DE3528540A1

DE3528540A1 - Device for monitoring the rotor current of a slipring-rotor motor of a converter cascade

Info

Publication number: DE3528540A1
Application number: DE19853528540
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Hanika
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-08-08
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1987-02-19

Abstract

The invention relates to a device for monitoring the rotor current of a slipring-rotor motor of a converter cascade for short-circuit or overload. According to the invention, two conductors (2, 4) of the three-conductor system (6) of the rotor of the slipring-rotor motor are in each case provided with a current-detecting device, the two voltage drops which occur on the current-detecting device being supplied to a measurement circuit (12), on whose output side an evaluation circuit (14) is connected in a floating manner. In this way, a device is obtained for monitoring the rotor current of a slipring-rotor motor of a converter cascade for short-circuit or overload, it being possible to detect even a moderately rising short-circuit current or overload current, as a result of which the semi-conductor valves of the rectifier are protected against destruction without using melting fuses. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufer motors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Überlast.The invention relates to a device for Monitoring the rotor current of a slip ring rotor motors in a converter cascade for short circuit or Overload.

Bei im Handel erhältlichen Stromrichterkaskaden sind zum Kurzschlußschutz der Halbleiterventile, beispiels weise Dioden oder Thyristoren, des Gleichrichters und der Thyristoren des Wechselrichters Schmelzsicherungen vorgesehen. Diese Schmelzsicherungen sind entweder in den Brückenzweigen oder in den Zuleitungssträngen des Gleichrichters angeordnet. Der in der Stromrichterkas kade verwendete Motor ist ein Schleifringläufermotor, dessen Kurzschlußspannung sehr hoch ist. Wegen dieser hohen Kurzschlußspannung, selbst bei Stillstand des Mo tors, ist im Fehlerfall auf der Gleichrichterseite nur ein Kurzschlußstrom zu erwarten, der die Schmelzsiche rungen nicht sofort zum Ansprechen bringt. Somit kann unter ungünstigen Umständen kein hinreichender Schutz der Halbleiterventile im Gleichrichter mit Hilfe von Schmelzsicherungen gewährleistet werden.With commercially available converter cascades for short-circuit protection of the semiconductor valves, for example as diodes or thyristors, of the rectifier and of the thyristors of the inverter fuses intended. These fuses are either in the bridge branches or in the supply lines of the Rectifier arranged. The one in the converter box The motor used is a slip ring motor, whose short-circuit voltage is very high. Because of these high short-circuit voltage, even when the mo tors, is only on the rectifier side in the event of a fault a short-circuit current to be expected that the fuse not respond immediately. So can insufficient protection under unfavorable circumstances of the semiconductor valves in the rectifier with the help of Fuses are guaranteed.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleif ringläufermotors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Überlast anzugeben, wobei selbst unter ungünstigen Umständen ein hinreichender Schutz der Halbleiterventile im Gleichrichter ohne Verwendung von Schmelzsicherungen gewährleistet wird. The invention is based on the object, a front Direction for monitoring the rotor current of a grinding ring rotor motor of a converter cascade for short circuit or overload, even under unfavorable Adequate protection of the semiconductor valves under certain circumstances in the rectifier without using fuses is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved with the kenn characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Strom in den drei Leitern des Dreileitersystems des Läufers des Schleifringläufermotors mittels zweier Stromerfassungs vorrichtungen ständig erfaßt, wobei die erfaßten Strom werte als Spannungswerte einer Meß-Schaltung und danach einer Auswerte-Schaltung zugeführt werden. Die Meß-Schal tung und die Auswerte-Schaltung befinden sich auf unter schiedlichen Potentialebenen, weswegen sie potentialfrei miteinander verbunden sind. Somit erhält man eine Vor richtung, mit der man ständig den Läuferstrom des Schleif ringläufermotors einer Stromrichterkaskade überwachen kann. Selbst mäßig ansteigender Kurzschlußstrom oder Überstrom kann somit erfaßt werden, wodurch die Halblei terventile des Gleichrichters vor einer Zerstörung ge schützt werden.In the device according to the invention, the current is in the three conductors of the runner 's three - wire system Slip ring motor using two current sensors devices continuously detected, the detected current values as voltage values of a measuring circuit and after be fed to an evaluation circuit. The measuring scarf device and the evaluation circuit are located at different potential levels, which is why they are potential-free are interconnected. So you get a front direction, with which one constantly the rotor current of the grinding Monitor the ring rotor motor of a converter cascade can. Even moderately increasing short-circuit current or Overcurrent can thus be detected, causing the semi-lead valves of the rectifier prior to destruction be protected.

Durch den Aufbau der Meß-Schaltung wird auf einfache Weise der erfaßte Strommeßwert zur Weiterverarbeitung aufbereitet. Außerdem kann man mit der einstellbaren Referenzspannungsquelle die Meß-Schaltung an beliebig im Gleichrichter verwendeten Halbleiterventilen anpassen, so daß immer ein hinreichender Schutz dieser Ventile gewährleistet ist.The structure of the measuring circuit is simple Way, the measured current value for further processing processed. You can also use the adjustable Reference voltage source to the measuring circuit at any Adjust rectifier used semiconductor valves, so that there is always adequate protection of these valves is guaranteed.

Durch den Aufbau der Auswerte-Schaltung wird gewährlei stet, daß beim Auftreten eines Kurzschlußstromes oder eines Überstromes beispielsweise der Gleichrichter vom Läufer des Schleifringläufermotors getrennt wird, und daß die angesprochene Auswerte-Schaltung nur durch einen Be diener der Stromrichterkaskade zurückgesetzt werden kann. Somit wird verhindert, daß der Gleichrichter mit den zu schützenden Halbleiterventilen bei vorhandener Fehlerur sache nicht ständig zu- und abgeschaltet wird. The structure of the evaluation circuit ensures stet that when a short-circuit current occurs or an overcurrent, for example, the rectifier from Rotor of the slip ring motor is separated, and that the mentioned evaluation circuit only by a Be the converter cascade can be reset. This prevents the rectifier from being connected to the protective semiconductor valves if there is a fault thing is not constantly switched on and off.

In einer vorteilhaften Ausführungsform dieser Vorrich tung sind als Stromerfassungsvorrichtung Nebenwiderstände im Dreileitersystem des Läufers des Schleifringläufer motors vorgesehen. Somit erhält man eine besonders preiswerte Ausführungsform der Vorrichtung.In an advantageous embodiment of this Vorrich tion are shunts as a current detection device in the three-wire system of the slip ring rotor motors provided. So you get a special one inexpensive embodiment of the device.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufermotors einer Stromrichterkaskade nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.To further explain the invention reference is made to the Drawing referred to in the an embodiment the device for monitoring the rotor current Slip ring motor after a converter cascade the invention is illustrated schematically.

In der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung sind zwei Leiter 2 und 4 des Dreileitersystems 6 des Läufers eines Schleifringläufermotors jeweils mit einem als Stromerfassungsvorrichtung vorgesehenen Nebenwider stand 8 bzw. 10 versehen. Außerdem kann man als Strom erfassungsvorrichtung, gemäß des möglichen Frequenzban des des Läuferstromes des Schleifringläufermotors, auch Gleichstromwandler verwenden. Die an den Nebenwiderstän den 8 und 10 entstehenden Spannungsabfälle sind einer Meß-Schaltung 12 zugeführt. Dieser Meß-Schaltung 12 ist potentialfrei eine Auswerte-Schaltung 14 nachgeschaltet. Außerdem enthält die Meß-Schaltung 12 zwei Meßkanäle 16 und 18, die jeweils aus einem Meßverstärker 20 mit nach geschaltetem Grenzwertgeber 22 bestehen. Jeder Eingang der Meßverstärker 20 ist mit einem Nebenwiderstand 8 bzw. 10 des Dreileitersystems 6 des Läufers eines Schleifring läufermotors verbunden. Ein weiterer Eingang der Grenz wertgeber 22 ist jeweils mit einer einstellbaren Referenz spannungsquelle 24 verbunden. Zur Potentialtrennung der Meß-Schaltung 12 von der Auswerte-Schaltung 14 sind zwei Optokoppler 26 vorgesehen, da die Meß-Schaltung 12 zwei Meßkanäle 16 und 18 hat. Dabei ist jeweils die Fotodiode des Optokopplers 26 mit einem Ausgang des Grenzwertgebers 22 verbunden. Die Fototransistoren der Optokoppler 26 sind jeweils mit einem Eingang einer Eingangslogikschal tung 28 verbunden. Als einfachste Eingangslogikschaltung 28 ist ein ODER-Gatter vorgesehen, an dessen Ausgang immer dann ein high-Signal erscheint, wenn mindestens einer der beiden Fototransistoren der Optokoppler 26 dunkel ist. Der Ausgang der Eingangslogikschaltung 28 ist mit einer Selbsthaltung 30 mit nachgeschaltetem Ver stärker verbunden. Ein weiterer Eingang der Selbsthal tung 30 ist über eine Eingangsbuchse 32 mit einer Rück setztaste 34 verbunden. Als Selbsthaltung sind spei chernde Mittel vorgesehen. Außerdem enthält die Selbst haltung 30 mit nachgeschaltetem Verstärker mehrere Aus gänge 36, von denen einer ein Relais 38 steuert. Die Ausgänge 36 oder die Leistungsausgänge 40 des Relais 38 sind mit einer Abschaltvorrichtung, die in der Figur aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist, verbun den. Da die Spannung und die Frequenz des Dreileiter systems des Läufers des Schleifringläufermotors sich im Verhältnis bis zu 1 : 50 verändert, wird zur Stromver sorgung der Bauteile 20, 22 und 24 der Meß-Schaltung 12 eine aus einem Wechselstrom-Netz gespeiste Stromversor gung 42 verwendet. Ebenso erfolgt die Stromversorgung der Auswerte-Schaltung 14 von einer äußeren Spannungs quelle, die mittels einer Gleichspannungsversorgung 44 stabilisiert wird.In the illustrated embodiment of the device, two conductors 2 and 4 of the three-wire system 6 of the rotor of a slip ring rotor motor are each provided with a shunt provided as a current detection device 8 and 10 respectively. In addition, as a current detection device, according to the possible frequency band of the rotor current of the slip ring rotor motor, DC converters can also be used. The voltage drops occurring at the shunt resistors 8 and 10 are fed to a measuring circuit 12 . An evaluation circuit 14 is connected potential-free to this measuring circuit 12 . In addition, the measuring circuit 12 contains two measuring channels 16 and 18 , each consisting of a measuring amplifier 20 with a limit switch 22 connected downstream. Each input of the measuring amplifier 20 is connected to a shunt 8 or 10 of the three-wire system 6 of the rotor of a slip ring rotor motor. Another input of the limit transmitter 22 is connected to an adjustable reference voltage source 24 . Two optocouplers 26 are provided for the potential separation of the measuring circuit 12 from the evaluation circuit 14 , since the measuring circuit 12 has two measuring channels 16 and 18 . The photodiode of the optocoupler 26 is connected to an output of the limit transmitter 22 . The phototransistors of the optocouplers 26 are each connected to an input of an input logic circuit 28 . The simplest input logic circuit 28 is an OR gate, at whose output a high signal always appears when at least one of the two phototransistors of the optocouplers 26 is dark. The output of the input logic circuit 28 is more strongly connected to a latch 30 with a downstream Ver. Another input of Selbsthal device 30 is connected via an input socket 32 to a reset button 34 . Storage means are provided as self-retention. In addition, the self-containment 30 with a downstream amplifier from several outputs 36 , one of which controls a relay 38 . The outputs 36 or the power outputs 40 of the relay 38 are connected to a switch-off device, which is not shown in the figure for reasons of clarity. Since the voltage and frequency of the three-wire system of the rotor of the slip ring rotor motor changes in a ratio of up to 1:50, supply of components 20 , 22 and 24 of the measuring circuit 12 is from a power supply 42 supplied from an AC network . Likewise, the evaluation circuit 14 is powered by an external voltage source, which is stabilized by means of a DC voltage supply 44 .

Wenn im Dreileitersystem 6 des Läufers des Schleifring läufermotors einer Stromrichterkaskade ein Uberstrom oder ein Kurzschlußstrom auftritt, so erhöht sich der Span nungsabfall wenigstens an einem Nebenwiderstand 8 bzw. 10. Mittels der Netzkanäle 16 bzw. 18 der Meß-Schaltung 12 ändert wenigstens ein Fototransistor der Optokoppler 26 seinen Zustand, d. h., daß ein Fototransistor dunkel wird. Damit wechselt dann wenigstens ein Eingang der Ein gangslogik 28 seinen Pegel, nämlich von "low" nach "high", der mittels der Selbsthaltung 30 gehalten wird. Dadurch erhält man an den Ausgängen 36 oder 40 ein Ausgangssi gnal, mit dem der Schleifringläufermotor oder der Gleich richter der Stromrichterkaskade abgeschaltet werden. Erst nachdem die Ursache des Überstromes oder des Kurschluß stromes behoben ist, kann mittels der Rücksetztaste 34 die Auswerte-Schaltung 14 in ihre Ausgangslage zurückge setzt werden.If an overcurrent or a short-circuit current occurs in the three-wire system 6 of the rotor of the slip ring rotor motor of a converter cascade, the voltage drop increases at least at a shunt 8 or 10 . At least one photo transistor of the optocouplers 26 changes its state by means of the network channels 16 or 18 of the measuring circuit 12 , ie a photo transistor becomes dark. This then at least one input of the input logic 28 changes its level, namely from "low" to "high", which is held by means of the latch 30 . This gives an output signal at outputs 36 or 40 with which the slip ring motor or the rectifier of the converter cascade are switched off. Only after the cause of the overcurrent or the short circuit current has been eliminated can the evaluation circuit 14 be reset to its starting position by means of the reset button 34 .

Somit erhält man eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufermo tors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Über last, wobei selbst unter ungünstigen Umständen kleinste Änderungen des Läuferstromes erfaßt werden, die in Ab hängigkeit der Referenzspannungsquelle 24 zur Abschal tung des Schleifringläufermotors oder des Gleichrichters der Stromrichterkaskade führen kann. Mit Hilfe der ein stellbaren Referenzspannungsquellen 24 kann man die Meß- Schaltung 12 einfach an beliebig zu schützende Halblei terventile des Gleichrichters anpassen, wodurch man keine Schmelzsicherungen in den Brückenzweigen oder in den Zu leitungssträngen des Gleichrichters mehr benötigt.This gives a simply constructed device for monitoring the rotor current of a slip ring rotor motor of a converter cascade for short-circuit or overload, whereby even under unfavorable circumstances the smallest changes in the rotor current are detected, which depend on the reference voltage source 24 for switching off the slip ring motor or the rectifier Power converter cascade. With the help of an adjustable reference voltage sources 24 , the measuring circuit 12 can be easily adapted to any semi-conductor valves of the rectifier to be protected, as a result of which no fuses in the bridge branches or in the line strands of the rectifier are required.

Claims

1. Device for monitoring the rotor current of a slip ring motor of a converter cascade for short circuit or overload, characterized in that two conductors ( 2 , 4 ) of the three-wire system ( 6 ) of the rotor of the slip ring motor are each seen with a current detection device, the two of which the current detection device resulting voltage drops a measuring circuit device ( 12 ), the evaluation circuit ( 14 ) is connected downstream potential-free, are supplied.

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring circuit ( 12 ) contains two measuring channels ( 16 , 18 ), each of which consists of a measuring amplifier ( 20 ) with a downstream limit transmitter ( 22 ), with a further input of the limit transmitter ( 22 ) is connected to an adjustable reference voltage source ( 24 ).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit device ( 14 ) contains an input logic circuit ( 28 ), the output of which is connected to a latch ( 30 ) with a downstream amplifier, with a further input of the latch ( 30 ) a reset button ( 34 ) is connected.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that shunt resistors ( 8 , 10 ) are provided as the current detection device.

5. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that the inputs of the input logic circuit ( 28 ) are each connected to a photo transistor of the two optocouplers ( 26 ).

6. Apparatus according to claim 3 or 5, characterized in that an OR gate is provided as the input logic circuit ( 28 ).

7. The device according to claim 1 to 3, characterized in that the outputs ( 36 , 40 ) of the evaluation circuit ( 14 ) are connected to a device for switching off the converter cascade.