DE1613832C - Schutzeinrichtung fur Mehrfachantriebe - Google Patents

Description

Als Mehrfachantriebe werden Anordnungen bezeichnet, bei denen ein Nutzgerät durch mehrere Antriebsmaschinen, heute fast ausschließlich elektromagnetischer Art, angetrieben wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich Vorzugsweise auf Antriebe durch elektromagnetische Vibratoren. Diese elektromagnetischen Vibratoren sind über das Nutzgerät mechanisch gekoppelt. Außerdem müssen diese Mehrfachantriebe zwangsläufig aus derselben Energiequelle, dem zur Verfugung stehenden elektrischen Netz, gespeist werden, so daß sie sämtlich am Netz parallel geschaltet sind. Infolge der Parallelschaltung auf der Energieversorgungsseite und der Kopplung auf der Arbeitsseite durch das Arbeiten auf das gleiche Nutzgerät können sogenannte Koppelresonanzen auftreten, die den ordnungsgemäßen Betrieb stören und das eine oder mehrere Geräte gefährden können. Diese Koppelresonanzen schaukeln sich zu besonders gefährlichen Größen auf, wenn auf der Speiseseite der Antriebe Ausgleichsströme infolge der Individualtoleranzen der einzelnen Geräte fließen können.

Es ist bekannt, das Fließen von Ausgleichsströmen durch das Einfügen von Gleichrichtern zu unterbinden.

Elektromagnetische Vibratoren benötigen zu ihrer Speisung aus dem vorhandenen Energienetz Anschlußgeräte, die auf Transduktor- oder Thyristorbasis aufgebaut sind. Bei Mehrfachantrieben werden im airgemeinen auch Mehrfachanschlußgeräte verwendet. Zur Vermeidung von Ausgleichs- bzw. Koppelströmen und damit Koppelresonanzen werden diese Anschlußgeräte am Ausgang mit Gleichrichtern entsprechend der Anzahl von Vibratoren versehen.

Fällt in einem Mehrfachantrieb nun ein Einzelgerät aus, so werden zwangsläufig die restlichen Antriebsgeräte überbeansprucht, bzw. bei Verwendung von elektromagnetischen Vibratoren schlagen diese an bis zur Zerstörung oder werden thermisch überlastet, so daß Schutzeinrichtungen notwendig sind, die den Ausfall eines Gerätes anzeigen oder gleich den gesamten Mehrfachantrieb stillegen.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine bekannte Schutzeinrichtung für Mehrfachantriebe mit elektromagnetischen Vibratoren. Als Beispiel ist die Speisung über einen Thyristor 1 gezeigt. Die Leistungssteuerung erfolgt als Anschnittssteuerung über das Thyristorstcuergerät 2. Das gezeigte Schaltbild stellt ein Mehrfachanschlußgerät 3 zum Antrieb und Regeln von beispielsweise zwei Vibratoren 4 und 5 dar. Zur Vermeidung von Ausgleichsströmen werden in die einzelnen Speisezweige der Vibratoren Gleichrichter 6 α bzw. 6 b eingeschaltet. In bekannter Weise werden in Reihe zu diesen Gleichrichtern Widerstände 7 a bzw. Ib geschaltet, an denen eine Spannung abfällt, die auf Schutzrelais 8 a bzw. Hb aufgegeben wird. Zusätzlich werden zweckmäßigerweise in jedem Abzweig Überstromsicherungen 0 α bzw. 9 b angeordnet. Die beiden Relais 8 α und 8/; sind im gezeigten Beispiel mit Arbeitskontakten ausgerüstet, die in einem Schutzstromkreis IO liegen, der beispielsweise auf das Schallschutz für den gesamten Mehrfachantrieb einwirkt.

Fällt nun einer der Vibratoren aus, sei es durch Leitungsbruch oder Masscschhiß, dann spricht tier ^fi5 Motorschutzschalter bzw. die Sicherung an und der betreffende Zweig wird stromlos. Der Spannunusabfall ;ini Widerstand 7 entfällt, so .lal.J das Relais 8 abfällt und den Steuerstromkreis 10 unterbricht. Dadurch wird die gesamte Anlage stillgelegt.

Es sind weiter auch schon Schaltungen bekannt, bei denen an Stelle der Widerstände 7 Stromwandler eingesetzt sind, die die Relais speisen.

Diese beiden bekannten Schutzschaltungen haben folgende Nachteile:

Die Widerstände bzw. die Stromwandler zur Speisung der Melderelais müssen jeweils entsprechend der Größe des Vibratorstromes ausgewählt und bemessen werden. Für das breite Spektrum der Typenreihe von Vibratoren und unter Berücksichtigung der drei meistens zur Verfügung stehenden Speisespannungen: 220 V, 380 V und 500 V ist eine relativ große Anzahl von Widerständen unterschiedlichen Widerstandswertes und unterschiedlicher Leistung, bzw. von Wandlern unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisses notwendig.

Unter Verwendung von handelsüblichen Relais liegen die Verlustleistungen in der Größenordnung von 5 bis 15 W, d. h., sie müssen bei der Bemessung der Elemente und insbesondere der Gehäuse der Anschlußgeräte entsprechend berücksichtigt werden.

Der größte Nachteil der bekannten Schaltungen liegt jedoch darin, daß ein Ausfall des Gleichrichters nicht erfaßt wird. Insbesondere Si-Gleichrichter sind gegen Überspannungen sehr empfindlich. Werden sie auch nur geringfügig durch Überspannungsspitzen überbeansprucht, verlieren sie ihre Sperrfähigkeit. Der Gleichrichter kann auch durch Überlastung seine Sperrfähigkeit verlieren, wobei die Kathodenstrecke kurzgeschlossen wird. Der Speisestrom des Vibratorantriebes fließt jedoch nach wie vor über den Schutzwiderstand bzw. den Schutzwandler, so daß das Relais die Störung nicht anzeigen kann. Der zum Schütze gegen Ausgleichsströme jedoch eingefügte Gleichrichter erfüllt seine Funktion nicht mehr, so daß Ausgleichsströme fließen und Koppelresonanzen auftreten können, die zur Zerstörung des Gerätes führen können.

Die aufgeführten Nachteile werden bei einer Schutzeinrichtung mit je einem im Störungsfalle meldenden oder die Gesamtspeisung unterbrechenden Relais für wechselstromgespeiste parallelgeschaltete elektromagnetische Mehrfachantriebe, insbesondere elektromagnetische Vibratorantriebe, die mittels eines Thyristors oder Transduktors als Stellglied über je einen Trenngleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Sperrspannung des Trenngleichrichters als .Fühlgröße zur Auslösung der Schutzeinrichtung herangezogen ist.

Es ist bereits eine Einrichtung zur Erfassung von Fehlern an elektrischen Ventilen bekannt für Anlagen, in denen wenigstens jeweils zwei Ventile zueinander parallel geschaltet sind, insbesondere solchen mit einer größeren Anzahl von zusammenarbeitenden Ventilen, bei welcher ein praktisch geschlossener Eisenkern mit wenigstens annähernd rcchteckförmiger Magnetisierungskurve eine der an das Ventil angeschlossenen Leitungen umschließt und außerdem mit einer Hilfswicklung und einer Meßwicklung versehen ist, wobei die Hilfswicklung über einen Vorwiderstand zum Ventil parallel geschaltet ist.

Diese Hinrichtung ist dazu bestimmt, Störungen einer Zeile zu erfassen, bei welcher die Zelle stromuiulurchiiissig wird oder einen Kurzschluß bildet. Der magnetische Kern wird durch den Λ: beits^tioin in

denjenigen Halbwellen, in denen der Strom durch die Zelle fließt, vormagnetisiert und in der darauffolgenden Halbwelle durch die an der Hilfswicklung anliegende Sperrspannung wieder entmagnetisiert, wenn die Zelle in Ordnung ist und sperrt.

Ist jedoch infolge eines Fehlers in der Zelle der über diese fließende Strom unterbrochen bzw. kann infolge Kurzschlußbildung keine Sperrspannung mehr entstehen, erfolgt keine Entmagnetisierung mehr und der Kern bleibt in der Sättigung. Während ■ also bei ordnungsgemäßem Betrieb der Zelle an der Meßwicklung des Kernes eine Wechselspannung abgenommen werden kann, wird die Spannung an der Meßwicklung bei der Unterbrechung des Arbeitsstromes oder bei Kurzschluß der Zelle praktisch zu Null.

Die Schutzeinrichtung nach der Erfindung beschränkt sich auf die Erfassung eines fehlerbedingten Kurzschlusses in einem der Ventile durch die Verwendung der Sperrspannung als Fühlgröße.

Da einem Gleichrichter im Sperrzustand nur ein geringer Strom entnommen werden kann und andererseits die Einrichtung auch bei stärk unterschiedlichen Spannungen arbeiten soll, wird in üblicher Weise eine Verstärkung über einen Transistor vorgenommen und erst das verstärkte Signal dem Melderelais aufgegeben.

Zum Schütze des- Transistors gegen Überspannungen ist es zweckmäßig, seinem Eingang, der Basis-Emitter-Strecke, in bekannter Weise eine Begrenzungsdiode vorzuschalten. Diese Begrenzungsdiode kann eine Zener-Diode oder ein Siliziumvaristor, d. h. eine doppelbegrenzende Diode, sein.

Weiter wird dem Transistoreingang in bekannter Weise zweckmäßig ein Glättungskondensator vorgeschaltet.

F i g. 2 zeigt die Strom- und Spannungsverhältnisse bei Belastung an den Gleichrichtern und F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung.

In F i g. 2 sind die Strom- und Spannungsverhältnisse bei Vibratorlast aufgezeichnet. Infolge der induktiven Last des Vibrators weist der Stromfluß eine Länge auf, die mehr als drei Viertel der Periodendauer der speisenden Wechselspannung beträgt. Als Sperrspannung tritt ein relativ kleiner Abschnitt der einen Halbwelle auf. Diese Sperrspannung wird entsprechend der Größe der Sperrwiderstände des Thyristors bzw. des nachgeschalteten Trenngleichrichters auf diese beiden Elemente aufgeteilt.

Gemäß F i g. 3 wird die am Gleichrichter 6 anstehende Sperrspannung erfindungsgemäß zur Meldung des Betriebszustandes, des Vibrators und der Funktionsfähigkeit des Trenngleichrichters 6 verwendet. Der Spannungsabfall wird über einen hochohmigen Widerstand 11 der Basis eines Transistors zugeführt. An der Basis-Emitter-Strecke liegt die Begrenzerdiode 12, die es verhindert, daß die Spannung zwischen Basis und Emitter unzulässige Werte erreicht und es ermöglicht, daß die gleiche Schutzeinrichtung auch bei sehr stark schwankenden Spannungsverhältnissen am Gleichrichter, wie sie z. B. durch unterschiedliche Speisespannungen 220 V, 380 V oder 500 V auftreten, verwendet werden kann.

Der Kondensator 13 bildet in Verbindung mit dem Widerstand 11 ein Glättungsglied, das die steilen angeschnittenen Spannungshalbwellen glättet. Außerdem fällt dadurch bei momentaner Spannungsunterbrechung das Relais nicht ab.

Im Kollektorkreis, der vom Transformator 16 und Gleichrichter 5 gespeist wird, liegt das Melderelais 10, dem in bekannter Weise eine Freilaufdiode 17 parallel geschaltet ist.

Derartige Anordnungen werden an jedem Trenngleichrichter angeschlossen.

Die ganze Anordnung ist demgemäß unabhängig von der Größe des Vibratorstromes und von der Größe der Netzwechselspannung. Sie kann also auch zum Schutz von Mehrfach-Anschlußgeräten, die für unterschiedliche Netzspannungen ausgelegt sind, verwendet werden. Die Verlustleistung ist wesentlich geringer als bei den bekannten Anordnungen.

Bei Mehrfachanordnungen muß der Speisetransformator 16 jeweils für jeden Meldekreis eine sekundäre Speisewicklung aufweisen.

Für die Gegenstände der Unteransprüche wird Schutz nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 begehrt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung mit je einem im Störungsfalle meldenden oder die Gesamtspeisung unterbrechenden Relais für wechselstromgespeiste parallelgeschaltete elektromagnetische Mehrfachantriebe, insbesondere elektromagnetische Vibratorantriebe, die mittels eines Thyristors als Stellglied über je einen Trenngleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrspannung der Trenngleichrichter (6) als Fühigröße zur Auslösung der Schutzeinrichtung herangezogen ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an jedem Trenngleichrichter (6) anliegende Sperrspannung über einen aus einer Hilfsspannungsquelle gespeisten Transistor (14) verstärkt dem Unterbrechungs- bzw. Melderelais (8) aufgeschaltet ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistoreingang (Basis-Emitterstrecke) eine Begrenzungsdiode (12) vorgeschaltet ist.

4. Schutzeinrichtung nach. Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistoreingang ein Glättungskondensator (13) vorgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen