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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Drehstrommotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Bei elektronischen Sanftanlaufsteuerungen beziehungsweise Drehstromstellern für Drehstrommotore, deren Kennzeichen es ist, dass sie an drei Stromphasen angeschlossen sind und zu diesem Zweck drei entsprechende Motorwicklungen aufweisen, in die der Strom der drei Stromphasen eingespeist wird, werden heute neben dreiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerungen beziehungsweise Drehstromstellern auch zweiphasig gesteuerte Sanftanlaufsteuerungen beziehungsweise Drehstromsteller eingesetzt.
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Mit den Begriffen Sanftanlaufsteuerung und Drehstromsteller ist jeweils das gleiche Gebilde gemeint und es wird nachfolgend der Einfachheit wegen nur noch von Sanftanlaufsteuerung alleine geredet, obwohl damit stets auch der zugehörige Drehstromsteller in gleicher Weise und gegebenenfalls umgekehrt gemeint ist.
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Beim Einsatz von zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerungen, die zwei der drei Phasen des Drehstrommotors für einen Sanftanlauf des Drehstrommotors durch eine Phasenanschnittsteuerung mit Hilfe von in die gesteuerten Phasen zwischengeschalteten Schaltelementen steuern, ist die vom Drehstrommotor weiter benötigte aber ungesteuerte beziehungsweise nicht durch Phasenanschnitt gesteuerte dritte Phase in der Regel direkt zum Drehstrommotor durchverbunden.
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Im Falle eines Fehlers in einer der zwei gesteuerten Phasen, zum Beispiel wegen eines durchlegierten Steuer-Thyristors, fließt noch über zwei Phasen Strom in zwei der drei Motorwicklungen des Drehstrommotors. Dieser Strom kann durch die verbleibende funktionsfähige gesteuerte Phase nicht abgeschaltet werden. Der Drehstrommotor kann dadurch weiter laufen. Ein sicheres Abschalten des Drehstrommotors ist daher im Fehlerfall nicht gegeben.
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Die vorgenannte Situation ist bisher entweder, so wie sie ist, in Kauf genommen worden oder wurde durch Vorsehen einer übergeordnet wirkenden Schaltvorkehrung kontrolliert.
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Solche Schaltvorkehrungen funktionieren beispielsweise auf dem Prinzip der gleichzeitigen Abschaltung sämtlicher Phasen des Drehstrommotors, was einen hohen Aufwand bedeutet. Das Abschalten wird durch Netzschütze bewerkstelligt, die teuer und umfänglich sind. Sie erfüllen aber heutige Sicherheitsanforderungen.
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Zweiphasig gesteuerte Sanftanlaufsteuerungen werden vor dem Hintergrund heutiger Sicherheitsanforderungen und der oben erwähnten Probleme immer weniger verwendet, obwohl sie kostengünstiger als die dreiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerungen sind.
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Die
EP 0 285 532 B1 beschreibt eine Einrichtung zur Fehlererfassung eines Zweiphasen-Drehstromstellers in einem Dreiphasennetz durch Messung und Auswertung der in den zwei gesteuerten Versorgungsleitungen fließenden Ströme.
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Aus der
EP 0 817 347 B1 geht ein Verfahren und eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Drehstrommotors hervor mit mindestens einem Schütz für das Ein- und Ausschalten des Drehstrommotors und einem elektronischen Motorstarter mit mindestens einem statischen Schaltelement, insbesondere einem Thyristor für ein Sanftanlaufen des Motors, wobei mittels Fühlern das Vorhandensein einer unerwünschten Spannung an einer jeweiligen Phase feststellbar ist. Diese Fühler sind über Leitungen mit einer Steuerung verbunden, durch welche ein weiteres Schaltelement, vorzugsweise ein Relais, betätigbar ist, mittels welchem bei Vorliegen einer Spannung bei Motorstillstand ein Neustart des Motors verhindert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art, ein solches Verfahren in der Weise zu optimieren, dass damit mit geringem Material-, Kosten- und Steuerungsaufwand ein sicheres Betreiben eines betreffenden Drehstrommotors möglich ist.
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Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, eine solche Schaltungsanordnung in der Weise technisch zu verbessern, dass damit mit geringem Material-, Kosten- und Steuerungsaufwand ein sicheres Betreiben eines betreffenden Drehstrommotors möglich ist.
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Bezüglich des Verfahrens wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein solches Verfahren gelöst, das den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritt aufweist.
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Bezüglich der Schaltungsanordnung wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine solche Schaltungsanordnung gelöst, die das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8 angegebene Merkmal aufweist.
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Der erstgenannte Teil der Aufgabe wird danach durch ein Verfahren gelöst, bei dem im Falle eines Fehlers in einer der zwei durch Phasenanschnitt gesteuerten Phasen zum Stromlosschalten des Drehstrommotors eine in die nicht gesteuerte dritte Phase zwischengeschaltete, elektrisch betätigte Schaltstelle generell geöffnet und dadurch die nicht gesteuerte Phase für den Drehstrommotor generell abgeschaltet wird.
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Der zweitgenannte Teil der Aufgabe wird danach durch eine Schaltungsanordnung gelöst, bei der in die nicht gesteuerte dritte Phase eine elektrisch betätigte Schaltstelle zwischengeschaltet ist.
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Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen ein gesichertes Betreiben eines Drehstrommotors mit einer zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung mit geringem Material-, Kosten- und Steuerungsaufwand.
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Die bei den erfindungsgemäßen Maßnahmen herangezogene Schaltstelle bedeutet nur einen geringen Material- und damit Kostenaufwand, weil diese Schaltstelle nur für eine einzige Phase eines betreffenden Drehstrommotors vorzusehen ist. Der Steuerungsaufwand für diese Schaltstelle ist gering, weil interne Schaltungsteile der ohnehin vorhandenen Sanftanlaufsteuerung für die Steuerung der Schaltstelle verwendet und zusätzlich benötigte elektronische Schaltungsteile darin ohne Weiters und kostengünstig untergebracht werden können.
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Gemäß den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist im Wesentlichen nur eine einzige einfache, auch weil nur einfach geschaltete Schaltstelle in der ungesteuerten Phase notwendig, um den gleichen Effekt wie mit teuren und aufwändigen Netzschützen zu erzielen. Daher kann nun auch eine zweiphasig gesteuerte Sanftanlaufsteuerung für Drehstrommotore in Applikationen eingesetzt werden, in denen im Rahmen von Sicherheitsaspekten das Auftreten eines Fehlers zu betrachten ist, ohne dass hierfür ein teures und aufwändiges übergeordnetes Schaltgerät mit einbezogen werden muss.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Wird in einem Zustand, in dem die zweiphasig gesteuerte Sanftanlaufsteuerung bereits abgeschaltet ist, durch die erfindungsgemäße Schaltstelle auch die dritte ungesteuerte Phase für den Drehstrommotor abgeschaltet, kommt es auch beim Auftreten eines Fehlers in einer der beiden gesteuerten Phasen zu keinem Stromfluss im Drehstrommotor und der Drehstrommotor bleibt abgeschaltet.
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Wird vor einem Einschalten der zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung durch Schließen der Schaltstelle die nicht gesteuerte Phase für den Drehstrommotor eingeschaltet, hat dies den Vorteil, da sich die beiden gesteuerten Phasen noch im Auszustand befinden, dass die besagte Schaltstelle stromlos, das heißt, ohne Last, schalten kann. Es wird somit für das Schalten der Schaltstelle von der Schaltstelle kein Schaltvermögen benötigt. Wenn die Schaltstelle eingeschaltet ist, kann, wie bei einem gängigen zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufgerät, der gesteuerte Sanftanlauf durchgeführt werden.
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Im eingeschalteten Zustand der zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung stellt es kein Problem dar, durch Geschlossenhalten der Schaltstelle die nicht gesteuerte Phase für den Drehstrommotor angeschaltet zu lassen.
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Werden zum Abschalten der zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung zuerst durch eine entsprechende Steuerung der die gesteuerten Phasen steuernden Schaltelemente der Strom in allen vorhandenen Motorwicklungen des Drehstrommotors abgeschaltet und danach durch öffnen der Schaltstelle die nicht gesteuerte Phase für den Drehstrommotor abgeschaltet, hat dies den Vorteil, dass die Schaltstelle wieder stromlos, das heißt, ohne Last, schalten kann. Es wird somit auch für diesen Vorgang von der Schaltstelle kein Schaltvermögen benötigt.
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Wird bei Vorliegen eines Fehlers in einer der beiden gesteuerten Phasen und einem abgeschalteten Drehstrommotor dieses Vorliegen des Fehlers anhand einer Sperrspannung über einem der einzelnen Steuerelemente ermittelt und darauf folgend durch Offenhalten der Schaltstelle die nicht gesteuerte Phase für den Drehstrommotor ausgeschaltet gehalten, braucht lediglich die Schaltstelle für den Phasenstrang mit der dritten Phase für den Drehstrommotor im abgeschalteten Zustand belassen zu werden. In diesem Fall bleibt also die Schaltstelle im Auszustand und ein Einschaltvorgang wird nicht mehr durchgeführt. In den Motorwicklungen des Drehstrommotors kommt kein Stromfluss mehr zustande.
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Wird bei Vorliegen eines Fehlers in einer der beiden gesteuerten Phasen und einem eingeschalteten Drehstrommotor der Drehstrommotor durch eine entsprechende Steuerung desjenigen Schaltelements, das die vom Fehler nicht betroffene zweite gesteuerte Phase steuert, und durch öffnen der Schaltstelle abgeschaltet, wird lediglich in diesem Fall von der Schaltstelle ein Schaltvermögen benötigt, um den Stromfluss im Drehstrommotor zu unterbrechen. Es ist aber normalerweise so, dass dieses Vermögen nur einmal während einer gesamten Gerätelebensdauer zur Verfügung stehen muss.
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In Summe werden mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen die Nachteile einer zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung im Fehlerfall durch die Verwendung einer einfachen, kostengünstigen Schaltstelle aufgehoben.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Darin zeigt die einzige Figur eine Prinzipdarstellung eines beispielhaften Hauptstromkreises einer zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung für einen Drehstrommotor M gemäß der Erfindung. Der Drehstrommotor M ist dabei an drei Phasen L1, L2 und L3 angeschlossen.
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Gemäß dem in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden mit den Bezugszeichen L1 und L2 versehenen Phasen von beispielsweise verwendeten Steuer-Thyristoren ST1 und ST2 zweiphasig gesteuert, die als solche Teile Teil einer gesteuerten zweiphasigen Sanftanlaufsteuerung sind. Zu der besagten Sanftanlaufsteuerung gehört verallgemeinert gesprochen eine entsprechende erste Steuerung STRG1, durch die die besagten Steuer-Thyristoren ST1 und ST2 gesteuert sind.
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Soweit von gesteuerten Phasen L1 und L2 und von einer ungesteuerten Phase L3 die Rede ist, ist klar, dass auch jede andere Kombination zwischen den drei vorhandenen Phasen gewählt sein kann, ohne dass hiervon die im Zusammenhang mit der hier vorliegend gewählten Kombination besprochenen Prinzipien betroffen sind.
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Wie die einzige Figur weiter zeigt, ist in der nicht gesteuerten Phase L3 eine elektrisch betätigte Schaltstelle SST zwischengeschaltet, wobei diese Schaltstelle SST von einer zweiten Steuerung STRG2 entsprechend gesteuert wird.
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Die erste und die zweite Steuerung STRG1 und STRG2 können, wie die einzige Figur zeigt, zu einer Gesamtsteuerung STRG zusammengefasst sein, wobei gegebenenfalls Steuerungskomponenten und/oder auch Schaltungskomponenten für beide Steuerungen zusammengefasst sein können. Diesen Sachverhalt symbolisiert ein angedeuteter Verbindungsstrich zwischen den einzelnen Steuerungen STRG1 und STRG2.
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Neben den schon erwähnten Phasen L1 bis L3 ist noch ein Schutzleiter PE (engl.: Protective Earth) gezeigt, der für eine Ableitung eines Fehlerstrom auf eine entsprechende Schutzerde vorgesehen ist.
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Die Phasen L1 bis L3 werden von einem Generator erzeugt, der in der Figur nicht näher dargestellt ist.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die jeweiligen Steuer-Thyristoren ST1 und ST2 jeweilig Überbrückungsschalter Ü1 und Ü2 auf, die optional vorhanden sein können. Mit Hilfe dieser Überbrückungsschalter Ü1 und Ü2 lassen sich die betreffenden gesteuerten Phasen L1 und L2 zu vorgegebenen Zeiten direkt, das heißt, ungesteuert, auf den Drehstrommotor M durchschalten. Eine solche vorgegebene Zeit ist beispielsweise der Zeitpunkt, zu dem der Drehstrommotor M sanft angelaufen ist und die Sanftanlaufsteuerung für den weiteren Betrieb nicht mehr benötigt. Auf diese Weise kann die Verlustleistung minimiert und damit wiederum zum Beispiel ein gegebenenfalls benötigter Kühlkörper verkleinert werden.
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Die Grundlegende Funktionsweise der dem Prinzipschaltbild gemäß der Figur zu Grunde liegenden Schaltungsanordnung ist folgende:
Ausgehend von einem Schaltungszustand, in dem die zweiphasig gesteuerte Sanftanlaufsteuerung bereits abgeschaltet ist, wird auch die nicht phasenanschnittgesteuerte Phase L3 für den Drehstrommotor M abgeschaltet.
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Vor dem Einschalten der zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung für den Drehstrommotor M wird zuerst durch die Schaltstelle SST die nicht phasenanschnittgesteuerte Phase L3 für den Drehstrommotor M eingeschaltet.
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Im eingeschalteten Zustand der zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung ist durch die Schaltstelle SST die nicht phasengesteuerte Phase L3 für den Drehstrommotor M eingeschaltet und bleibt eingeschaltet.
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Zum Abschalten der zweiphasig gesteuerten Sanftanlaufsteuerung für den Drehstrommotor M werden zuerst durch die Steuerung STRG1 die gesteuerten Phasen L1 und L2 abgeschaltet. Danach wird mit Hilfe der Schaltstelle SST die nicht phasengesteuerte Phase L3 für den Drehstrommotor M abgeschaltet.
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Tritt im abgeschalteten Zustand des Drehstrommotors M ein Fehler in einer der beiden phasengesteuerten Phasen L1 oder L2 auf, was beispielsweise an Hand einer entsprechenden Sperrspannung über dem betreffenden Steuerelement beziehungsweise dem betreffenden Steuer-Thyristor ST1 oder ST2 ermittelbar ist, bleibt die Schaltstelle SST geöffnet und die nicht phasengesteuerte Phase L3 bleibt für den Drehstrommotor M abgeschaltet. Auf diese Weise kommt es im Drehstrommotor M zu keinem Stromfluss und zu keinem Anlaufen des Drehstrommotors M.
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Tritt im eingeschalteten Zustand des Drehstrommotors M ein Fehler in einem der beiden gesteuerten Phasen L1 oder L2 auf, zum Beispiel in der Phase L1 beispielsweise durch einen durchkontaktierten Steuer-Thyristor ST1, wird der Drehstrommotor M über die Steuerung der zweiten gesteuerten Phase L2, das heißt, von der zweiten gesteuerten Phase, die nicht vom Fehler erfasst ist, und der Schaltstelle SST, die die ungesteuerte Phase L3 abschaltet, abgeschaltet.
