DE19916533A1

DE19916533A1 - Electronic monitoring unit for AC motor, compares running time and rest time of motor with preset values to switch off motor under appropriate conditions

Info

Publication number: DE19916533A1
Application number: DE1999116533
Authority: DE
Inventors: Michael Scharf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-19

Abstract

The electronic monitoring unit compares running time of motor to be protected, with preset time and rest time between running times with preset time delay to switch off the motor immediately, when motor running time exceeds preset level and when rest time is less than the preset time delay. The monitoring unit is integrated in the motor protection switch or relay circuit and enclosed within common housing.

Description

Motorschutzschalter bzw. -relais üblicher Funktionsweise vergleichen den Betriebsstrom des zu überwachenden Elektromotors mit einem eingestellten Wert und schalten bei einer Überschreitung dieses Wertes mit einer zeitlichen Verzögerung, die abhängig ist von der Höhe der Stromüberschreitung, den zu schützenden Elektromotor direkt (Motorschutzschalter) oder indirekt über das Motorschütz (Motorschutzrelais) ab. Die Motorschutzschalter bzw. -relais werden im breiten Umfang zum Schutz von Elektromotoren eingesetzt. Mit solchen herkömmlichen Motorschutzschaltern bzw. -relais kann nicht die Einhaltung, die in der jeweiligen Betriebsart des eingesetzten Elektromotors festgelegten Lauf und Pausenzeiten, kontrolliert werden. D. h. kommt es we gen Bedienfehler, Steuerungsfehler oder defekten Funktionseinheiten zu einer Überschreitung der zulässigen Laufzeit oder zu einer Unterschreitung der fest gelegten Mindestpausenzeit schaltet der herkömmliche Motorschutzschalter bzw. -relais erst bei einer Überschreitung des eingestellten Stromwertes und nach einer Zeitverzögerung den nachgeschalteten Elektromotor ab. Es kann damit zu Beschädigungen an den zu überwachenden Elektromotor und an den durch den Motor angetriebenen Betriebsmitteln vor der Abschaltung kommen.Motor protection switches or relays with the usual functionality compare the Operating current of the electric motor to be monitored with a set one Value and switch when this value is exceeded with a time Delay, which is dependent on the amount of current overrun protective electric motor directly (motor protection switch) or indirectly via the Motor contactor (motor protection relay). The motor protection switches or relays are widely used to protect electric motors. With such conventional motor protection switches or relays, the Compliance with that in the respective operating mode of the electric motor used specified run and break times. That is, it comes we operating errors, control errors or defective functional units into one Exceeding the permissible duration or falling below the fixed The conventional motor protection switch switches the minimum pause time or relay only when the set current value is exceeded and after a time delay turn off the downstream electric motor. It can thus damage to the electric motor to be monitored and to the equipment driven by the motor before switching off.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine wirkungsvolle Überwachung von festgelegten Lauf und Pausenzeiten für Elektromotoren mit einer verzögerungsfreien Abschaltung der überwachten Elektromotoren zu gewährleisten. Die Abschaltung des Elektromotors soll bei einer Unterschreitung der Mindestpausenzeit oder bei einer Überschreitung der maximalen zulässigen Laufzeit erfolgen.The invention specified in protection claim 1 is based on the problem effective monitoring of specified run and break times for Electric motors with a delayed shutdown of the monitored To ensure electric motors. The shutdown of the electric motor should if the minimum break time is undershot or if the maximum permissible term.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is with the features listed in claim 1 protection solved.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß bei einer Überschreitung einer festgeleg ten Laufzeit oder bei einer Unterschreitung einer festgelegten Pausenzeit zwi schen zwei Laufzeiten eine sofortige Abschaltung des nachgeschalteten Elek tromotors erfolgt. Wobei die festgelegten Lauf und Pausenzeiten sich aus der für den Elektromotor geltende Betriebsart ergeben können. Somit können Be schädigungen an den Elektromotor und an den angetriebenen Betriebsmitteln verhindert werden. Es kann mit der Erfindung eine kontinuierliche Überwa chung, der in der Betriebsart des zu schützenden Elektromotors verankerten Lauf und Pausenzeit, realisiert werden. Weiterhin verhindert die Erfindung eine Überlastung und eine daraus resultierende mögliche Beschädigung der Schaltgeräte des zu schützenden Elektromotors, die ebenfalls auch nur in be stimmten festgelegten Betriebsarten betrieben werden dürfen. So wird z. B. das schnelle Verbrennen der Schaltkontakte des Motorschützes durch eine erhöhte Lichtbogenbildung, die bei zu hoher Schaltfrequenz des Schützes auftreten kann, vermieden.With the invention it is achieved that if a limit is exceeded ten running time or if a specified break time is undershot between two runtimes an immediate shutdown of the downstream elec tromotors. The specified run and break times are based on the operating mode applicable for the electric motor. Thus, Be Damage to the electric motor and the driven equipment be prevented. The invention can be used for continuous monitoring that is anchored in the operating mode of the electric motor to be protected Run and break time can be realized. Furthermore, the invention prevents an overload and the resulting possible damage to the Switchgear of the electric motor to be protected, which is also only in be certain specified operating modes may be operated. So z. B. that rapid burning of the switching contacts of the motor contactor by an increased Arcing that occurs when the contactor's switching frequency is too high can, avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung 1 erläutert. Die Zeichnung 1 zeigt ein dreiphasiges Motorschutzrelais mit thermischer Auslösung und einer elektronischen Elektromotorbetriebsartüberwachung.An embodiment of the invention is explained with reference to drawing 1. Drawing 1 shows a three-phase motor protection relay with thermal Triggering and electronic electric motor mode monitoring.

In der Spule (1) wird ein Wechselstrom induziert. Dieser Strom ist den Wech selstrom der durch den Leiter L1 fließt proportional. Der induzierte Strom ge langt von der Spule (1) auf einen einstellbaren thermischen Auslöser (2). Der Bimetallauslöser (2) krümmt sich bei einer zu hohen Stromaufnahme so stark, daß er das Schaltschloß mit Verzögerung betätigt. Die Verzögerung kommt dadurch zustande, weil das Bimetall eine gewisse Zeit braucht um sich zu er wärmen und zu krümmen. Öffnet das Bimetall (2) das Schaltschloß, so wird der Öffnerkontakt (5) geöffnet und der Schließerkontakt (6) geschlossen. Es liegt daraufhin 0 V an den Ausgang A1 und 24 V DC an den Ausgang A2 des Motorschutzrelais, die entsprechend der Schaltung weiterverarbeitet werden. Mit Hilfe der Tasten (3) und (4) kann das ausgerastete Schaltschloß wieder eingerastet bzw. das geschlossene Schaltschloß kann manuell geöffnet werden. Der Induktionsstrom der Spule (1) wird zusätzlich auf den Eingang eines Schmitt-Triggers (7) aufgeschalten. Der Schmitt-Trigger (7) wandelt die sinus förmige Wechselspannung in eine Rechteckspannung um, indem er jede posi tive Halbwelle der Wechselspannung in einen Rechteckimpuls triggert. Die Ausgänge aller drei Trigger (7), jeder der drei Spulen (1) ist ein Trigger (7) zugeordnet, werden auf die Eingänge des ODER-Gliedes (8) gelegt. Der Aus gang des ODER-Gliedes (8) gelangt einmal auf einen Eingang des ODER- Gliedes (9) und zum anderen auf den invertierenden Eingang des nachtrigger baren Monoflops (10). Durch die Phasenverschiebung der in den Spulen (1) induzierten Ströme liegt im Normalfall ein ständiges 1-Signal am Ausgang des ODER-Gliedes (8) an. Kommt es kurzzeitig, durch z. B. Spannungsschwan kungen einer oder mehreren Phasen, zu einen kurzen Wegfall des 1-Signals am Ausgang des ODER-Gliedes (8), so entsteht eine 1/0-Flanke am Eingang des Monoflops (10), Diese Flanke setzt den Monoflop (10) in seinen instabilen Zu stand. Der nichtinvertierende Ausgang des Monoflops (10) besitzt dadurch ein 1-Signal, das auf dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes (9) aufgeschalten wird. Die Verzögerungszeit des Monoflops (10) wird so klein eingestellt, daß nur kurze, z. B. durch Netzspannungsschwankungen hervorgerufene Wegfälle des 1-Signals am Ausgang des ODER-Gliedes (8) kompensiert werden kön nen. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes (9) gelangt unter anderen zu dem nichtinvertierenden Eingang des nachtriggerbaren Monoflops (11). Die 0/1- Flanke am Eingang der Monostabilen Kippstufe (11) setzt diese in ihrem in stabilen Zustand. D. h. der invertierende Ausgang der Kippstufe (11) besitzt ein 0-Signal. Dieses 0-Signal wird auf einen Eingang des UND-Gliedes (13) ge schalten. Mit dem Potentiometer (12) kann die instabile Zustandsdauer des Monoflops (11) eingestellt werden. Diese Verzögerungszeit ist die maximale einstellbare Laufzeit für den zu überwachenden Elektromotor. Wenn die Lauf Zeit überschritten wird, liegt am Ausgang des Monoflops (11) ein 1-Signal an. Läuft zu diesem Zeitpunkt der Motor noch, liegt an dem zweiten Eingang des UND-Gliedes (13) ebenfalls ein 1-Signal an. Der Ausgang des UND-Gliedes (13) schaltet auf 1-Signal und daraus resultiert ein 1-Signal am Ausgang des ODER-Gliedes (14). Der Ausgang des ODER-Gliedes (14) ist mit dem Setzeingang der bistabilen Kippstufe (18) verbunden. Die bistabile Kippstufe (18) wird durch das 1-Signal am Setzeingang in den zweiten stabilen Zustand gesetzt. Der nichtinvertierende Ausgang der Kippstufe (18) hat als Folge ein 1-Signal. Das 1-Signal führt zur Betätigung des Relais (19). Der Schließer (20) des Relais (19) wird geschlossen. Daraufhin liegen an den Ausgang A2 eine Spannung von 24 V DC an. Dieses digitale Signal kann in einer Steuerung oder Regelung weiterverarbeitet werden. Ist die Störungsursache erkannt wird der Taster (21) betätigt. Daraus resultiert ein 1-Signal am Rücksetzeingang der Kippstufe (18). Das bewirkt ein 0-Signal an den nichtinvertierenden Ausgang der Kippstufe (18). Das Relais (19) fällt ab und der Schließer (20) öffnet sich. Am Ausgang A2 des Motorschutzrelais liegen, vorausgesetzt es hat der ther mische Schutz nicht ausgelöst, 0 V an. Der Ausgang des ODER-Gliedes (9) ist mit dem negierten Eingang des nachtriggerbaren Monoflops (15) verbunden. Bei einer 1/0-Flanke an seinen Eingang wird der Monoflop (15) in seinen in stabilen Zustand gesetzt. D. h. an seinen nichtnegierten Ausgang liegt ein 1-Signal an, was auf einen Eingang des UND-Gliedes (17) gelegt wird. Der zweite Eingang des UND-Gliedes (17) wird mit dem Ausgangssignal des ODER-Gliedes (9) verknüpft. Wird nun der zu überwachende Elektromotor ausgeschaltet, liegt an den Ausgang des Monoflops (15) ein 1-Signal an. Die Verzögerungszeit des Monoflops (15) ist die eingestellte minimale Pausenzeit für den Elektromotor. Die Pausenzeit kann mit Hilfe des veränderlichen Wi derstandes (16) justiert werden. Ist der Monoflop (15) noch in seinen instabilen Zustand wenn bereits der Elektromotor wieder eingeschaltet wird, d. h. die mi nimale eingestellte Pausenzeit wird nicht eingehalten, liegen an beiden Ein gängen des UND-Gliedes (17) ein 1-Signal an. Das entstehende 1-Signal am Ausgang des UND-Gliedes (17) gelangt über das ODER-Glied (14) zum Setzeingang der Kippstufe (18). Das Relais (19) wird betätigt. Der Schließer (20) schließt als Folge. Am Ausgang A2 des Motorschutzrelais steht eine Spannung von 24 V DC an. Die Störungsquittierung erfolgt ebenfalls mit dem Taster (21).An alternating current is induced in the coil ( 1 ). This current is proportional to the alternating current flowing through the conductor L1. The induced current reaches ge from the coil ( 1 ) to an adjustable thermal release ( 2 ). If the current consumption is too high, the bimetallic release ( 2 ) bends so much that it actuates the key switch with a delay. The delay is due to the fact that the bimetal takes a certain amount of time to warm and curve. If the bimetal ( 2 ) opens the key switch, the normally closed contact ( 5 ) is opened and the normally open contact ( 6 ) is closed. There is then 0 V at output A1 and 24 V DC at output A2 of the motor protection relay, which are further processed in accordance with the circuit. With the help of the buttons ( 3 ) and ( 4 ), the disengaged switch lock can be re-engaged or the closed switch lock can be opened manually. The induction current of the coil ( 1 ) is additionally applied to the input of a Schmitt trigger ( 7 ). The Schmitt trigger ( 7 ) converts the sinusoidal AC voltage into a square wave voltage by triggering every positive half wave of the AC voltage into a square wave pulse. The outputs of all three triggers ( 7 ), each of the three coils ( 1 ) is assigned a trigger ( 7 ), are connected to the inputs of the OR gate ( 8 ). The output of the OR gate ( 8 ) reaches one input of the OR gate ( 9 ) and the other to the inverting input of the retriggerable monoflop ( 10 ). Due to the phase shift of the currents induced in the coils ( 1 ), there is normally a constant 1 signal at the output of the OR gate ( 8 ). If it occurs briefly, e.g. B. voltage fluctuations of one or more phases, for a short loss of the 1 signal at the output of the OR gate ( 8 ), there is a 1/0 edge at the input of the monoflop ( 10 ), this edge sets the monoflop ( 10 ) in its unstable state. The non-inverting output of the monoflop ( 10 ) thus has a 1 signal, which is applied to the second input of the OR gate ( 9 ). The delay time of the monoflop ( 10 ) is set so small that only short, e.g. B. caused by line voltage fluctuations dropouts of the 1 signal at the output of the OR gate ( 8 ) can be compensated for. The output signal of the OR gate ( 9 ) reaches, among others, the non-inverting input of the retriggerable monoflop ( 11 ). The 0/1 edge at the input of the monostable multivibrator ( 11 ) sets it in its stable state. That is, the inverting output of the flip-flop ( 11 ) has a 0 signal. This 0 signal will switch to an input of the AND gate ( 13 ). The unstable state of the monoflop ( 11 ) can be set with the potentiometer ( 12 ). This delay time is the maximum adjustable runtime for the electric motor to be monitored. If the running time is exceeded, a 1 signal is present at the output of the monoflop ( 11 ). If the motor is still running at this time, a 1 signal is also present at the second input of the AND gate ( 13 ). The output of the AND gate ( 13 ) switches to a 1 signal and this results in a 1 signal at the output of the OR gate ( 14 ). The output of the OR gate ( 14 ) is connected to the set input of the bistable multivibrator ( 18 ). The bistable multivibrator ( 18 ) is set to the second stable state by the 1 signal at the set input. The non-inverting output of the flip-flop ( 18 ) consequently has a 1 signal. The 1 signal activates the relay ( 19 ). The normally open contact ( 20 ) of the relay ( 19 ) is closed. There is then a voltage of 24 V DC at output A2. This digital signal can be further processed in a control or regulation. If the cause of the fault is recognized, the button ( 21 ) is pressed. This results in a 1 signal at the reset input of the flip-flop ( 18 ). This causes a 0 signal to the non-inverting output of the flip-flop ( 18 ). The relay ( 19 ) drops out and the NO contact ( 20 ) opens. 0 V is present at output A2 of the motor protection relay, provided that the thermal protection has not triggered. The output of the OR gate ( 9 ) is connected to the negated input of the retriggerable monoflop ( 15 ). With a 1/0 edge at its input, the monoflop ( 15 ) is set to its stable state. That is, a 1 signal is present at its non-negated output, which is connected to an input of the AND gate ( 17 ). The second input of the AND gate ( 17 ) is linked to the output signal of the OR gate ( 9 ). If the electric motor to be monitored is now switched off, a 1 signal is present at the output of the monoflop ( 15 ). The delay time of the monoflop ( 15 ) is the minimum pause time set for the electric motor. The pause time can be adjusted with the help of the variable resistance ( 16 ). If the monoflop ( 15 ) is still in its unstable state when the electric motor is already switched on again, ie the minimum set pause time is not adhered to, a 1 signal is present at both inputs of the AND gate ( 17 ). The resulting 1 signal at the output of the AND gate ( 17 ) passes through the OR gate ( 14 ) to the set input of the flip-flop ( 18 ). The relay ( 19 ) is actuated. The closer ( 20 ) closes as a result. A voltage of 24 V DC is present at output A2 of the motor protection relay. The fault is also acknowledged with the button ( 21 ).

Claims

1. Electronic electric motor operating mode monitoring unit for motor protection switches or relays for instantaneous shutdown of the electric motor to be monitored if a set running time is exceeded or if a specified pause time is not reached between two running times of the electric motor to be monitored, characterized in that
that the electronic electric motor operating mode monitoring unit compares the running time of the electric motor to be protected with a previously set time and immediately switches off the electric motor to be monitored if this time is exceeded,
that the electronic electric motor operating mode monitoring unit compares the pause time between two running times of the electric motor to be protected with a previously set time and, if this time is undershot, switches off the electric motor to be monitored without delay,
that the electronic electric motor operating mode monitoring unit is integrated in the circuit of the motor protection switch or relay and is accommodated in the device housing of the motor protection switch or relay.