DE19613249A1 - Elektronische Schaltung für Dreiphasenasynchronmotoren - Google Patents

Description

Transportable Geräte mit Drehstrom Anschluß, z. B. Kompressoren, Schweißgeräte, Kreissägen Rauchgasabsaugungen usw. werden vom jeweiligen Benutzer über Steckdosen an verschiedenen Orten z. B. Baustellen angeschlossen. An diesen Orten kommt es gelegentlich vor, daß zum Beispiel durch Reparaturarbeiten die Anschlüsse in den Steckdosen falsch gepolt werden, so das ein Linksdrehfeld vorhanden ist. Motoren mit Drehstrom Anschluß drehen unter diesen Gegebenheiten in die falsche Richtung.

Da ein Phasenausfall von derzeit erhältlichen Geräten meist nicht erkannt wird lassen sie sich auch mit nur zwei vorhandenen Phasen starten bzw. schalten bei einem Phasenausfall nicht ab. Diese Situation kann zu Schäden am Gerät führen.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Elektronische Schaltung zu schaffen, welche die Menschen, Motoren, und Geräte vor diesen gefährlichen Situationen schützt und einen einwandfreien Betrieb gewährleistet.

Dieses Problem wird mit den im Patentanspruch aufgeführten Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht

• - daß die Motoren der damit ausgestatteten Geräte stets in der richtigen Drehrichtung laufen.
• - daß bei einem Phasenausfall das Gerät stehen bleibt bzw. sich nicht starten läßt ein Phasenausfall wird durch die vorhandenen Kontrollampen angezeigt und erleichtert damit die Fehlersuche erheblich
• - Außerdem trägt die Erfindung z. B. an Kreissägen oder Absauganlagen gefährlicher Dämpfe erheblich zur Unfallverhütung bei.
• - daß ein Eingriff in die elektrische Anlage zur Berichtigung des Drehfeldes nicht erforderlich ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert.

Fig. 1 Teil 1.1

Die Widerstände R1, R2 und der Kondensator C3 bilden einen Spannungsteiler mit cappazitivem Anteil zwischen den Außenleitern L1 und L2. Die Widerstände R3, R4 und Kondensator C2 bilden den gleichen Spannungsteiler zwischen Außenleiter L2 und L3.

Bei einer Phasenfolge L1, L2, L3 wird zum Zeitpunkt L1=90° eine maximale Spannung von 487,5 V zwischen den Außenleitern L1 und L2 ereicht. Dieser Spannungswert tritt zum selben Zeitpunkt ebenfalls zwischen L2 und L3 auf. Mit fortschreitender Zeit verringert sich die Spannung zwischen L1 und L2 während sich die Spannung zwischen L1 und L3 auf einen Maximalwert von 562 V zum Zeitpunkt L1=120° steigert. Aufgrund der Spannungsabfälle an dem Widerständen R1, R2, R3, R4 und den Kondensatoren C1 und C2 ergibt sich eine Brückenspannung zwischen Punkt A und B von ca. Ueff=13 V, die nicht ausreicht um die Glimmlampe H0 zu Zünden.

Bei einer Phasenfolge L1, L3, L2 liegt die Maximalspannung von 562 V zum Zeitpunkt L1=120° über dem aus R1, R2 und C3 bestehendem Spannungsteiler. Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Brückenspannung zwischen den Punkten A und B von ca. Ueff=59 V auf.

Die hohe Brückenspannung die somit nur bei einem Linksdrehfeld auftritt wird zum Betrieb der Glimmlampe H0 genutzt um ein Linksdrehfeld optisch anzuzeigen.

Fig. 1 Teil 1.2

Die optische Linksdrehfeldanzeige H0 ist in einem lichtdichten Gehäuse mit dem Phototransistor T1 untergebracht um Fremdlichteinflüsse zu verhindern und um eine galvanische Trennung zwischen Außenleitern und 12 V-Hilfsspannung zu erreichen.

Der vor T1 liegende R5 dient als Pullupwiderstand um Fehltriggerung des Schwellwertschalters IC1 zu verhindern.

R6 erfüllt die Aufgabe des Strombegrenzungswiderstandes beim Durchschalten von T1.

Der Widerstand R7 vor IC1 legt die Schaltschwelle des Schwellwertschalters IC1 fest.

Der Transistor T2 ist über Basisvorwiderstand R8 mit dem Schwellwertschalter IC1 verbunden.

Transistor T2 beaufschlagt somit im Falle eines Linksrehfeldes die Spule des Phasenwenderelais K1 mit Strom. Diode D3 liegt über der Spule von K1 und dient als Freilaufdiode um die Elektronik vor auftretenden Spannungsspitzen beim Abfallen von K1 zu schützen. Über die Wechselkontakte von K1 werden die Außenleiter L1 und L3 vertauscht. Damit wird im Falle eines Eingangslinksdrehfeldes ein Ausgangsrechtsdrehfeld erzeugt.

Fig. 1 Teil 1.3

Fig. 1 Teil 1.3.2

Der Widerstand R12 und Kondensator C3 bilden einen Scheinvorwiderstand zur Strom und Spannungsbegrenzung des Eingangswechselstromes von Außenleiter L3. Die Dioden D1 und D2 übernehmen eine Gleichrichterfunktion. Zur Spannungsbegrenzung und Stabilisierung ist die Zehnerdiode D4 und der Glättungskondensator C4 eingesetzt. Mit der so angepaßten Spannung von 12 V wird die Leuchtdiode von Optokoppler T4 zur Außenleiterkontrolle von L3 betrieben.

Fig. 1 Teil 1.3.1

Der Phototransistor von Optokoppler T4 schaltet galvanisch getrennt die von L1 gespeiste 12 V-Hilfsspannung auf die Anschaltung für Transistor T3.

Die Anschaltung für Transistor T3 besteht aus dem Spannungsteiler R9/R10 mit der Aufgabe die Spannung über C5 zu begrenzen, die gleich der Basis-Emitterspannung von T3 ist.

Der Widerstand R9 ist auch zeitbestimmender Widerstand des Verzögerungsgliedes R9/C5 dessen Aufgabe es ist, das Schalten von K3 zu verzögern. Damit wird erreicht, daß das Hauptschutz K4 erst dann schaltet, wenn die Drehrichtungsanpassung vollzogen ist.

Transistor T3 beaufschlagt somit die Spule von Anschaltrelais K3 mit Strom wenn Außenleiter L3 und der Neutralleiter angeschlossen sind.

Der Widerstand R11 dient als Strombegrenzungswiderstand für die Spule von K3.

Die 12 V Hilfsspannung wird von dem Transformator TR1 erzeugt, der über die Schmelzsicherung F1 von Außenleiter L1 versorgt wird. Der Anschluß von TR1 an Außenleiter L1 bildet gleichzeitig die Phasenkontrolle für L1.

Die sekundärseitige 12 V Wechselspannung wird über Brückengleichrichter D4 in eine pulsierende Gleichspannung umgewandelt und anschließend von Kondensator C6 geglättet.

Der 12V-Festspannungsregler IC2 stabilisiert die Spannung.

Die Spule von Hauptschütz K4 wird über die Kontakte des Anschaltrelais K3 an Außenleiter L2 gelegt. Die Versorgung der Spule von Hauptschütz K4 über Außenleiter L2 bildet die Phasenkontrolle für L2. Hauptschütz K4 schaltet nach einer Verzögerungszeit von ca. 2 sec. (Verzögerungsglied Teil 1.3.1) die drei Außenleiter an den Leistungsausgang.

Die Verzögerung ist erforderlich um einen Falschanlauf eines Gerätes zu verhindern, da die Drehfeldkorrektur unmittelbar nach dem Anschluß an das Netz erfolgt und abgeschlossen sein muß bevor Hauptschütz K4 durchschaltet.

Fig. 1 Teil 1.4

Dieser Teil der Schaltung bildet eine optische Außenleiteranzeige.

Die drei Anzeigestränge sind in Sternschaltung verknüpft, daher müssen mindestens zwei Außenleiter vorhanden sein um eine Anzeige zu ermöglichen.

In jedem Anzeigestrang liegt eine Zehnerdiode zur Spannungsbegrenzung und ein Widerstand zur Strombegrenzung in Reihe zu einer Glimmlampe.

Bei Ausfall eines Außenleiters bleibt die entsprechende Glimmlampe dunkel.

Fig. 2 zeigt eine Zwischensteckvariante der Schaltung zu Drehfeldkorrektur

Fig. 3 zeigt das Funktionsblockschaltbild der Schaltung zur Drehfeldkorrektur

Claims (4)

1. Elektronische Schaltung für Dreiphasenasynchronmotoren, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Eingangslinksdrehfeld am Gerät durch die Schaltung in ein Ausgangsrechtsdrehfeld umgewandelt wird. Bei einem Linksdrehfeld des Eingangsstromes wird über ein Widerstandsnetzwerk (Teil 1.1) eine optische Kopplung und einem Schaltverstärker die Spule des Phasenwenderelais mit Strom beaufschlagt. Dadurch zieht dieses Relais an und vertauscht zwei Außenleiter. Somit wird ein Rechtsdrehfeld am Hauptschütz bewirkt.

2. Elektronische Schaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausfall eines Außenleiters die verbleibenden Außenleiter nicht an den Leistungsausgang geschaltet werden.
Über einen Außenleiter wird ein Transformator für die Schutzkleinspannung (12 V DC) versorgt. Mit dieser Schutzkleinspannung wird unter anderem das Anschaltrelais versorgt. Ein Ausfall dieses Außenleiters und damit der Ausfall der Schutzkleinspannung verhindert das Durchschalten des Anschaltrelais. Ein anderer Außenleiter versorgt über den Schließer des Anschaltrelais die Spule des Hauptschützes. Ein Ausfall dieses Außenleiters verhindert das Anziehen des Haqutschützes und somit das Durchschalten der verbliebenen Außenleiter an den Leistungsausgang.
Der dritte Außenleiter schaltet das Anschaltrelais über ein Verzögerungsglied und eine Anpasschaltung ein. Ein Ausfall dieses Außenleiters verhindert das Durchschalten des Anschaltrelais und damit das Anziehen des Hauptschützes.
Der Neutralleiter wird kontrolliert indem durch seinen Anschluß an den Hauptschütz und der Anpasschaltung sein Ausfall das Anziehen des Hauptschützes verhindert.

3. Elektronische Schaltung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandenen Eingangsaußenleiter optisch angezeigt werden. Die drei Eingangsphasen bewirken das Leuchten je einer Glimmlampe über eine Z-Diode und einen Widerstand. Bei Ausfall eines Außenleiters bleibt die entsprechende Glimmlampe dunkel.

4. Elektronische Schaltung nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung in ein separates Gehäuse, ausgestattet mit CEE-Stecker und Kupplung, eingebaut ist. Somit ergibt sich ein Gerät, das ortsunabhängig im Zuge der flexiblen Leitungsführung zwischengesteckt werden kann.