范圍，就說明沒有出現(xiàn)熱 過載現(xiàn)象，因為其溫度處于沒有問題的第一溫度范圍內(nèi)。如果溫度傳感器4 的電阻值處于第二電阻范圍，就會檢測到熱過載，并通過第一信號輸出端8 發(fā)出第一信號AS1。此外，還設(shè)置有一短路檢測器10,所述短路檢測器也與保護電路1的第 —和第二連接件相連，并用于檢測兩個連接件之間是否出現(xiàn)了短路，即第一 與第二連接件2、 3之間的電阻是否為0歐姆或幾乎是0歐姆。借此可識別 到連接線5與溫度傳感器4之間的短路，并據(jù)此產(chǎn)生第二信號AS2，且然后 傳送到第二信號輸出端9。兩個信號輸出端8和9與一個分析單元14相連， 所述分析單元根據(jù)一個固定函數(shù)或一個可配置函數(shù)通過其輸出端15促使電 動機停止。在一種簡單的實施方式中，所述分析單元14包括一個用于使這 兩種信號產(chǎn)生邏輯關(guān)聯(lián)的或門。因為熱感開關(guān)元件11本質(zhì)上是一個在低于溫度閾值時就會接通的開關(guān)， 所以如果用熱感開關(guān)元件11代替溫度傳感器4，并將其連接在保護電路1 的第一和第二連接件2、 3上，就會導(dǎo)致短路檢測器10識別到短路。也就是 說，當(dāng)熱感開關(guān)元件11檢測到的溫度低于一個預(yù)定溫度閾值時，熱感開關(guān) 元件11就會表現(xiàn)為無電阻，而當(dāng)其連接到保護電路1的第一和第二連接件2、 3上時就會被錯誤地識別成短路。為使保護電路1也能用熱感開關(guān)元件進(jìn)行工作，設(shè)置有一個第三連接件12，這個第三連接件通過一個具有預(yù)定電阻值的電阻元件13與第二連接件 相連。那么現(xiàn)在就在保護電路1中使用了一個熱感開關(guān)元件11作為連接在第一連接件2和第三連接件12之間的溫度檢測元件。在此情況下，熱感開 關(guān)元件11與電阻元件13串聯(lián)，這使得短路檢測器10不會將熱感開關(guān)元件 11的接通狀態(tài)檢測為短路。當(dāng)溫度閾值被超過時，熱感開關(guān)元件11會斷開，第一連接件和第三連 接件之間的連接也會斷開，也就是說，第一連接件與第二連接件之間斷路。 此時會檢測到一個很高的電阻，即處于上述第二電阻范圍內(nèi)的電阻，于是， 檢測單元6識別到熱過載，并在信號輸出端8處發(fā)出相應(yīng)的信號AS1。此外還可通過在第一連接件和第三連接件之間的線連接來完全中斷保 護電路l的工作，這在具有短路識別功能的常規(guī)保護電路中是不可能的，因 為其短路識別系統(tǒng)在此情況下馬上就會發(fā)出信號。通過一個附加的開關(guān)元 件，可以在不打算使用一個溫度檢測元件來檢測熱過載時關(guān)閉保護電路1， 因此也可以省卻保護電路1內(nèi)的這一附加的開關(guān)元件。電阻元件13的電阻值優(yōu)選為，該電阻值處于第一電阻范圍，在此情況 下，保護電路1就可在熱感開關(guān)元件11接通時檢測到能指示出未出現(xiàn)熱過 載現(xiàn)象的電阻值。舉例而言，電阻元件13的預(yù)定電阻值可與室溫下可用的 一溫度傳感器4的電阻值相對應(yīng)(前提是室溫下不會出現(xiàn)熱過載)。通過這種方式，本發(fā)明提供一種或者用溫度傳感器(其電阻值與溫度相 關(guān))進(jìn)行工作，或者用熱感開關(guān)元件(即溫度開關(guān))進(jìn)行工作的一保護電路 1，這種保護電路還能在使用溫度傳感器的情況下進(jìn)行短路識別，以滿足特 定的要求(例如ATEX許可的要求)。
權(quán)利要求
1. 一種用于防止一裝置熱過載的保護電路(1)，尤其是用于防止一臺電動機熱過載的保護電路，所述保護電路包括第一連接件和第二連接件(2、3)，用于連接一溫度檢測元件(4、11)；一個檢測單元(6)，用于檢測連接在所述第一連接件與所述第二連接件(2、3)之間的所述溫度檢測元件(4、11)的電阻值是處于第一電阻范圍還是第二電阻范圍；一個短路檢測器(10)，用于識別所述第一連接件與所述第二連接件(2、3)之間是否出現(xiàn)短路；復(fù)數(shù)個信號輸出端(8、9)，當(dāng)檢測到的電阻值處于所述第二電阻范圍和/或當(dāng)所述短路檢測器(10)識別到短路現(xiàn)象時，所述信號輸出端向分析單元(14)發(fā)出信號；以及一個第三連接件(12)，通過一預(yù)定電阻(13)與所述第二連接件(2)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護電路(1)，其中，所述預(yù)定電阻(13)選定為，所述短路檢測器(10)不將所述第一連接件與所述第三連接件(12)之間的短路識別為短路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護電路，其中，所述預(yù)定電阻處于所述第一電阻范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護電路，其中，所述第一電阻范圍的電阻值小于所述第二電阻范圍的電阻值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于防止裝置(尤其是電動機)熱過載的保護電路(1)，包括第一連接件和第二連接件(2、3)，用于連接溫度檢測元件(4、11)；檢測單元(6)，用于檢測連接在所述第一連接件與所述第二連接件(2、3)之間的溫度檢測元件(4、11)的電阻值是處于第一電阻范圍還是第二電阻范圍；短路檢測器，用于識別所述第一連接件與所述第二連接件(2、3)之間是否出現(xiàn)短路；復(fù)數(shù)個信號輸出端(8、9)，當(dāng)檢測到的電阻值處于所述第二電阻范圍和/或當(dāng)所述短路檢測器(10)識別到短路現(xiàn)象時，所述信號輸出端向分析單元(14)發(fā)出信號；以及第三連接件(12)，通過預(yù)定電阻與所述第二連接件相連。
文檔編號H02H7/085GK101507073SQ200680055772
公開日2009年8月12日 申請日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者安德烈亞斯·弗里奇, 康拉德·施平德勒, 約瑟夫·科勒, 約翰·塞茨, 馬庫斯·邁爾 申請人:西門子公司