DE19704801A1 - Netzbetriebener Elektromotor - Google Patents
Netzbetriebener ElektromotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen netzbetriebenen Elek
tromotor der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher
bezeichneten Art.
Bei bekannten Elektromotoren dieser Art, die in aller Regel
aus einem Dreiphasen-Drehstromnetz gespeist werden, ist die
Motorschaltstufe in einem separaten Schaltschrank angeord
net, der einen Netzanschluß hat und von dem aus die Ener
gieversorgungsleitungen und die Datenleitungen zu dem Motor
hingeführt sind. Oft sind in einem solchem Schaltschrank
Schaltstufen für mehrere Motore vorhanden, was eine aufwen
dige Verdrahtung und Verschaltung erfordert. Zudem müssen
die einzelnen Wicklungsenden des Motors über je einen Lei
ter mit der Motorschaltstufe im Schaltschrank verbunden
werden, weswegen zwischen dem Schaltschrank und dem jewei
ligen Motor ein ganzes Leitungsbündel verlegt werden muß.
Vor allem bei größeren Leitungslängen ist damit nicht nur
ein erheblicher Leitungsaufwand erforderlich, es treten
auch unerwünschte Störwirkungen auf, die durch Spannungsab
fälle, induktive Beeinflussung und dergl. bedingt sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Ver
bindungswege zwischen der Motorschaltstufe und dem Elektro
motor zu verkürzen, um insbesondere bei Antriebssystemen,
die aus einer Mehrzahl von Elektromotoren bestehen, die Mo
torschaltstufen zu dezentralisieren.
Diese Aufgabe wird bei einem netzbetriebenen Elektromotor
der gattungsbildenden Art nach der Erfindung durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Für die Erfindung ist wesentlich, die Motorschaltstufe je
weils unmittelbar an dem betreffenden Elektromotor anzuord
nen, womit zwar eine Miniaturisierung der zu verwendenden
Schaltelemente verbunden ist, was jedoch bei modernen elek
tronischen Bauteilen, wie insbesondere dem Einsatz von
elektronischen Lastrelais, kein Problem darstellt. Die Ver
lagerung der Motorschaltstufe vom Schaltschrank in den Mo
toranschlußkasten führt zu einem erheblich geringeren Lei
tungsaufwand, zu einer vereinfachten Montage und verringert
die Fehlerquellen. Die gesamte Motorschaltstufe kann durch
ein kompaktes Bauelement realisiert werden, an welchem le
diglich noch die unmittelbar mit dem Netz zu verbindenden
Energieversorgungsleitungen und die Datenleitungen ange
klemmt werden.
Die Datenleitungen können auf ein Zweidrahtsystem reduziert
werden, wobei in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung
die externe Ansteuerung des Elektromotors über ein Bus
steuerungssystem erfolgt. Hierbei sind entsprechend die Da
tenleitungen als Busleitungen ausgebildet, die mit einem
Busmaster verbunden sind, über den zugleich mehrere Elek
tromotore angesteuert werden können.
Auch die Temperaturüberwachungen des Elektromotors, über
die im Überlastfall eine Abschaltung oder Leistungsvermin
derung vorgenommen wird, vereinfacht sich durch die am Mo
tor unmittelbar angeordnete Motorschaltstufe wesentlich.
Denn von den notwendigen, in die Wicklungen eingefügten
Thermoelementen bis zur im Motoranschlußkasten angeordneten
Motorschaltstufe ergeben sich kurze Verbindungswege, die so
gut wie nicht störanfällig sind und sehr geringe Widerstän
de haben.
Ferner kann die metallische Oberfläche des Elektromotors
genutzt werden, um die Abwärme der mit Kühlelementen verse
henen, elektronischen Lastrelais aufzunehmen. Um größere
Umgebungstemperaturen zu kompensieren, können zwischen den
Kühlelementen dieser Halbleiterbauteile und dem Motorgehäu
se Peltierelemente vorgesehen werden, die so ausgelegt und
angeschlossen sind, daß ihre Kühlleistung proportional zum
Motorstrom und damit zu den Verlusten ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Aus
führungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung von netzbetriebenen
Elektromotoren mit einer zentralen Steuereinheit
und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Motoranschluß
kastens einer der Elektromotore nach Fig. 1.
Im einzelnen erkennt man in Fig. 1 drei Elektromotore 1,
die in üblicher Weise zur Außenkühlung mittels eines inte
grierten Ventilators mit einem verrippten Motorgehäuse 2
ausgestattet sind. Außen am Motorgehäuse 2 sitzt bei jedem
Motor 1 ein Motoranschlußkasten 3, in den als erstes je ei
ne Energieversorgungsleitung 4 eingeführt ist. Über diese
Energieversorgungsleitung 4 ist der jeweilige Motor 1 un
mittelbar an das vorhandene Versorgungsnetz 5 angeschlos
sen, bei dem es sich üblicherweise um eine Dreiphasen-Dreh
stromnetz (TT-Netz oder TN-Netz) handelt.
Weiter ist in den Anschlußkasten 3 jedes Motors 1 eine Da
tenleitung 6 eingeführt, die mit einem Steuergerät 8 ver
bunden ist, welches durch einen Industrie-PC gebildet sein
kann. Das Steuergerät 8 besorgt das Motormanagement, wozu
im Motoranschlußkasten 3 jedes Motors 1 eine Motorschalt
stufe 7 angeordnet ist. Diese Motorschaltstufe 7 umfaßt
elektronische Lastrelais, über welche die einzelnen Wick
lungsstränge in geeigneter Weise mit der jeweils erforder
lichen Betriebsspannung versorgt werden können, wobei ins
besondere eine Stern-Dreieck-Umschaltung, eine Schaltung
für den Sanftanlauf und eine Überlastabschaltung vorgesehen
ist. Entsprechend gibt es für die durch die Lastrelais ge
bildete Leistungsstufe eine Ansteuereinheit innerhalb der
Motorschaltstufe 7 sowie eine Termistorschaltstufe, die für
die Wärmeüberwachung jedes Motors 1, insbesondere zu dessen
Überlastabschaltung, vorgesehen ist. Diese gesamte Motor
schaltstufe 7 ist in baulicher Einheit im Motoranschlußka
sten 3 dezentral an jedem der Motore 1 angeordnet. Ledig
lich die Steuerung der Motore 1 erfolgt zentral von dem
Steuergerät 8 aus. Hierüber wird jeder Motor so angesteu
ert, daß er sich selbst die notwendige elektrische Energie
über die Versorgungsleitung 4 unmittelbar aus dem Netz 5
holt.
Wie Fig. 2 deutlich macht, kann es sich bei der Datenlei
tung 6, über die der betreffende Motor 1 mit dem zentralen
Steuergerät 8 verbunden ist, um eine einfache Zweidrahtlei
tung handeln, wobei für die eine der beiden Leitungen 9 ein
Eingang 11 und für die andere Leitung 10 ein Ausgang 12 an
der Motorschaltstufe 7 vorgesehen ist. Vornehmlich handelt
es sich bei der Datenleitung 6 um ein Zweidraht-Bussystem,
welches mit einem Busmaster verbunden ist, der in das zen
trale Steuergerät 8 integriert ist. Die Datenleitung 6 kann
gegebenenfalls über das Bussystem einen oder mehrere der
Motore 1 mit dem zentralen Steuergerät 8 bidirektional ver
binden, um eine Datenrückmeldung an das Steuergerät geben
zu können. So kann das Steuergerät 8 Datenspeicher aufwei
sen, aus denen im Bedarfsfall die Betriebszustände eines
oder mehrerer überwachter Motore 1 abgerufen werden können.
Fig. 2 zeigt weiter die Motorwicklungen 13, die schema
tisch durch ihre Widerstände wiedergegeben sind und in der
Motorschaltstufe 7 mit der Leistungsstufe verbunden sind.
Deren elektronische Lastrelais weisen Halbleiterbauelemente
15 auf, die sich aufgrund der Strombelastung erwärmen und
entsprechend mit Kühlelementen, wie verrippten Platten oder
dergl., ausgerüstet sind. Um hier einen Temperaturausgleich
vornehmen zu können, sind die Halbleiterbauteile 15 mit ih
ren Kühlelementen auf ein Peltierelement 16 aufgesetzt,
welches auf dem Motorgehäuse 2 angeordnet ist. Das Peltier
element 16 wird mit einem Strom versorgt, der dem Motor
strom proportional ist, womit eine entsprechende, auf die
Halbleiterbauteile 15 wirkende Kühlleistung zur Verfügung
steht.
Weiter erkennt man in Fig. 2 ein schematisch wiedergegebe
nes Thermoelement 14, von dem auch mehrere in die Motor
wicklung 13 eingebunden sein können. Jedes dieser Thermo
elemente 14 ist in der Motorschaltstufe 7 mit der daran in
tegrierten Termistorstufe verbunden, womit sich zwischen
der Temperaturmeßstelle und der Termistorstufe ein sehr
kurzer Leitungsweg ergibt, dessen Widerstand praktisch ver
nachlässigbar ist.
Claims (6)
1. Netzbetriebener Elektromotor mit einem am Motorgehäuse
sitzenden Motoranschlußkasten, in dem zumindest eine
Energieversorgungsleitung sowie eine Datenleitung zur
Rückmeldung des Motorbetriebszustandes angeschlossen
sind, und mit einer Motorschaltstufe für Stern-Dreieck
umschaltung, Sanftanlauf, Überlastabschaltung oder der
gleichen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Motorschaltstufe (7) im Motoranschlußkasten (3)
angeordnet ist und über die Datenleitung (6) zusätzlich
die Steuersignale für die Motorschaltstufe (7) übertra
gen werden, wobei die Energieversorgungsleitung (4) un
mittelbar mit dem Netz verbunden ist.
2. Netzbetriebener Elektromotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Datenleitung (6) eine Zweidrahtleitung ist.
3. Netzbetriebener Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Motorschaltstufe (7) einen Eingang (11) sowie
einen Ausgang (12) für ein Bussteuerungssystem hat und
entsprechend die Datenleitung (6) eine Busleitung ist,
die mit einem Busmaster verbunden ist.
4. Netzbetriebener Elektromotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß über die Datenleitung (6) zwei oder mehrere Motore
(1) mit dem Busmaster verbunden sind.
5. Netzbetriebener Elektromotor nach einem der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Wicklungen (13) des Motors (1) Thermoelemente
(14) zur Temperaturüberwachung eingefügt sind, die mit
der Motorschaltstufe (7) im Motoranschlußkasten (3) ver
bunden sind.
6. Netzbetriebener Elektromotor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Motorschaltstufe (7) Halbleiterbauteile (15) mit
Kühlelementen aufweist, zwischen denen und dem Motorge
häuse (2) zumindest ein Peltierelement (16) angeordnet
ist, welches mit einem dem Motorstrom proportionalen
Strom versorgt wird.
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