DD285004A5 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE PROTECTION OF AC ELECTRIC MOTORS AND DOWNSTREAM MECHANICAL SYSTEMS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Wechselstrommotoren und nachgeschalteten mechanischen Systemen, welche durch UEberstrom aus spontaner mechanischer UEberlastung oder fehlerhafter AEnderung der Belastung gefaehrdet sind. Dazu wird der Verbraucherstrom auf die Art der Veraenderung ausgewertet. Die in einem Wandler (E) gewonnene, dem Motorstrom entsprechende Wechselspannung wird zweifach gleichgerichtet und verstaerkt. Zwei Komparatoren (C, D) realisieren ueber ein Speicherelement (G) und einen Schaltverstaerker (H) die Betaetigung des Not/Aus, bei im Fehlerausfall auftretenden schnellen Stromaenderungen. Der Anzeigebaustein (J) signalisiert den Momentstromverbrauch des Motors und uebernimmt gleichzeitig eine Abschaltung des elektromechanischen Systems bei Erreichen des Motormaximalstromes. Ein Einschaltsystem (I) ermoeglicht das Anfahren der Anlage, macht damit die hohen Anlaufstroeme des Motors, welche zwangslaeufig zum vorzeitigen Abschalten der Anlage fuehren wuerde, wirkungslos fuer die Zeit des Einschaltvorganges.{aktiver Gleichrichter; Komparator; Wandler; Integrierglied; Speicher; Schaltverstaerker; Timer; Spannungsteiler; Anzeigebaustein}The invention relates to a circuit arrangement for the protection of AC motors and downstream mechanical systems, which are endangered by overcurrent from spontaneous mechanical overload or erroneous change in the load. For this purpose, the load current is evaluated on the type of change. The alternating voltage obtained in a converter (E) and corresponding to the motor current is rectified twice and amplified. Two comparators (C, D) realize via a memory element (G) and a switching amplifier (H) the actuation of the emergency stop, in the event of a fault failure occurring rapid power changes. The display module (J) signals the instantaneous current consumption of the motor and at the same time assumes a shutdown of the electromechanical system when the maximum motor current is reached. A switch-on system (I) makes it possible to start up the system, thus rendering the high starting current of the motor, which would inevitably lead to premature switch-off of the system, ineffective for the time of switch-on. {Active rectifier; comparator; converter; integrator; Storage; Schaltverstaerker; Timer; Voltage divider; Indicator Unit}
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Wechelstrommotoren und nachgeschalteten mechanischen Systemen, welche durch Überstrom aus spontaner mechanischer Überlastung oder fehlerhafter Änderung der Belastung gefährdet sind.The invention relates to a circuit arrangement for the protection of alternating current motors and downstream mechanical systems, which are endangered by overcurrent from spontaneous mechanical overload or erroneous change in load.
Diese Scheitungsanordnung rechtfertigt ihren Einsatz in der Antriebstechnik an Förderanlagen, Werkzeugmaschinen, Verdichteranlagen und weiterhin für gleichstrombetriebene Verbraucher, welche ihre Betriebsenergie aus einem Wechselstromnetz beziehen.This Scheitungsanordnung justifies its use in propulsion technology on conveyor systems, machine tools, compressor systems and continue for DC-powered consumers, which receive their operating power from an AC network.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Elektrische Antriebssysteme werden mit bisherigen bekannten Schutzeinrichtungen wie thermische Motorschutzschalter, elektronische Überstromschalter, mechanische Kupplungen odjr Überwachungsanlagen mit Sensortechnik versehenElectric drive systems are provided with previously known protective devices such as thermal motor protection switches, electronic overcurrent switches, mechanical couplings odjr monitoring systems with sensor technology
Eine gattungsähnliche Methode dar elektronischen Überstromschalter wird im Patent DE 3215181 (HO2H 3/13) beschrieben. Diese Schaltung kann lediglich einen Phasenausfall eines Dreiphasensystems registrieren. Der Abschaltimpuls bei Phasenausfall wird über die verschiedenen Aufladezeiten zweier Kondensatoren im Zusammenhang mit einer Abfühlvorrichtung gewonnen. Bedingungen dieser Schaltung ist, daß der Phasenausfall eine bestimmte Mindestzeit andauern muß A generic similar method electronic overcurrent switch is described in patent DE 3215181 (HO2H 3/13). This circuit can only register a phase failure of a three-phase system. The switch-off pulse during phase failure is obtained via the different charging times of two capacitors in connection with a sensing device. Conditions of this circuit is that the phase failure must last a certain minimum time
Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß nur Dreiphasensysteme ausgewertet werden können. The disadvantage of this solution is that only three-phase systems can be evaluated.
Eine andere Methode zur Feststellung eines Phasenverlustes in einem Dreiphasensystem wird im Patent DE 3214367 C2 (HO2H 3/13) beschrieben. Dieses Verfahren beruht auf der Bildung der Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Oberwellenwert einer Phase bei nachfolgendem Vergleich mit einer feststehenden Referenzspannung. Es werden dabei die drei Phasön im zeitmultiplexen Betrieb nacheinander ausgewertet.Another method for detecting a phase loss in a three-phase system is described in patent DE 3214367 C2 (HO2H 3/13). This method is based on the formation of the difference between the maximum and minimum harmonic value of a phase when subsequently compared with a fixed reference voltage. The three Phasön are evaluated successively in time multiplex operation.
Wesentliche Unterschiede der Lösung zu beiden Patenten bestehen darin, daß nur eine Phase eines Ein- bzwSignificant differences of the solution to both patents are that only one phase of an input or
Mehrphasensystems ausgewertet wird rnd daß sich die Referenzspannung dem Eingangssignal anpaßt. Polyphase system is evaluated and that the reference voltage adapts to the input signal.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines universell einsetzbaren Schutzschalters, der wartungsfrei arbeitet und elektromechanische Systeme mit motorischen Antnaben in der Gesamtheit ihrer Baugruppen vor Zerstörung innerhalb ungewollter Betriebsbedingungen schützt.The object of the invention is to provide a universally applicable circuit breaker that operates maintenance-free and protects electromechanical systems with motor hubs in the entirety of their assemblies from destruction within unwanted operating conditions.
Mit einer derartigen Schutzschaltung sollen Anlagen ausgestattet werden, welche durch unvorhergesehene Stöße bzwWith such a protection circuit systems are to be equipped, which by unforeseen shocks or
Belastungen havariegefährdet sind. Burdens are endangered.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Es lag die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, um Anlagen bei Überlastungen abzuschalten, bevor eine Zerstörung an Masch'ineneinrichtungen eintreten kann.It was the object of finding a solution to shut down systems in case of overloads, before destruction of Masch'ineneinrichtungen can occur.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung zum Schutz elektromechanischer Systeme mit elektromotorischen Antrieben einen ELEKTRONISCHEN SCHUTZSCHALTER vorsieht, der es gestattet, elektrische bzw. mechanische Fehler zu erfassen und bei Eintritt eines unerwünschten Betriebszustandes die Abschaltung vornimmt. Die elektronische Schutzschaltung besteht aus einem Strom/Spannungswandler, zwei aktiven Gleichrichtern, zwei Komparatoren, einem Integrierglied, einem Anzeigebaustein mit Grenzwertabschaltung, einem Speicher, einem Einschaltsystem sowie einem Schaltverstärker. Eine dem Motorstrom entsprechende Wechselspannung, welche über den Strom/Spannungswandler entsteht, wird gleichgerichtet, verstärkt und integriert, bevor sie für 2 Komparatoren die Referenzspannung bildet. Gleichzeitig wird über einen zweiten aktiven Gleichrichter eine nichtintegrierte, dem Motorstrom entsprechende Spannung denselben Komparatoren zugeführt, so daß Vergleiche zwischen diesen beiden Größen stattfinden können. Ein Komparator schaltet bei Unterschreiten und der andere Komparator bei Überschreiten des Referenzwertes. Diese Schaltsignale wirken zusammen mit dem Maximalstromabschaltsignal auf den Rücksetzeingang des Speichers und setzen somit die Anlage im Fehlerfall außer Kraft, d. h. bei jeder Störerscheinung im System, die sich in derÄnderung des Motorstromes widerspiegelt, z. B. wenn der Strom unplanmäßig gegen Null geht bei Phasenverlust; der Motorstrom seinen Maximalwert überschreitet, bei dauernder mechanischer Überlastung bzw. die Stromanstiegs- oder -abfallgeschwindigkelt einen bestimmten Wert überschreitet, d. h. bei spontaner Belastungsänderung (Havarie) des nachgeschalteten mechanischen Systems wird die Anlage abgeschaltet, bevor der Maximalwert erreicht ist. Das Einschaltsystem deaktiviert die Schutzschaltung für eine einstellbare Zeit (1... 120s), da im Anlaufbereich des Motors hohe Anlaufströme zum Abschalten des Systems führen können.According to the invention the object is achieved in that the circuit arrangement for protecting electromechanical systems with electromotive drives an ELECTRONIC PROTECTION SWITCH provides, which allows to detect electrical or mechanical errors and makes the shutdown when an undesirable operating condition occurs. The electronic protection circuit consists of a current / voltage converter, two active rectifiers, two comparators, an integrator, a display with limit switching off, a memory, a Einschaltsystem and a switching amplifier. An AC voltage corresponding to the motor current, which is produced via the current / voltage converter, is rectified, amplified and integrated before it forms the reference voltage for 2 comparators. At the same time, a non-integrated voltage corresponding to the motor current is supplied to the same comparators via a second active rectifier, so that comparisons between these two variables can take place. A comparator switches when falling below and the other comparator when the reference value is exceeded. These switching signals, together with the Maximalstromabschaltsignal act on the reset input of the memory and thus disable the system in case of failure, d. H. any disturbance in the system that is reflected in the change in motor current, e.g. For example, if the current goes unscheduled to zero at phase loss; the motor current exceeds its maximum value, with permanent mechanical overload or the current increase or decrease speed exceeds a certain value, d. H. in the case of a spontaneous load change (accident) of the downstream mechanical system, the system is switched off before the maximum value has been reached. The switch-on system deactivates the protection circuit for an adjustable time (1 ... 120s), as high starting currents can cause the system to switch off in the starting area of the motor.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Das in einem Kesselhaus befindliche Entaschungsband mit einer Länge von fünfzig Meter soll durch die Schaltungsanordnung zum Schutz von Wechselstrommotoren und nachgeschalteten mechanischen Systemen vor Zerstörung durch Auflaufen, Abspringen, Reißen, Verklemmen geschützt werden. Konventionelle Schutzvorrichtungen, wie Thermoschalter, Schmelzeichetungen, Rutschkupplungen bzw. kontaktbehaftete Kettenüberwachungen konnten erfahrungsgemäß die Zerstörung der Transportkette bzw. Elemente der Aufnahme des Aschebandes nicht verhindern. Durch eine Schaltungsanordnung der Erfindung ist ein Schutz vor Zerstörung gegeben. Es zeigenThe present in a boiler house deashing belt with a length of fifty meters to be protected by the circuit arrangement for the protection of AC motors and downstream mechanical systems from destruction by tarnishing, jumping, tearing, jamming. Conventional protection devices, such as thermal switches, interlocking, friction clutches or contact chain monitoring could not prevent the destruction of the transport chain or elements of the inclusion of ash band, according to experience. By a circuit arrangement of the invention, protection against destruction is given. Show it
Figur 1: BlockschaltbildFIG. 1: Block diagram
Figur 2: Schaltplan (ohne Anzeigebaustein)Figure 2: Circuit diagram (without display module)
Figur 3: AnzeigebausteinFigure 3: Display module
Das Prinzip der Motorschutzschaltung besteht darin, daß eine dem Motorstrom entsprechende Wechselspannung an zwei Komparatoren (C, D) auf Veränderungen geprüft wird. Für die Gewinnung dieser Wechselspannung kommt ein Strom/ Spannungswandler (E) zum Einsatz. Im Eingangsteil der Schutzschaltung fungieren zwei Operationsverstärker (A, B) als aktive Gleichrichter. Beide stellen unabhängig voneinander die gleichgerichtete, verstärkte Spannung für die Komparatoren (C, D) bereit. Eine der Ausgangsspannungen der OVs bildet die Referenz für die entgegengesetzt arbeitenden Komparatoren (C, D) und wird durch ein Integrierglied (F) für Spannungsänderungen zeitlich verzögert. Durch Einsatz des Spannungsteilers K wird die . Einstellung des Unterwertschaltpunktes realisiert.The principle of the motor protection circuit is that an AC voltage corresponding to the motor current at two comparators (C, D) is checked for changes. For recovering this AC voltage, a current / voltage converter (E) is used. In the input part of the protection circuit, two operational amplifiers (A, B) function as active rectifiers. Both independently provide the rectified, boosted voltage for the comparators (C, D). One of the output voltages of the OVs is the reference for the opposing comparators (C, D) and is delayed in time by an integrator (F) for voltage changes. By using the voltage divider K is the. Setting of the sub-value switching point realized.
Aufgrund des nicht feststehenden Referenzwertes hat die Höhe des Momentanwertes der Stromaufnahme des Motors keinen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Schutzschaltung. Das heißt, normale Lastveränderungen des Motors innerhalb der Betriebsbedingungen bewirken kein Abschalten der Anlage.Due to the non-fixed reference value, the magnitude of the instantaneous current consumption of the motor has no effect on the sensitivity of the protection circuit. That is, normal load changes of the engine within the operating conditions cause no shutdown of the system.
Be! kurzen Stromanstiegs- oder -abfallzeiten, z. B. Reißen einer durch den Motor angetriebenen Kette oder Verklemmen von Zahnrädern, wird die Referenzspannung an einem der Komparatoren (C, D) unter- bzw. überschritten, so daß es zum Schaltvorgang kommt. Dieser Schaltimpuls setzt das D-Flipflop (G) zurück und der Notauskontakt der Anlage wird über den Schaltverstärker (H) bzw. die Relaisstufe betätigt.Be! short current rise or fall times, e.g. B. tearing a motor-driven chain or jamming of gears, the reference voltage at one of the comparators (C, D) is exceeded or exceeded, so that it comes to the switching operation. This switching pulse resets the D flip-flop (G) and the emergency stop contact of the system is actuated via the switching amplifier (H) or the relay stage.
Um die Selbsterhaltung der Schutzschaltung im Anlaufbereich des Motors, in dem schnelle Stromänderungen aufgrund von Anlaufströmen vorherrschen, zu gewährleisten, wurde der Startimpuls zeitlich veränderbar verlängert. Dies wird im Ausführungsbeispiel durch eine Monoflopschaltung mit einem Timer (I) realisiert. Nach dem Startimpuls durch den Eintaster nimmt der Timerausgang Η-Pegel an und wirkt damit direkt auf den Schaltverstärker (H) für die eingestellte Verzögerungszeit. Während dieser Aktivzeit des Timers (I) hat der Speicher (G) keinen Einfluß auf den Schaltverstärker (H) bzw. auf die Relaisstufe; es wird gewährleistet, daß sich der Motornennstrom einstollen kann, ohne ein vorzeitiges Abschalten der Anlage durch Anlaufströme des Motors herbeizuführen. Nach Ablauf der Aktivzeit des Timers (I) schaltet der Ausgang dieser Stufe auf L-Pegel, und am Speicher (G) bewirkt die Negierung des Timersignales einen L/H-Sprung am Takteingang und die am D-Eingang anliegende Η-Information gelangt an den Speicherausgang. Somit bleibt der Schaltzustand der Ausgangsstufe (H) erhalten, denn der Basisstrom für den Schaltverstärkertransistor wird jetzt vom Speicher (G) geliefert.In order to ensure the self-preservation of the protective circuit in the starting region of the motor, in which fast current changes due to start-up currents prevail, the starting pulse has been extended over time. This is realized in the embodiment by a monoflop circuit with a timer (I). After the start pulse by the switch, the timer output assumes Η level and thus acts directly on the switching amplifier (H) for the set delay time. During this active time of the timer (I), the memory (G) has no influence on the switching amplifier (H) or on the relay stage; It is ensured that the rated motor current can engage, without causing premature shutdown of the system by starting currents of the motor. When the timer (I) has elapsed, the output of this stage switches to the L level, and at the memory (G) the negation of the timer signal causes an L / H jump at the clock input and the Η information applied to the D input arrives the memory output. Thus, the switching state of the output stage (H) is maintained because the base current for the switching amplifier transistor is now supplied from the memory (G).
Nun ist die Schutzschaltung aktiviert und ein eintreffender Schaltimpuls der Komparatoren (C, D) führt zum Auslösen des Nutauskontaktes bzw. zum Stop der Anlage. Ein Nichtanlaufen des Motors bewirkt dementsprechend eine sofortige Betätigung des Notauskontaktes, nachdem die Einschaltzeit abgelaufen ist. Ein Überschreiten des Motormaximalstromes wird durch die Grenzwortabschaltung im Anzeigebaustein (J) verhindert, indem die nichtintegrierte Ausgangsspannung des aktiven Gleichrichters A durch eine integrierte Schaltung J auf einer LED-Zeile angezeigt wird und damit den Momentanstromverbrauch des Motors darstellt. Bei Systemanpassung !st der Anzeigebaustein (J) so einzustellen, daß die letzte LED der Zeile dem Motormaximalstromwert entspricht. Durch eine TTL-Pegelanpassung der letzten LED der Zeile wird eine Abschaltung bei Erreichung des Grenzwertes gewährleistet. Dabji wirkt dieses Abschaltsignal ebenso wie die Komparatorausgänge auf den Rücksetzeingang des Speichers (G).Now the protection circuit is activated and an incoming switching pulse of the comparators (C, D) leads to the triggering of Nutauskontaktes or to stop the system. A non-starting of the motor accordingly causes an immediate actuation of the Notauskontaktes after the switch-on has expired. Exceeding the motor maximum current is prevented by the Grenzwortabschaltung in the display module (J) by the non-integrated output voltage of the active rectifier A is indicated by an integrated circuit J on an LED line and thus represents the instantaneous power consumption of the engine. When adjusting the system, set the display (J) so that the last LED of the line corresponds to the motor maximum current value. A TTL level adjustment of the last LED of the line ensures a shutdown when the limit value is reached. Dabji acts on this shutdown signal as well as the comparator outputs on the reset input of the memory (G).
Claims (4)
mechanischen Systemen, dadurch gekennzeichnet, daß über den Wandler (E) eine Auswertung
des Motorstromes eines Ein- oder Mehrphasensystems auf Vorhandensein des Stromes bzw. auf dessen Änderung und dessen Maximalwertes vorgenommen wird.1. Circuit arrangement for the protection of AC motors and downstream
mechanical systems, characterized in that via the transducer (E) an evaluation
the motor current of a single or multi-phase system is made for the presence of the current or its change and its maximum value.
Spannungsteiler (K), dem Timer (I), dem Speicher (G), dem Anzeigebaustein (J) und dem
Schaltverstärker (H) besteht.2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit arrangement of the active rectifiers (Ä, B), the integrator (F), the comparators (C, D), the
Voltage divider (K), the timer (I), the memory (G), the display module (J) and the
Switching amplifier (H) exists.
Wechselspannungssignal über zwei analog arbeitende aktive Gleichrichter (A, B) auf die
Komparatoren (C, D) wirkt, dabei eine der Gleichspannungen integriert als Referenzspannung und die zweite entsprechend den anderen Eingängen der entgegengesetzt fungierenden Komparatoren zugeordnet ist und diese zweite Gleichspannung gleichzeitig das Steuersignal für den
Anzeigebaustein ist.3. Circuit arrangement according to claim 1,2, characterized in that a
AC signal via two analog active rectifiers (A, B) on the
Comparators (C, D) acts while one of the DC voltages integrated as a reference voltage and the second is assigned according to the other inputs of the oppositely acting comparators and this second DC voltage at the same time the control signal for the
Display module is.
Verbrauchersystem, kommend von den Komparatoren (C, D) und/oder vom Anzeigebaustein,
welcher die Momentanstromaufnahme darstellt und verändert den Speicherinhalt so, daß der
Notauskontakt letztendlich aktiviert wird.4. Circuit arrangement according to claim 1,2,3, characterized in that a timer (I) during the startup time of the motor acts directly on the switching amplifier (H) and after this time a memory (G) is activated, thereby changing a shutdown pulse due of currents in the
Consumer system, coming from the comparators (C, D) and / or from the display module,
which represents the instantaneous current consumption and changes the memory contents so that the
Emergency stop will eventually be activated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33345889A DD285004A5 (en) | 1989-10-10 | 1989-10-10 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE PROTECTION OF AC ELECTRIC MOTORS AND DOWNSTREAM MECHANICAL SYSTEMS |
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DD33345889A DD285004A5 (en) | 1989-10-10 | 1989-10-10 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE PROTECTION OF AC ELECTRIC MOTORS AND DOWNSTREAM MECHANICAL SYSTEMS |
Publications (1)
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DD285004A5 true DD285004A5 (en) | 1990-11-28 |
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DD33345889A DD285004A5 (en) | 1989-10-10 | 1989-10-10 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE PROTECTION OF AC ELECTRIC MOTORS AND DOWNSTREAM MECHANICAL SYSTEMS |
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DD (1) | DD285004A5 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19742607A1 (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-01 | Volkswagen Ag | Electromotive actuator for a sliding door |
-
1989
- 1989-10-10 DD DD33345889A patent/DD285004A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19742607A1 (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-01 | Volkswagen Ag | Electromotive actuator for a sliding door |
DE19742607B4 (en) * | 1997-09-26 | 2010-07-29 | Volkswagen Ag | Electromotive actuator for a sliding door |
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