DE1463261C - Schutzanordnung für ein elektrisches Wechselstromgerät - Google Patents

Description

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auch vollständig entfallen, wenn der Anlaßkondensator Mittelleiter hat, befindet sich der Mittelpunkt M der gleichzeitig seine Funktion übernimmt; dies wird Arbeitswicklung 9, wie durch die gestrichelt gezweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß die Innen- zeichnete Leitung 13 angedeutet, effektiv auf Erdfolie des als Folienkondensator ausgebildeten Anlaß- potential. Die mit C₁ bis C₆ bezeichneten Kondenkondensators sich über die Außenfolie hinaus in der 5 satoren stellen die Streukapazitäten zwischen dem Weise erstreckt, daß die zwischen der Innenfolie und Gehäuse 14 und der Motorwicklung 7 dar, über dem Kondensatorgehäuse gebildete Kapazität die welche kapazitive Ableitströme zum Gehäuse fließen, zwischen Außenfolie und Kondensatorgehäuse ge- Zu diesem Ableitstrom zum Gehäuse 14 tragen bildete Kapazität um einen solchen Betrag übersteigt, üblicherweise auch kapazitive Kopplungen der jedaß ein dem über die Streukapazitäten fließenden io weiligen Elektrode 11 bzw. 12 des Kondensators 10 Ableitstrom entgegengesetzt gerichteter, betragsglei- mit dem Metallgehäuse des Kondensators bei, wenn eher Ausgangsstrom fließt und daß das Kondensator- dieses mit dem Motorgehäuse 14 in Berührung gehäuse am Motorgehäuse angelenkt ist. Diese An- kommt. Diese Wirkung ist mittels der Kapazitäten 11a Ordnung hat gegenüber allen bekannten den erheblichen und 12a in Fig. 3 veranschaulicht, welche die Vorzug, daß überhaupt kein zusätzliches Bauteil 15 Elektroden 11 und 12 mit dem metallischen Kondenbenötigt wird, um das Gehäuse spannungsfrei zu satorgehäuse 15 koppeln, das seinerseits mit dem halten. Gehäuse 14 elektrischen Kontakt hat. Berührt eine

Die erfindungsgemäße Schaltung kann auch bei in F i g. 3 als Widerstand R dargestellte geerdete Wechselstromgeräten angewendet werden, die als Person das Gehäuse 14, so fließt ein aus den Ableit-Mehrphasen-Stromgeräte ausgeführt sind; um einen 20 strömen zwischen Gehäuse 14 und dem Anlaßphasenrichtigen Ausgleichsstrom zu erhalten, müssen kondensator 10 bzw. den verschiedenen Motorwickhierbei mehrere zwischen das Gehäuse und einige lungsabschnitten resultierender Ableitstrom / über der Induktivitäten-Anschlüsse geschaltete Ausgleichs- diese Person.

kondensatoren vorgesehen sein. Bei derartigen Geräten, Die Schaltung nach Fig. 3 a ist der Schaltung nach

bei denen die Induktivitäten aus den Wicklungen 25 F i g. 3 im übrigen äquivalent. Die Kapazität C₇, die

eines Drehstrommotors bestehen, ist vorteilhafterweise zwischen dem Gehäuse 14 und der angenommenen

je ein Ausgleichskondensator mit zwei der drei Anzapfung A der Motorwicklung 7 liegt, liefert einen

spannungsführenden Drehstromanschlüsse verbunden, Ableitstrom /, der gleich der Summe aller über die

wobei die Ausgleichskondensatoren so bemessen und Kapazitäten C₁ bis C₆, 11a und 12a (in Fig. 3)

angeordnet sind, daß durch sie ein dem über die 30 fließenden Ableitströme ist. Eine Kapazität 16, die zum

Wicklungs-Gehäuse-Kapazitäten fließenden Ableit- Erzeugen eines dem Ableitstrom / betragsgleichen

strom entgegengesetzt gerichteter, betragsgleicher Aus- Ausgleichsstroms geeignet ist, ist zwischen dem

gleichsstrom fließt. Gehäuse 14 und einem Anschluß χ der Anschluß-

Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand einiger leitung 6 angeschlossen, wobei auf der einen Seite

Ausführungsbeispiele in den F i g. 1 bis 4 der Zeich- 35 des Mittelpunkts M der Arbeitswicklung 9 der An-

nung dargestellt, welche nachstehend näher erläutert Schluß χ und auf der entgegengesetzten Seite die

sind. Es zeigt angenommene Anzapfung A liegt. Über diese Kapa-

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht von Teilen eines zität 16 fließt ein dem Ableitstrom entgegengesetzter

Elektromotors in einem Gehäuse, Ausgleichsstrom, so daß das Gehäuse spannungsfrei

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Wickel- 40 wird. Da sich die Größe des Stroms / durch Messung

kondensators, welcher teilweise geöffnet dargestellt leicht ermitteln läßt, wird die Kapazität 16 aus der

ist und welcher beispielsweise für das Gerät gemäß Beziehung

F i g. 1 verwendbar ist, r

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung, beispielsweise C =

für das elektrische Gerät nach Fig. 1, gemäß einer 45 2π f · E_x

ersten Ausgestaltung der Erfindung, bestimmt, wobei

F i g. 3 a eine vereinfachte Darstellung der Schal- j _{= der am Gehäuse 14 geme}ssene Ableitstrom,

tung nach F1 g. 3 gemäß einer anderen Ausgestaltung * _ ^ p_req_Uenz

der Erfindung und _ ^ = das Potential an dem Anschluß χ gegen Erde

F1 g. 4 eine schematische Darstellung eines drei- 50

phasigen elektrischen Geräts. bedeutet.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten elektrischen Gerät Selbstverständlich kann die angenommene An-

befinden sich in einem Gehäuse 1 der Elektromotor 2 zapfung A nach Fig. 3 a auch auf der x-Seite bezüg-

und der Kondensator 3, welcher mittels der elektri- lieh des Mittelpunkts M der Arbeitswicklung 9 liegen,

sehen Leiter 4 an den Motor 2 angeschlossen ist. 55 In diesem Falle wäre die Kapazität 16 zwischen dem

Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere Gehäuse 14 und einem Anschluß y anzuschließen, und für Geräte zum Anschluß an ein- oder dreiphasige in obiger Formel wäre E_x durch E_y zu ersetzen. 220- bzw. 380-V-Netze geeignet, bei denen der Mittel- Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der leiter des Netzes geerdet, jedoch am Gerät kein zu- Erfindung ist der Anlaßkondensator 10 selbst so aufgänglicher Nullpunkt vorhanden ist. 60 gebaut, daß die Kapazität 16 entfallen kann. Aus den

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung des in F i g. 3 und 3a ist ersichtlich, daß die Ableitströme

F i g. 1 gezeigten Gerätes. An einer 220-V-Wechsel- zwischen den Kapazitäten 11a und 12a und dem

strom-Speiseleitung mit den Anschlußleitungen 5 und 6 Gehäuse 14 entgegengesetzte Polarität besitzen. Bei

ist eine Motorwicklung 7 angeschlossen, deren Arbeits- dieser Ausführungsform wird der über die Kapazität

wicklung 9 parallel zu einer Reihenschaltung aus 65 12 a fließende Ableitstrom im wesentlichen gleich dem

Anlaßwicklung 8 und Anlaßkondensator 10 mit den über die Äquivalenzkapazität C₇ fließenden Ableit-

Elektroden 11 und 12 geschaltet ist. strom / gemacht. Da die Kapazität 12a an die x-Seite

Da der Stromkreis eine Energiequelle mit geerdetem angeschlossen ist, ist ihr Ableitstrom dem der an die

.y-Seite angeschlossenen Kapazität C₇ entgegengesetzt und im wesentlichen gleich groß.

Nimmt man also die den Schaltungen nach F i g. 3 zugrunde liegenden Voraussetzungen, wird der resultierende Ableitstrom / dadurch beseitigt, daß die Kapazität 12a in geeigneter Weise vergrößert und die Kapazität 11a gleichzeitig in passender Weise vermindert wird.

F i g. 2 zeigt einen Wickelkondensator 17, der als der in Fig. 3 und 3a gezeigte, an den Motor angeschlossene Kondensator 10 verwendet werden kann und der so aufgebaut ist, daß er den gewünschten Ausgleichsstrom in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugt. Der Wickelkondensator 17 enthält einen gewickelten Teil 18, der aus einer inneren Elektrodenfolie 19 und einer äußeren Elektrodenfolie 20 besteht, die durch eine oder mehrere zwischen ihren aneinander angrenzenden Flächen liegende Isolierfolien 21, 22 gegeneinander isoliert sind, wobei die so entstehende Rolle gewünschtenfalls von einer Isolierfolie 23 ummantelt und in einem Kondensatorgehäuse 24 eingeschlossen ist. Die Anschlußklemmen 25 und 26 sind mittels'- elektrischer Leiter mit den jeweiligen Elektrodenfolien verbunden. Das äußere Ende der Innenfolie 19 ragt über das entsprechende »5 Ende der Außenfolie 20 um einen vorbestimmten Betrag hinaus, so daß die Kapazität zwischen der Folie 19 und dem Gehäuse 24 in dem gewünschten Maße zunimmt.

Je nach der Lage der angenommenen Anzapfung A bezüglich des Mittelpunktes M brauchen die Anschlüsse des Wickelkondensators 17 gegebenenfalls nur vertauscht zu werden.

Während der Gegenstand der Erfindung vorstehend lediglich im Zusammenhang mit Einphasensystemen beschrieben wurde, ist er ebensogut bei Mehrphasensystemen anwendbar. F i g. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer innerhalb eines Gehäuses 28 angeordneten dreiphasigen Motorwicklung 27 in Sternschaltung, bei welcher die erfindungsgemäße Anordnung angewendet ist. Bei derartigen Geräten bestehen kapazitive Kopplungen zwischen den jeweiligen Phasenwicklungen und dem Gehäuse 28, auf Grund derer Ableitströme zum Gehäuse in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben entstehen. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, sind die Phasenwicklungen 29, 30 und 31 über die Streukapazitäten 29 a, 30 a bzw. 31a mit dem Gehäuse 28 gekoppelt. Um die erfindungsgemäße Anordnung auch bei Mehrphasensystemen anzuwenden, ist es wie bei den vorstehend beschriebenen Einphasensystemen erforderlich, dem Gehäuse 28 einen Ausgleichsstrom zuzuführen, der gleich groß und in der Phase entgegengesetzt ist. Normalerweise hat der Ableitstrom zum Gehäuse eine andere Phase als irgendeine der Speisespannungen, d. h. eine andere Phase als irgendeine der Phasenwicklungen 29, 30 und 31. Deshalb ist es bei Anwendung der Erfindung auf ein solches Mehrphasensystem notwendig, dem Gehäuse Ausgleichsströme aus zwei Leitungsquellen zuzuführen. In der Praxis kann die Erfindung bei solchen Systemen in der Weise Anwendung finden, daß zunächst die Größe und die Phase des Ableitstromes /(Fig. 4) gemessen wird. Wenn diese Werte bekannt sind, wird unter Verwendung von dem Fachmann geläufigen vektoranalytischen Rechenverfahren bestimmt, welche der Phasenwicklungen dem Ableitstrom um weniger als 180° voreilt und welche ihm um weniger als 180° nacheilt, und außerdem die Größe des Ausgleichsstroms, der von jeder der drei Phasenwicklungen zum Gehäuse 28 fließen muß.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Ausgleichsstrom dadurch erzeugt, daß die Kapazität 32 zwischen die Wicklung 29 und das Gehäuse 28 und die Kapazität 33 zwischen die Wicklung 31 und das Gehäuse 28 gelegt wird und daß die Kapazitäten so bemessen sind, daß zum Gehäuse 28 ein dem Ableitstrom / gleich großer und ihm entgegengesetzter resultierender Ausgleichsstrom fließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 einer innerhalb eines elektrisch leitfähigen, jedoch Patentansprüche: nicht geerdeten Gehäuses angeordneten, über zwei Anschlußleitungen gespeisten Induktivität, bei der

1. Schutzanordnung für ein elektrisches Wechsel- sich wenigstens eine Stelle zwischen deren Anschlüssen stromgerät mit wenigstens einer innerhalb eines 5 auf Erdpotential befindet, mit Streukapazitäten elektrisch leitfähigen, jedoch nicht geerdeten Ge- zwischen Gehäuse und Induktivität und mit wenigstens häuses angeordneten, über zwei Anschlußleitungen einer zwischen das Gehäuse und eine der Anschlußgespeisten Induktivität, bei der sich wenigstens leitungen geschalteten Kapazität zum Anschluß an eine Stelle zwischen deren Anschlüssen auf Erd- Netzen ohne Nulleiter.

potential befindet, mit Streukapazitäten zwischen io Bei Geräten der genannten Art, wie z. B. Motoren,

Gehäuse und Induktivität und mit wenigstens einer Relais, Schaltern, fließen zwischen dem leitenden

zwischen das Gehäuse und eine der Anschluß- Gehäuse des Geräts und den Einbauten kapazitive

leitungen geschalteten Kapazität zum Anschluß Ableitströme. Infolge der Ableitströme kann am

an Netzen ohne Nulleiter, dadurch ge- Gehäuse eine hohe Spannung entstehen, so daß die

kennzeichnet, daß die Kapazität (16; 12a; 15 Gefahr eines elektrischen Schlages bei Berührung des

32,33) zwischen Gehäuse (1; 14; 28) und Anschluß- Gehäuses entsteht.

leitung (5, 6) an derjenigen Anschlußleitung (6) Bei einer bekannten Schaltung (deutsche Patent-

angelenkt ist, welche ein Potential aufweist, das schrift 713 337) ist zwischen jede der beiden Anschluß-

dem ohne diese Kapazität am Gehäuse (1; 14; 28) leitungen und dem Gehäuse ein Kondensator geschaltet

durch die Streukapazitäten (C₁ bis C₇; 29 a, 30a, so sowie gegebenenfalls ein weiterer Kondensator zwi-

31a) auftretenden Potential entgegengesetzt ist, sehen die beiden Anschlußleitungen. Dabei wird eine

. und daß diese Kapazität (16; 12a; 32, 33) so be- Spannung am Gehäuse bei unsymmetrischer Speisung

messen ist, daß über sie ein dem über die Streu- zumindest herabgesetzt. Bei einer symmetrischen

kapazitäten fließenden Ableitstrom entgegengesetzt Anordnung ist dabei das Gehäuse spannungsfrei.

. gerichteter, betragsgleicher Ausgleichsstrom fließt. 25 Jedoch ist diese Schaltung recht aufwendig.

2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, bei der Bei der durch die deutsche Patentschrift 904 312 die Induktivität aus der Wicklung eines zwei- bekannten Schaltung für Hochspannungstransformapoligen Elektromotors besteht und im Motor- toren werden die Wicklungs-Gehäuse-Kapazitäten wicklungskreis ein Anlaßkondensator vorgesehen durch eine besondere Anordnung der Steuerschirmist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem 3° beläge für Spannungsstoßwellen weitgehend unwirk-Anschluß (A', Y) des Anlaßkondensators (10) und sam gemacht. Bei dieser Schaltung ist jedoch das

. dem Gehäuse (14) eine Kapazität (16) geschaltet ist. Gehäuse geerdet, und es wird nur die Vermeidung von

3. Schutzanordnung nach Anspruch 2 mit einem Durchschlägen infolge von Stoßwellen z.B. bei gewickelten Folienkondensator als Anlaßkonden- Blitzschlag bezweckt. Die genannten Schwierigkeiten sator, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfolie 35 treten somit dort gar nicht auf.

(19) des Anlaßkondensators (10) sich über die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Außenfolie (20) hinaus in der Weise erstreckt, daß Schutzanordnung für beliebig aufgebaute Wechsel-

die zwischen der Innenfolie (19) und dem Konden- Stromgeräte der eingangs genannten Art anzugeben,

satorgehäuse (24) gebildete Kapazität die zwischen die mittels einer einfachen Schaltung eine Aufladung

Außenfolie (20) und Kondensatorgehäuse (24) ge- 40 des Gehäuses infolge der Streukapazitäten ohne Erdung

bildete Kapazität um einen solchen Betrag über- des Gehäuses zuverlässig verhütet,

steigt, daß ein dem über die Streukapazitäten Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Bezug

fließenden Arbeitsstrom entgegengesetzt gerich- auf die eingangs genannte Schutzanordnung dadurch

teter, betragsgleicher Ausgleichsstrom fließt und gelöst, daß die Kapazität zwischen Gehäuse und

daß das Kondensatorgehäuse (24) am Gehäuse (14) 45 Anschlußleitung an derjenigen Anschlußleitung ange-

angelenkt ist. lenkt ist, welche ein Potential aufweist, das dem ohne

4. Schutzanordnung nach. Anspruch 1, ange- diese Kapazität am Gehäuse durch die Streukapazitäten wendet bei einem Mehrphasen-Stromgerät, dadurch auftretenden Potential entgegengesetzt ist, und daß gekennzeichnet, daß mehrere zwischen das Ge- diese Kapazität so bemessen ist, daß über sie ein ■ häuse (28) und einige der Induktivitäten-Anschluß- 50 dem über die Streukapazitäten fließenden Ableitstrom leitungen geschaltete Kapazitäten (32, 33) vorge- entgegengesetzt gerichteter, betragsgleicher Ausgleichssehen sind. strom fließt. Auf diese Weise ist die gesamte Schaltungs-

5. Schutzanordnung nach Anspruch 4, bei der anordnung gegenüber dem Gehäuse gleichsam symdie Induktivitäten aus den Wicklungen eines metriert, so daß sich die kapazitiven Ströme gegen-Drehstrommotors bestehen, dadurch gekennzeich- 55 seitig aufheben und das Gehäuse sich nicht gegenüber net, daß je eine Kapazität (32, 33) mit zwei der Erdpotential aufladen kann, nur vorausgesetzt, daß drei spannungsführenden Drehstromanschlüsse ver- an irgend einem im Inneren des Gehäuses befindbunden ist und daß die beiden Kapazitäten (32, liehen Punkt der Schaltung Erdpotential vorhanden 33) so bemessen und angeordnet sind, daß durch sie ist. Diese Schaltung hat den Vorteil, besonders ein dem über die Streukapazitäten (29a, 30a, 31a) 60 einfach im Aufbau zu sein, da z. B. bei Einphasenfließenden Ableitstrom entgegengesetzt gerichteter, systemen nur eine Ausgleichskapazität benötigt wird betragsgleicher Ausgleichsstrom fließt. und auf Erdleiter verzichtet werden kann.

Wenn die Induktivität aus der Wicklung eines

zweipoligen Wechselstrommotors besteht und im

, . ⁶5 Motorwicklungskieis beispielsweise ein Anlaßkondensator vorgesehen ist, ist vorteilhafterweise zwischen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzanordnung einem Anschluß des Anlaßkondensators und dem

für ein elektrisches Wechselstromgerät mit wenigstens Gehäuse ein Kondensator geschaltet. Dieser kann