DE10205664B4 - Circuit for a three-phase motor - Google Patents
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Abstract
Elektrische Schaltung für eine an die drei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossenen Drehstrommotors zur Kontrolle des drehfeldrichtigen Anschlusses des Motors und zur Erkennung des Ausfalls einer der Phasen an deren Anschlussklemmen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die erste Anschlussklemme L1 und die dritte Anschlussklemme L3 ein Spannungsteiler (R1, R3) und zwischen die zweite Anschlussklemme (L2) und die dritte Anschlussklemme (L3) ein Tiefpass 1. Ordnung (R2, C1) geschaltet sind, die Phasenspannung der zweiten Anschlussklemme (L2) sich zur Phasenspannung der ersten Anschlussklemme (L1) verschiebt, und dass eine Auswerteschaltung (Z1, Z2, OK1, R4, μC) zwischen einem Abgriffspunkt (MP1) des Spannungsteilers (R1, R3) und einem Abgriffspunkt (MP2) des Phasenschiebers (R2, C1) die Summenspannung (S) der geteilten Phasenspannung und der verschobenen Phasenspannung abgreift, wobei der zeitliche Verlauf der Summenspannung (S) bei drehfeldunrichtigem Anschluss und bei Phasenausfall von der Summenspannung im Normalfall abweicht.Electrical circuit for a three-phase motor connected to the three phases of a three-phase network for checking the correct field connection of the motor and for detecting the failure of one of the phases at its terminals, characterized in that between the first terminal L1 and the third terminal L3 a voltage divider (R1, R3) and between the second terminal (L2) and the third terminal (L3) a first order low pass (R2, C1) are connected, the phase voltage of the second terminal (L2) shifts to the phase voltage of the first terminal (L1), and in that an evaluation circuit (Z1, Z2, OK1, R4, μC) between a tapping point (MP1) of the voltage divider (R1, R3) and a tapping point (MP2) of the phase shifter (R2, C1) has the divided voltage (S) of the divided phase voltage and tapped off shifted phase voltage, wherein the time course of the sum voltage (S) at Drehfeldarnrichtigem connection and at Phasenausf all deviates from the sum voltage in the normal case.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung für einen an die drei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossenen Drehstrommotor zur Kontrolle des drehfeldrichtigen Anschlusses des Motors und zur Erkennung des Ausfalls einer der Phasen an deren Anschlussklemmen.The invention relates to an electrical circuit for a connected to the three phases of a three-phase network three-phase motor for controlling the correct field connection of the motor and for detecting the failure of one of the phases at the terminals.
Eine derartige Schaltung ist in der
Bei Maschinen, die mit Drehstrommotoren arbeiten, beispielsweise bei Spiralverdichtern (Scroll-Verdichtern) von Wärmepumpen, ist der polungsrichtige Anschluss des Drehstrommotors an das Drehstromnetz wichtig, weil sonst an der Maschine, insbesondere an dem Spiralverdichter, Schäden entstehen können. Beispielsweise bei der Installation oder Reparatur des Spiralverdichters einer Wärmepumpe kann es zu einer unrichtigen Polung kommen. Ein Spiralverdichter ist beispielsweise in der
Ein Ventilaktuator mit einem reversiblen Mehrphasen-Elektromotor ist aus der
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die kostengünstig aufgebaut werden kann und die zuverlässig arbeitet.The object of the invention is to propose a circuit of the type mentioned, which can be constructed inexpensively and works reliably.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the above object is achieved by the features of claim 1.
Im Normalfall, also bei richtiger Polung, und wenn keine Phase ausgefallen ist, besteht zwischen den Abgriffpunkten ein definierter, sich zyklisch wiederholender Spannungsverlauf. Dieser hängt von der Dimensionierung des an der ersten Phase liegenden Spannungsteilers und von der Dimensionierung des an der zweiten Phase liegenden Phasenschiebers ab, wobei die dritte Phase den Bezugspunkt bildet.In the normal case, ie with correct polarity, and if no phase has failed, there is a defined, cyclically repeating voltage curve between the tap points. This depends on the dimensioning of the voltage divider located on the first phase and on the dimensioning of the phase shifter lying on the second phase, the third phase forming the reference point.
Tritt ein Polungsfehler auf, dann ist am Drehstrommotor der Drehsinn des Drehfeldes umgekehrt. Dadurch verändert sich der genannte Spannungsverlauf zwischen den Abgriffpunkten. Tritt ein Phasenausfall auf, dann ändert sich ebenfalls der genannte Spannungsverlauf zwischen den Abgriffpunkten. Beides erkennt die Auswerteschaltung. Diese Detektion von Polungsfehler und Phasenausfall ist baulich einfach, weil nur ein Spannungsteiler und ein Phasenschieber nötig sind.If a polarity error occurs, then the direction of rotation of the rotating field is reversed on the three-phase motor. As a result, the mentioned voltage curve changes between the tapping points. If a phase failure occurs, then the said voltage curve between the tap points also changes. Both recognize the evaluation circuit. This detection of polarity errors and phase failure is structurally simple because only one voltage divider and one phase shifter are needed.
Vorzugsweise formt die Auswerteschaltung den zwischen den Abgriffpunkten anstehenden Spannungsverlauf in eine Impulsfolge um. Dies ist mit handelsüblichen Bauteilen, wie beispielsweise Zenerdioden und Optokoppler, möglich.The evaluation circuit preferably converts the voltage curve present between the tapping points into a pulse sequence. This is possible with commercially available components, such as Zener diodes and optocouplers.
Bei Polungsfehlern und/oder Phasenausfall ändert sich die zeitliche Lage der Impulse der Impulsfolge und/oder die Impulsdauer gegenüber dem Normalfall. Eine solche Impulsfolge ist einfach mittels eines ohnehin in der Maschine, insbesondere Wärmepumpe, zur Regelung eines vorgesehenen Mikrocontrollers oder einer einfachen Logikschaltung auswertbar.In polarity errors and / or phase failure, the timing of the pulses of the pulse train and / or the pulse duration changes compared to the normal case. Such a pulse sequence can be easily evaluated by means of an already in the machine, in particular heat pump, for controlling a designated microcontroller or a simple logic circuit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Aus Führungsbeispiels.Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of an exemplary embodiment.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
- a) an den Anschlussklemmen und Abgriffspunkten,
- b) die Spannungssumme und den Schwellwert und
- c) die daraus gewonnene Impulsfolge.
- a) at the terminals and tapping points,
- b) the voltage sum and the threshold value and
- c) the pulse train derived from it.
Die Schaltung ist an Anschlussklemmen L1, L2, und L3 an die drei Phasen des Drehstromnetzes anschließbar. Zwischen den Anschlussklemmen L1 und L3 liegt ein Spannungsteiler aus ohmschen Widerständen R1 und R3, wobei zwischen den Widerständen R1 und R2 ein erster Abgriffspunkt MP1 besteht.The circuit can be connected to terminals L1, L2, and L3 to the three phases of the three-phase system. Between the terminals L1 and L3 is a voltage divider of ohmic resistors R1 and R3, wherein between the resistors R1 and R2, a first tapping point MP1 exists.
Zwischen die Anschlussklemmen L2 und L3 ist ein Phasenschieber aus einem ohmschen Widerstand R2 und einem Kondensator C1 geschaltet, wobei der Kondensator C1 an der Anschlussklemme L3 und der Widerstand R2 an der Anschlussklemme L2 liegt. Der Phasenschieber bildet einen Tiefpass erster Ordnung. Zwischen dem Widerstand R2 und dem Kondensator C1 besteht ein zweiter Abgriffspunkt MP2.Between the terminals L2 and L3, a phase shifter of an ohmic resistor R2 and a capacitor C1 is connected, wherein the capacitor C1 is connected to the terminal L3 and the resistor R2 to the terminal L2. The phase shifter forms a first order low pass. Between the resistor R2 and the capacitor C1, there is a second tap point MP2.
Die Bauteile R1, R3, R2, C1 sind vorzugsweise so dimensioniert, dass an den Abgriffspunkten MP1 und MP2 gegenüber der als Referenzphase dienenden, an der Anschlussklemme L3 anliegenden Phase im Normalfall Spannungen mit gleichen Absolutwerten anstehen, und der Spannungsverlauf am Abgriffspunkt MP2 vorzugsweise um 180° gegenüber der Spannung am Abgriffspunkt MP1 derart phasenverschoben ist, dass die Spannungsamplituden zu gleichen Zeitpunkten auftreten (vgl.
Zwischen die Abgriffspunkte MP1 und MP2 ist als erste Stufe einer Auswerteschaltung die Reihenschaltung zweier gegensinnig gepolter Zenerdioden Z1, Z2 eines bidirektionalen Optokopplers OK1 und ein ohmscher Widerstand R4 gelegt. Ein Fototransistor des Optokopplers OK1 liegt an Masse GND und über einen Widerstand R5 an einer Versorgungsgleichspannung +Ub, die auch einen Mikrocontroller μC speist (zweite Stufe der Auswerteschaltung. Der Fototransistor liegt an einem der Eingänge des Mikrocontrollers μC. Der Mikrocontroller μC steuert die Funktion einer Wärmepumpe, die einen Scrollverdichter mit Drehstrommotor M aufweist, welcher an die Anschlussklemmen L1, L2, L3 angeschlossen ist.Between the tapping points MP1 and MP2, the series connection of two polarized Zener diodes Z1, Z2 of a bidirectional opto-coupler OK1 and an ohmic resistor R4 is applied as a first stage of an evaluation circuit. A phototransistor of the opto-coupler OK1 is connected to ground GND and via a resistor R5 to a DC supply voltage Ub, which also supplies a microcontroller μC (second stage of the evaluation circuit.) The phototransistor is located at one of the inputs of the microcontroller μC Heat pump having a scroll compressor with three-phase motor M, which is connected to the terminals L1, L2, L3.
Der Mikrocontroller μC ist zur Steuerung der Wärmepumpe ohnehin vorgesehen. Als zusätzliche Funktion verarbeitet er die Signale der beschriebenen Schaltung.The microcontroller μC is provided anyway to control the heat pump. As an additional function it processes the signals of the circuit described.
Bei anderen Ausführungen kann auch vorgesehen sein, anstelle des Mikrocontrollers μC eine einfache Logikbaugruppe vorzusehen, die die Auswertung der Signale der beschriebenen Schaltung übernimmt.In other embodiments, it may also be provided to provide a simple logic subassembly instead of the microcontroller .mu.C, which takes over the evaluation of the signals of the circuit described.
Die Funktion der beschriebenen Schaltung wird im folgenden anhand der
Im Normalfall, also bei richtiger Polung und keinem Phasenausfall liegen zwischen den Anschlussklemmen L1 und L2 der Sinusspannungsverlauf A und zwischen den Anschlussklemmen L2 und L3 der Sinusspannungsverlauf B sowie zwischen den Anschlussklemmen L3 und L1 der Sinusspannungsverlauf C (vgl.
In the normal case, ie with correct polarity and no phase failure between the terminals L1 and L2 of the sinusoidal voltage waveform A and between the terminals L2 and L3 of the sinusoidal voltage waveform B and between the terminals L3 and L1 of the sinusoidal voltage curve C (see.
Auf die Zenerdioden Z1, Z2 wirkt die Summenspannung der Amplitudenwerte der Spannungen C' und B'. Diese Summenspannung ist in
Der Mikrocontroller μC überwacht, ob die Impulsflanken zu den Zeitpunkten t0 mit einer vorgegebenen Toleranz auftreten, und ob die Abfallflanken zu den Zeitpunkten t1 mit einer gewissen Toleranz auftreten, und/oder ob die Impulsdauern zwischen t0 und t1 im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz liegen. Solange dies der Fall ist, steuert er den Motor nach vorgegebenen Kriterien.The microcontroller μC monitors whether the pulse edges occur at the times t0 with a predetermined tolerance, and whether the falling edges at the times t1 occur with a certain tolerance, and / or whether the pulse durations between t0 and t1 are within a predetermined tolerance. As long as this is the case, he controls the engine according to predetermined criteria.
Bei einer Falschpolung des Motors, wenn also die eine oder mehrere der Anschlussklemmen L1, L2, L3 falsch an das Drehstromnetz angeschlossen sind, oder eine der Phasen ausfällt oder nicht angeschlossen ist, ändern sich die in
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