DE3143840A1 - Schutzschaltung fuer im verbund arbeitende elektrische maschinen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für einen
• mit wechselnder Drehzahl angetriebenen elektrischen Generator und von diesem gespeiste Elektromotoren für wechselnde Last, insbesondere auf einem Kühlfahrzeug.
• Kühl- und Klimaeinrichtungen auf Fahrzeugen arbeiten unter sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen.
• Ihre Energieversorgung erfolgt normalerweise durch einen Generator, der vom Fahrzeugmotor mit angetrieben wird, oder durch ein separates Energieaggregat. Zusätzlich kann die Möglichkeit einer Energiezufuhr vom Elektrizitätsnetz vorgesehen sein, die bei Stillstand des Fahrzeugmotors, z.B. während Wartezeiten an Sonn- oder Feiertagen, benutzt werden kann.
• Kühl- und Klimaeinrichtungen auf Fahrzeugen müssen im Winter wie im Sommer, also auch bei Frost und bei hochsommerlichen Temperaturen, einwandfrei arbeiten. Es ist daher wichtig, solchen Betriebsbedingungen angepasste Schutzeinrichtungen besonderer Art vorzusehen, um Ausfälle möglichst zu vermeiden.
• Praktisch ist in der Regel nicht nur ein Motor als Verbraucher vorgesehen, sondern es werden mehrere Motoren benötigt, die vom Generator zu versorgen sind, z.B. zum Antrieb des Kompressors und von Belüftern. Man spricht dann von einem Verbundbetrieb.
• Wird der Generator, vorzugsweise ein Drehstromgenerator, von dem Fahrmotor eines Kühlfahrzeugs angetrieben, so kann sich seine Drehzahl in gleicher Weise wie die Drehzahl des Fahrmotors in weiten Grenzen ändern.
• Dementsprechend ändern sich auch die Ströme in den Phasenwicklungen des Generators. Dient nun z.B. ein von dem Generator gespeister Motor zum Antrieb des Kompressors einer Kühlanlage, so ändert sich der von dem Motor aus dem Generator aufgenommene Strom je nach dem. Bedarf des Kompressors.
• Da die Anderungen der Drehzahl des Fahrmotors und damit des Generators und die änderungen des Energiebedarfs des Kompressors und damit der Belastung des ihn antreibenden Motors völlig unabhängig voneinander stattfinden und sich in ihrer Auswirkung auf die Ströme in den Phasenwicklungen des Generators überlagern können, wäre die Anwendung bekannter Uberstromschutzeinrichtungen für den Generator bzw. etwaiger weiterer vorgesehener elektrischer Maschinen nicht ausreichend. Es könnte z.B.
• vorkommen, dass an hochsommerlichen Tagen ein Kühlfahrzeug auf längerer Steigung erhöhten Kühlbedarf hat. Dann würde der Generator Belastungen aus verschiedenen Ursachen ausgesetzt sein, darunter insbesondere auch (a) Aufheizung durch die Strahlung der Strasse, (b) Aufheizung durch die Strahlung des Motorblocks, (c) Reduzierung des Kühlluftangebotes, (d) erhöhter Strom als Folge der hohen Kompensionsdrücke des Kühlkompressors.
• Daher ist eine die Strom- und Temperaturbelastung berücksichtigende Uberwachung erforderlich, um die Kühlanlage unter bestimmten kritischen Umständen vor Zerstörung zu bewahren.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der ein entsprechender Generator und der oder die Motoren, die im Verbund zusammenarbeiten, unter möglichst allen vorkommenden Betriebsbedingungen geschützt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
• Eine weitere mögliche Verbesserung ergibt sich aus folgender Uberlegung: Die bereits erwähnten Temperaturerhöhungen besonders des Generators durch die Strahlung der Strasse einerseits und die in der Regel weit stärkere Strahlung des Motorblocks andererseits, die zu der Stromerwärmung noch hinzukommen, wirken additiv.Dadurch kommen vor allem im Generator thermische Belastungen zur Wirkung, die sich allein durch die bereits vorgesehene Uberwachung auf elektrischem Wege, d.h. durch Uberwachung von Strom und Spannung bzw. Leistung nicht beherrschen lassen. Um auch die hierdurch möglichen Gefährdungen der Maschinen auszuschalten, können nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung Wärmeüberwachungsfühler in den. Wicklungen des Generators und der Motoren vorgesehen sein, welche gleichfalls über eine einstellbare Zeitverzögerung oder Zeitstufe ansprechen und die Schalter des Generators und der Motoren zum Abschalten der elektrischen Maschinen einzeln oder gemeinsam bringen können.
• Durch die erfindungsgemässe Strom- und Spannungs-bzw. Leistungsüberwachung, ggf. ergänzt durch die vorge- schlagene zusätzliche thermische Uberwachung wird ein allen in der Praxis auftretenden Erfordernissen genügender Schutz des auf einem Kühlfahrzeug angeordneten Generators und der dazugehörigen Motoren unter den bei solchen Fahrzeugen auftretenden aussergewöhnlichen Bedingungen erreicht.
• Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen, welche ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schutzschaltung gemäss der Erfindung, F i g. 2 den Teil, der sich auf die Generatorspannungsmessung und die dazugehörige Signalverarbeitung bezieht, F i g. 3 den Teil, der sich auf die Strommessung und die dazugehörige Signalverarbeitung bezieht.
• In Fig. 1 ist 1 der Generator, der von dem (nicht dargestellten) Fahrzeugmotor direkt angetrieben wird und über seine Ausgangsleitungen R, S, T die (ebenfalls nicht dargestellten) Motoren zum Antrieb des Kompressors des Kühlfahrzeuges sowie von Gebläsemotoren oder sonstigen Verbrauchern speist. Von den Leitungen R, S, T aus erfolgt die in dem Block angedeutete Spannungsmessung sowie die in dem Block 3 angedeutete Strommessung mit nachgeschalteter Signalverarbeitung 4. Die Signalverarbeitung Li steuert über eine Zeitstufe 5 die Schaltendstufe 6, die zur Beeinflussung von Steuerschützen 7 dient, welche die Leistungsschütze der elektrischen Maschinen steuern.
• In dem Blockschaltbild ist beispielsweise das Leistungsschütz 8 für den Generator 1 dargestellt, das von dem Steuerschütz 7 ausgelöst wird.
• Ferner zeigt das Blockschaltbild eine Zählstufe 9, die an die Zeitstufe 5 angeschlossen ist und dazu dient, nach einer vorbestimmten Zahl von Störungen die Abschaltung endgültig zu machen, indem sie ein Dauersignal über die Zeitstufe an die Schalt endstufe gibt und eine Wiedereinschaltung sperrt. Die Mittel zur Wiedereinschaltung sind, da allgemein bekannt, nicht mit dargestellt. Die Funktionen der bisher beschriebenen Teile des Blockschaltbildes werden ergänzt durch eine Temperaturüberwachung 10, die von in den Maschinenwicklungen als Wärme fühlern eingebauten Halbleitern gesteuert wird und ihrerseits über die Zeitstufe 5 auf die Schalt endstufe 6 bei Temperaturüberschreitungen einwirkt.
• Eine Drehzahlminimumüberwachung II spricht an, wenn die Drehzahl des Generators zu gering wird, was zur Folge hätte, dass der Kompressormotor das erforderliche Drehmoment zum Antrieb des Kompressors nicht mehr aufbringt.
• Diese Uberwachung wirkt gleichfalls über die Zeitstufe und die Schalt endstufe.
• Wenn im Falle einer längeren Wartezeit der Generator 1 abgeschaltet wird und stattdessen die Verbraucher über ein Schütz 12 und eine Steckvorrichtung 13 von einem ortsfesten Netz gespeist werden, kann es wichtig sein, eine Sicherheit dafür zu schaffen, dass das Drehfeld richtig gepolt ist. Hierzu dient die Drehfeldkontrolle 14, die mit einer Anzeigelampe 15 versehen ist. Die Spannungsversorgung 16 wird von der Fahrzeugbatterie gespeist und stellt die zur Speisung der übrigen Bestandteile des Blockschaltbildes erforderlichen Spannungen zur Verfügung.
• Alle mit der strichpunktierten Umrandung 17 umschlossenen Teile des Blockschaltbildes können auf einer als Steckkarte ausgebildeten Einheit zusammengefasst und angeordnet sein, die auf einem gemeinsamen Grundrahmen aufgebaut sein kann und ein leichtes Austauschen im Bedarfsfall ermöglicht.
• Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsmöglichkeiten für Spannungs- und Strommessung in Verbindung mit der dazugehörigen Signalverarbeitung.
• Die Möglichkeiten zur Ausführung und Anwendung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier im einzelnen dargestellten Beispiele. So ist es grundsätzlich auch möglich, die Schutzschaltung in etwas abgewandelter Form statt für Kühlfahrzeuge für Klimafahrzeuge allgemein anzuwenden. Die Erfindung ist auch nicht allein für Strassenfahrzeuge, sondern auch für Schienenfahrzeuge oder Schiffe anwendbar.
• Leerseite

Claims (4)

1. Schutzschaltung für im Verbund arbeitende elektrische Maschinen.

   Patentansprüche: f; Schutzschaltung für einen mitwechselnder Drehzahl angetriebenen elektrischen Generator und von diesem gespeiste Elektromotoren für wechselnde Last, insbesondere auf einem Kühlfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, (a) dass mit dem Generator eine Einrichtung zur Messung der Phasenspannungen und zur Bildung einer Generatorspannungsmeßspannung (U) verbunden ist; (b) dass der Generator mit einer Einrichtung zur getrennten Messung der Phasenströme und Bildung dreier diesen entsprechender Strommeßspannungen (I) verbunden ist; (c) dass je ein steuerbarer Schalter zum Ein- und Ausschalten des Generators und je ein steuerbarer Schalter zum Ein- und Ausschalten der Motoren in Verbindung mit einer diese steuernden Vergleichereinrichtung (Signalverarbeitung) vorgesehen sind, die mit einer einstellbaren Zeitverzögerung anspricht und die steuerbaren Schalter zum Abschalten bringt, wenn eine Strommeßspannung (I) den zum gleichen Zeitpunkt vorhandenen Wert der Generatorspannungsmeßspannung (U) erreicht oder überschreitet; (d) dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die dann anspricht und die beiden steuerbaren Schalter mit einer einstellbaren Verzögerung zum Abschalten bringt, wenn die Generatorspannungsmeßspannung (U) einen vorbestimmten Mindestwert unterschreitet; und (e) dass eine Vorrichtung zum Wiedereinschalten der beiden Schalter vorgesehen ist, die nach Ablauf einer einstellbaren Zeitspanne nach dem Ausschalten die beiden Schalter wieder einzuschalten sucht.
2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussmöglichkeiten für in den Wicklungen des Generators und der Motoren eingebaute Wärmeüberwachungsfühler vorgesehen sind, so dass unzulässige Temperaturerhöhungen in einer Maschine zur Abschaltung dieser oder aller Maschinen führen.
3. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Drehfeldüberwachungsanzeige versehen ist, die bei Umschaltung von dem Generator auf eine Fremdspannung oder bei Reparaturarbeiten eine Kontrolle der Richtigkeit der Drehfeldrichtung ermöglicht, indem sie bei richtiger Drehfeldrichtung ein Dauersignal anzeigt und bei falscher Drehrichtung des Drehfeldes ein akustisches oder optisches Alarmsignal, beispielsweise ein Blinksignal abgibt.
4. 4. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass ihre wesentlichen Bestandteile zu einer gemeinsam austauschbaren Einheit, insbesondere in Form einer mit einem Grundrahmen lösbar verbundenen Steckkarte, zusammengefasst sind.