DE102005015714A1

DE102005015714A1 - Protective device for three-phase motor, has measuring stage for determining phase voltage of each phase of three-phase motor in case of deviation to interrupt current supply to motor relay and separate motor from network

Info

Publication number: DE102005015714A1
Application number: DE200510015714
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Bambach; Nagy Gyuris Mihai; Florea Lucian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-12

Abstract

The device includes a motor relay that is switched ON and OFF, and monitoring circuits for monitoring and switching the phase voltage and current supply of a three-phase motor upon occurrence of operational disturbances or overloads. A measuring stage (MS) determines the phase voltage of each phase (R,S,T) of the motor in case of deviation of the phase voltage from a given threshold value to interrupt the current supply to the motor relay and to separate the motor from a network. The measuring stage is provided at the downstream side of an amplifier stage (VS).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Drehstrommotoren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a protective device for three-phase motors according to the preamble of claim 1.

Während des Betriebs von Drehstrommotoren können Kurzschlüsse im Bereich der einzelnen Phasen oder auch Überbelastungen des Motors auftreten, die als Betriebsstörung erkannt und zu einer Abschaltung des Drehstrommotors führen sollten, um weitergehende Beschädigungen am Drehstrommotor zu vermeiden.During the Operation of three-phase motors can shorts occur in the range of individual phases or even overloading of the engine, as a malfunction should be detected and lead to a shutdown of the three-phase motor to further damage to avoid the three-phase motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für Drehstrommotoren zu schaffen, die einen möglichst einfachen Schaltungsaufbau hat und die einzelnen Phasen eines Drehstrommotors überwacht und bei Unterschreiten oder Überschreiten vorgegebener Schwellwerte bzw. bei einer Betriebsstörung eine Abschaltung des Drehstrommotors bewirkt.Of the Invention is based on the object, a protective device for three-phase motors to create the one possible has simple circuitry and monitors the individual phases of a three-phase motor and when falling below or exceeding predetermined threshold values or in the event of a malfunction Shutdown of the three-phase motor causes.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung besitzt für jede Phase des Drehstrommotors eine eigene Messstufe, der jeweils eine nachgeschaltete Verstärkerstufe zugeordnet ist. Unterschreitet die Phasenspannung an einer der Messstufen einen vorgegebenen Schwellwert, so öffnet die Verstärkerstufe einen Relaiskontakt, der zur Abschaltung des Drehstrommotors führt. Vorzugsweise findet sich der Relaiskontakt im Speisestromkreis des Motorrelais, so dass bei Öffnung des Relaiskontakt das Motorrelais abfällt und damit alle Phasen des Drehstrommotors vom Drehstromnetz abgetrennt werden.The solution receives this task one by the features specified in claim 1. The protective device according to the invention owns for each Phase of the three-phase motor own measuring stage, each one downstream amplifier stage assigned. If the phase voltage falls below one of the measuring stages a predetermined threshold, so opens the amplifier stage a relay contact, which leads to the shutdown of the three-phase motor. Preferably the relay contact is located in the supply circuit of the motor relay, so when opening of the relay contact the motor relay drops and thus all phases of the Three-phase motor can be disconnected from the three-phase network.

Eine Wiedereinschaltung des Drehstrommotors erfolgt auf einfache Weise durch Überbrückung des oder der abgefallenen Relaiskontakte durch kurzzeitige Betätigung eines Tasters, so dass bei behobener Betriebsstörung die Relaiskontakte wieder geschlossen werden und das Motorrelais wieder anziehen und den Drehstrommotor wieder mit dem Drehstromnetz verbinden kann.A Reclosing the three-phase motor is easy by bridging the or the fallen relay contacts by brief actuation of a Tasters, so that the relay contacts are closed again when the malfunction has been rectified and put the motor relay back on and the three-phase motor can connect to the three-phase network again.

Die Schutzvorrichtung kann sehr einfach mittels diskreten Bauelementen aufgebaut werden, so dass auch die Schutzvorrichtung selbst leicht reparierbar ist. Insgesamt erhält man mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung eine sichere und kostengünstige Schaltungsanordnung, die auch für kleinere Drehstrommotoren sinnvoll einsetzbar ist. Sehr positive Versuchsergebnisse wurden unter Verwendung eines dreiphasigen Drehstrommotors mit 400 Volt Drehstrom ermittelt, wobei die Schutzvorrichtung bei Überbelastung des Drehstrommotors und auch bei Auftreten eines Kurzschlusses sofort eine Abschaltung des Drehstrommotors gewährleistet hat. Die Schutzvorrichtung ist unabhängig von der Motorstärke bzw. Motorleistung einsetzbar und schaltet innerhalb einer Sekunde bei Auftreten einer Störung den Motor ab. Außerdem genügt die Schutzvorrichtung den Sicherheitsanforderungen in explosionsgefährdeten Zonen.The Protection device can very easily by means of discrete components be built so that the protective device itself easily is repairable. Total receives with the protective device according to the invention a safe and inexpensive Circuitry, which also for smaller three-phase motors is useful. Very positive Test results were obtained using a three-phase three-phase motor determined with 400 volt three-phase, the protective device in case of overload of the three-phase motor and also when a short circuit occurs immediately has ensured a shutdown of the three-phase motor. The protection device is independent from the engine power or motor power can be used and switched within one second when a fault occurs Engine off. Furthermore enough the protection device meets the safety requirements for explosive atmospheres Zones.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention will now be described with reference to a drawing embodiment explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 die Schaltungsanordnung der Schutzvorrichtung mit ihren elektrischen Verbindungen zum Motorrelais und Drehstromnetz und 1 the circuit arrangement of the protective device with its electrical connections to the motor relay and three-phase network and

2 den Schaltungsaufbau der Schutzvorrichtung von 1. 2 the circuit structure of the protection of 1 ,

In 1 ist die Schutzvorrichtung SV nur mit ihren externen Anschlüssen dargestellt, die einerseits die Anschlüsse zu den Phasen R, S, T und zum Nullleiter N des Drehstromnetzes umfassen und andererseits die Anschlüsse 1 und 2 beinhalten, die über interne Relaiskontakte und über den externen Taster E überbrückbar sind. Die internen Relaiskontakte zwischen den Anschlüssen 1 und 2 sind in 2 als RC1, RC2 und RC3 dargestellt.In 1 the protection device SV is shown only with their external terminals, on the one hand comprise the connections to the phases R, S, T and the neutral conductor N of the three-phase network and on the other hand, the connections 1 and 2 which can be bridged via internal relay contacts and via the external pushbutton E. The internal relay contacts between the terminals 1 and 2 are in 2 represented as RC1, RC2 and RC3.

Der Drehstrommotor M ist über die Kontakte KS eines Motorrelais mit den Phasen des Drehstromnetzes verbindbar, und zwar durch ein Anziehen der Spule LS des Motorrelais. Bei einer Betätigung des Tasters E werden in der Schutzvorrichtung die Anschlüsse 1 und 2 miteinander verbunden, so dass bei Loslassen des Tasters E das Motorrelais nicht abfällt. Ein Abschalten des Drehstrommotors ist dann durch Betätigung des Abschalttasters A möglich, der die Stromzufuhr zur Spule LS des Motorrelais bei Betätigung unterbricht.The three-phase motor M can be connected via the contacts KS of a motor relay with the phases of the three-phase network, by tightening the coil LS of the motor relay. When the push-button E is pressed, the connections are made in the protection device 1 and 2 connected together so that when you release the button E, the motor relay does not drop. A shutdown of the three-phase motor is then possible by pressing the Abschaltstasters A, which interrupts the power supply to the coil LS of the motor relay when actuated.

Die Funktion der Schutzvorrichtung SV wird nun anhand der in 2 dargestellten Schaltungsanordnung erläutert. Die Schutzvorrichtung besteht aus drei gleichermaßen aufgebauten Stufen für jede der Phasen R, S und T. Die Phase R wird mittels einer Messstufe MS überwacht, der eine Verstärkerstufe VS mit den Transistoren T1 und T4 nachgeschaltet ist. In der Messstufe erfolgt eine Gleichrichtung des abgegriffenen Phasensignals über die Diode 1 und den Kondensator C1. Die gleichgerichtete Spannung wird mittels Zenerdioden D4 bis D7 reduziert, und dann einem einstellbaren Spannungsteiler mit R1 und SR1 zugeführt. Am Potentiometer SR1 kann der Schwellwert fest eingestellt werden, an dem ein in der Verstärkerstufe VS angeordnetes Relais RC1 abfällt, wenn dieser Schwellwert unterschritten oder überschritten wird. Ein Nachstellen dieses Schwellwerts ist für den weiteren Betrieb nicht erforderlich. Die Versorgungsspannung für die Messstufe und die Verstärkerstufe liefert ein Netzteil NT, welches einen Transformator TR und einen nachgeschalteten Gleichrichter G umfasst.The function of the protection device SV will now be described with reference to FIGS 2 illustrated circuit arrangement explained. The protection device consists of three equally constructed stages for each of the phases R, S and T. The phase R is monitored by means of a measuring stage MS, which is followed by an amplifier stage VS with the transistors T1 and T4. In the measuring stage, rectification of the tapped phase signal takes place via the diode 1 and the capacitor C1. The rectified voltage is reduced by means of zener diodes D4 to D7, and then fed to an adjustable voltage divider with R1 and SR1. The potentiometer SR1 can be used to set the threshold value at which an in the amplifier stage VS arranged relay RC1 drops when this threshold is exceeded or exceeded. An adjustment of this threshold is not required for further operation. The supply voltage for the measuring stage and the amplifier stage supplies a power supply NT, which comprises a transformer TR and a downstream rectifier G.

Das Netzteil NT wird über die Phase R mit einer Wechselspannung von 220 Volt versorgt.The Power supply NT is over the phase R supplied with an AC voltage of 220 volts.

Sobald an einer der eingangsseitigen Phasen R, S oder T aufgrund einer Überbelastung oder aufgrund eines Kurzschlusses ein unzulässig hoher Spannungsabfall festgestellt wird, hat dies zur Folge, dass an dem Potentiometer SR1 bzw. SR2 bzw. SR3 eine zum Öffnen des Transistors T1 bzw. T2 bzw. T3 erforderliche Mindestspannung (Spannungsschwelle) unterschritten wird und der zugehörige Transistor dadurch gesperrt wird. Dies wiederum hat zur Folge dass die nachgeschaltete Transistorstufe mit dem Transistor T4 bzw. T5 bzw. T6 ebenfalls sperrt und dadurch das zugeordnete Relais RC1 bzw. RC2 bzw. RC3 abfällt und der entsprechende Kontakt zwischen den Anschlüssen 1 und 2, die unten in 2 dargestellt sind, geöffnet wird. Dies hat zur Folge, dass die Spule LS des in 1 dargestellten Motorrelais abgeschaltet wird und somit das Motorrelais abfällt und dessen Kontakte KS geöffnet werden und den Drehstrommotor M vom Netz trennen. Dadurch wird auch die Versorgungsspannung für das Netzteil NT (2) abgeschaltet, so dass die Kontakte sämtlicher Relais RC1 bis RC3 in den Verstärkerstufen VS geöffnet werden.As soon as an inadmissibly high voltage drop is detected on one of the input-side phases R, S or T due to overloading or due to a short circuit, this has the consequence that at the potentiometer SR1 or SR2 or SR3 for opening the transistor T1 or T2 or T3 required minimum voltage (voltage threshold) is exceeded and the associated transistor is thereby blocked. This in turn has the consequence that the downstream transistor stage with the transistor T4 or T5 or T6 also blocks and thereby the associated relay RC1 or RC2 or RC3 drops and the corresponding contact between the terminals 1 and 2 in the bottom of 2 are displayed, is opened. This has the consequence that the coil LS of in 1 shown motor relay is turned off and thus the motor relay drops and its contacts KS are opened and separate the three-phase motor M from the mains. As a result, the supply voltage for the power supply NT ( 2 ), so that the contacts of all the relays RC1 to RC3 in the amplifier stages VS are opened.

Ein Wiedereinschalten des Drehstrommotors M erfolgt durch eine Betätigung des Tasters E in der bereits anhand von 1 dargestellten Weise.A reconnection of the three-phase motor M is carried out by pressing the button E in the already with reference to 1 shown way.

Die Schaltungselemente der Messstufen und Verstärkerstufen der beiden anderen Phasen S und T sind wie erwähnt gleichermaßen aufgebaut und enthalten Dioden D2, D3, D20 und D21 sowie Zenerdioden D8 bis D11 und D12 bis D15 und D17 und D18 sowie Kondensatoren C2, C3, C5, C6 sowie Widerstände R2, R5, R8, R11, R14 und R3, R6, R9, R12, R15 und die Potentiometer SR2 und SR3. Die Verstärkerstufen beinhalten dann auch noch die Transistoren T2, T5 bzw. T3 und T6. Das Netzteil NT besitzt eine Sicherung Si1, einen dem Gleichrichter G nachgeschalteten Kondensator C7 sowie einen Widerstand R16.The Circuit elements of the measurement stages and amplifier stages of the other two Phases S and T are as mentioned equally constructed and contain diodes D2, D3, D20 and D21 and Zener diodes D8 to D11 and D12 to D15 and D17 and D18 and capacitors C2, C3, C5, C6 and resistors R2, R5, R8, R11, R14 and R3, R6, R9, R12, R15 and the potentiometers SR2 and SR3. The amplifier stages then also include the transistors T2, T5 or T3 and T6. The power supply NT has a fuse Si1, a rectifier G downstream capacitor C7 and a resistor R16.

Claims

Protection device for three-phase motors, which are switched on and off via a motor relay, with means for monitoring the phase voltages and for switching off the power supply of the three-phase motor (M) in the event of malfunction or impermissible overloads, characterized in that each phase (R, S, T ) is assigned a measuring stage (MS), which measures the phase voltage, that in an impermissible deviation of a phase voltage from a predetermined threshold, the power supply to the motor relay (LS) is interrupted so that it drops and thus completely disconnects the three-phase motor (M) from the network ,

Protection device according to claim 1, characterized in that that each measuring stage (MS) an amplifier stage downstream (VS) which is at a threshold underflow or threshold exceeded a relay (RC1 to RC3) turns off and thereby the associated relay contact opened, and that the relay contacts of these relays are in series in the supply line to the motor relay.

Protection device according to claim 2, characterized in that that a button (E) for bridging the Relay contacts in the amplifier stages (VS) arranged relay (RC1 to RC3) is provided.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the supply voltage for the measuring stages (MS) and the amplifier stages (VS) is supplied by a power supply (NT), which with one of the with the three-phase motor (M) connected phases (R, S, T) electrically connected and that connected to the power supply (NT) phase (R) disconnected from the network in case of failure in case of failure of the motor relay and Thus, the power supply (NT) is turned off, so that of the amplifier stages (VS) supplied relays (RC1 to RC3) fall off and their relay contacts to open up.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring stages (MS) have a plurality of zener diodes connected in series (D4 to D7) to reduce the initially measured phase voltage and that the reduced phase voltage is a voltage divider with a potentiometer (SR1) is supplied to the Potentiometerabgriff the threshold is fixed at which the tap with the potentiometer connected amplifier stage (VS) switches off the relay (RC1 to RC3) arranged in it.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that each measuring stage (MS) has a rectifier circuit on the input side consisting of at least one diode (D1) and a capacitor (C1), has.