DE2622309C3 - Schutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eineßchutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine gegen Überspannungen an der Erregerwicklung, die an einen rotierenden Erregergleichrichter angeschlossen ist, der mit der dreiphasigen Sekundärwicklung einer Wechselstrom-Erregermaschine mit feststehender, aus einem Wechselstromnetz speisbarer Primärwicklung verbunden ist, wobei die Erregerwicklung bei Auftreten von Überspannungen mittels eines kontaktlosen Schaltelements kurzschließbar ist.

Eine solche Schutzeinrichtung ist aus der deutschen Auslegeschrift 15 63 329 bekannt. Die bekannte Schutzeinrichtung ist allerdings nur für den asynchronen Anlauf, nicht dagegen für den synchronen Normalbetrieb vorgesehen. Das kontaktlose Schaltelement dient beim Amauf dazu, die in der Erregerwicklung induzierte Spannungshalbwelle mit Polung in Gegenflußrichtung der Ventile des Erregergleichrichters bei Erreichen eines vorgegebenen Werts durch Kurzschluß zu reduzieren. Die Erregermaschine wird primärseitig erst bei Erreichen des Synchronismus an das Wechselstromnetz geschaltet. Fortan wird aber — sofern keine anomal hohen Spannungsspitzen auftreten — eine Betätigung des Schaltelements, das als Reihenschaltung von zwei Thyristoren ausgebildet ist, nicht mehr vorgenommen.

Bei in der Praxis ausgeführtes bürstenlosen Stromrichtermotoren werden aber auch im synchronen Normalbetrieb Schutzeinrichtungen gegen Überspannungen eingesetzt. Eine Schutzeinrichtung bei einer solchen bürstenlosen Synchronmaschine besteht ebenfalls in der Regel aus einem kontaktlosen Schaltelement, insbesondere einem Thyristor, das der Erregerwicklung parallel geschaltet ist und das automatisch durch eine Spannungsüberwachungsschaltung, die insbesondere mit Zenerdioden oder anderen Schwellwertelementen ausgerüstet ist, geschlossen werden kann. In Reihe zu dem Schaltelement kann auch noch ein Widerstand angeordnet sein. Die Sekundärwicklung der Erregermaschine, der Erregergleichrichter, das Schaltelement, gegebenenfalls der Widerstand und die Spannungsüberwachungsschaltung sind am Läufer der Synchronmaschine angebracht. Sie rotieren also auch hier im Betrieb mit dem Läufer und der Erregerwicklung mit. Sobald die Ausgangsspannung des Erregergleichrichters infolge

einer Störung einen bestimmten fest eingestellten Wert überschreitet, wird durch die Schutzeinrichtung der Erregergleichrichter ausgangsseitig kurz-geschlossen. Da daraufhin der Erregerwicklung kein Erregerstrom mehr zugeführt wird, kann die Synchronmaschine trotz weiterhin vorhandenem Ankerstrom kein Drehmoment mehr abgeben. Die Synchronmaschine und damit auch die angetriebene Arbeitsmaschine werden stillgesetzt.

Wie bereits erwähnt, wird bei solchen Schutzeinrichtungen ein Auftreten von Überspannungen im rotierenden Teil der Synchronmaschine automatisch erfaßt Ebenso wird dort das Auslösen des Kurzschlusses an der Erregerwicklung automatisch bewirkt Ein Meldesignal, das eine Überspannung oder den Kurzschluß anzeigt steht außerhalb des rotierenden Teils der Synchronmaschine jedoch nicht zur Verfügung. Ein solches Meldesignal ist aber außerhalb erwünscht wenn infolge der Störung Schalthandlungen eingeleitet werden sollen, z. B. wenn ein Abschalten des Ankerstroms der Synchronmaschine oder ein Abschalten des Primär-Stroms der Erregermaschine bewirkt werden soll. Ein solches Meldesignal ist aber auch dann erwünscht, wenn die Störung optisch oder akustisch angezeigt werden soll.

Aus der DE-OS 15 88 470 ist eine Schutzeinrichtung für den Erregerstromkreis einer von einem Erregergenerator über rotierende Gleichrichterelemente erregten schleifringlosen Synchronmaschine bekannt Hierbei wird ein Vergleich zwischen dem Istwert des Erregerstroms des Erregergenerators und dem aus Strom, Spannung und Leistungsfaktor der Synchronmaschine gebildeten analogen Sollwert (Polradstrom) des dafür benötigten Erregerstroms durchgeführt. Die bekannte Schutzeinrichtung bezieht sich auf eine Synchronmaschine mit Synchronerregermaschine, deren Primärwicklung mit Gleichstrom gespeist wird, während die vorliegende Schutzeinrichtung von einer Synchronmaschine mit Asynchron-Erregermaschinen ausgeht. Folglich werden bei der bekannten Schutzeinrichtung auch andere Größen miteinander verglichen als im vorliegenden Fall.

Aus der DE-AS 11 81 805 ist eine weitere Schutzeinrichtung für eine schleifringlose Synchronmaschine bekannt Bei der bekannten Schutzeinrichtung wird die Erregerwicklung ebenfalls über einen rotierenden Erregergleichrichter aus der dreiphasigen Sekundärwicklung einer Erregermaschine gespeist. Ein steuerbares Schaltelement parallel zur Erregerwicklung ist allerdings nicht vorhanden, und bei der Erregermaschine handelt es sich um eine Gleichstrom-Erregerrnaschi- so ne, deren feststehende Primärwicklung an ein Gleichstromnetz angeschlossen ist. Die Schutzeinrichtung umfaßt weiterhin einen Stromwandler, mit dem die Wechselkomponente des in der Primärwicklung fließenden Erregerstroms erfaßt wird. Diese Wechselkompo- 5-, nente hat im Normalbetrieb eine Frequenz, die um einen bestimmten Faktor höher ist als die Frequenz der Wechselkomponente in der Erregerwicklung, Falls im Erregergleichrichter oder in der Sekundärwicklung der Erregerwicklung ein Fehler auftritt, wächst die Amplitu- wi de der Wechselkomponente des Erregerstroms an, während sich die Frequenz um den genannten Faktor reduziert. Dem Stromwandler ist ein Doppelweggleichrichter nachgeschaltet, dessen Gleichstromklemmen durch ein Potentiometer überbrückt werden. An dessen e-> Abgriff liegt ein Glättungskondensator. Die an diesem auftretende gleichgerichtete und geglättete Spannung entsDricht der Wechselkomponente des Erregerstroms der Erregermaschine. Sie wird über eine Zenerdiod·» und einen Widerstand an die Basis eines Transistors geführt, der zur Betätigung eines Relais dient Im normalen Betrieb reicht die Spannung am Potentiometer nicht aus, um die Sperrspannung der Zenerdiode zu überwinden; der Transistor ist gesperrt Falls aber im mitrotierenden Teil des Erregerkreises ein Kurzschlußstrom fließt, wird die Sperrspannung überwunden, der Transistor wird leitend und betätigt das Relais. Hierdurch wird die Zuleitung zur Primärwicklung der Erregermaschine unterbrochen, und ein Leistungsschalter trennt die Ständerwicklung von ihrer Spannungsversorgung. In der DE-AS 11 81 805 ist nicht dargelegt, in welcher Weise vorzugehen ist, um das Ansprechen eines Schaltelemente bei einer bürstenlosen Synchronmaschine mit Asynchron-Erregermaschine festzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannte Schutzeinrichtung mit geringem Aufwand so auszubilden, daß außerhalb des rotierenden Teils der Synchronmaschine beim Ansprechen der Schutzeinrichtung ein entsprechendes Meldesignal zur Verfügung steht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur ortsfesten Abgabe eines Meldesignals über das Ansprechen des kontaktlosen Schaltelements ein Spannungsvergleichsglied vorgesehen ist, dem am einen Eingang eine der Primärwechselspannung der Erregermaschine über eine erste Proportionalitätskonstante proportionale erste Eingangsspannung und dem am anderen Eingang eine dem Primärwechselstrom der Erregermaschine über eine zweite Proportionalitätskonstante proportionale zweite Eingangsspannung vorgegeben ist, wobei die beiden Proportionalitätskonstanten so gewählt sind, daß die zweite Eingangsspannung im Normalbetrieb der Synchronmaschine betragsmäßig unter und bei kurzgeschlossener Erregerwicklung betragsmäßig über der ersten Eingangsspannung liegt, und daß das Meldesignal am Ausgang des Spannungsvergleichsgliedes abgegriffen ist.

Mit Hilfe der beiden besagten Eingangsspannungen und des Spannungsvergleichsgliedes ist es also möglich, das Ansprecher, der im Läufer der bürstenlosen Synchronmaschine eingebauten Schutzeinrichtung gegen Überspannungen festzustellen. Es müssen dazu !ediglich die Primärspannung und der Primärstrom der Erregermaschine erfaßt werden. Beide Größen stehen außerhalb des rotierenden Teils der Synchronmaschine entweder als Meßwerte oder als Eingabewerte zur Verfügung. Die Erzeugung eines Meldesignals für das Ansprechen der Schutzeinrichtung ist also möglich, ohne daß dazu eine galvanische Leitungsverbindung, z. B. über Bürsten, oder daß eine Funkverbindung zwischen dem rotierenden Teil und dem ruhenden Teil der Synchronmaschine erforderlich ist. Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung besteht somit darin, daß sie mit außerhalb des rotierenden Teils der Synchronmaschine und damit mit auf besonders einfache Weise erfaßbaren elektrischen Größen auskommt.

Zur Bildung der ersten Eingangsspannung des Spannungsvergleichsgliedes ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, die einen primärseitig an die Primärwicklui.j der Erregerwicklung angeschlossenen Transformator und einen sekundärseitig angeschlossenen ersten Gleichrichter umfaßt. Hierbei kann die erste Proportionalitätskonstante über das Untersetzungsverhältnis des Transformators eingestellt werden. Ist jedoch ein über ein Steuersignal steuerbares Stellglied vorhanden, das

die Primärwicklung der Erregermaschine speist, so können Transformator und erster Gleichrichter eingespart werden. Dann ist es nämlich möglich, als erste Eingangsspannung direkt das Steuersignal des Stellgliedes zu verwenden.

Zur Bildung der zweiten Eingangsspannung des Spannungsvergleichsgliedes ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, die einen mit der Primärwicklung der Erregermaschine in Reihe geschalteten Stromwandler und einen dem Stromwandler nachgeschalteten zweiten Gleichrichter umfaßt. Hierbei kann die zweite Proportionalitätskonstante über die Höhe der Windungszahl eingestellt werden. Besitzt die Erregermaschine eine dreiphasige Primärwicklung, dann kann auch so vorgegangen werden, daß die Meßeinrichtung drei Stromwandler, von denen je einer in einer Zuleitung zur Primärwicklung angeordnet ist, und einen den sekundärseitig in Stern geschalteten Stromwandlern nachgeschalteten Gleichrichter mit Ventilen, insbesondere Halbleiterdioden, in Drehstrom-Brückenschaltung umfaßt.

Einer oder mehrere Stromwandler lassen sich hierbei einsparen, wenn ein Stellglied vorgesehen ist, das die Primärwicklung der Erregermaschine speist und das von einem Steuersignal steuerbar ist, welches wiederum von einem Stromregler geliefert wird, dessen Vergleicher ein Strom-Istwert und ein Strom-Sollwert vorgegeben sind. Dann kann nämlich als zweite Eingangsspannung der Strom-Sollwert oder der Strom-Istwert des Stromreglers vorgesehen sein. Im letzteren Fall wird also der Strom-Istwert des ohnehin vorhandenen Stromregelkreises mitverwendet.

Als Spannungsvergleichsglied ist insbesondere ein Operationsverstärker vorgesehen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine, bei der das Spannungsvergleichsglied von zwei Meßeinrichtungen für die Primärspannung bzw. den Primärstrom gespeist ist,

F i g. 2 ein Spannungs-Strom-Diagramm für Normalbetrieb sowie für gestörten Betrieb mit kurzgeschlossener Erregerwicklung und

F i g. 3 ein Spannungsvergleichsglied mit Operationsverstärker in ausführlicher Darstellung.

Nach F i g. 1 ist ein Umrichter 2 eingangsseitig an ein Drehstromnetz mit den Phasenleitern R, S, T angeschlossen. Die Zündimpulse für den Umrichter 2 liefert ein Steuersatz 3 nach Maßgabe eines Steuersignals q. An den Ausgang des Umrichters 2 ist die Ständerwicklung 4 einer bürstenlosen Synchronmaschine 5 angeschlossen. Die Erregerwicklung der Synchronmaschine 5 ist mit 6 bezeichnet Die Erregerwicklung 6 ist über einen Erregergleichrichter 7 mit ungesteuerten Ventilen 8 in Drehstrom-Brückenschaltung an die dreiphasige Sekundärwicklung 9 einer Erregermaschine 10 angeschlossen. Die dreiphasige Primärwicklung 11 der Erregermaschine 10 wird über ein Stellglied 12 aus einem Drehstromnetz mit den Phasenleitern U, V, W gespeist Als Stellglied 12 ist insbesondere ein Drehstromsteller vorgesehen, der mit Thyristoren ausgerüstet ist Das Stellglied 12 wird durch ein Steuergerät 13 mit Steuerimpulsen versorgt Das Steuergerät 13 wird seinerseits von einem Steuersignal ρ beaufschlagt Dieses Steuersignal ρ kann von einem (nicht gezeigten) Stromregler geliefert werden, dessen Vergleicher ein Strom-Istwert und ein. Strom-Sollwert vorgegeben sind. Ein solcher Stromregelkreis kann zweckmäßigerweise zur Regelung des Primärstroms h der Erregermaschine 10 vorgesehen sein. Zum rotierenden Teil 15 der Synchronmaschine 5 gehört außer den Bauelementen 6 bis 9 auch eine Schutzeinrichtung gegen Überspannungen an der Erregerwicklung 6. Diese Schutzeinrichtung umfaßt ein steuerbares kontaktloses Schaltelement 16, das parallel

to zur Erregerwicklung 6 angeordnet ist, und eine Spannungsüberwachungsschaltung 17. Als Schaltelement 16 kann insbesondere ein Thyristor oder eine Reihenschaltung von Thyristoren herangezogen werden. Die Spannungsüberwachungsschaltung 17 gibt

is dann, wenn die Spannung an der Erregerwicklung 6 einen fest eingestellten Wert überschritten hat, automatisch einen Schaltbefehl an das Schaltelement 16, wodurch das Schaltelement 16 geschlossen und der Erregergleichrichter 7 kurzgeschlossen wird. Die Spannungsüberwachungsschaltung 17 ist in üblicher Weise ausgebildet z. B. nach der deutschen Auslegeschrift 15 63 329. Sie kann insbesondere Zenerdioden oder andere spannungsempfindljehe Bauelemente enthalten. Bei Auftreten einer Überspannung an der Erregerwicklung 6 wird somit die Erregerwicklung 6 mittels des kontaktiosen Schaltelements 16 kurzgeschlossen, so daß ihr vom Erregergleichrichter 7 kein Erregerstrom mehr zugeführt werden kann. Infolge, dessen kann die Synchronmaschine 5 kein Drehmoment mehr abgeben. Sie wird stillgesetzt

Die dargestellte Schutzeinrichtung 16,17 ist weiter so ausgebildet daß bei ihrem Ansprechen außerhalb des rotierenden Teils 15 der Synchronmaschine 5 ein entsprechendes Meldesignal ζ zur Verfügung steht.

Dazu ist ein Spannungsvergleichsglied 20 vorgesehen, das die an seinem ersten Eingang liegende erste Eingangsspannung kU\ mit der am zweiten Eingang liegenden zweiten Eingangsspannung cl\ betragsmäßig vergleicht. Das Meldesignal ζ zeigt an, welche der beiden Eingangsspannungen kU\, cl\ die größere ist.

Die erste Eingangsspannung kU\ ist proportional zur Primärspannung U\ der Erregermaschine 10. Die Proportionalitätskonstante ist mit k bezeichnet. Die zweite Eingangsspannung cl\ ist dem Primärstrom l\ der Erregermaschine 10 proportional. Die zweite Proportionalitätskonstante ist mit c bezeichnet Die beiden Proportionalitätskonstanten k und csind so gewählt und aufeinander abgestimmt daß die zweite Eingangsspannung cl\ im ungestörten Normalbetrieb der Synchron- maschine 5 betragsmäßig unter und bei kurzgeschlossener Erregerwicklung 6 betragsmäßig über der ersten Eingangsspannung kU\ liegt Das wird später noch anhand von F i g. 2 verdeutlicht werden. Zur Bildung der ersten Eingangsspannung kU·, isi nach F i g. 1 eine Meßeinrichtung vorgesehen. Diese umfaßt einen Transformator 21, dessen Primärwicklung zwischen zwei Zuleitungen zur Primärwicklung 11 dei Erregermaschine 10 geschaltet ist An der Primärwicklung des Transformators 21 liegt somit die Primärspan· nung Uu Die Sekundärwicklung des Tramsformators 21 ist an einen ersten Gleichrichter 22 angeschlossen Dieser besteht aus vier Dioden in Brückenschaltung. Ar seinem Ausgang, an dem als Bürde ein Lastwiderstanc 23 und ein Glättungskondensator 28 liegen, wird die erste Eingangsspannung Jti/i des Spannungsvergleichs gliedes 20 abgegriffen. Das Untersetzungsverhältnis de: Transformators 21 bestimmt neben den Spannungsab fällen die Größe der ersten Proportionalitätskonstantei

k. Bei Verwendung eines üblichen Halbleiter-Operationsverstärkers im Spannungsvergleichsglied 20 wird das Untersetzungsverhältnis insbesondere so gewählt, daß die erste Eingangsspannung kU\ maximal einen Wert von 15 V annehmen kann.

Abweichend von der Darstellung in F i g. 1 kann auch so vorgegangen werden, daß als erste Eingangsspannung kU\ des Spannungsvergleichsgliedes 20 das Steuersignal ρ des Stellgliedes 12 verwendet wird. Dadurch lassen sich die Bauelemente 21, 22 und 23 einsparen.

Zur Bildung der zweiten Eingangsspannung ch des Spannungsvergleichsgliedes 20 ist ebenfalls eine Meßeinrichtung vorgesehen. Diese umfaßt einen Stromwandler 24, der in einer Zuleitung zur Primärwicklung U angeordnet ist, und einen ihm nachgeschalteten zweiten Gleichrichter 25. Am Ausgang des zweiten Gleichrichters 25, an dem ein Glättungskondensator 29 und als Bürde ein Lastwiderstand 26 angeschlossen sind, wird die zweite Eingangsspannung ch abgegriffen. Die Proportionalitätskonstante c wird im wesentlichen durch die Wahl der Windungszahl des Stromwandlers 24 festgelegt

Abweichend von der Darstellung in F i g. 1 kann die Meßeinrichtung zur Ermittlung der zweiten Eingangsspannung cl\ auch drei Stromwandler umfassen, von denen je einer in einer Zuleitung zur Primärwicklung 11 der Erregermaschine 10 angeordnet ist. Diesen Stromwandlern, die sekundärseitig in Stern geschaltet werden, ist ein Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brükkenschaltung nachgeschaltet, dessen Ausgang an einen Lastwiderstand angeschlossen ist

Abweichend von der Darstellung in F i g. I kann weiterhin — sofern ein Stromregelkreis für den Primärstrom h an der Primärwicklung U vorgesehen sein — so vorgegangen werden, daß als zweite Eingangsspannung ch der Strom-Sollwert oder der Strom-Istwert dieses dann ohnehin vorhandenen Stromregelkreises verwendet wird.

Zur Erläuterung der Festlegung der Proportionalitätskonstanten k und c und der Funktion der Schutzeinrichtung wird im folgenden F i g. 2 betrachtet.

In Fig.2 sind als durchgezogene Geraden vier Kennlinien der Erregermaschine 10 dargestellt Die beiden oberen Kennlinien beziehen sich auf den ungestörten Normalbetrieb I, und zwar bei den Drehzahlen π = 0 und π — n„, wobei n„ die Nenndrehzahl bedeutet Zwischendrehzahlen entsprechen (nicht gezeigten) Geraden zwischen den beiden Grenz-Kennlinien. Die beiden unteren durchgezogenen Kennlinien beziehen sich auf den gestörten Betrieb II, wenn die Erregerwicklung 6 kurzgeschlossen ist. Es ist jeweils die Abhängigkeit der Primärspannung U\ von dem Primärstrom /i dargestellt, wobei die Primärspannung U\ noch mit der Proportionalitätskonstante k\ < 1 multipliziert ist Aus Fig.2 ist zu entnehmen, daß zwischen den Kennlinien im Normalbetrieb I und den Kennlinien für den gestörten Betrieb II ein größerer Abstand klafft In diesem Zwischenbereich muß — durch geeignete Wahl der Proportionalitätskonstante Jtund c — die gestrichelt eingezeichnete Schutzkennlinie U₅ = c/< liegen.

Aus einer Betrachtung der beiden oberen und beiden unteren Kennlinien ergibt sich, daß die Eingangsimpedanz der Erregermaschine 10 bei kurzgeschlossener Erregerwicklung 6 (gestörter Betrieb II), wenn die Schutzeinrichtung angesprochen hat, wesentlich kleiner ist als im Normalbetrieb I. Somit liefern die Primärspannung U\ und der Primärstrom I\ eine eindeutige Aussage darüber, ob Normalbetrieb I oder gestörter Betrieb II vorliegt. Wird die Synchronmaschine 5 vom Stellglied 12 her mit Hilfe eines Stromregelkreises mit konstanten Erregerstrom betrieben (dann ist auch der Primärstrom J\ etwas konstant), liefert allein schon die Primärspannung U] ein eindeutiges Kriterium dafür, ob die Schutzeinrichtung 16, 17 auf eine Überspannung im rotierenden Teil 15 der Synchronmaschine 5 angesprochen hat oder nicht Dies ist jedoch nicht mehr der Fall, wenn der Primärstrom h innerhalb eines größeren Bereiches verändert wird, z. B. in Abhängigkeit von der Belastung. Hierbei können sich dann die Spannungsbereiche für ungestörten Normalbetrieb I und gestörten Betrieb II überlappen. Aus diesem Grunde ist es notwendig, bei der Schutzeinrichtung nicht nur die Primärspannung Ui, sondern auch den Primärstrom /i zu verwerten.

Es soll noch einmal hervorgehoben werden, daß die Schutzkennlinie U, — ch durch Wahl der beiden Proportionalitätskonstanten k und c so einzustellen ist, daß sie zwischen den Kennlinien kU\ = f(h) für ungestörten Normalbetrieb I und gestörten Betrieb II verläuft Die Einstellung kann durch Wahl geeigneter Untersetzungsverhältnisse, Vorwiderstände, Windungs zahlen o. ä. elektrisch oder mechanisch erfolgen.

Das Spannungsvergleichsglied 20 kann beispielsweise so aufgebaut sein, daß es ein Meldesignal ζ = 1 liefert, wenn kU\ > ch ist, wenn Normalbetrieb I vorliegt, und daß es ein Meldesignal ζ ■= 0 abgibt wenn kU\ < cl\ ist.

Nach F i g. 3 ist das Spannungsvergleichsglied 20 mit Hilfe eines als Grenzwertmelder geschalteten elektronischen Verstärkers, insbesondere eines Operationsverstärkers 30, realisiert worden. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 30 ist über einen Widerstand 31 an Masse M gelegt Am negativen Eingang liegt über einen Widerstand 32 die erste Eingangsspannung kU\ und über einen weiteren Widerstand 33 die gegenüber Masse M negative zweite Eingangsspannung ch. Die ohmschen Werte der beiden Widerstände 32 und 33 sind vorliegend gleich groß. Im allgemeinen Fall läßt sich durch ihre unterschiedliche Bemessung in einem gewissen Umfang die Größe der Proportionalitätskonstanten Jt bzw. c einstellen. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 30 ist als Vergleichspunkt 34 für die beiden Eingangsspannungen kU\ und ch anzusehen. Zur Beschattung des Operationsverstärkers 30 gehört weiterhin ein Ausgangswiderstand 35 und ein Rückkopplungswiderstand 36. Zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 30 und dem negativen Eingang 34 kann noch ein Integrierkondensator 38 angeordnet sein. Durch die dadurch bewirkte Hinzufügung eines Integralanteils wird verhindert daß im Normalbetrieb I bei kurzzeitig auftretenden Änderungen der beiden Eingangsspannun gen kU\ und ch, etwa bei Regelvorgängen, Fehlmeldun gen auftreten.

Die dargestellte Zusammenschaltung der Bauteile 30 bis 38 hat die Eigenschaft daß am Ausgang 39 ein negatives Ausgangssignal auftritt wenn die Eingangs-

spannung kU\ größer ist als die Eingangsspannung ch und daß am Ausgang 39 ein positives Ausgangssignal auftritt, wenn kU\ kleiner ist als ch.

Zur Vorzeichenumkehr dieses Ausgangssignals kann weiterhin ein NAND-Glied 40 vorgesehen sein. Dessen erster Eingang ist mit dem Ausgangswiderstand 35 verbunden. Da handelsübliche Halbleiter-NAND-Glieder nur mit positiven Spannungen arbeiten, ist zwischen dem Ausgang 39 und Masse Afeine Diode 41 geschaltet

Diese sorgt dafür, daß am Ausgang 39 keine negativen Spannungen auftreten. Der zweite Eingang des NAND-Gliedes 40 ist durch ein Sperrsignal b beaufschlagt Mit Hilfe dieses Sperrsignals b kann das am Ausgang des NAND-Gliedes 40 abgegriffene Meldesignal ζ aufgehoben werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine gegen Überspannungen an der Erregerwicklung, die an einen rotierenden Erregergleichrichter angeschlossen ist, der mit der dreiphasigen Sekundärwicklung einer Wechselstrom-Erregermaschine mit feststehender, aus einem Wechselstromnetz speisbarer Primärwicklung verbunden ist, wobei die Erregerwicklung bei Auftreten von Überspannungen mittels eines kontaktlosen Schaltelements kurzschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur ortsfesten Abgabe eines Meldesignals (z)über das Ansprechen des kontaktlosen Schakelements (16) ein Soannungsvergieichsglied (20) vorgesehen ist, dem am einen Eingang eine der Primärwechselspannung (LA) der Erregermaschine (10) über eine erste Proportionalitätskonstante (k) proportionale erste Eingangsspannung (k(J\) und dem am anderen Eingang eine dem Primärwechselstrom (1\) der Erregermaschine (10) über eine zweite Proportionalitätskonstante (c) proportionale zweite Eingangsspannung (el]) vorgegeben ist, wobei die beiden Proportionalitätskonstanten (k, c)so gewählt sind, daß die zweite Eingangsspannung (el]) im Normalbetrieb (I) der Synchronmaschine (5) betragsmäßig unter und bei kurzgeschlossener Erregerwicklung (6) betragsmäßig über der ersten Eingangsspannung (kU\) liegt, und daß das Meidesignal fzjam Ausgang des Spannungsvergleichsgliedes (20) abgegriffen ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der ersten Eingangsspannung (kU\) des Spannungsvergleichsgliedes (20) eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, die einen primärseitig an die Primärwicklung (U) der Erregermaschine (10) angeschlossenen Transformator (21), dessen Untersetzungsverhältnis im wesentlichen die erste Proportionalitätskonstante (Ic) festlegt, und einen sekundärseitig an den Transformator (21) angeschlossenen ersten Gleichrichter (22) umfaßt (F ig. 1).

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der zweiten Eingangsspannung (el]) des Spannungsvergleichsgliedes (20) eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, die einen mit der Primärwicklung (11) der Erregermaschine (10) in Reihe geschalteten Stromwandler (24), dessen Windungszahl im wesentlichen die zweite Proportionalitätskonstante (c) festlegt, und einen dem Stromwandler (24) nachgeschalteten zweiten Gleichrichter (25) umfaßt (F i g. 1).

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3 mit einer dreiphasigen Primärwicklung der Erregermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung drei Stromwandler, «on denen je einer in einer Zuleitung zur Primärwicklung (11) angeordnet ist, und einen den Stromwandlern nachgeschalteten Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung umfaßt.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Stellglied, das die Primärwicklung der Erregermaschine speist und das von einem Steuersignal steuerbar ist, welches wiederum von einem b5 Stromregler geliefert wird, dessen Vergleicher ein Strom-Istwert und ein Strom-Sollwert vorgegeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Eingangsspannung (cl\) der Strom-Istwert des Stromreglers vorgesehen ist

6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsvergleichsglied (20) ein Operationsverstärker (30) vorgesehen ist (F i g. 3).

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (30) mit einem Integrierkondensator (38) ausgerüstet ist (F ig. 3).

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker (30) ein NAND-Glied (40) nachgeschaltet ist

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß an dem Ausgang des Spannungsvergleichsgliedes (20) ein Meldegerät oder eine Schalteinrichtung zum Abschalten des Ankerstroms der Synchronmaschine (5) oder des Primärstroms (I]) der Erregermaschine (10) angeschlossen ist