DE1900150A1 - Einrichtung zum Schutze von umlaufenden Kollektormaschinen gegen spontane Kurzschluesse - Google Patents
Einrichtung zum Schutze von umlaufenden Kollektormaschinen gegen spontane KurzschluesseInfo
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Description
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Podliach^O WIpI.-ing. Κ. Π* Uanr p«t..Anw. Betzler
fernsprecher: 5 09 30 f W 398012
515 6,· Dipl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl 39S013
TGi-qrammansdirift: _ A _ _ ., _ . ..... _ . _ _ Telegrammanschrlft:
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München
Etablissement Brissonneau & Lotz, 8 Rue Bellini, Paris, Prankr.
Einrichtung zum Schütze von umlaufenden Kollektormaschinen gegen
spontane Kurzschlüsse.
Die Erfindung betrifft Schutzeinrichtungen an umlaufenden Maschinen
und richtet sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Schütze gegen die Bildung von Lichtbogen oder !Tunken auf den
Kollektoren einer Gleichstrommaschine.
Kommutatormotoren zeigen manchmal Störungen, bei welchen der Strom von seinem Formallauf abgeleitet wird und ein spontaner
Kurzschluss auftritt, der häufig zu Zerstörungen zwischen den Bürsten der Maschine führt.
Die Ursachen für diese Störungen sind vielfältig und unkontrollierbar.
Dagegen gehen diesen Störungen im allgemeinen elektrische Erscheinungen voran, die sich in Form von gedämpften elektrischen
Schwingungen zeigen, deren Amplitude wenig schwankt, deren Frequenz aber beträchtLich in den Augenblicken zunimmt, die dem spontanen
Kurzschluss vorausgehen.
Die Erfindung erstrebt die Vermeidung dieser Kurzschlüsse durch Verwendung einer Schutzvorrichtung, welche diese elektrischen Er-
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■ scheinungen festzustellen, ifere Beöeutung abzuschätzen und schnell
die Unter br ech&tmg des HauptmascMnesifereises zu- steuern gestattet,
wenn das festgestellte Niveau einen gegebenen Grenzwert überschreitet.
- .
Die Erfindung hat somit zum Gegenstand eine Vorrichtung zum Schutz eines Kommutatorelektromotors gegen spontane Kurzschlüsse,
denen im allgemeinen gedämpfte Schwingungen äer Spannung an den
Kollektorklemmen vorangehen. Diese Einrichtung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen an die Kollektoranschlüsse
oder an die Klemmen der von Eingang und den Hilfspolen der Maschine gebildsben Vorrichtung geschalteten Gleichrichter, ein
Filter zum Ausfiltern der gedämpften elektrischen Schwingungen
w von durch Teile der Maschine hervorgerufenen elektrischen Störungen, einen Diskriminator zur Lieferung eines logischen Signals, wenn die !Frequenz der gedämpften Schwingungen von einem
vorbestimmten Wert abweicht, und durch einen Steuerkreis für die Stromversorgung der Maschine.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Die Zeichnungen zeigen in
Pig. 1 ein Blockschaltbild einer linrichtung zum Schutz gegen spontane Kurzschlüsse gemäss der Erfindung in Anwendung
auf einen Reihenschlussmotor j
Mg. 2 ein elektrisches Schemaschaltbild eines Eingangsgleichrichters
für die Einrichtung nach Pig. 1;
Pig. 3 ein Schemaschaltbild eines Pilters für gedämpfte Schwingungen
\
Pig. 4 eine Kurvendarstellung für den Filterdurchlass des Pilters nach Pig. 3 J
Pig. 5 ein Schemaschaltbild des Folgegleichrichters nach Pig 1;
Pig. 6 eine Schutzeinrichtung gemäss der Erfindung in Anwendung
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SAD ORIGINAL
auf vier Motoren. .
In Pig. 1 ist die Erfindtmg in Anwendung auf einen Reihenschlussmotor
wiedergegeben.
An den Klemmen der aus dem Eingang des Motors 1 und seiner Hilfswicklung
2 gebildeten, über die Leiter 3 und 4 mit dem Stromversorgungsnetz
verbundenen Einrichtung ist ein Breitbandtransformator 6 mit zwei Isolierkondensatoren 7 und 8 an den Eingängen
zur PrimärwicBung 6a des Transformators geschaltet, die
den Durchgang von Gleichstrom in die Primärwicklung verhindern sollen (Pig. 2).
Der durch die Sekundärwicklung 6b des Transformators 6 gebildete
Ausgang des Gleichrichters 5 ist an ein Hochpassfilter 9 geschaltet, das aus einem Hochpass-T-&lied mit kapazitiven Zweigen Z,
dem Widerstand R der Selbstinduktion Ii und Ausgangswiderständen Z^ besteht.
Das Filter 9, dessen Charakteristik in Pig. 4 wiedergegeben ist, lässt Signale mit einer Frequenz m±± über 20 KHz hindurch, eine
Frequens, von der ab sich die gedämpften Schwingungen entwickeln
können die den spontanen Kurzschlüssen des Motors vorangehen, und sperrt parasitäre Signale mit geringerer Frequenz, die durch
Organe, wie den Nebenschlusskommutatoren des Motors entstehen.
An dem Ausgang des Filters 9 ist ein Verstärker 10 mit gegeneinander
geschalteten Transistoren üblicher Bauart geschaltet, z.B. eine Verstärkungsstufe mit durch ein Potenziometer regelbarer
Verstärkung und einer Leistungsstufe geschaltet. Die Kollektoraufladung der Leistungsstufe wird beispielsweise durch
die Primärwicklung eines Transformators 11 gebildet, der den
Eingang zu einem Doppelweggleiehrichter 12 mit einem Kapazitätsund Widerstandskreis 13» 14 (Fig. 5) bildet. Der Widerstandsund
Kapazitätskreis 13, 14 ist derart geschaltet, dass er eine dreimal kleinere Ladungszeitkonstante als Entladungszeitkonstante
liefert, derart, dass bei Zunahme der Signalfrequenz der mittlere Wert der gleichgerichteten Spannung in gleicher Weise zunimmt
.
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Am Ausgang des Gleichrichterkreises 12 ist ein Niveaudiskriminator
15 angeschaltet, dessen Schwellen im voraus mittels eines
Potenziometers 16 eingestellt werden kann, das auf die Polarisations
spannung des Diskriminators wirkt.
Am Ausgang des Diskriminators 15 ist ein Speichergleichrichter 17, "beispielsweise in Form eines Thyristors mit unterschiedlicher
Sperrspannung zur Steuerung des Relais 18 angeschaltet, dessen Kontakte in einem Kreis 19 zur Steuerung und Sicherung der Stromversorgung
des Motors liegen.
Das Relais 18 kann in gleicher Weise unmittelbar das Öffnen des
Versorgungsleitungsschalters des Motors 1 steuern.
Bei der in Fig. 6 wiedergegebenen Schaltung ist jeder Motor 4.;
mit seiner eigenen Schutzvorrichtung versehen.
Wie bei der Einrichtung nach Fig. 1 enthält 3ede Schutzvorrichtung
einen Gleichrichter 5, ein Filter 9> einen Verstärker 10, einen Gleichrichter 12 und einen Niveaudiskriminator 15.
Dagegen sind der Speichergleichrichter 17 und das Relais 18 allen vier Ankern gemeinsam.
Ein ODER-Kreis 20 mit vier Eingängen und einem Ausgang ist mit
seinen Eingäben an die vier Diskriminator en 15 und mit seinem
Ausgang an den Speichergleichrichter 17 geschaltet. Ausserdem sind die vier Schutzeinrichtungen jeweils mit einem Hilfsspeichergleichrichter
21 versehen, der am Ausgang jedes piskriminators
15 angeschaltet ist und einen Kontroll schalter 22 mit Handrückstellung steuert*·
Die in Fig. 1 wiedergegebene Schutzschaltung arbeitet wie folgt:
Wenn das Bevorstehen eines Kurzschlusses anzeigende gedämpfte Schwingungen an den Klemmen des Motors 1 auftreten, werden sie
vom Ver-sorgungsgleichstrom im Gleichrichter 5 getrennt, der zu
diesem Zweck'mit den Isolierkondensatoren 7 und..8 versehen ist.
Das sich ergebende Wechselsignal setzt sich zusammen aus den
zu behandelnden gedämpften Schwingungen und Parasitären, von den
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., 5 —
.Arbeitsorganen des Motors stammenden Signalen. Das zusammengesetzte
Signal wird auf das Hochpassfilter 9 aufgegeben, dessen Trennfrequenz bei 20 kHz liegt. Das wieder gefilterte und nur
die gedämpften Schwingungen enthaltende Signal wird im Verstärker
10 verstärkt und dann im Gleichrichter 12 gleichgerichtet.
Die resultierende Spannung wird dem Fiveaudiskriminator 15 aufgegeben,
dessen Schwelle vorher durch das Potentiometer 16 eingeregelt worden ist, welches auf die Polarisation des Diskriminators
einwirkt.
Wenn die aufgegebene Spannung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet,
d.h., wenn die Frequenz der gedämpften Schwingungen einen kritischen Wert erreicht, liefert der Diskriminator'ein
Auslösesignal im Speichergleichrichter 17, dessen Thyristor leitet und seinerseitB das Relais 18 steuert.
Letzteres führt zum Öffnen des Versorgungskreises des Motors 1
über den Steuer- und Sicherheitskreis 19.
Der Speichergleichrichter enthält einen Steu.erkreis mit verschobener
Blockierung, welche ihn in seinem leitenden Zustand beispielsweise für die Dauer von 30 Sekunden hält. Dann ist der
Gleichrichter 17 blockiert und das Relais 18 verursacht in dem. es in seinen Ruhezustand zurückkehrt, das Schliessen des Versorgungskreises
des Motors.
Wenn erneut gedämpfte Schwingungen mit kritischer Frequenz an den Motorklemmen auftreten, unterbricht die erfindungsgemässe Schutzeinrichtung
erneut den Motorversorgungskreis.
Bei der in Fig. 6 wiedergegebenen Ausführungsform empfängt einer
der vier Eingänge des ODER-Kreises 20 ein logisches Signal von demjenigen Diskriminator 15, der zu dem Motorkreis gehört, an
dem die gedämpften Schwingungen mit der kritischen Frequenz auftreten.
Der ODER-Kreis 20 überträgt dieses logische Signal auf den Speichergleichrichter 17,der über das Relais 18 für ca. 30 Sekunden
die Stromversorgung der vier Motoren unterbricht.
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In der gleichen Zeit in der das logische Signal auf den Speichergleichrichter
17 gelangt, wird es auch auf den entsprechenden
Speichergleichrichter 21 übertragen, der den Eontrollschalter 22 mit Handrückstellung steuert. ■
Das Bedienungspersonal kann dann also den oder die Motoren feststellen,
bei denen ein Kurzschluss "bevorsteht, und für Säuberung
oder Reparatur sorgen.
Um die Verzögerung zwischen dem Erscheinen des Schwingungssignals
und dem Schliessen des Relais 18 zu reduzieren, ist- die Spule
des Letzteren in einem Verhältnis von 3 überlastet.
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Claims (10)
1. Einrichtung zum Schütze von umlaufenden Kollektormaschinen
gegen spontane Kurzschlüsse, denen im allgemeinen gedämpfte Schwingungen der an die Kollektoranschlüsse angelegten Spannung
vorausgehen, gekennzeichnet durch
einen an die Kollektoranschlüsse (2, 3) oder and die Klemmen der vom Eingang und dem Hilfspolen der Maschine gebildeten
Vorrichtung geschalteten Gleichrichter (5), ein Filter (9) zum Ausfiltern der gedämpften elektrischen Schwingungen von
durch Seile der Maschine hervorgerufenen elektrischen Störungen, einen Hlveaudiskriminator (15) zur Lieferung eines logischen
Signals, wenn die frequenz der gedämpften Schwingungen von einem vorbestimmten Wert abweicht, und durch einen Steuerkreis
(17i 18, 19) für die Stromversorgung der Maschine (1).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, dass der Gleichrichter (5) einen Breitbandtransformator
(6) und jeweils einen G-leichstromisolierkondensator
(7, 8) in jeder Eingangsleitung der Transformatoreingangswicklung (6a) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (9) aus einem
Hochpass-T-Grlied mit kapazitiven Zweigen (C),besteht.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass
zwischen das Filter (9) und den Diskriminator (ΐ>) ein regelbarer
Verstärker (10) und ein an einen Widerstands-Kapazitätskreis
mit einer unter der Entladungszeit-konstanten liegenden Aufladezeitkonstanten angeschalteter Folgegleichrichter (12)
eingeschaltet ist.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenn zeich net , dass der Niveaudiskriminator (15)ein Sohwellwertregelpotentiometer
(16) aufweist.
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6. Einrichtung naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicnet ,
dass der Steuerkreis für die Stromversorgung der Maschine (1) aus dem Speiohertransformator (17) und einem Relais (1f)
gebildet ist, dessen Eontakte im Steuer- und Sioherheitskreis für die Stromversorgung der Maschine (1) liegen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Speichertransformator (17) ein
Thyristor ist, dessen Steuerelektrode am Ausgang dee Diskriminators (15) und dessen Blockierung am Ende einer vorbestimmten Zeit durch einen anderen Steuerkreis sichergestellt ist.
" 8. Einrichtung naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche für den Schutz mehrerer Masohinen, dadurch
gekennzeichnet , dass der Steuerkreis für die Stromversorgung allen Maschinen gemeinsam 1st.
9. Einrichtung naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Niveaudiskriminatdren (15) der
einzelnen Maschinen über ihre Ausgänge an die Siagänge eine·
ODER-Ireiiee (20) geschaltet sind, dessen Ausgang an den gemeinsamen Stromversorgungakrtie gelagt ist.
10. Einrichtung naoh Anspruch β oder 9f ill u * oh g e -kennieichnet, dass jede Schutzeinrichtung mit
einem Speioherkreis (21) versehen ist, der die einer Kurzsohlussgefahr ausgesetzte (n) Maschine (m) anzeigt.
I M H VH Kit.« in ItTTT
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β e r s e i t e
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