DE1908607B2

DE1908607B2 - Schaltungsanordnung zum ueberlastschutz fuer einen asynchronmotor

Info

Publication number: DE1908607B2
Application number: DE19691908607
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dipl.-Ing. Seuzach König (Schweiz). HO2p3-14
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-02-06
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1972-04-06
Also published as: US3612972A; BE745254A; JPS5126966B1; CA932386A; DE1908607A1; ES376298A1; GB1279746A; CH503400A; SE384768B; FR2037068B1; FR2037068A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überlastschutz für einen Asynchronmotor, der ein Stellglied, z. B. ein Ventil, antreibt und der über erste Schaltmiitcl in der einen und über zweite Schaltmittel in der anderen Drehrichtung betrieben werden kann, bei der eine auf Überstrom ansprechende Meßeinrichtung für den Motorstrom vorhanden ist. die bei den der jeweils eingeschalteten Drehrichtung zugeordneten ersten oder zweiten Schaltmitteln eine Abschaltung auslöst.

Für Asynchronmotoren, die ein mechanisches Stellglied, z. B. ein Ventil in einer Leitung einer Dampfkraftanlage, antreiben, das in eine Fndstellung läuft, ist es bekannt (britische Patentschrift 406 133). für die Ausgabe eines Ausschaltbefehls nicht mehr die Endstellun,! des Stellgliedes direkt zu ermitteln, sondern dadurch anzuzeigen, daß der Motorenstrom für den Antriebsmotor, dessen Stromaufnahme hei Stillstand des Läufers bekanntlich höher ist. einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Bei der Anordnung nach der erwähnten britischen Patentschrift erfolgt die Abschaltung mit Hilfe von Thermoschaltern aus Bi-Metall. Nach Abkühlung des Bi-Mctalls beginnt der Motor in der gleichen Drchrichturig wieder zu laufen, falls der Hauptschalter für diese Drehrichtung nicht geöffnet worden ist. Bei dieser Anordnung für die Abschaltung können daher mechanische Stellglieder, die in der Endstellung gegen einen festen Widerstand, 7. B. gegen einen Anschlag, laufen, nach einem Abschalten infolge eines Üherstrcmes heim Wiedereinschalten der vorherigen Drchrichlung in ihren mechanischen Teilen beschädigt oder sogar zerstört d

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr von derartigen Beschädigungen zu vermeiden. Die Erfindung ist bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß Sperrmittel vorgesehen sind, die bei Abschalten des Asynchronmotors durch die Strommeßeinrichtung ein 'Wiedereinschalten in der vorherigen Drehrichtung verhindern und deren Sperrwirkung erst durch das Einschaltsignal des Motors in Gegenrichtung gelöscht wird.

ίο Es ist zwar 'bekannt — z. B. aus der USA.-Patentschrift 3 204169 —, bei derartigen Antrieben Motorschu.zschalter vorzusehen, die den Motor vor Überströmen schützen und auf den Hauptschalter im Netzanschluß wirken. Abgesehen von ihrer Trägheit sind diese Schalter zur Lösung der gestellten Aufgabe auch deshalb nicht geeignet, weil durch sie jedes Wiedereinschalten, also auch ein Anfahren aus der Endlage heraus, in Gegenrichtung verhindert wird.

Die Erfindung kann nach einer Abschaltung in einer Endlage sowohl bei Antrieben mit kontinuierlich einstellbaren Stellgliedern, die mit Hilfe eines Stellungsreglers geregelt werden, als auch bei solchen mit nur zwei definierten Stellungen des Stellglieds Verwendung finden.

Lm während der Anlaufphase ein vorzeitiges Abschalten des Motors infolge des wänrend dieser Phase erhöhten Strombedaris zu verhindern, können Mittel vorgesehen sein, durch die der Motorstrom während der Anlaufphase für ein vorgegebenes Zeitintervall einen höheren Wert annehmen kann, ohne daß eine Abschaltung erfolgt.

Ist weiterhin das Stellglied derart ausgebildet, daß Zwischenstellungen durch Löschungen des Einschaltsignals eingestellt werden können, so ist es vorteilhaft.

wenn Verzögerungsmittel vorgesehe.. und. die nach einer Abschaltung ein Wiedereinschalten des Motors nur nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ermöglichen. Dadurch wird verhindert, daß der Motor bei fortgesetztem »Tasten« mit seinem Einschaltsignal in kurzen Zeitabstärden hintereinander mit dtm erhöhten Anlaufstrom belastet und damit thermisch überlastet wird.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden, deren einzige Figur einen Stellantrieb für ein Ventil mit zwei definierten I rdlagen. d. h. oin »Auf- Zu«-Vcnti1. zeigt.

Der Stellantrieb besitzt einen Asynchronmotor 2. der über ein Getriebe 3 ein Ventil 4 in der Leitung 5 einstellt. Der Motor 2 ist über Leitungen 6. 7 und 8. in denen Schaltmittel 91 und 9/· sowie eine Strommcßeinricbtung 11 angeordnet sind, mit den drei Phasen R. V und 7 eines Drehstromnet/es 12 verbunden /wischen der Einrichtung 11 und dem Netz-SS anschluß 12 kann noch ein nicht dargestellte¹¹ I uptschalter vorgesehen sein. Die Schalter 9 ν und 9- sind als magnelspulenbetätigte, mechanische Schalter dar· gestellt, wobei ihre Magnefspulen mit 13 ν und 13r bezeichnet sind.

Es ei an dieser Stelle erwähnt, daß die in der Zeichnung paarweise auftretenden Elemente und Signale für eine Bewegung des Stellgliedes in Öfffiungs* bzw. Schtießriciming jeweils mit den gleichen Bezugsziffcrn bzw. Bezugszeichen bezeichnet sind, wobei durch Zusätze »v« die entsprcclie'iden Elemente für die Öffnungsrichtung und mit dem Zusatz »t« diejenigen für die Scliiießricliliing voneinander unterschieden sind.

3 I 4

Das Ein- und Ausschalten des Motors 2 wird von Neben meinem Eingang Λ besitzt der Speicher 32 v

einer Schaltlogik 15 gesteuert, die im wesentlichen in einen zweiten Eingang B, bei dessen Erregung der

-Digital) echnik mit bekannten Elementen ausgeführt Speicher in die Stellung gr = 0 kippt. Wird der

ist. Als Signale werden in der Schaltlogik 15'durch- Speicher 32 ν dagegen durch Einschalten der Spcise-

gehend elektrische Spannungen verwendet. 5 spannung oder durch ein Signal ar = I am Eingang^

Das Einschalten des Motors 2 erfolgt durch zwei in die Grundstellung gekippt, so ward das Ausgangs-

Druckknopfschalrerlöv oder 16r, durch die von einer signal zu ^v = 1.

positiven SpannungsqueHe 20 Einschältsignale av oder Wird dieser Speicher 32 ν jedoch durch das Auslauf zwei Und-GUeder 18 ν bzw. 18 r geführt werden, sangssignal fr = 1 des Und-Gliedes 31 ν in die

Die Strommeßeinrichtung 11 besitzt für jede Phase io andere Lage gekippt, so verschwindet sein Ausgangs- Ji, S und T des Drehstromnetzes einen Meßwandler signal, es wird also gv = O₁ womit eine der Fortschalt-21, dessen Sekundärwicklung über je einen Wider- bedingungen am Und-GIied 18 ν nicht erfüllt ist. Da stand 22 abgeschlossen ist und mit einem Anschluß das Und-Glied 18v an seinem Ausgang den Schaltauf dem Nullpotential 23 der Steuereinrichtung 25 befehl hv für den Schalter 33r weitergibt, der seinerliegt. Ober Dioden 24 werden die von den durch die 15 seits den Strom durch die Magnetspule 13 r und damit Widerstände 22 fließenden Strömen abhängigen Poten- den Schalter 9 ν für das Laufen des Motors in Öfftfale an den Stellen 25 in Parallelschaltung auf den nungsrichpjng einschaltet, stellt das Verschwinden des Ausgang 26 der Einrichtung Il geführt. Auf diese Signals »1 den Ausschakbefehl f< den Motor 2 in W eise ist der Momentanwert der an der Stelle 26a der genannten Richtung dar. Bei Anst :hen des Signals auftretenden Spannung L 26 proportional des Maximal- 20 av 1 am Lnd-Glied 311 bewirkt also das Auftreten wertes der in jedem Augenblick in den Leitern 6. 7 und des Signals d 1 und damit das Auftreten eines Cber-8 fließenden Ströme. Das Potential ί 26 an der Stelle Stroms in den Leitungen 6 bis 8 die gewünschte Ab-26a bildet das Ausgangssignal c der Meßeinrichtung schaltung des Motors 2 in seiner Stellung »offen«.
11. Aufgabe und Wirkungsweise des durch die Wider- Die Maßnahme, daß der Speicher 32v nur durch ein stände 27 und 28 gebildeten Spannungsteilers sowie 25 Signal ar 1. also durch einen E'nschaltbefehl für eines damit in Verbindung stehenden, als Schalter die Schließrichtung, in seine Grundstellung zurückwirkenden Transistors 29 werden später beschrieben. gekippt wird und erst damit die am Lnd-Glied 18r

Das Signal r. das erfindungsgemäß als Ausschalt- notwendige Eortschaltbedingung ,?> 1 für den

signal für das Ausschalten des Motors 2 nach Ein- Einschaltbefehl in Öffnungsrichtung ansteht, dient als

laufen des Ventils 4 in eine der beiien Endstellungen 30 Sperrmittel, das bei Abschalten des Motors durch die

dient, wird als Eingangssignal einem Trigger 30 züge- Strommeßeinrichtung 11 ein Wiedereinschalten m der

führt, an dessen Ausgang ein Signal d entsteht, sobald vorhergehenden Drehnchiungverhindert. DiesesSperr-

idas Signal r ein Eingangssignal c, das einen fest ein- mittel wird durch das Einschaltsignal or 1 für das

gestellten Grenzwert für den maximal zulässigen Anlaufen in Gegenrichtung freigegeben.

Strom /_n„_r des Motors 2 wiedergibt, übersteigt. 35 Dem Lnd-Glied 181 werden noch zwei weitere

E in derartiges Ansteigen des Motorstroms tritt EorKchallbcdmgungen zugeführt, die zusammen mit

immer dann au., vvenn das von ihm angetriebene Stell- den Signalen a\ I und ?i 1 anstehen müssen.

{glied eine Endstellung erreicht oder hei Störungen. ehe am Ausgang des Lrd-( ilicdcs ISi ein Signal

Das crfindungsgcmaIi erzeugte Signal d kann daher π /π 1 erscheint: die eine dieser zusätzlichen Bcdm-

fcekanntcr Weise auch als Sichcrhcitssignal für das 40 gungen wird aus dem Signal hr 0. also durch den

Abschalten des Motors 2 bei Störungen dienen, z. B negierten Einsclialtbefehl für das Einschalten des

v-enn die F ndstellupg des Ventils 4 in Schließrichtung Schalters 33> gebildet Ein Anstehen dieses Signals

uegen eines zwischen dem Vcntilkörpcr und dem Sitz hr 0 an dem I nd-Glied I81 zeigt an. daß kein

eingeklemmten Fremdkörpers mehl erreicht werden Einsclialtbefehl für den Motor 2 in Schlicßrichtung

kann. 45 vorliegt Fs wird daher durch dieses Signal hr 0

Das Ausgangssignal d «'rs Triggers .10 gelangt auf gewährleistet, daß ni< ht gleichzeitig sich vvidcr-

fvvei I nd-Glicdcr 311 und 31 r. denen als weitere sprechende finschalisignalc für beic'e Drchrichlungcn

Fortschaltbcd'ngungcn entweder die f inschallbcfchle gegeben werden können.

wi für das Einschalten in Öffnungsrichtung (I nd- Die blztc der vier gezeigten F ortschalthcdingungen

Glied 31 il oder ar für das f-mschaltcn m SchlicO- 5β k I am I nd-Glicd 181 wird von einem Zeitglicd 35

richtung (1 nd-(ihcd .UrI aufgeschaltct wc.den. gebildet, das ,ms vincm monostahilcn Multivibrator

Wie die Zeichnung zeigt, sind von dem Trigger.10 besteht, der beim ( bcrgang des F ingangssgnsals von

lib die t nd-Gliedcr > >wic die weiteren f lcmcnte der 1 · (1 in die instabile F agc springt. Der Ausgang isl.

fkhaltlogik 15 bis auf wenige Ausnahmen, die beson- abgesehen von einem kurzen Zeitintervall, das jcvvctis

tiers beschrieben werden, icweils paarweise vorhanden 55 unmittelbar an das I mschalten des Signals nt von

fes erscheint einher tv r. Lmäfiie pm., πρ^-ιι,η iioc.hr..·. «· ι ,_Mlf ,»■ O nnschltcßt. stets Λ 1. Im gcnai'n

ttint' f ·. 11 Ir ervall nt das Aiisgangssignnl k - 0.

Aus., :i \\ ,,,I ,,|_S(, _cm [ inschallbefehl α gegeben, was mi!i

D'c ^v 'k' ι », 1 ,HiHert. ehe das Signal h nach einer Abs*.hal

SKh ii .1 ' ·. < f il... naih ein m Verschwinden von in. »victler

l»i >' ' 'mn to wird die F inscballung bis zum Ablauf des

Öi" ¹M ' / iiiiicf.ills verzögert Dieses ist dabei so gewählt.

Sit/' I ' ' r (!■ r Motor 2 rath einer Abschaltung ihirch Vtr

!Ort" ' ' «1 ilen des F insihnlihefehl«! mindestens annähernd

SIt^-IV' ' /um Stillstand gekommen ist. bevor cm neuer 11·'

t inst 1 ' ilt>efeM erfolgen kann

StI'".ι· I i,i< Viistchcn des Signals (, I realisier! damit du

ktpf 1 Hl· iltr-tilingunp. da(< tier Motor 2 nach einer AH

schaltung erst mit einer bestimmten Verzögerung wieder eingeschaltet werden kann. Das Zeitglied 35 verhindert also, wie bereits erwähnt, ein »Tasten« in kurzen Zeitintervallen mit den Einschaltsignalen h mit Hilfe der entsprechenden Druckknopfschalter 16.

Das Signal m — 1 wird als Ausgangssignal eines Oder-Gliedes 36 gebildet, wenn an dessen Eingang einer der Einschaltbefehle /tv = 1 oder Jir = 1 ansteht.

Weiterhin gelangt das Signal m auf ein zweites Zeitglied 37. Dieses wird durch einen monostabilen Multi- ιΌ vibrator realisiert. Das Zeitglied 37 ist zu dem vorher genannten Zeitglied 35 komplementär ausgebildet und besitzt eine kürzere Zeitkonstante. Die Bezeichnung »komplementär« bedeutet, daß nicht bei Abschalten des Eingangssignals m das Ausgangssignal, das mit ρ bezeichnet ist, für eine bestimmte Zeit auch verschwindet, sondern daß bei Auftreten von lii für eiiu bestimmte' Zeitspanne ein Äusgarigssigrialρ auftritt das bei Vorhandenem Eingängssignal in riäch eiiicf bestimmten Zeit wieder verchwindet.

Das Signal ρ wirkt über einen ohmscheh Wider stand 38 auf die; Basis des Transistors 29 und niächl diesen für die Zeitdauer des Signals ρ = 1 leitend. Dadurch wird, solange ρ = 1 ansteht, das Signal ι durch den Spannungsteiler 27 und 28 im Verhältnis dieser Widerstände geteilt, so daß für diese Zeitdauer das Eingangssignal c des Triggers 30 künstlich erniedrigt ist. Damit wird sichergestellt, daß während der Anlaufphase ein während dieser Phase zum Loslösen des Ventils benötigter, den eingestellten Grenzwert Imax um einen bestimmten Betrag übersteigender Strom durch den Motor 2 fließen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

, '', L, Schaltungsanordnung zum Überlastschutz für einen Asynchronmotor, der ein Stellglied, z. B. ein Ventil, antreibt und der über erste Schaltmittel in der einen und über zweite Schaltmittel in der anderen Drehrichtung betrieben werden kann, bei der eine auf Überstrom ansprechende Meßeinrichtung für den Motorstrom vorhanden ist, die bei den der jeweils eingeschalteten Drehrichrung zugeordneter, ersten oder zweiten Schaltmitteln eine Abschaltung auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß Sperrmittel (32) vorgesehen sind, die bei Abschalten des Asynchronmotors (2) durch die Strommeßeinrichtung (II) ein Wiedereinschalten in dt. vorhergehenden Drehrichtung verhindern und deren Sperrwirkung erst durch das Einschaltsignal des Motors (2) in Gegenrichtung gelöscht wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (27. 28, 29, 37 und 38) vorgesehen sind, durch Jie der Motorstrom während der Anlaufphase für ein vorgegebenes Zeitintervall einen höheren Wert annehmen kann, ohne daß eine Abschaltung erfolgt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Verzögerungsmittel (35) vorgesehen sind, die nach einer . »bschaltung ein Wiedereinschalten des Motor» (?.) crs< nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ermöglichen.