DE2327064A1 - Ueberlastungsschutzschaltung fuer elektromotoren - Google Patents

Ueberlastungsschutzschaltung fuer elektromotoren

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DE2327064A1
DE2327064A1 DE19732327064 DE2327064A DE2327064A1 DE 2327064 A1 DE2327064 A1 DE 2327064A1 DE 19732327064 DE19732327064 DE 19732327064 DE 2327064 A DE2327064 A DE 2327064A DE 2327064 A1 DE2327064 A1 DE 2327064A1
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Werner Koob
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements

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  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Description

  • tSberlastungsschutzschaltung für Elektromotoren Die Erfindung betrifft eine Überlastungsschutzschaltung für Elektromotoren, deren Betriebsstrom über Halbleiterstellglieder fließt, die von einer Halbleitersteuerstufe angesteuert werden.
  • oberlastungsschutzschaltungen für Elektromotoren, die an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen sind, arbeiten mit einem in Reihe zu der Motorwicklung liegenden Vorwiderstand, dessen Spannungsabfall zur Steuerung einer Überwachungsstufe aus Halbleitern benutzt wird. Eine derartige Schaltung ist in 'Siemens Halbleiter-Schaltteispiele 1970" Seite 111 und 112 beschrieben. Dort ist auch bereits eine Zeitverzögerung des Signals der Überwachungsstufe angegeben, um ein Ansprechen- der Überlastungsschutzschaltung auf den hohen Anlaßstrom des Elektromotors auszuschließen. Durch die Überwachungsstufe wird eine Abschaltstufe mit einem Thyristor gezündet, wodurch die Schützspule kurzgeschlossen wird, so daß der Motorstrom unterbrochen-wird.
  • Eine andere Schaltung dieser Art ist in "Elektronik 1970" Heft 11, Seite 390 beschrieben, wo die einen Thyristor enthaltende Abschaltstufe die Steuerspannung für einen in Reihe zu der Motorwicklung liegenden Thyristor kurzschließt, so daß derselbe keinen Strom mehr durchläßt.
  • Elekromooren, die über Halbleiterstellglieder angesteuert werden, haben normalerweise eine niedrige Speisespannung, bspw. eine Batteriespannung. Dies gilt insbesondere in Kraftfahrzeugen, wo die Speisespannung 12 V oder 24 V beträgt, oder in batteriebetriebenen Tonbandgeräten. In diesen Fällen ist ein Vorwiderstand in Reihe zu dem Elektromotor nicht zulässig, weil derselbe die Betriebsspannung für den Motor in unzulässigem Ausmaß herabsetzen würde. Außerdem haben die bekannten Überlastungsschutzschaltungen nur eine fest einstellbare Schaltschwelle, so daß sie für Motoren mit stufenweise oder stufenlos einstellbarer Drehzahl nicht geeignet sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Überlastungsschutzschaltung, die die Speisespannung des Elektromotors nicht beeinträchtigt und die für stufenweise oder stufenlos einstellbare Elektromotoren in allen Betriebszuständen einen sicheren Schutz gewährt. Dieses gilt insbesondere für Lüftermotore in Kraftfahrzeugen, bei denen ein Schutz gegen Schwerlauf, Blockieren oder Kurzschluß erforderlich ist, Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Uberwachungsstufe auf die Differenz zwischen einer dem Motorstrom proportionalen Spannung und der Motorspannung anspricht und zeitverzögert eine Abschaltstufe einschaltet, die die Eingangs strecke der Halbleitersteuerstufe kurzschließt Im einzelnen sieht die Erfindung vor, daß ein Eingang der übers wachungsstufe an die den Steuerstrom führende Leitung der Halbleitersteuerstufe in einem Verbindungspunkt, der eine von den Anschlußspannungen verschiedene Spannung führt, und der andere Eingang unmittelbar an eine Motoranschlußklemme angeschlossen ist.
  • Da der Steuerstrom dem Motorstrom ungefähr proportional ist, kann der durch den Steuerstrom verursachte Spannungsabfall für die Überwachung ausgenutzt werden, ohne dadurch dieSpeisespannung des Elektromotors zu beeinträchtigen. Damit in allen Betriebszuständen des Elektromotors eine sichere Cberwachung möglich ist, wird nicht der Steuerstrom allein bzw.
  • der durch den Steuerstrom verursachte Spannungsabfall für die berwachung ausgenutzt, sondern vielmehr auch die Motorspannung, so daß in allen Betriebszuständen des Elektromotors ein sicheres Ansprechen der Schutzschaltung gewährleistet ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die an liegende Zeichnung erläutert, in der darstellen: Fig. 1 die Überlastungsschutzschaltung nach der Erfindung in einem Blockschaltbild und Fig. 2 ein Schaltplan für eine Ausführungsformder Uberlastungsschutzschaltung.
  • Ein Elektromotor M ist in Reihe zu einem Halbleiterstellglied 1 an die Anschlußklemmen 3 für die Betriebsspannung (+Ue und -Ue) angeschlossen. In einem Führungsglied 4 wird die Führungsgröße -für die gewünschte Motorspannung und damit die gewünscht Motordrehzahl eingestellt. In einer Vergleicherstufe 5 werden diese Führungsgröße und ein über die Rückkoppelungsstufe 6 eingegebenes Rückkoppelungssignal für die Motorspannung miteinander verglichen. Das Ausgangssignal der Vergleicherstufe 5 -wird in einem Verstärker 7 verstärkt und beaufschlagt eine Steuerstufe 8, deren Steuerstrom das stellglied 1 und damit den Motorstrom steuert. Der Steuerstrom der Steuerstufe 8 ist dem jeweiligen Motorstrom in etwa proportional.
  • Eine tberwachungsstufe 9 vergleicht die an einem Abgriff 10 abgenommene, dem Motorstrom ungefähr proportionale Spannung und die an einem Abgriff 11 abgenommene Motorspannung. Bei einem vorgegebenen, vorzeichenrichtigen Differenzwert dieser Spannung gibt die Uberwachungsstufe 9 ein Signal an eine Abschaltstufe 12 weiter, über deren Ausgangsleitungen der Eingang der Steuerstufe 8 kurzgeschlossen wird. Infolgedessen verschwindet der Steuerstrom und damit auch der Motorstrom, d.h. der Elektromotor wird abgeschaltet. Ein schematisch dargestellter Schalter 14 ist als Druck-Folgeschalter ausgebildet und dient einerseits als Betriebsschalter und andererseits zur Rücksetzung der Abschaltstufe 12 sowie zur Einstellung des Führungsgliedes 4.
  • Eine ltusführungsform der beschriebenen Schaltung ist nunmehr in Fig. 2 dargestellt. Das Führungsglied 4 ist der Einstellwiderstand eines Druck-Folgeschalters 14. Die Vergleicherstufe ist als Transistorverstärkerstufe mit dem Transistor Tr1 ausgebildet, an dessen Basis einerseits das Führungsglied 4 und andererseits die Rückkoppelungsstufe 6 angeschlossen sind.
  • Das Ausgangssignal des Transistors Tr1 gelangt in eine zweite Verstärkerstufe mit einem Transistor Tr2. Dessen Ausgangssignal liegt an der Basis eines Transistors Tr3 der Steuerstufe. Der Steuerstrom dieser Steuerstufe erzeugt in einem Widerstand 15 einen Spannungsabfall. Der Emitterstrom dieser Steuerstufe steuert den Arbeitspunkt eines Transistors Tr4 des Halbleiterstellgliedes. Durch dieses Transistor Trq fließt der Gesamtstrom des Elektromotors M. In der Zeichnung ist in strichpunktierten Linien ein weiterer Transistor Tr für das Halbleiterstellglied sowie entsprechend ein weiterer Widerstand 16 eingezeichnet. Diese zusätzlichen Schaltglieder können wahlweise Verwendung finden, um den Belastungsstrom der Transistoren innerhalb des Halbleiterstellgliedes der erforderlichen Motorleistung anzupassen.
  • Die ftberwachungsstufe enthält einen Transistor Tr6. In der gezeichneten Schaltung ist dies ein pnp-Transistor, dessen Basis an den Kollektor des Transistors Tr3 angeschlossen ist und damit den Steuerstrom der Steuerstufe durch den in dem Widerstand erfolgten Spannungsabfall erfaßt. Der Emitter des Transistors Tr6 ist unmittelbar mit der anschlußklemme 17 des Elektromotors M verbunden. Damit steuert die Differenz der aus dem Steuerstrom abgeleiteten Spannung und der glotorspannung den Transistor Tr6 aus. Sobald diese Differenzspannung eine vorgegebene Schwellengröße überschreitet, wird der Transistor Tr6 leitend, so daß das Potential im Verbindungspunkt 18 ansteigt. Dieser Spannungsanstieg wird über eine RC-Stufe aus einem Widerstand 19 und einem Kondensator 20 verzögert an die Schaltelektrode 21 eines Thyristors 22 weitergegeben, der dadurch in seinen leitenden Zustand geschaltet wird und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr kurzschließt. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr3 liegt die Druckkontaktzunge 23 des Druck-Folgeschalters 14.
  • Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung auch andere Schaltglieder eingesetzt werden. Beispielsweise läßt sich der Transistor Tr6 durch einen npn-Transistor, einen Feldeffekttransistor oder einen Thyristor ersetzen. Anstelle des Thyristors 23 kann man ein anderes Schaltelement oder eine Schalt stufe einsetzen.
  • Nachdem infolge eines unzulässigen Anstiegs des Motorstroms etwa durch Schwerlauf oder Blockieren infolge von Vereisung oder durch Kurzschluß die Spannungsdifferenz an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr6 in der beschriebenen Weise einen Schwellenwert überschritten hat, wird die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr3 der Steuerstufe kurzgeschlossen, so daß der Steuerstrom unterdrückt wird. Infolgedessen kommen die Transistoren Tr4 und Tr5 in einen nichtleitenden Zustand, so daß auch der Motorstrom abgeschaltet wird. Der Thyristor 22 bleibt in seinem teitungszustand bis die Druckkontaktzunge 23 des Druck-Folgeschalters betätigt wird, so daß die Kathoden-Anoden-Spannung des Thyristors 22 kurzgeschlossen wird. Wenn bei Betätig4ç ;,es, pEus -olgeschalters 14 in der beschriebenen Weise die Störung an dem Motor nicht mehr vorliegt, kann der Elektromotor in dem eingestellten Betriebs-i zustand laufen. Wenn der Störungszustand noch andauert, erfolgt nach Ablauf der durch die RC-Stufe bedingten Verzögerungszeit ein erneutes Abschalten des Steuerstromes und damit des Motorstromes. Die Anwendung eines Druck-Folgeschalters 14 ist besonders deshalb vorteilhaft, weil bei Betätigung der Druckkontaktzunge 23 zum Ausschalten des Thyristors 22 die Einstellung des Führungsgliedes 4 nicht verändert wird.

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e:
    ri berlastungsschutzschaltung für Elektromotoren, deren Betriebsstrom über Halbleiterstellglieder fließt, die von einer Halbleitersteuerstufe angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Uberwachungsstufe (9) auf die Differenz zwischen einer dem Motorstrom proportionalen Spannung und der Motorspannung anspricht und zeitver-zögert eine Abschaltstufe (12) einschaltet, die die Eingangsstrecke der Halbleitersteuerstufe (8) kurzschließt.
  2. 2. Überwachungsschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang der tberwachungsstufe (9) an die den Steuerstrom führende Leitung der Halbleitersteuerstufe (8) in einem Verbindungspunkt, der eine von den Anschlußspannungen verschiedene Spannung fuhrt, und der andere Eingang unmittelbar an eine Motoranschlußklemme (17) angeschlossen ist.
  3. 3. Überlastungsschutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingänge der Lberwachungsstufe çdie Anschlußpunkte der Steuerstrecke eines Halbleiterbauelements r6 )sind.
  4. 4. tberlastungsschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltstufe als Thyristor (22) ausgebildet ist, dessen Schaltelektrode (21) mit dem Ausgangsanschluß der ßberwachungsstufe verbunden ist und dessen Kathoden-Anoden-Strecke der Eingangs strecke der Halbleitersteuerstufe (8) parallel liegt.
  5. 5. Pberlastungsschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckkontaktzunge (23) parallel zur Kathoden-Anoden-Strecke des Thyristors (22) liegt.
  6. 6. Überlastungsschutzschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter Teil eines Druck-Folgeschalters (14) ist, dessen Folgeteil zur Einstellung eines Führungsgliedes (5) für die Halbleitersteuerstufe (9) dient.
DE19732327064 1973-05-26 Überlastungsschutzschaltung für Elektromotoren Expired DE2327064C3 (de)

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Publication Number Publication Date
DE2327064A1 true DE2327064A1 (de) 1974-12-05
DE2327064B2 DE2327064B2 (de) 1975-08-21
DE2327064C3 DE2327064C3 (de) 1976-06-24

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3428441A1 (de) * 1984-08-01 1986-02-13 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schalteinrichtung fuer die stromzufuhr an ein elektrisches geraet

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3428441A1 (de) * 1984-08-01 1986-02-13 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schalteinrichtung fuer die stromzufuhr an ein elektrisches geraet

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