Sicherheitsvorrichtunσ für einen Antrieb
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsvorrichtung für einen Antrieb. Aus der DE 43 30 823 C2 ist eine Antriebsvorrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung für den Sonderbetrieb bekannt. Hierbei ist zur Überwachung des Motors eine redundante Sicherheitseinrichtung vorgesehen, welche in ei- ner Sonderbetriebsart die Drehzahl des Motors auf Einhaltung eines vorgegebenen Höchstwertes überwacht und die Energiezufuhr zum Motor unterbricht, wenn die Drehzahl größer ist als der vorgegebene Höchstwert. Zur Bestimmung der Drehzahl werden zwei verschiedene Signale in der Weise erfaßt, daß das erste Signal von einem Drehzahlsensor gewonnen wird, und das zweite Signal aus dem zeitlichen Verlauf des hierfür mittels eines weiteren Sensors erfaßten Stromes in wenigstens einer der Phasenzuleitungen zum Motor abgeleitet wird. Überschreitet die erfaßte Drehzahl einen vorgegebenen Höchstwert, wird die Energiezufuhr zum Motor durch Schalten eines einem Netz- gleichrichter vorgeschalteten Leistungsschalters sowie durch zusätzliches Abschalten des Wechselrichters unterbrochen.
Eine zusätzliche Überwachung der Ansteuersignale zur Unterbrechung der Energiezufuhr ist jedoch nicht vorgesehen. Leitungsbruch oder Kurzschluß werden nicht gesondert überwacht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung für einen Antrieb weist eine Überwachungseinrichtung auf, die einen den Betriebszustand des Antriebs beschreibenden Meßwert dahinge- hend auswertet, ob zum Schutz des Antriebs anstelle eines Normalbetriebs ein Notbetrieb zu starten ist . Die Überwachungseinheit generiert zumindest ein erstes Ausgangssignal für ein die Energiezufuhr zu dem Motor beeinflussendes Stell- element. Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung für ei- nen Antrieb zeichnet sich dadurch aus, daß im Normalbetrieb als Ausgangssignal ein Wechselsignal und im Notbetrieb ein Gleichsignal verwendet ist. Durch die definierte Vorgabe der Form des Ausgangssignals entspricht das für den Notbetrieb bewußt herbeigeführte Gleichsignal auch dem Betriebszustand, der sich bei Kurzschluß oder Bruch der das Ausgangssignal übertragenden Leitung einstellt. Eine Signalüberwachung wird damit in die Lage versetzt, sowohl beim bewußt herbeigeführten Notbetrieb als auch bei einer durch Leitungsbruch oder Kurzschluß herbeigeführten kritischen Situation entsprechen- de Stellglieder im Sinne eines Notbetriebs anzusteuern. Auf eine separate Einrichtung zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit der Leitung kann verzichtet werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist dem Stellelement ei- ne Signalüberwachung zugeordnet, die das Ausgangssignal überwacht und das Stellelement dann im Sinne eines Notbetriebs ansteuert, wenn es sich bei dem Eingangssignal, das
bei ordnungsgemäßer Leitung mit dem Ausgangssignal übereinstimmt, um ein Gleichsignal handelt. Vorzugsweise ist die Signalüberwachung in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Stellelement angeordnet, um dadurch Signalübertragungsfehler zu minimieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Ausgangssignal über einen Bus übertragen. Die beschriebene Sicherheitsfunktion kann in der für den Austausch der Bussignale notwendi- gen Signalverarbeitung integriert sein. Eine entsprechende Hardware- oder Software-Realisierung erhöht den für den Betrieb des Bussystems ohnehin erforderlichen Elektronikaufwand nur unbeträchtlich.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild sowie die Figuren 2a bis 2g sich einstellende Signalverläufe eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen SicherheitsVorrichtung für einen An- trieb.
Ein dreiphasiges Wechselstromnetz 10 ist über einen Leistungsschalter 12 mit einem Netzgleichrichter 15 verbunden. Der Netzgleichrichter 15 speist einen Gleichspannungszwi- schenkreis 18, dessen Gleichspannung ein Wechselrichter 20 in eine einen Antrieb 23 speisende Wechselspannung umrich-
tet . An einer ersten Antriebsleitung ist ein erster Strommeßwert 25, an einer zweiten Phasenleitung ein zweiter Strommeßwert 26 abgegriffen, die ebenso wie ein Drehzahlistwert 28 des Antriebs 23 einer Überwachungseinrichtung 30 zugeführt sind. Die Überwachungseinrichtung 30 erzeugt ein
Ausgangssignal 31, das einer ersten Signalüberwachung 13 zugeführt ist. Die erste Signalüberwachung 13 erzeugt in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 31 ein erstes Notansteuer- signal 41, das den Leistungsschalter 12 gegebenenfalls zu einer Schalthandlung veranlaßt. In Abhängigkeit von dem Aus- gangssignal 31, bereitgestellt von der Überwachungseinrichtung 30, erzeugt eine zweite Signalüberwachung 16 ein zweites Notansteuersignal 42 für den Netzgleichrichter 15. In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 31, bereitgestellt von der Überwachungseinrichtung 30, stellt eine dritte Signalüberwachung 21 ein drittes Notansteuersignal 43 für den Wechselrichter 20 zur Verfügung.
In der Überwachungseinrichtung 30 ist eine entsprechende Signalauswertung integriert, die anhand der Eingangssignale wie erster und zweiter Stromistwert 25, 26 und/oder Drehzahl- istwert 28 entscheidet, ob ein Notbetrieb 35 zu starten ist. Übersteigen beispielsweise die erfaßten Meßwerte vorgegebene Größen - dies läßt den Schluß auf eine ungewollte Drehzahl- Überschreitung zu - wird zu einem Zeitpunkt T0 der Notbetrieb 35 aktiviert, Fig. 2a. Beliebige weitere Größen, wie beispielsweise die Gleichspannungszwischenkreisspannung können eine Aktivierung des Notbetriebs 35 bewirken.
Im Normalbetrieb erzeugt die Überwachungseinrichtung 30 ein
Wechselsignal als Ausgangssignal 31, wie in Figur 2b gezeigt. In dem Ausfuhrungsbeispiel sind als Stellelemente der
Leistungsschalter 12, der Netzgleichrichter 15 und der Wechselrichter 20 vorgesehen. Dem Leistungsschalter 12 ist eine erste Signalüberwachung 13 zugeordnet. Darin ist eine Auswerteelektronik integriert, die das Ausgangssignal 31 dahin- gehend überwacht, ob es sich bei dem eingehenden Ausgangssignal 31 um ein Wechselsignal oder ein Gleichsignal handelt. Bei einem eingehenden Wechselsignal schließt die erste Signalüberwachung 13 auf einen ordnungsgemäßen Betriebszustand des Antriebs 23 bzw. der entsprechenden Ansteuerung. Sobald jedoch das eingehende Ausgangssignal 31 als Gleichspannungssignal identifiziert wird, startet die erste Signalüberwachung 13 den Notbetrieb 35 für den LeistungsSchalter 12, indem beispielsweise den Schutzschaltern als erste Notansteuersignale 41 ein Befehl zum Öffnen zugeleitet wird. Der jeweilige Notbetrieb 35 für das zugehörige Stellelement kann in jeder Signalüberwachung 13, 16, 21 in jeweils unterschiedlicher Weise abgelegt sein. Die Signalauswertung des eingehenden Ausgangssignals 31 geschieht jedoch bei allen Signalüberwachungen 13, 16, 21 in der gleichen Weise. Ein Gleichsignal wird als aktivierendes Ereignis eines Notbetriebs 35 interpretiert.
Durch die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung ist es möglich, auch weitere kritische Betriebszustände wie bei- spielsweise Leitungsbruch zu erfassen. Ein diesbezüglicher
Signalverlauf des Ausgangssignals 31 und eines der zugehörigen Notansteuersignale 41 ist in Fig.2f bzw. Fig. 2g dargestellt. Zum Zeitpunkt Tl wird jedoch die das Ausgangssignal 31 den Signalüberwachungen 13, 16, 21 zuführende Leitung durch Gewalteinwirkung unterbrochen. Dadurch fällt der Pegel des Ausgangssignals 31 auf Nullniveau. Die Signalüberwachungen 13, 16, 21 erkennen, daß es sich um ein Gleichsignal
handelt. Gemäß Fig. 2g aktiviert die beispielhaft herausgegriffene erste Signalüberwachung 13 über das Notansteuersignal 41 den Leistungsschalter 12 in Form eines Notbetriebs 35. In ähnlicher Weise wird verfahren, wenn die Leitung ei- nen Kurzschluß aufweist. Wiederum ergibt sich anstelle des mit dem Normalbetrieb korrespondierenden Wechselsignals ein Gleichsignal, das von der Signalüberwachung 13, 16, 21 wiederum im Sinne eines Notberiebs 35 ausgewertet wird.
Es sind weitere beliebige Ausgestaltungen möglich. So können die Ausgangssignale 31, 32, 33 beispielsweise auch über ein Bussystem übertragen werden. Dadurch wird ein bidirektionaler Datenaustausch möglich. Grundsätzlich können die Stellelemente 12, 15, 20 in der Weise verdrahtet sein, daß sie auch untereinander Signale austauschen, die in der beschriebenen Weise überwacht werden. Auch ist es möglich, die Überwachungseinrichtung 30 in der Steuerung für den Wechselrichter 20 zu integrieren. Denn die zugeführten Größen wie erster Stromistwer , zweiter Stromistwert 25, 26 und Drehzah- listwert 28 finden auch in der zugehörigen Regelung des Wechselrichters 20 Verwendung.
In gleicher Weise können auch EingansSignale wie "Sonderbetrieb" übertragen werden, um mehrere Überwachungs- einrichtungen 30 gleichzeitig zu aktivieren.
Die Erfindung ist nicht eingeschränkt auf die Überwachung und die Aktivierung eines Notbetriebs für einen Antrieb.