CH615303A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE 8. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma-

1. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- schine nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass schine gegen Überspannungen an der Erregerwicklung und der Operationsverstärker (30) mit einem Integrierkondensator gegen Kurzschlüsse in den Ventilen eines rotierenden Erreger- (38) ausgerüstet ist (Fig. 3).

gleichrichters, welche Erregerwicklung an den rotierenden 5 g_ Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma-

Erregergleichrichter angeschlossen ist, der aus einer Erreger- schine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass maschine gespeist ist, wobei die Erregerwicklung bei Auftreten an dem Ausgang des Spannungsvergleichsgliedes (20) ein Mel-

von Überspannungen mittels eines kontaktlosen Schaltete- degerät oder eine Schalteinrichtung zum Abschalten des ments kurzgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerstroms der Synchronmaschine (5) oder des Primärstroms

Spannungsvergleichsglied (20) vorgesehen ist, dem am einen to (it) der Erregermaschine (10) angeschlossen ist.

Eingang eine der Primärspannung (Ui) der Erregermaschine (10) über eine erste Proportionalitätskonstante (k) proportionale erste Eingangsspannung (küi) und dem am anderen Ein-

gang eine dem Primärstrom (Ii) der Erregermaschine (10) über eine zweite Proportionalitätskonstante (c) proportionale is zweite Eingangsspannung (eli) vorgegeben ist, wobei die bei- Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung an den Proportionalitätskonstanten (k, c) so gewählt sind, dass die einer bürstenlosen Synchronmaschine gegen Überspannungen zweite Eingangsspannung (eli) im Normalbetrieb (I) der Syn- an der Erregerwicklung und gegen Kurzschlüsse in den Venti-

chronmaschine (5) betragsmässig unter und im gestörten len eines rotierenden Erregergleichrichters. Dabei ist die

Betrieb (II) bei kurzgeschlossener Erregerwicklung (6) betrags- 20 Erregerwicklung an den rotierenden Erregergleichrichter mässig über der ersten Eingangsspannung (küi) liegt, und dass angeschlossen, der aus einer Erregermaschine gespeist ist,

am Ausgang des Spannungsvergleichsgliedes (20) ein Meldesig- wobei die Erregerwicklung bei Auftreten von Überspannungen nal (z) abgegriffen ist. mittels eines kontaktlosen Schaltelements kurzgeschlossen

2. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- wird. Eine solche Schutzeinrichtung ist aus der deutschen Aus-schine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 25 legeschrift 1563 329 und aus der deutschen Offenlegungs-zur Bildung der ersten Eingangsspannung (kUi) des Spannungs- schrift 1 638 573 bekannt.

Vergleichsgliedes (20) eine Messeinrichtung vorgesehen ist, die Eine Schutzeinrichtung gegen Überspannungen bei einer einen primärseitig an die Primärwicklung (11) der Erregerma- bürstenlosen Synchronmaschine besteht in der Regel aus schine (10) angeschlossenen Transformator (21 ), dessen Unter- einem kontaktlosen Schaltelement, insbesondere einem Thyri-

setzungsverhältnis im wesentlichen die erste Proportionalitäts- 30 stor, das der Erregerwicklung parallel geschaltet ist und das konstante (k) festlegt, und einen an der Sekundärseite des automatisch durch eine Spannungsüberwachungsschaltung, die

Transformators angeschlossenen ersten Gleichrichter (22) insbesondere mit Zenerdioden oder anderen Schwellwertele-

umfasst (Fig. 1). menten ausgerüstet ist, geschlossen werden kann. In Reihe zu

3. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- dem Schaltelement kann auch noch ein Widerstand angeord-schine nach Patentanspruch 1, bei welcher Maschine ein über 35 net sein. Die Sekundärwicklung der Erregermaschine, der ein Steuersignal steuerbares Stellglied die Primärwicklung der Erregergleichrichter, das Schaltelement, gegebenenfalls der Erregermaschine speist, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Widerstand und die Spannungsüberwachungsschaltung sind Eingangsspannung (küi) das Steuersignal (p) des Stellgliedes am Läufer der Synchronmaschine angebracht. Sie rotieren also (12) vorgesehen ist. im Betrieb mit dem Läufer und der Erregerwicklung mit.

4. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- 40 Sobald die Ausgangsspannung des Erregergleichrichters schine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch infolge einer Störung einen bestimmten fest eingestellten Wert gekennzeichnet, dass zur Bildung der zweiten Eingangsspan- überschreitet, wird durch die Schutzeinrichtung der Erreger-nung (eli) des Spannungsvergleichsgliedes (20) eine Messein- gleichrichter ausgangsseitig kurzgeschlossen. Da daraufhin der richtung vorgesehen ist, die einen mit der Primärwicklung (11) Erregerwicklung kein Erregerstrom mehr zugeführt wird, kann der Erregermaschine (10) in Reihe geschalteten Stromwandler 45 die Synchronmaschine trotz weiterhin vorhandenem Anker-(24), dessen Windungszahl im wesentlichen die zweite Propor- ström kein Drehmoment mehr abgeben. Die Synchronma-tionalitätskontrolle (c) festlegt, und einen dem Stromwandler schine und damit auch die angetriebene Arbeitsmaschine wer-(24) nachgeschalteten zweiten Gleichrichter (25) umfasst den stillgesetzt.

(Fig. 1 ). Wie bereits erwähnt, wird ein Auftreten von Überspannun-

5. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- so gen im rotierenden Teil der Synchronmaschine automatisch schine nach Patentanspruch 4, mit einer dreiphasigen Primär- erfasst. Ebenso wird dort das Auslösen des Kurzschlusses an Wicklung der Erregermaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerwicklung automatisch bewirkt. Ein Meldesignal, das die Messeinrichtung drei Stromwandler, von denen je einer in eine Überspannung oder den Kurzschluss anzeigt, steht ausser-einer Zuleitung zur Primärwicklung (11) angeordnet ist, und halb des rotierenden Teils der Synchronmaschine nicht zur einen dem Stromwandler nachgeschalteten Gleichrichter mit 55 Verfügung. Ein solches Meldesignal ist aber ausserhalb

Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung umfasst. erwünscht, wenn infolge der Störung Schalthandlungen einge-

6. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- leitet werden sollen, z. B. wenn ein Abschalten des Ankerstro-schine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welcher mes der Synchronmaschine oder ein Abschalten des Primär-Maschine ein Stellglied die Primärwicklung der Erregerma- stroms der Erregermaschine bewirkt werden soll. Ein solches schine speist und von einem Steuersignal steuerbar ist, welches 60 Meldesignal ist aber auch dann erwünscht, wenn die Störung wiederum von einem Stromregler geliefert wird, dessen Ver- optisch oder akustisch angezeigt werden soll.

gleicher ein Strom-Istwert und ein Strom-Sollwert vorgegeben Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs sind, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Eingangsspan- genannte Schutzeinrichtung mit geringem Aufwand so auszu-

nung (eli) der Strom-Istwert des Stromreglers vorgesehen ist. bilden, dass ausserhalb des rotierenden Teils der Synchronma-

7. Schutzeinrichtung an einer bürstenlosen Synchronma- 6s schine beim Ansprechen der Schutzeinrichtung ein entspre-schine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch chendes Meldesignal zur Verfügung steht. « gekennzeichnet, dass als Spannungsvergleichsglied (20) ein Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Operationsverstärker (30) vorgesehen ist (Fig. 3). ein Spannungsvergleichsglied vorgesehen ist, dem am einen

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Eingang eine der Primärspannung der Erregermaschine über Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden eine erste Proportionalitätskonstante proportionale erste Ein- anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen: gangsspannung und dem am anderen Eingang eine dem Pri- Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schutzeinrichtung für eine märstrom der Erregermaschine über eine zweite Proportionali- bürstenlose Synchronmaschine, bei der das Spannungsver-tätskonstante proportionale zweite Eingangsspannung vorge- 5 gleichsglied von zwei Messeinrichtungen für die Primärspangeben ist, wobei die beiden Proportionalitätskonstanten so nung bzw. den Primärstrom gespeist ist,

gewählt sind, dass die zweite Eingangsspannung im Normalbe- Fig. 2 ein Spannungs-Strom-Diagramm für Normalbetrieb trieb der Synchronmaschine betragsmässig unter und im sowie für gestörten Betrieb mit kurzgeschlossener Erregergestörten Betrieb bei kurzgeschlossener Erregerwicklung wicklung und betragsmässig über der ersten Eingangsspannung liegt, und 10 Fig. 3 ein Spannungsvergleichsglied mit Operationsverstär-

dass am Ausgang des Spannungsvergleichsgliedes ein Melde- ker in ausführlicher Darstellung.

signal abgegriffen ist. Nach Fig. 1 ist ein Umrichter 2 eingangsseitig an ein Dreh-

Mit Hilfe der beiden besagten Eingangsspannungen und Stromnetz mit den Phasenleitern R, S, T angeschlossen. Die des Spannungsvergleichsgliedes ist es also möglich, das Zündimpulse für den Umrichter 2 liefert ein Steuersatz 3 nach Ansprechen der im Läufer der bürstenlosen Synchronmaschine i5 Massgabe eines Steuersignals q. An den Ausgang des Umrich-eingebauten Schutzeinrichtung gegen Überspannungen festzu- ters 2 ist die Ständerwicklung 4 einer bürstenlosen Synchronstellen. Es müssen dazu lediglich die Primärspannung und der maschine 5 angeschlossen. Die Erregerwicklung der Synchron-Primärstrom der Erregermaschine erfasst werden. Beide Gros- maschine 5 ist mit 6 bezeichnet. Die Erregerwicklung 6 ist über sen stehen ausserhalb des rotierenden Teils der Synchronma- einen Erregergleichrichter 7 mit ungesteuerten Ventilen 8 in schine entweder als Messwerte oder als Eingabewerte zur 2o Drehstrom-Brückenschaltung an die dreiphasige Sekundär-Verfügung. Die Erzeugung eines Meldesignals für das Anspre- wicklung 9 einer Erregermaschine 10 angeschlossen. Die dreichen der Schutzeinrichtung ist also möglich, ohne dass dazu phasige Primärwicklung 11 der Erregermaschine 10 wird über eine galvanische Leitungsverbindung, z. B. über Bürsten, oder ein Stellglied 12 aus einem Drehstromnetz mit den Phasenlei-dass eine Funkverbindung zwischen dem rotierenden Teil und tern U, V, W gespeist. Als Stellglied 12 kann insbesondere ein dem ruhenden Teil der Synchronmaschine erforderlich ist. Eine 2s Drehstromsteller vorgesehen sein, der mit Thyristoren ausge-besonders vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemässen rüstet ist. Das Stellglied 12 wird durch ein Steuergerät 13 mit Schutzeinrichtung besteht somit darin, dass sie mit ausserhalb Steuerimpulsen versorgt. Das Steuergerät 13 wird seinerseits des rotierenden Teils der Synchronmaschine und damit mit auf von einem Steuersignal p beaufschlagt. Dieses Steuersignal p besonders einfache Weise erfassbaren elektrischen Grössen kann von einem (nicht gezeigten) Stromregler geliefert wer-auskommt. 30 den, dessen Vergleicher ein Strom-Istwert und ein Strom-Soll-

Zur Bildung der ersten Eingangsspannung des Spannungs- wert vorgegeben sind. Ein solcher Stromregelkreis kann

Vergleichsgliedes kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein, zweckmässigerweise zur Regelung des Primärstroms Ii der die einen primärseitig an die Primärwicklung der Erregerwick- Erregermaschine 10 vorgesehen sein. •

lung angeschlossenen Transformator und einen sekundärseitig Zum rotierenden Teil 15 der Synchronmaschine 5 gehört angeschlossenen ersten Gleichrichter umfasst. Hierbei kann 35 ausser den Bauelementen 6 bis 9 auch eine Schutzeinrichtung die erste Proportionalitätskonstante über das Untersetzungs- gegen Überspannungen an der Erregerwicklung 6. Diese Verhältnis des Transformators eingestellt werden. Ist jedoch Schutzeinrichtung umfasst ein steuerbares kontaktloses Schaltein über ein Steuersignal steuerbares Stellglied vorhanden, das element 16, das parallel zur Erregerwicklung 6 angeordnet ist, die Primärwicklung der Erregermaschine speist, so können und eine Spannungsüberwachungsschaltung 17. Als Schaltele-Transformator und erster Gleichrichter eingespart werden. 40 ment 16 kann insbesondere ein Thyristor oder eine Reihen-Dann ist es nämlich möglich, als erste Eingangsspannung direkt Schaltung von Thyristoren herangezogen werden. Die Span-das Steuersignal des Stellgliedes zu verwenden. nungsüberwachungsschaltung 17 gibt dann, wenn die Span-Zur Bildung der zweiten Eingangsspannung des Spannungs- nung an der Erregerwicklung 6 einen fest eingestellten Wert Vergleichsgliedes kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein, überschritten hat, automatisch einen Schaltbefehl an das Schalt-die einen mit der Primärwicklung der Erregermaschine in 45 element 16, wodurch das Schaltelement 16 geschlossen und Reihe geschalteten Stromwandler und einen dem Stromwand- der Erregergleichrichter 7 kurzgeschlossen wird. Die Spanler nachgeschalteten zweiten Gleichrichter umfasst. Hierbei nungsüberwachungsschaltung 17 ist in üblicher Weise ausgebil-kann die zweite Proportionalitätskonstante über die Höhe der det, z. B. nach der deutschen Auslegeschrift 1 563 329. Sie kann Windungszahl eingestellt werden. Besitzt die Erregermaschine insbesondere Zenerdioden oder andere spannungsempfind-eine dreiphasige Primärwicklung, dann kann auch so vorgegan- 50 liehe Bauelemente enthalten. Bei Auftreten einer Überspangen werden, dass die Messeinrichtung drei Stromwandler, von nung an der Erregerwicklung 6 wird somit die Erregerwicklung denen je einer in einer Zuleitung zur Primärwicklung angeord- 6 mittels des kontaktlosen Schaltelements 16 kurzgeschlossen, net ist, und einen dem sekundärseitig in Stern geschalteten so dass ihr vom Erregergleichrichter 7 kein Erregerstrom mehr Stromwandlern nachgeschalteten Gleichrichter mit Ventilen, zugeführt werden kann. Infolgedessen kann die Synchronmainsbesondere Halbleiterdioden, in Drehstrom-Brückenschal- 55 schine 5 kein Drehmoment mehr abgeben. Sie wird stillgesetzt, tung umfasst. Die dargestellte Schutzeinrichtung 16,17 ist weiter so ausEiner oder mehrere Stromwandler lassen sich hierbei ein- gebildet, dass bei ihrem Ansprechen ausserhalb des rotierensparen, wenn ein Stellglied vorgesehen ist, das die Primärwick- den Teils 15 der Synchronmaschine 5 ein entsprechendes Mel-lung der Erregermaschine speist und das von einem Steuersi- designai z zur Verfügung steht. Dazu ist ein Spannungsver-gnal steuerbar ist, welches wiederum von einem Stromregler 60 gleichsglied 20 vorgesehen, das die an seinem ersten Eingang geliefert wird, dessen Vergleicher ein Strom-Istwert und ein liegende erste Eingangsspannung küi mit der am zweiten EinStrom-Sollwert vorgegeben sind. Dann kann nämlich als zweite gang liegenden zweiten Eingangsspannung eli betragsmässig Eingangsspannung der Strom-Sollwert oder der Strom-Istwert vergleicht. Das Meldesignal z zeigt an, welche der beiden Emdes Stromreglers vorgesehen sein. Im letzteren Fall wird also gangsspannungen küi, eli die grössere ist.

der Strom-Istwert des ohnehin vorhandenen Stromregelkreises 65 Die erste Eingangsspannung kUi ist proportional zur Pri-

mitverwendet. märspannung Ui der Erregermaschine 10. Die Proportionali-

Als Spannungsvergleichsglied kann insbesondere ein Ope- tätskonstante ist mit k bezeichnet. Die zweite Eingangsspan-

rationsverstärker vorgesehen sein. nung eli ist dem Primärstrom Ii der Erregermaschine 10 pro-

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portional. Die zweite Proportionalitätskonstante ist mit c bezeichnet. Die beiden Proportionalitätskonstanten kund c sind so gewählt und aufeinander abgestimmt, dass die zweite Eingangsspannung eli im ungestörten Normalbetrieb der Synchronmaschine 5 betragsmässig unter und bei kurzgeschlossener Erregerwicklung 6 betragsmässig über der ersten Eingangsspannung kUi liegt. Das wird später noch anhand von Fig. 2 verdeutlicht werden.

Zur Bildung der ersten Eingangsspannung kUi ist nach Fig. 1 eine Messeinrichtung vorgesehen. Diese umfasst einen Transformator 21, dessen Primärwicklung zwischen zwei Zuleitungen zur Primärwicklung 11 der Erregermaschine 10 geschaltet ist. An der Primärwicklung des Transformators 21 liegt somit die Primärspannung Ui. Die Sekundärwicklung des Transformators 21 ist an einen ersten Gleichrichter 22 angeschlossen. Dieser besteht aus vier Dioden in Brückenschaltung. An seinem Ausgang, an dem als Bürde ein Lastwiderstand 23 und ein Glättungskondensator 28 liegen, wird die erste Eingangsspannung kUi des Spannungsvergleichsgliedes 20 abgegriffen. Das Untersetzungsverhältnis des Transformators 21 bestimmt neben den Spannungsabfällen die Grösse der ersten Proportionalitätskonstanten k. Bei Verwendung eines üblichen Halbleiter-Operationsverstärkers im Spannungsvergleichsglied 20 wird das Untersetzungsverhältnis insbesondere so gewählt, dass die erste Eingangsspannung kUi maximal einen Wert von 15 V annehmen kann.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 kann auch so vorgegangen werden, dass als erste Eingangsspannung kUi des Spannungsvergleichsgliedes 20 das Steuersignal p des Stellgliedes 12 verwendet wird. Dadurch lassen sich die Bauelemente 21,22 und 23 einsparen.

Zur Bildung der zweiten Eingangsspannung eli des Spannungsvergleichsgliedes 20 ist ebenfalls eine Messeinrichtung vorgesehen. Diese umfasst einen Stromwandler 24, der in einer Zuleitung zur Primärwicklung 11 angeordnet ist, und einen ihm nachgeschalteten zweiten Gleichrichter 25. Am Ausgang des zweiten Gleichrichters 25, an dem ein Glättungskondensator 29 und als Bürde ein Lastwiderstand 26 angeschlossen sind,

wird die zweite Eingangsspannung cl abgegriffen. Die Proportionalitätskonstante c wird im wesentlichen durch die Wahl der Windungszahl des Stromwandlers 24 festgelegt.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 kann die Messeinrichtung zur Ermittlung der zweiten Eingangsspannung eli auch drei Stromwandler umfassen, von denen je einer in einer Zuleitung zur Primärwicklung 11 der Erregermaschine 10 angeordnet ist. Diesen Stromwandlern, die sekundärseitig in Stern geschaltet werden, ist ein Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung nachgeschaltet, dessen Ausgang an einen Lastwiderstand angeschlossen ist.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 kann weiterhin -sofern ein Stromregelkreis für den Primärstrom Ii an der Primärwicklung 11 vorgesehen ist - so vorgegangen werden, dass als zweite Eingangsspannung eli der Strom-Sollwert oder der Strom-Istwert dieses dann ohnehin vorhandenen Stromregelkreises verwendet wird.

Zur Erläuterung der Festlegung der Proportionalitätskonstanten k und c und der Funktion der Schutzeinrichtung wird im folgenden Fig. 2 betrachtet.

In Fig. 2 sind als durchgezogene Geraden vier Kennlinien der Erregermaschine 10 dargestellt. Die beiden oberen Kennlinien beziehen sich auf den ungestörten Normalbetrieb I, und zwar bei den Drehzahlen n = 0 und n = n„, wobei nn die Nenndrehzahl bedeutet. Zwischendrehzahlen entsprechen (nicht gezeigten) Geraden zwischen den beiden Grenz-Kennlinien. Die beiden unteren durchgezogenen Kennlinien beziehen sich auf den gestörten Betrieb II, wenn die Erregerwicklung 6 kurzgeschlossen ist. Es ist jeweils die Abhängigkeit der Primärspannung Ui von dem Primärstrom Ii dargestellt, wobei die Primärspannung Ui noch mit der Proportionalitätskonstante ki<l multipliziert ist. Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, dass zwischen den Kennlinien im Normalbetrieb I und den Kennlinien für den gestörten Betrieb II ein grösserer Abstand klafft. In diesem Zwischenbereich muss - durch geeignete Wahl der Proportionalitätskonstante kund c - die gestrichelt eingezeichnete Schutzkennlinie Us=eli liegen.

Aus einer Betrachtung der beiden oberen und der beiden unteren Kennlinien ergibt sich, dass die Eingangsimpedanz der Erregermaschine 10 bei kurzgeschlossener Erregerwicklung 6 (gestörter Betrieb II), wenn die Schutzeinrichtung angesprochen hat, wesentlich kleiner ist als im Normalbetrieb I. Somit liefern die Primärspannung Ui und der Primärstrom Ii eine eindeutige Aussage darüber, ob Normalbetrieb I oder gestörter Betrieb II vorliegt. Wird die Synchronmaschine 5 vom Stellglied 12 her mit Hilfe eines Stromregelkreises mit konstantem Erregerstrom betrieben (dann ist auch der Primärstrom Ii etwa konstant), liefert allein schon die Primärspannung Ui ein eindeutiges Kriterium dafür, ob die Schutzeinrichtung 16,17 auf eine Überspannung im rotierenden Teil 15 der Synchronmaschine 5 angesprochen hat oder nicht. Dies ist jedoch nicht mehr der Fall, wenn der Primärstrom Ii innerhalb eines grösseren Bereiches verändert wird, z. B. in Abhängigkeit von der Belastung. Hierbei können sich dann die Spannungsbereiche für ungestörten Normalbetrieb I und gestörten Betrieb II überlappen. Aus diesem Grunde ist es notwendig, bei der Schutzeinrichtung nicht nur die Primärspannung Ui, sondern auch den Primärstrom Ii zu verwerten.

Es soll noch einmal hervorgehoben werden, dass die Schutzkennlinie Us = eli durch Wahl der beiden Proportionalitätskonstanten k und c so einzustellen ist, dass sie zwischen den Kennlinien kUi = f(Ii) für ungestörten Normalbetrieb I und gestörten Betrieb II verläuft. Die Einstellung kann durch Wahl geeigneter Untersetzungsverhältnisse, Vorwiderstände, Windungszahlen o. ä. elektrisch oder mechanisch erfolgen.

Das Spannungsvergleichsglied 20 kann beispielsweise so aufgebaut sein, dass es ein Meldesignal z = 1 liefert, wenn kUi>cIi ist, wenn Normalbetrieb I vorliegt, und dass es ein Meldesignal z = 0 abgibt, wenn kU i > cl i ist.

Nach Fig. 3 ist das Spannungsvergleichsglied 20 mit Hilfe eines als Grenzwertmelder geschalteten elektronischen Verstärkers, insbesondere eines Operationsverstärkers 30, realisiert worden. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 30 ist über einen Widerstand 31 an Masse M gelegt. Am negativen Eingang liegt über einen Widerstand 32 die erste Eingangsspannung kUi und über einen weiteren Widerstand 33 die gegenüber Masse M negative zweite Eingangsspannung eli. Die ohmschen Werte der beiden Widerstände 32 und 33 sind vorliegend gleich gross. Im allgemeinen Fall lässt sich durch ihre unterschiedliche Bemessung in einem gewissen Umfang die Grösse der Proportionalitätskonstanten k bzw. c einstellen. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 30 ist als Vergleichspunkt 34 für die beiden Eingangsspannungen kUi iind eli anzusehen. Zur Beschaltung des Operationsverstärkers 30 gehört weiterhin ein Ausgangswiderstand 35 und ein Rückkopplungswiderstand 36.

Zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 30 und dem negativen Eingang 34 kann noch ein Integrierkondensator 38 angeordnet sein. Durch die dadurch bewirkte Hinzufügung eines Integralanteils wird verhindert, dass im Normalbetrieb I bei kurzzeitig auftretenden Änderungen der beiden Eingangsspannungen küi und eli, etwa bei Regelvorgängen, Fehlmeldungen auftreten.

Die dargestellte Zusammenschaltung der Bauteile 30 bis 38 hat die Eigenschaft, dass am Ausgang 39 ein negatives Ausgangssignal auftritt, wenn die Eingangsspannung kUi grösser ist als die Eingangsspannung eli, und dass am Ausgang 39 ein positives Ausgangssignal auftritt, wenn kUi kleiner ist als eli.

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15

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Zur Vorzeichenumkehr dieses Ausgangssignals kann weiterhin ein NAND-Glied 40 vorgesehen sein. Dessen erster Eingang ist mit dem Ausgangswiderstand 35 verbunden. Da handelsübliche Halbleiter-NAND-Glieder nur mit positiven Spannungen arbeiten, ist zwischen dem Ausgang 39 und Masse M 5 eine Diode 41 geschaltet. Diese sorgt dafür, dass am Ausgang 39 keine negativen Spannungen auftreten. Der zweite Eingang des NAND-Gliedes 40 ist durch ein Sperrsignal b beaufschlagt. Mit Hilfe dieses Sperrsignals b kann das am Ausgang des NAND-Gliedes 40 abgegriffene Meldesignal z aufgehoben io werden.

In Fig. 4 ist eine Schutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine 5 dargestellt, die weitgehend derjenigen in Fig. 2 entspricht. Im folgenden werden daher nur die unterschiedlichen Merkmale beschrieben. 15

In Fig. 4 ist abweichend von Fig. 1 die erste Eingangsspannung kUi nicht durch Messung am Ausgang des Stellgliedes 12, sondern durch Abgriff am Eingang des Steuergeräts 13 hergeleitet. Somit wird hier als erste Eingangsspannung kUi das Steuersignal p des Stellgliedes 12 verwendet. 20

Abweichend von Fig. 1 wird auch hier die zweite Eingangsspannung eli gebildet. Zur Bildung dieser zweiten Eingangsspannung eli ist hier eine Messeinrichtung vorgesehen, die im wesentlichen einen Gleichrichter 40 mit ungesteuerten Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung und drei Stromwandler 41, 25 42 und 43 umfasst. Die Stromwandler 41,42 und 43 sind mit ihrem einen Anschluss im Stern geschaltet, und der andere Anschluss ist jeweils an einen Drehstromanschluss des Gleichrichters 40 geführt. Je ein Stromwandler 41,42 und 43 ist in einer Zuleitung zur Primärwicklung 11 angeordnet. Durch die 30

Verwendung von drei Stromwandlern 41,42,43 gegenüber einem einzigen Stromwandler erhält man eine geringere Welligkeit in der zweiten Eingangsspannung eli.

Aus Fig. 4 ist auch ersichtlich, dass das Meldesignal zur Anzeige einer Störung und/oder zum Abschalten des Ankerstroms und/oder zum Abschalten des Primärstroms der Erregermaschine verwendet werden kann. Zu diesem Zweck ist das Ausgangssignal an ein Meldegerät 45 gelegt. Gleichzeitig ist es auch an eine Schalteinrichtung 46 geführt, die dem Umrichter 2 vorgeschaltet ist. Schliesslich wird das Meldesignal z auch auf eine weitere Schalteinrichtung 47 gegeben, die dem Stellglied 12 vorgeschaltet ist.

Es sei abschliessend noch auf folgende wichtige Eigenschaft der erfindungsgemässen Schutzeinrichtung hingewiesen: Es kann im Betrieb der bürstenlosen Synchronmaschine 5 vorkommen, dass ein ungesteuertes Ventil 8 im Erregergleichrichter 7 durchlegiert, d. h. seine Sperrfähigkeit verliert. Das bedeutet einen teilweisen Kurzschluss im Erregergleichrichter 7, wodurch der Strom in der Erregerwicklung 6 verringert wird. Durch ein solches Durchlegieren ist die Funktionsfähigkeit der Synchronmaschine 5 beeinträchtigt. Es hat sich nun bei experimentellen Untersuchungen an der erfindungsgemässen Schutzeinrichtung gezeigt, dass diese ein solches Durchlegieren eines oder mehrerer Ventile 8 des Erregergleichrichters 7 wie ein Ansprechen der Schutzeinrichtung bei Überspannungen an der Erregerwicklung anzeigt. Die erfindungsgemässe Schutzeinrichtung eignet sich daher auch dazu, ein Meldesignal z für einen solchen Störungsfall abzugeben, d. h. den Gleichrichter 7 auf ein Durchlegieren eines oder mehrerer seiner Ventile 8 zu überwachen.

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2 Blatt Zeichnungen