专利名称：用于装置(尤其是电动机)的热过载保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于防止装置(尤其是电动机)热过载的保护电路。
背景技术：
为防止电动机热过载，除采用根据电动机电耗来识别电动机热过载的一 热过载继电器外，还使用能够检测和分析电动机绕组温度的热敏电阻保护电
路。其中使用不同的温度检测元件，例如温度传感器，尤其是PTC热敏电 阻(PTC:正温度系数)、PT100传感器以及KTY传感器，它们的电阻作为 检测到的温度的一个函数而发生变化。只要电动机绕组处于一个没有问题的 温度范围内，这类温度检测元件的电阻就会一直处于第一范围。电阻值大于 第一电阻范围的第二电阻范围对应的则是超过温度阈值的温度。
此外，所谓的热感开关元件(Thermo-Click-Element)(又称温度监测器) 也可用作温度检测元件。它们是一种简单的开关，通常借助双金属条进行设 计，并在第一温度范围内接通，而在第二温度范围内(即超过温度阈值时) 断开。也就是说电阻在接近于OQ到无穷大电阻的范围内变化。
首先提到的温度检测元件(即温度传感器)是通过温度检测元件在预定 值域内的电阻变化来分析电动机过载的。相比之下，热感开关元件在其常规 应用领域则是在达到温度阈值时将流过电动机绕组的电流切断。而温度传感 器通过一保护电路进行分析，这个保护电路基本测定了相关温度检测元件的 电阻，如果识别到作为测得温度的一个函数的热过载，就向开关、分析电路 或诸如此类的装置发送一个信号，以此来促使装置停止或者启动其他预设功 能。
这些保护电路通常会配备短路检测器，若传感器电路中出现了短路，短 路检测器同样会发出相应的信号，以此来促使待保护装置停止。因为无法对温度传感器的电阻升高进行识别，所以如果没有这种短路识别，那么当导体 短路时就无法识别到热过载情况。由于为了获得特定的许可(例如ATEX， 即装置可以用于在存在爆炸危险的区域内保护电动机)必须采用短路识别， 因而在此情况下，理想的保护措施就是使用这类带有短路识别功能的保护电路。如果将这种保护电路同时用于上述类型的温度传感器(例如PTC热敏 电阻、PT100传感器以及KTY传感器)和热感开关元件，热感开关元件常 态下的接通状态(即在处于第一温度范围的温度情况下)就会被保护电路识 别成短路，保护电路随后就会促使装置停止。所以到目前为止，为温度传感 器设置的保护电路尚不能同时与热感开关元件结合使用。常规的已知保护电路或者是用于分析温度传感器的保护电路，所述电路 没有短路识别功能，因而也适合用来分析热感开关元件；或者是用于热敏电 阻的电路，所述电路包括短路识别功能，因而也就不适合用来分析热感开关 元件。此外还存在已知的分析电路，这些类分析电路通过调节设置或参数可 在带短路识别和不带短路识别的工作模式之间进行选择。发明内容本发明的一个目的是提供一种用于防止装置热过载的保护电路，在这种 保护电路中，其中既可用温度传感器，又可替代性地用热感开关元件来实施 热过载检测。这个目的通过一种根据权利要求1所述的保护电路而达成。本发明提供 一种分析电路，通过这种分析电路可在带短路识别和不带短路识别的工作模 式之间进行选择，且不需要为此使用附加调节元件或进行设置。 从属权利要求中给出的是本发明的其他有利的改进方式。 本发明的保护电路用于防止装置(尤其是电动机)热过载。所述保护电 路包括用于连接温度检测元件的第一连接件和第二连接件、用于检测连接在 所述第一连接件与所述第二连接件之间的温度检测元件的电阻值是处于第一电阻范围还是第二电阻范围的一个检测单元以及用于识别第一连接件与 第二连接件之间是否出现短路的一个短路检测器。此外还设置有复数个信号 输出端，当检测到的电阻值处于所述电阻范围，或者当短路检测器识别到短 路现象，抑或二者同时出现时，所述信号输出端向一分析单元发出信号。除 此之外，还设置有第三连接件，所述第三连接件通过预定电阻与第二连接件 相连。本发明的保护电路既可连接温度传感器，也可连接热感开关元件，因而 既可通过这些温度传感器，也可通过这一热感开关元件进行热过载检测，而 且即便在所述保护电路上连接热感开关元件来检测温度的情况下，仍然能识 别到第一连接件与第二连接件之间的短路。因此，所述保护电路或者用其电 阻与检测到的温度相关的一温度传感器进行工作，或者用一热感开关元件进 行工作。此外，通过从外部在第一连接件与第三连接件之间进行短路，可实 现保护电路的被动的开关，而不需要在整个系统中采取其他的措施。此外，所述预定电阻可选定为，短路检测器识别不到第一连接件与第三 连接件之间的短路。借此可避免连接在保护电路上的热感开关元件在常态下 (即检测不到过载的情况下)触发短路识别和信号的发出，从而导致装置停 止。所述预定电阻优选处于第一电阻范围内，所述第一电阻范围被检测单元 界定成与不出现过载的温度范围相对应的电阻范围。
下面借助附图对本发明的一个优选实施方式进行详细说明。
具体实施方式
图1展示的是本发明的保护电路1的框图，所述保护电路包括一个第一连接件2和一个第二连接件3，用于连接用作一个温度检测元件的一个温度 传感器，例如一个PTC热敏电阻、 一个PT100传感器、 一个KTY传感器或 一些其它类型的温度传感器，所述温度传感器的电阻是检测到的温度的函数，并具有正的温度梯度，也就是说，其电阻随温度升高而增大。温度传感器4通过连接线5连接在保护电路1的第一和第二连接件2、3 上。保护电路1包括一个检测单元6，检测单元6检测连接在第一和第二连 接件2、 3之间的温度传感器4的电阻值是处于第一电阻范围还是第二电阻 范围。第一电阻范围优选是一个低电阻值范围，而第二电阻范围优选是一个 较高电阻值范围，也就是说，所述检测单元检测温度传感器4上的温度是处 于第一温度范围还是第二温度范围。如果检测到温度传感器4的电阻处于第一电阻范围，就说明没有出现热 过载现象，因为其温度处于没有问题的第一温度范围内。如果温度传感器4 的电阻值处于第二电阻范围，就会检测到热过载，并通过第一信号输出端8 发出第一信号AS1。此外，还设置有一短路检测器10,所述短路检测器也与保护电路1的第 —和第二连接件相连，并用于检测两个连接件之间是否出现了短路，即第一 与第二连接件2、 3之间的电阻是否为0欧姆或几乎是0欧姆。借此可识别 到连接线5与温度传感器4之间的短路，并据此产生第二信号AS2，且然后 传送到第二信号输出端9。两个信号输出端8和9与一个分析单元14相连， 所述分析单元根据一个固定函数或一个可配置函数通过其输出端15促使电 动机停止。在一种简单的实施方式中，所述分析单元14包括一个用于使这 两种信号产生逻辑关联的或门。因为热感开关元件11本质上是一个在低于温度阈值时就会接通的开关， 所以如果用热感开关元件11代替温度传感器4，并将其连接在保护电路1 的第一和第二连接件2、 3上，就会导致短路检测器10识别到短路。也就是 说，当热感开关元件11检测到的温度低于一个预定温度阈值时，热感开关 元件11就会表现为无电阻，而当其连接到保护电路1的第一和第二连接件2、 3上时就会被错误地识别成短路。为使保护电路1也能用热感开关元件进行工作，设置有一个第三连接件12，这个第三连接件通过一个具有预定电阻值的电阻元件13与第二连接件 相连。那么现在就在保护电路1中使用了一个热感开关元件11作为连接在第一连接件2和第三连接件12之间的温度检测元件。在此情况下，热感开 关元件11与电阻元件13串联，这使得短路检测器10不会将热感开关元件 11的接通状态检测为短路。当温度阈值被超过时，热感开关元件11会断开，第一连接件和第三连 接件之间的连接也会断开，也就是说，第一连接件与第二连接件之间断路。 此时会检测到一个很高的电阻，即处于上述第二电阻范围内的电阻，于是， 检测单元6识别到热过载，并在信号输出端8处发出相应的信号AS1。此外还可通过在第一连接件和第三连接件之间的线连接来完全中断保 护电路l的工作，这在具有短路识别功能的常规保护电路中是不可能的，因 为其短路识别系统在此情况下马上就会发出信号。通过一个附加的开关元 件，可以在不打算使用一个温度检测元件来检测热过载时关闭保护电路1， 因此也可以省却保护电路1内的这一附加的开关元件。电阻元件13的电阻值优选为，该电阻值处于第一电阻范围，在此情况 下，保护电路1就可在热感开关元件11接通时检测到能指示出未出现热过 载现象的电阻值。举例而言，电阻元件13的预定电阻值可与室温下可用的 一温度传感器4的电阻值相对应(前提是室温下不会出现热过载)。通过这种方式，本发明提供一种或者用温度传感器(其电阻值与温度相 关)进行工作，或者用热感开关元件(即温度开关)进行工作的一保护电路 1，这种保护电路还能在使用温度传感器的情况下进行短路识别，以满足特 定的要求(例如ATEX许可的要求)。
权利要求
1. 一种用于防止一装置热过载的保护电路(1)，尤其是用于防止一台电动机热过载的保护电路，所述保护电路包括第一连接件和第二连接件(2、3)，用于连接一温度检测元件(4、11)；一个检测单元(6)，用于检测连接在所述第一连接件与所述第二连接件(2、3)之间的所述温度检测元件(4、11)的电阻值是处于第一电阻范围还是第二电阻范围；一个短路检测器(10)，用于识别所述第一连接件与所述第二连接件(2、3)之间是否出现短路；复数个信号输出端(8、9)，当检测到的电阻值处于所述第二电阻范围和/或当所述短路检测器(10)识别到短路现象时，所述信号输出端向分析单元(14)发出信号；以及一个第三连接件(12)，通过一预定电阻(13)与所述第二连接件(2)相连。
2. 根据权利要求1所述的保护电路(1)，其中，所述预定电阻(13)选定为，所述短路检测器(10)不将所述第一连接件与所述第三连接件(12)之间的短路识别为短路。
3. 根据权利要求1所述的保护电路，其中，所述预定电阻处于所述第一电阻范围。
4. 根据权利要求1或2所述的保护电路，其中，所述第一电阻范围的电阻值小于所述第二电阻范围的电阻值。
全文摘要
本发明涉及一种用于防止装置(尤其是电动机)热过载的保护电路(1)，包括第一连接件和第二连接件(2、3)，用于连接温度检测元件(4、11)；检测单元(6)，用于检测连接在所述第一连接件与所述第二连接件(2、3)之间的温度检测元件(4、11)的电阻值是处于第一电阻范围还是第二电阻范围；短路检测器，用于识别所述第一连接件与所述第二连接件(2、3)之间是否出现短路；复数个信号输出端(8、9)，当检测到的电阻值处于所述第二电阻范围和/或当所述短路检测器(10)识别到短路现象时，所述信号输出端向分析单元(14)发出信号；以及第三连接件(12)，通过预定电阻与所述第二连接件相连。
文档编号H02H7/085GK101507073SQ200680055772
公开日2009年8月12日 申请日期2006年9月6日 优先权日2006年9月6日
发明者安德烈亚斯·弗里奇, 康拉德·施平德勒, 约瑟夫·科勒, 约翰·塞茨, 马库斯·迈尔 申请人:西门子公司