DE2117238A1 - Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer Motoren und/oder daran angeschlossener mechanischer Geräte - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer Motoren und/oder daran angeschlossener mechanischer Geräte Elektrische Motoren mit daran angeschlossenen mechanischen Geräten bedürfen bekanntlich des Schutzes gegen überlastungen. Solche Jberlastungen können elektrische und/ader mechanische Ursachen naben. Z. B. können innerhalb der Motoren Kurschlüsse und/oder Erdschlüsse auftreten,wodurch die Stromaufnahme der Motoren steigt, die Motpren heiß werden und z. B. die Wicklungen, die Isolation,~ ciie Lager usw. Schaden nehmen. Die Motoren können aber auch infolge falscher Schaltungen, z. B. Dreieckschaltun anstelle von Sternschaltung, eine unzulässig hohe Stromaufnahme haben. Außer diesen elektrischen Ursachen können aber auch mechanische Ursachen, z. B. Fressen der Lager, mechanische Überlastungen der an die elektrischen Motoren angeschlossenen mechanischen Geräte usw.
• zu unzulässig hoher Stromaufnahme der elektrischen Motoren führen.
• Um elektrische Motoren mit daran angeschlossenen Geräten gegen zu hohe Stromaufnahme und die damit verbundenen Gefahren zu schützen, sind Schaltungsanordnungen zum thermischen Schutz bekannt, die einen in der Anschlußleitung der Motoren liegenden, durch einen Bimetall-Auslöser und einen Kurzschluß-Auslöser ansprechenden Überlastschalter aufweisen. Während der Kurzschluß-Auslöser unmittelbar auf den Stromistwert anspricht, und zwar bei Überschreiten eines erheblich über dem Stromnennwert liegenden Stromgrenzwertes - Stromgrenzwert z. B. 5 bis 10 mal dem Stromnennwert -spricht der Bimetall-Auslöser nur an, wenn das Integral des Quadrates des Stromistwertes über der Zeit die über der Zeit vom Bimedil-Auslöser bei einer bestimmten Temperatur abgegebene Wärmemenge übersteigt, der Bimetall-Auslöser also zu heiß wird. Der Bimetall-Auslöser spricht also auf relativ kurzzeitige Überschreitungen des Stromnennwertes, z. B. infolge kurzzeitiger mechanischer Uberlastungen, nicht an.
• Im Ergebnis kann man sagen, daß die bekannten Schaltungsanordnungen zum Schutz elektrischer Motoren mit daran angeschlossenen mechanischen Geräten, die einen von einem Bimetall-Auslöser und einem Kurzschluß-Auslöser beaufschlagten Überlastschalter in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren aufweisen, selbstverständlich bei entsprechender Auslegung, elektrische Motoren zwar thermisch schützen können, einen mechanischen Schutz ür die Motoren und die daran angeschlossenen mechanischen Geräte jedoch nicht gewährleisten.
• Bei einer besonderen Art von elektrischen Motoren mit daran angeschlossenen Geräten, nämlich bei elektrischen Verstellantrieben> ist es deshalb bereits bekannt geworden (deutsche Auslegeschrift 1 198 159)> bei mechanischer oberlastung ansprechende, durch ein Schaltlager betätigte Endschalter zum Abschalten der Motoren vorzusehen. Diese Schaltlager haben sich an sioh sehr gut bewährt, sie sind Jedoch-relativ aufwendig.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung zum thermischen und/oder mechanischen Schutz elektrischer Motoren und/oder daran angeschlossener mechanischer Weste anzugeben.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum thermischen und/oder mechanischen Schutz elektrischer Motoren und/oder daran angeschlossener mechanischer Geräte, mit zumindest einem in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren liegenden Überlastschalter, ist gekennzeichnet durch zumindest einen in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren vorgesehenen Stromistwerterfasser und zumindest einen dem Stromistwerterfasser nachgeschalteten, den Uberlastschaler beaufschlagenden StroWistwertUberwacher. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird also - im Gegensatz zu der bekannten, eingangs beschriebenen Schaltungsanordnung mit einem von einem Bimetall-Auslöser und einem Kurzschluß-Auslöser beaufschlagten Überlastschalter - der jeweilige Stromistwert momentan erfaßt und überwacht, d.h. mit einem vorgegebenen Stromsollwert, z.B. dem Stromnennwert der zugeordneten Motoren, verglichen. Uberschreitet der Stromistwert den vorgegebenen Stromsollwert, so wird der in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren liegende Uberlastschalter ent-sprechend beaufschlagt, d.h.
• der Überlastschalter öffnet, so daß die Motoren abgeschaltet werden.
• Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindunbsgemäß Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden, was sowohl hinsichtlich des Stromistwerterfassers und des Stromistwertüberwachers, als auch in bezug auf zusätzliche Bauelemente der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gilt.
• Der Stromistwerterfasser, der insgesamt nur einmal in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren zu liegen braucht,aber auch in jeder einzelnen Anschlußleitung, bei Drehstrom also in allen drei Anschlußleitungen, liegen kann, kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein, insbesondere als vom zu den elektrischen Motoren fließender Strom durchflossene Impedanz, nämlich als Widerstand, Induktivität und/oder Kapazität, was sich bei kleineren Stromnennwerten empfiehlt, oder aber auch als Stromwandler, was zweckmäßigerweise bei größeren Stromnennwerten praktiziert wird.
• Der Stromistwertüberwacher, der, wie bereits ausgerührt, den von dem Stromistwerterfasser festgestellten Stromistwert mit einem vorgegebenen Stromsollwert vergleicht, und dann, wenn der Stromistwert den Stromsollwert übersteigt, den in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren liegenden Überlastschalter im öffnenden Sinne beauBschlagt, ist vorzugsweise als einstellbarer Schwellwertindikator, z. B. als Schmitt-Trigger, ausgeführt.
• Im allgemeinen wird man im übrigen, jedenfalls dann, wenn Wechselstrum- und/oder Drehstrommotoren zu schützen sind, zwischen derr Stromistwerterfasser und dem Stromistwertüberwacher einen Spannungs- und/oder Stromumformer vorsehen, so daß dem Stromistwertüberwacher eine dem Stromistwert proportionale Größe als Gleichspannung und/oder Gleichstrom zugeführt werden kann.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist zweckmäßigerweise ein Netzspannungsüberwachungsgerät auf, das das Vorliegen der Netzspannung an den za den elektrischen Motoren führenden Anschlußleitunmen, also zwischen dem Hauptschalter und dem Überlastschalter, überwacht. Nur wenn das Netzspannunbsüberwachungsgerät mit Netzspannung beaufschlagt ist, wird die übrige Schaltungsanordnung betriebsbereit, z. B. dadurch, daß der SpannunSs-und/oder Stromumformer und der Stromistwertüberwacher von dem Netzspannungsüberwachungsgerät ihre eigene Speisespannung bekomren.
• Im übrigen weist die erfindungsgemße Schaltungsanordnung zweckmäßigerweise ein Einschaltverzögerungsglied und/oder ein Abschaltverzöger@ngglied auf. Das Einschaltverzögerungsglied, das insbesondere dann vorzusehen ist, wenn z. B. Drehstrommotoren, insbesondere Drehstromasynchronmotoren, direkt eingeschaltet werden, verhindert, daß durch den Einschaltstromstoß, der bekanntlich ertrieblich über dem Stromnennwert liegt, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung anspricht. Demgegenüber bewirkt das Abschaltverzögerungsglied, daß während des normalen Betriebes z. B. durch NetzsDannunrsschwankunzen kurzfristig auftretende. relativ zerinz über dem Stromsollwert liegende Stromstöße # zum Ansprechen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung führen.
• Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist dem Stromistwertüberwacher bzw. dem Abschaltverzögzerungsglied ein Speicherglled nachgeschaltet. Damit wird erreicht, caß ein einmaliges Ansprechen der erfindunsgemäßen Schaltungsanordnung solange gespeichert bleibt, bis der Haupt schalter ausgeschaltet worden ist, um der Ursache des Ansprechens der Schaltungsanordnung nachzugehen. Wird danach der Hauptschalter wieder eingeschaltet, stellt z. B. das Netzspannungsüberwachungsgerät wieder Netzspannung fest, so wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der elektrische Motor wieder in Betrieb genommen.
• Schließlich empfiehlt es sich, insbesondere wenn Reversierbetrieb der elektrischen Motoren gewollt ist, ein, vorzugsweise von dem Netzspannungsüberwachungsgerät beaufschlagtes, Wiedereinschaltverzögerungsglied vorzusehen. Wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung z. B. bei einem elektrischen Verstellantrieb verwendet, besteht die mechanische Überlastung" im Errichen nr Endstellung und soll nach dem Erreichen dieser Endstellurg rttr eleXtrische Verstellantrieb in umgekehrter Richtung, der eleztrische Motor also im Reversierbetrieb arbeiten, so verhindert cias entsprechend einzustellende Wiedereinschaltverzögerungsglied ein wieder einschalten des Motors z. B. für Rechtslauf, während der Motor aus dem Linkslauf noch nicht zum Stillstand gekommen ist.
• Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist zusamwengefaßt darin zu sehen,daß daß eine Schaltungsanordnung geschaffen worden ist, n:it der sowohl Motoren als auch daran angeschlossene mechanische Geräte gegen thermische und mechanische Überlastungen geschützt werden können. Diese Schaltungsanordnung ist ein@ach aufgebaut und arbeitet, in einer entsprechenden Ausführungsform, auch dann einwandfrei, wenn "Überlastungen" vorgetäuscht werden, z. 13. Einschaltstromstöße und/oder durch NetzspannungsschwanRunsen bedingte Stromstöße während des normalen Betriebes.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltunbsanordnung, schematisch dargestellt, und Fig. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung, eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
• Die in den Fig. dargestellten SchaltunosanordnunOen dienen zum thermischen und/oder mechanischen Schutz elektrische Motoren und/oder daran angeschlossener mechanischer Geräte, die elektrischen Motoren und die daran angeschlossenen mechanischen Geräte sind in den Fi. nicht dargestellt.
• In ihrem grundsätzlichen Aufbau bestehen die dargestellten Schaltunrsanordnungen aus zumindest einem in der Anschlußleitung 1 der elektrischen Motoren vorgesehenen Stromiatwerterfasser 2, zumindest einem dem Stromistwerterfasser 2 nachgeschalteten Stromistwertüberwacher 5 und zumindest einem von dem Stromistwertüberwacher 3 beaufschlagten, in der Anschlußleitung 1 der elektrischen Motoren lcgen'Jen Überlastschalter 4.
• In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Stromistwerterfasser 2 ins gesamt nur einmal in der Anschlußleitung 1 der elektrischen itotoren vorgesehen und als Widerstand ausgeführt. In der Ausführungsform nach Fig. 2 sind dagegen drei Stromistwerterfasser 2 und folglich drei Stromistwertüberwacher 3, vorgesehen, wobei die Stromistwerterfasser 2 als Stromwandler ausgeführt sind. Die tromistwertüberwacher 3 sind als einstellbare Schwellwertindikatoren, z.B.
• Senmitt-Trigger, ausgeführt. Zwischen jedem Stromistwerterfasser 2 und dem dazugehörigen Stromistwertüberwacher 3 sind Spannungsund,oder Stromumformer 5 vorgesehen, so daF dem jeweiligen Stromistwertü@erwacher 3 eine dem Stromistwert proportionale Größe als Gleichspannun und/oder Gleichstrom zugeführt wird, obwohl der jeweilige Stromistwerterfasser 2 eine dem Stromistwert proportionale Größe als Wechselspannung und/oder Wechselstrom abgibt. In der Ausführungsform nach Fig. 2, in der drei Stromistwerterfasser 2 drei Spannungs- und Stromumformer 5 und drei Stromistwertüberwacher 5 vorgesehen sind, gehen die Ausgänge der Stromistwertüberwacher 5 auf ein logisches Verknüpfungselement 6, nämlich ein ODER-Gatter, so daß die erfindungsgemäße Schaltungs-anordnung jeweils bereits anspricht, wenn ein Stromistwertüberwacher 5 feststellt, daß der von dem zugeordneten Stromistwerterfasser 2 über den Spannungs- und/oder Stromumformer 5 mitgeteilte Stromistwert über dem entsprechenden Stromsollwert liegt, In den in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist jeweils ein Netzspannungsüberwachungsgerät 7 vorgesehen, daß das Vorliegen der Netzspannung an den zu den elektrischen Motoren führenden Anschlußleitungen 1, also zwischen dem nicht dargestellten Hauptschalter und dem Überlastschalter 4 überwacht. Nur wenn das Netzspannungsüberwachungsgerät 7 mit Netzspannung beaufschlagt ist, ist die übrige Schaltungsanordnung betriebsbereit. Um, wenn z.B. Drehstrommotoren insbesondere Drehstromasynchronmotoren, direkt eingeschaltet werden, zu verhindern, daß durch den Einschaltstromstoß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung anspricht, ist ein Einschaltverzögerungsglied 3 vorgesehen. Dieses Einschaltverzögerungsglied 8 bewirkt, daß der Stromistwertüberwacher 3 den Überlastschalter 4 erst dann im öffnenden Sinn beaufschlagen kann, wenn nach dem-Einschalten eine an dem Einschaltverzögerungsglied 8 einstellbare Zeit vergangen ist. Dazu ist der Ausgang des Stromistwertüberwachers 3 bzw. der Ausgang des logischen Verknüpfungselementes 6 zusammen mit dem Ausgang des Einschaltverzögerungsgliedes 8 auf ein logisches Verknüpfungselement 9, nämlich ein UND-Gatter, ge führt. Dem Zwischen Verknüpfungselement 9 nachgeschaltet ist ein Aoschaltverzögerungsglied 10. Dieses Abschaltverzögerunrsglied 10 bewirkt, daß während des normalen Betriebes z.B. durch Netzspannungsschwankungen kurzzeitig auStretende, relativ hering über dem Stromsollwert liegende Stromstöße nicht zum Ansprechen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung führen.
• Dem Abschaltverzöerungsglied 10 ist ein Speicherglied nachgeschaltet, das als Thyristor, Flipp-Flopp, Relais usw. ausgeführt sein kann. Das Speicherglied 11 sorgt dafür, daß ein einmaliges Ansprechen der erfindungsgemäßen Schaltung so lange gespeichert bleibt, bis der nicht dargestellte Hauptschalter ausgeschaltet worden ist; erst danach fällt das Speicherglied 11 wieder in seine Ausgangsstellung zurück, es handelt sich also nicht um einen Haftspeicher.
• Schließlich ist ein von dem ißeDzspannungsüberwachungsgerat 7 beauSschlacrtes WiedereinschaltverzöOerungsglied 12 vorgesehen. Dieses Wiedereinschaltverzögerungsglied 12, das insbesondere dann vorgesehen wird, wenn Reservierbetrieb der elektrischen Motoren gewollt ist, verhindert ein Wiedereinschalten der Motoren zum Beispiel für Rechtslauf, während die Motoren aus dem Linkslauf noch nicht zum Stillstand gekommen sind. Selbstverständlich ist das zeitliche Verhalten des Wiedereinschaltverzögerungsgliedes 12 einstellbar.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum thermischen und/oder mechanischen Schutz elektrischer Motoren und/oder daran angeschlossener mechanischer Geräte, mit zumindest einem in der Anschlußleitung der elektrischen Motoren liegenden Überlastschalter, g e k e n n z e i c h -n e t, durch zumindest einen in der Anschlußleitung (1) der e@@@-trischen Motoren vorgesehen Stromistwerterfasser (2) @@ mind@@, einem dem Stromistwerterfasser (2) nachges@halte@@@, den, Überlastschalter (4) beaufschlagenden Stromistwertüberwac@@ (5).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromistwerterfasser (2) als vom zu den elekerischen Motoren fließender Strom durchflossene Impedanz, nämlich Widerstand Induktivität und/oder Kapazität, ausgeführt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromistwerterfasser (2) als Stromwandler ausgeführt ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis ), dadurch gekennzeichnet, daß der Stromistwertüberwacher (5) als einstellbarer Schwellwertindikator, z.B. als Schmitt-Trigger ausgeführt ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stromistwerterfasser (2) und dem Stromistwertüberwacher (3) ein Spannungs- und/oder Stromumformer (5) vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis , gekennzeichnet durch ein Netzspannungsüberwachungsgerät (7).

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Einschaltverzögerungsglied (8).

8. Schaltungsanordnung nach einem derAnsprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein dem Stromistwertüberwacher ()) nachgeschaltetes Abschaltverzögerungslied (10).

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein dem Stromistwertüberwacher ()) bzw. demAbschaltverzögerungsglied (10) nachgeschaltetes Speicherglied (11).

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise von dem Netzspannungsüberwachungsgerat (7) beaufschlagtes Wiedereinschaltverzögerungsglied (12).