Ein Verfahren dieser Art, wie es in der US 4 717 984 be- schrieben ist, wird insbesondere zur Verbesserung des Schut- zes solcher Verbraucher eingesetzt, die eine relativ große thermische Zeitkontante besitzen. Wird ein solcher Verbrau- cher willkürlich oder zum Schutz gegen Beschädigung infolge Überlastung abgeschaltet, so soll bei einer Wiedereinschal- tung der tatsächliche thermische Zustand des Verbrauchers be- rücksichtigt werden. Dies kann in bekannter Weise durch eine Temperaturmessung des Verbrauchers geschehen, z. B. dadurch, dass an kritischen Stellen Temperatursensoren angeordnet wer- den. Der technische Aufwand für eine solche Messanordnung ist jedoch sehr hoch. Daher wird häufig der Weg beschritten, aus

der Messung des durch den Verbraucher fließenden Stromes und der Zeit eine Ersatzgröße zu berechnen, die einen Näherungs- wert für den thermischen Zustand des Verbrauchers darstellt.

Diese Berechnung kann in der Datenverarbeitungsvorrichtung eines elektronischen Überstromauslösers erfolgen, der zu ei- nem im Stromkreis des Verbrauchers liegenden Schaltgerät ge- hört. Die erwähnte erste Berechnungsvorschrift wird auf den Verbraucher abgestimmt, um eine ausreichende Übereinstimmung der angepassten Ersatzgröße mit dem thermischen Verhalten des Verbrauchers zu gewährleisten.

Während die Berechnung einer Näherungs-oder Ersatzgröße für den thermischen Zustand des Verbrauchers ("Thermisches Bild" oder ("Thermisches Abbild") im laufenden Betrieb keine Pro- bleme aufwirft, bereitet es Schwierigkeiten, aus beliebigem Anlass auftretende Betriebspausen des Verbrauchers im Berech- nungsvorgang für die Ersatzgröße zu berücksichtigen. Eine solche Betriebspause kann dadurch bedingt sein, dass der Ver- braucher durch ein zugeordnetes Schaltgerät abgeschaltet wird, nachdem eine dem Schaltgerät zugeordnete Schutzeinrich- tung, z. B. ein elektronischer Überlastauslöser, die Über- schreitung eines Grenzwertes für die Erwärmung des Verbrau- chers festgestellt hat. Gleichfalls kann ein allgemeiner Netzausfall die Ursache für eine Betriebspause sein. In die- sen Fällen fehlt auch die Betriebsenergie für die Datenverar- beitungsvorrichtung, da diese aus dem Stromkreis des Verbrau- chers entnommen wird. Mit der Stillsetzung der Datenverarbei- tungsvorrichtung endet aber nicht nur die laufende Verarbei- tung der Messwerte für den Strom, sondern es geht mit dem In- halt des Arbeitsspeichers auch die erwähnte, den thermischen Zustand des Verbrauchers repräsentierende Ersatzgröße verlo- ren.

Um den Betrieb des Verbrauchers nach einer Betriebspause mit zutreffenden Anfangswerten für den thermischen Zustand fort- setzen zu können, sieht das Verfahren nach der erwähnten US 4 717 984 vor, dass die bei Beginn der Betriebspause gültige thermische Ersatzgröße des Verbrauchers in einen setz-und lesbaren elektronischer Zähler überführt wird. Hierzu wird zunächst bei Beginn der Betriebspause des Verbrauchers der Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung durch einen ständig geladenen Kondensator für kurze Zeit aufrechterhalten. Wäh- rend dieses kurzen Zeitraumes erzeugt die Datenverarbeitungs- vorrichtung in rascher Folge eine der Ersatzgröße entspre- chende Anzahl von Impulsen, die dem elektronischen Zähler zu- geführt werden. Zugleich wird ein Taktgeber zur Dekrementie- rung des anfänglichen Zählerstandes gestartet. Durch den Taktgeber wird somit der Zählerstand in linearer Abhängigkeit von der Zeit verringert. Wenn die Betriebspause beendet ist und die Datenverarbeitungsvorrichtung ihre Arbeit wieder auf- nimmt, weist somit der elektronische Zähler einen entspre- chend der Länge der Betriebspause verminderten Zählerstand auf, aus dem die Datenverarbeitungsvorrichtung die angepasste Ersatzgröße bestimmt.

Der Erfindung liegt ausgehend hiervon die Aufgabe zugrunde, bei vermindertem Aufwand die Aktualisierung der Ersatzgröße zu verbessern und die Anwendung des Verfahrens für sehr lange Betriebspausen zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass -Bereitstellung der Ersatzgröße in einem nichtflüchtigen elektronischen Speicher erfolgt, -durch die Zeitmesseinrichtung (ZME) zeitabhhängige Signale an die Datenverarbeitungsvorrichtung (MPE) abgegeben wer- den,

-die Bestimmung der Dauer der Betriebspause mittels einer elektronischen Zeitmesseinrichtung geschieht, und -die Ermittlung der angepassten Ersatzgröße nach Beendigung der Betriebspause durch gemeinsame Verarbeitung der ge- speicherten Ersatzgröße und der Dauer der Betriebspause in der Datenverarbeitungsvorrichtung anhand einer zweiten Be- rechnungsvorschrift erfolgt.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung bei Beginn der Be- triebspause nur wenige einfache Steuerbefehle oder sogar nur einen einzelnen Steuerbefehl an periphere Baugruppen ab- zugeben hat. Es ist also nur eine minimale Verlängerung des Betriebes der Datenverarbeitungsvorrichtung bei Eintritt der Betriebspause erforderlich. Dies führt zu hoher Funktionssi- cherheit bei geringem Schaltungsaufwand. Ferner ist der Ener- giebedarf von elektronischen Zeitmesseinrichtungen, z. B. in der Gestalt eines elektronischen Uhrenbausteins, niedrig und konstant. Daher können bei geringem Aufwand für die Bereit- stellung einer Hilfsenergie auch sehr lange Betriebspausen überwacht werden. Wesentlich für die Erfindung ist dabei eine Anpassung der Ersatzgröße entsprechend der nichtlinearen Ab- kühlfunktion der Verbraucher im Unterschied zu einer linea- ren, d. h. direkt zeitabhängigen und damit angenäherten An- passung bzw. Korrektur. Die Güte der Anpassung der Ersatzgrö- Se hängt somit nicht von der Dauer der Betriebspause ab. Die- ser Vorteil beruht auf der Verarbeitung der gemessenen Dauer der Betriebspause unter Benutzung einer Berechnungsvorschrift erst nach Beendigung der Betriebspause.

Wie vorstehend erläutert, kommt es bei dem Verfahren nach der Erfindung darauf an, dass die thermische Ersatzgröße in einem Speicher bereitgestellt wird, damit auf sie bei Beendigung

der Betriebspause des Verbrauchers zugegriffen werden kann.

Diese Bereitstellung kann dadurch erfolgen, dass die jeweils geltende Ersatzgröße nach Beginn der Betriebspause in den elektronischen Speicher eingeschrieben wird. Bei Verbrauchern mit nur langsamer thermischer Veränderung kann es aber aus- reichend sein, die Ersatzgröße im laufenden Betrieb des Ver- brauchers periodisch zu speichern, so dass stets ein gespei- cherter Wert der Ersatzgröße zur Verfügung steht. Dies ver- einfacht die von der Datenverarbeitungsvorrichtung zu Beginn der Betriebspause durchzuführende Routine.

Im Rahmen der Erfindung kann die Zeitmesseinrichtung unter- schiedlich betrieben werden. Insbesondere kann die Zeitmess- einrichtung als Stoppuhr betrieben und bei Beginn der Be- triebspause des Verbrauchers durch einen Befehl der Datenver- arbeitungsvorrichtung vom Wert Null ausgehend in Lauf gesetzt werden, wobei als Messwert zweiter Art die bis zur Beendigung der Betriebspause verstrichene Zeit in der Datenverarbei- tungsvorrichtung verarbeitet wird. Zu Beginn der Betriebspau- se ist daher durch die Datenverarbeitungsvorrichtung der Start der Zeitmesseinrichtung, falls erforderlich mit voran- gehender Rücksetzung auf Null, zu veranlassen.

Als weitere Möglichkeit sieht ein abgewandelter Verfahrensab- lauf vor, dass die Zeitmesseinrichtung als Uhr (Echtzeituhr) betrieben, die Zeit bei Beginn der Betriebspause erfasst und in einem Speicher hinterlegt wird und dass die Zeit (bei Be- endigung der Betriebspause) gleichfalls erfasst und aus die- ser zusammen mit der gespeicherten Zeit des Beginns der Be- triebspause in der Datenverarbeitungsvorrichtung (DV) die Dauer der Betriebspause (BP) bestimmt wird.

Die vorstehend erläuterten Varianten-Uhr oder Stoppuhr- sind für die Bestimmung der Dauer der Betriebspause gleich- wertig. Für den Benutzer bietet sich jedoch bei der Betriebs- weise der Zeitmesseinrichtung als Uhr die Möglichkeit, auch das Datum auszulesen und gleichfalls in dem elektronischen Speicher abzulegen, sei es zur Protokollierung der Betriebs- pausen des Verbrauchers oder zur raschen Erkennung sehr lan- ger Betriebspausen.

Das Verfahren nach der Erfindung kann vorteilhaft mittels ei- ner Schaltungsanordnung ausgeführt werden, in der als elek- tronischer Speicher für die Ersatzgröße und/oder die Zeit des Beginns der Betriebspause ein nichtflüchtiger Speicher vorge- sehen ist. Damit entfällt das Problem einer Pufferung des Speichers und eines entsprechenden Aufwandes für eine Hilfs- energie. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, einen ge- meinsamen nichtflüchtigen Speicher für die genannten zu spei- chernden Größen vorzusehen.

Ferner empfiehlt es sich, als Zeitmesseinrichtung einen digi- tal steuerbaren und lesbaren Uhrenbaustein zu verwenden. Uh- renbausteine dieser Art zeichnen sich durch einen außeror- dentlich geringen Energiebedarf aus und können daher aber Stunden mittels eines kleinen Energiespeichers in Gestalt ei- nes Kondensators in Betrieb gehalten werden. Eine weitere Vereinfachung der Schaltungsanordnung ist dadurch zu errei- chen, dass ein Uhrenbaustein mit integriertem nichtflüchtigem Speicher verwendet wird Für die Schaltungsanordnung wird in einer vorteilhaften Aus- führungsform keine gesonderte Datenverarbeitungsvorrichtung benötigt, wenn die durchzuführenden Aufgaben der Datenverar-

beitungsvorrichtung eines elektronischen Überstromauslösers eines Schaltgerätes übertragen werden.

Das Verfahren und die Schaltungsanordnung nach der Erfindung werden im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figur 1 ist ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des durch einen Verbraucher fließenden Stromes und der Erwär- mung des Verbrauchers in Abhängigkeit von der Zeit.

Die Figur 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Verbrauchers, bei der eine den thermischen Zustand des Ver- brauchers repräsentierende Ersatzgröße ermittelt und aktuali- siert wird.

Die Figur 3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zu Gewinnung der genannten Ersatzgröße, bei dem eine Zeitmesseinrichtung als Stoppuhr betrieben wird.

In der Figur 4 ist gleichfalls ein Flussdiagramm für ein Ver- fahren gezeigt, bei dem eine Zeitmesseinrichtung als Echt- zeituhr betrieben wird.

Das Diagramm in der Figur 1 zeigt ein Beispiel für den Ver- lauf des durch einen Verbraucher fließenden Stromes sowie für die Erwärmung des Verbrauchers aufgrund dieses Stromes in Ab- hängigkeit von der Zeit. In dem Diagramm ist der Strom mit i (t) und die Temperatur mit T (t) bezeichnet. Es ist angenom- men, dass sich der Strom i (t) beispielsweise aufgrund wech- selnder Belastung des Verbrauchers sprungartig ändert, wobei zur Vereinfachung der Darstellung Einschwingvorgänge und all- mähliche Anstiege vernachlässigt sind. Die Erwärmung des Ver-

brauchers T (t) steigt oder fällt dabei in bekannter Weise nach einer nichtlinearen Funktion von Strom und Zeit.

Wie die Figur 1 zeigt, wird der Verbraucher nach seiner Inbe- triebsetzung im Zeitpunkt to in einem späteren Zeitpunkt ti abgeschaltet, nachdem ein gestrichelt eingetragener Grenzwert der Erwärmung Tg überschritten ist. Es kommt zu einer Be- triebspause BP bis zum Zeitpunkt T2, zu dem der Verbraucher wieder in Betrieb genommen wird und die Erwärmung wieder an- steigt.

Die im Zusammenhang mit dem in der Figur 1 veranschaulichten Betriebsablauf eines Verbrauchers wesentlichen Schaltungsmit- tel zeigt die Figur 2. Als Verbraucher V ist ein Motor darge- stellt, der mittels eines Leistungsschalters LS ein-und aus- geschaltet werden kann. Durch einen dem Leistungsschalter LS zugeordneten elektronischen Überstromauslöser wird der Lei- stungsschalter LS selbsttätig ausgelöst, um den Verbraucher V gegen Schäden infolge einer Überlastung zu schützen. Um diese Schutzfunktion zu gewährleisten, enthält die gezeigte Schal- tungsanordnung einen Stromsensor SS, bei dem es sich in be- kannter Weise um einen induktiven Stromwandler oder um ein sonstiges Gerät zur Stromerfassung handeln kann. Der durch den Stromsensor SS erfasste Strom wird einem Analog-Digital- Wandler AD zugeführt, der mit einer als Datenverarbeitungs- vorrichtung ausgebildeten Datenverarbeitungsvorrichtung ver- bunden ist. Diese verfügt über eine erste Berechnungsvor- schrift BV1, nach der eine thermische Ersatzgröße TEG berech- net wird, die dem jeweiligen thermischen Zustand des Verbrau- chers V entspricht. Dadurch, dass die Berechnungsvorschrift BV1 an das Verhalten und die Eigenschaften des Verbrauchers anzupassen ist, lässt sich eine weitgehende Übereinstimmung der thermischen Ersatzgröße TEG mit dem tatsächlichen Zustand

des Verbrauchers V erreichen. Die zunächst im Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungsvorrichtung MPE befindliche thermische Ersatzgröße TEG kann periodisch oder bei Bedarf in einen nichtflüchtigen Speicher NFS ausgelagert werden, der mit der Datenverarbeitungsvorrichtung MPE verbunden ist und in be- kannter Weise durch ein EEPROM gebildet sein kann. Die Daten- verarbeitungsvorrichtung MPE vergleicht die Ersatzgröße TEG mit vorgegebenen Grenzwerten und veranlasst beim Überschrei- ten dieses Grenzwertes die Auslösung einer Antriebs-und Ver- klinkungseinrichtung AVE des Leistungsschalters LS. Der Ver- braucher V wird dann durch Öffnen der Schaltkontakte des Lei- stungsschalters LS abgeschaltet. Dies entspricht dem Vorgang im Zeitpunkt t1 in der Figur 1.

Durch die Unterbrechung der Stromversorgung des Verbrauchers V wird auch eine aus dem Stromsensor SS gespeiste Stromver- sorgungseinrichtung SVE stillgesetzt, welche eine Hilfsener- gie zum Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung MPE ein- schließlich peripherer Elemente, wie der Analog-Digital- Wandler AD, bereitstellt. Es steht jedoch weiterhin eine Hilfsenergie zur Verfügung, die durch einen im vorherigen normalen Betrieb mittels einer Diode D aufgeladenen Kondensa- tor C bereitgestellt wird. Diese Hilfsenergie dient zum Be- trieb einer Zeitmesseinrichtung ZME, die zeitabhängige digi- tale Signale zur Verarbeitung durch die Datenverarbeitungs- vorrichtung MPE bereitstellt und die von der Datenverarbei- tungsvorrichtung MPE gesteuert werden kann.

Die Zeitmesseinrichtung ZME ist als digitaler Uhrenbaustein U ausgebildet, zu dessen Betrieb eine sehr kleine Hilfsenergie ausreicht. Dieser Bedarf an Hilfsenergie ist so gering, dass für den Kondensator C eine Baugröße ausreicht, wie sie in ei- ner Schaltungsanordnung mit geringen Abmessungen problemlos

unterzubringen ist. Daher lässt sich der Kondensator C so di- mensionieren, dass bei Bedarf ein Betrieb der Zeitmessein- richtung ZME über Stunden oder auch aber Tage möglich ist.

Es kann sowohl schaltungstechnisch als auch hinsichtlich des Energiebedarfs vorteilhaft sein, einen Uhrenbaustein U zu wählen, der den nichtflüchtigen Speicher NFS als integrierten Bestandteil enthält. Dies ist in der Figur 2 als gemeinsamer strichpunktierter Rahmen der Baugruppen NFS und ZME angedeu- tet.

Die in der Schaltungsanordnung gemäß der Figur 2 ablaufenden Vorgänge werden nachfolgend anhand der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Flussdiagramme erläutert.

Zunächst wird das Flussdiagramm gemäß der Figur 3 betrachtet, dem eine Betriebsweise der Zeitmesseinrichtung ZME als Stopp- uhr zugrunde liegt. Die in der Schaltungsanordnung gemäß der Figur 2 ablaufenden Vorgänge beginnen in einem ersten Schritt S1 mit der Prüfung, ob der Beginn einer Betriebspause fest- stellbar ist. Dies kann im Zeitpunkt t, in Figur 1 nach einer Auslösung des Leistungsschalters LS (Figur 2) daran erkannt werden, dass der vom Stromsensor SS erfasste Strom auf den Wert 0 fällt. Das gleiche Ergebnis würde offensichtlich ein Ausfall des den Verbraucher V speisenden Netzes ohne Auslö- sung des Leistungsschalters LS bewirken.

Liegt als Ergebnis der im Schritt S1 vorgenommenen Prüfung als Ergebnis vor, dass keine Betriebspause eingesetzt hat, so bedeutet dies den normalen Betrieb der Schaltungsanordnung mit kontinuierlicher bzw. periodischer Messung des Stromes I durch den Verbraucher V im Schritt S2. Im folgenden Schritt S3 berechnet die Datenverarbeitungsvorrichtung MPE anhand der

ihr zur Verfügung stehenden ersten Berechnungsvorschrift BV1 und eines zeitabhängigen Signals t eine thermische Ersatzgrö- Se TEG des Verbrauchers V. Damit befindet sich die Ersatzgrö- Se im Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungsvorrichtung MPE.

Im folgenden Schritt S4 wird geprüft, ob die Ersatzgröße TEG einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, mit der Folge, dass der Leistungsschalter LS im Schritt S5 ausgelöst wird, wenn die genannte Bedingung besteht. Ist der Grenzwert nicht überschritten, so veranlasst der Schritt S4 die Rückkehr des Prozesses zum Schritt Sl.

Hat demgegenüber die Prüfung im Schritt S1 ergeben, dass die Versorgung des Verbrauchers V unterbrochen wurde und demzu- folge eine Betriebspause begonnen hat, so wird in der noch verbleibenden sehr kurzen Betriebsdauer der Datenverarbei- tungsvorrichtung MPE (Figur 2) in einem Schritt S6 veran- lasst, dass die augenblickliche Ersatzgröße TEG in den nicht flüchtigen Speicher NFS übertragen und dort gesichert wird, ohne dass hierfür während der Betriebspause ein Energiebedarf besteht. Dieser Schritt kann entfallen, wenn die Ersatzgröße TEG im ungestörten Betrieb periodisch gespeichert wird, wie dies als Schritt 61 im rechten Teil des Flussdiagramms ange- deutet ist. Als letzten Schritt bewirkt die Datenverarbei- tungsvorrichtung MPE vor Beendigung ihres Betriebes den Start der Zeitmesseinrichtung ZME. Diese beginnt nun nach der Art einer Stoppuhr zu laufen und erhält die hierfür benötigte Hilfsenergie aus dem Kondensator C (Figur 2).

Ein weiterer Schritt S8 dient zur Ermittlung des Endes der Betriebspause. Falls die Betriebspause andauert, verbleibt das Verfahren in einer Prüfschleife. Wird jedoch das Ende der Betriebspause festgestellt und nimmt die Datenverarbeitungs- vorrichtung MPE demzufolge ihren Betrieb wieder auf, so wird

die Zeitmesseinrichtung im Schritt S9 angehalten. Anschlie- ßend wird im Schritt S10 die aus der Zeitmesseinrichtung ZME direkt ablesbare Dauer der Betriebspause BP zusammen mit der aus dem nichtflüchtigen Speicher NFS ausgelesenen thermischen Ersatzgröße TEG unter Verwendung einer zweiten Berechnungs- vorschrift BV2 verarbeitet, um eine angepasste Ersatzgröße TEG-A zu bestimmen. Diese angepasste Ersatzgröße TEG-A ge- langt nun in den rechten Zweig des Flussdiagramms der Figur 3 und wird in dem schon erläuterten Schritt S4 der Prüfung auf Überschreitung eines Grenzwertes unterzogen.

Dem weiteren Beispiel für einen Verfahrensablauf nach der Er- findung, wie er in der Figur 4 dargestellt ist, liegt eine Betriebsweise der Zeitmesseinrichtung ZME (Figur 2) als nor- male Uhr bzw. Echtzeituhr zugrunde. Dies bedeutet, dass die jeweilige Zeit und bei Bedarf auch das zugehörige Datum durch die Datenverarbeitungsvorrichtung MPE jederzeit digital aus- gelesen werden können. Durch dieses Vorgehen ergeben sich in der Figur 4 Änderungen im linken Zweig des Flussdiagrammes gegenüber der Figur 3. Im übrigen sind in der Figur 4 für mit der Figur 3 übereinstimmende Schritte die gleichen Bezeich- nungen enthalten.

Der erste unterschiedliche Schritt in der Figur 4 ist im An- schluss an den Schritt S6 der Schritt 11, in welchem der An- fangswert der Betriebspause BP in den nichtflüchtigen Spei- cher NFS überführt wird. Wird im folgenden Schritt S8 das En- de der Betriebspause gefunden, so wird zunächst in einem Schritt S12 der Endwert der Betriebspause BP aus der Zeit- messeinrichtung ZME gelesen. Diesen Endwert verarbeitet die Datenverarbeitungsvorrichtung MPE in einem Schritt S13 zusam- men mit dem aus dem nichtflüchtigen Speicher NFS zugeführten Anfangswert der Betriebspause BP zur tatsächlichen Dauer der

Betriebspause und bearbeitet mit dem gefundenen Wert die aus dem nichtflüchtigen Speicher NFS zugeführte ursprüngliche Er- satzgröße TEG zur Bildung der angepassten Ersatzgröße TEG-A.

Alle übrigen Schritte des Verfahrens entsprechen dem bereits anhand der Figur 3 erläuterten Verfahren.