WO2008077841A1 - Durchgängigkeitsüberwachung eines energieübertragungselementes - Google Patents

Durchgängigkeitsüberwachung eines energieübertragungselementes Download PDF

Info

Publication number
WO2008077841A1
WO2008077841A1 PCT/EP2007/064085 EP2007064085W WO2008077841A1 WO 2008077841 A1 WO2008077841 A1 WO 2008077841A1 EP 2007064085 W EP2007064085 W EP 2007064085W WO 2008077841 A1 WO2008077841 A1 WO 2008077841A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
transmission element
energy transmission
protective conductor
monitoring
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/064085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Schwesig
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US12/519,575 priority Critical patent/US8138767B2/en
Priority to JP2009542027A priority patent/JP2010514401A/ja
Publication of WO2008077841A1 publication Critical patent/WO2008077841A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection
    • H02H5/105—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection responsive to deterioration or interruption of earth connection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/044—Checking correct functioning of protective arrangements, e.g. by simulating a fault

Definitions

  • the invention relates to a method for continuity monitoring of a power transmission element for a protective conductor and an electrical machine with such für comprehendkeitsüberwachung.
  • Such a method is particularly useful in tooling and production machines such as e.g. Multi-spindle automatic lathes and rotary transfer machines are used in which electric motors (preferably rotary field machines) are arranged on a rotating machine part.
  • the drive control as well as the power electronics (mains-controlled rectifier, self-commutated rectifier or unregulated rectifier and / the inverters) for operating the motors are usually arranged in a control cabinet.
  • the power cables and, if necessary, encoder cables (encoder in the motor for position and speed detection) are routed out of the control cabinet to the motors.
  • the lines wear very quickly due to the permanent bending and torsional stress, whereby the replacement of the lines in case of failure by the most complex machine design is very expensive.
  • no "endless turning" of the moving machine part is possible to further shorten the workpiece processing times.
  • the "endless turning” function is currently becoming more and more attractive, and there are already machines with this function, with either rectifier or inverter or just the inverter installed on the moving machine part, the energy being converted into two-phase DC or three - transfer phase alternating voltage (mains voltage).
  • Transmission is today preferably via slip rings, since the inductive transmission means a significant overhead of power electronics (in terms of cost, volume and heat dissipation) including transformers (rotary transformer).
  • a further variant is known from WO 2005/062432 A1, in which liquid metal alloys are used instead of the conventional copper slip ring contacts. In both variants, the main cost and cost factor is the number of energy transfer elements.
  • the protective conductor of a protective conductor system (for operating the motors) must additionally be connected to the moving machine part and the electronics located thereon.
  • EN 60204-1 (13.8.2 protective conductor circuit)
  • the continuity of the protective conductor circuit via sliding contacts must be ensured by the application of suitable measures (for example doubling of current collectors, continuity monitoring).
  • suitable measures for example doubling of current collectors, continuity monitoring.
  • a continuity monitoring is required or two energy transfer elements are required for the protective conductor.
  • these energy transmission elements must be designed according to the operating current or regulations. (For a power transmission element with 200 A current carrying capacity approx. 2000, - € are to be used.)
  • the invention has for its object to provide a cost-effective solution for a füreuerkeitsGermanwachung for a power transmission element for a protective conductor.
  • This object is achieved by a method for continuity monitoring of an energy transmission element for a protective conductor in a first circuit, wherein the protective conductor is connected on a first side of the energy transmission element via a connecting line to a ground of a second circuit, - Wherein on a second side of the power transmission element, a potential-free power supply is connected between the protective conductor and ground,
  • the solution according to the invention makes use of the fact that in addition to the power supply for the motor (first circuit with protective conductor), a second circuit (with a ground) for the electronics such as drive control, sensors, actuators, etc. is provided. Because the ground is grounded via the protective conductor, it is precisely this protective earth-ground connection that offers the possibility of continuity monitoring of the energy transmission element for the protective conductor with minimal additional outlay: All that is needed is a voltage supply for generating a "test current" This "test current” flows through the energy conductor element for the protective conductor, via the connection line between the protective conductor and ground and over the - necessarily present for the function "endless turning", but not necessarily to be checked - Energy transfer element for the mass back to the voltage or current source.In this case, the test current flows - as it is also presupposed according to the rules - not on the protective conductor itself, but only partially in the B range of the energy transmission element mentes on the protective conductor.
  • the protective earth-ground connection By the flow of current through the protective earth-ground connection (and the energy transfer element for the mass) can be checked with the inventive method at the same time the proper connection between the ground wire and ground.
  • the current can be detected by the monitoring element, for example at an impressed voltage.
  • the monitoring element for example at an impressed voltage.
  • a voltage drop between protective conductor and ground is measured to determine the continuity of the energy transmission element by means of the monitoring element. This can easily be achieved by a test current impressed by a current source fed by the potential-free power supply, wherein the continuity or low resistance is checked by detecting the corresponding voltage drop.
  • a warning signal is output.
  • This warning signal can also be output via a communication to a higher-level control, at which the error can be displayed.
  • the first circuit when a second limit value for the continuity is reached, the first circuit is interrupted.
  • a motor is shut down when the continuity of the energy transmission element for the protective conductor is no longer guaranteed.
  • the second limit value can also correspond to the first limit value of the previous embodiment.
  • the potential-free power supply is generated from the second circuit via a DC-DC converter. In this way eliminates an additional power supply such as a battery for the continuity monitoring.
  • the continuity monitoring is carried out with two channels. This redundant implementation increases the reliability of the method.
  • the continuity monitoring is carried out with forced checking. This ensures that dormant errors are found in a redundant branch.
  • the energy transfer takes place in the energy transfer element via a slip ring and / or liquid metal.
  • the power supply to the rotating part via slip rings.
  • slip rings are subject to mechanical abrasion, ie wear.
  • a current transfer surface is provided on the fixed part and the part rotating relative thereto, wherein the two current transfer surfaces form a gap between them into which the liquid metal alloy is introduced.
  • the energy transmission element can be designed to increase the reliability - albeit at the cost of cost savings - redundant.
  • the first circuit is designed for a three-phase alternating voltage. So there are three more conductors in addition to the protective conductor to provide associated energy transfer elements for the first circuit.
  • This embodiment which is particularly suitable for AC motors, also requires only one inverter for the power electronics, which is located on the rotating part.
  • the second circuit is designed as a PELV circuit.
  • PELV Protective Extra Low Voltage
  • Safe Isolation means primary and secondary Secondary circuit of the transformer must be separated by a double or reinforced insulation.
  • the maximum permissible rated voltage is a maximum of 50 V for alternating current and 120 V for direct current. This makes a PELV circuit very well suited as a second circuit for supplying the electronics (eg for drive control, sensors and actuators) with 24 V (constant current).
  • the figure shows a schematic circuit diagram with the most important elements for explaining the method according to the invention for continuity monitoring.
  • FIG. 1 In the figure is shown an electric machine with a fixed part 3 and a relative to this rotating part 4, on which there is a first electrical load 1.2, for example a motor, the ter via a first circuit 1 of conductors 1.3 and a Schutzlei- ter 1.1 is fed.
  • the illustrated current conductors 1.3 correspond to the conductors of a three-phase alternating current network, usually designated L1-L3, and, like the protective Conductor 1.1 - also denoted by PE - via energy transmission elements 1.4, 1.5, which allow a "continuous rotation" of the rotating part 4, performed to the fixed part 3.
  • the energy transmission elements 1.4, 1.5 are executed in the illustrated embodiment with liquid metal 12, e- benso However, embodiments are also possible, for example, with conventional sliding contacts / rings
  • the control of the motor 1.2 takes place via a drive control 2.2 (with power electronics), which represents a second electrical load, which via a second electric circuit 2 from a 24V conductor 2.3 and a Ground 2.1 is supplied with 24 V DC via a communication link 13, the drive control 2.2 with a higher-level control (eg a PLC, not shown), the signal transmission of the communication link 13 from the rotating part 4 to the fixed part 3 of the machine by a ologiesübertragungse Element 14 is realized, which can also be implemented inductively or optically.
  • the second circuit 2 is embodied as a PELV circuit and is grounded on a first side 3 of the energy transmission element 1.5, which corresponds to the fixed part 3 of the machine, via a connecting line 5 between the ground 2.1 and the protective conductor 1.1 of the first circuit 1.
  • the connections between the fixed 3 and rotating 4 part are also realized in the second circuit 2 via energy transmission elements 2.4, 2.5.
  • a current flow 7 is generated on the second side 4 of the energy transmission element 1.5, ie on the rotating part 4 of the machine, by a potential-free voltage supply 6.
  • the potential-free voltage is generated from the 24V voltage of the second circuit 2 via a DC-DC converter (DC / DC converter) 11, which feeds a current source 15, which in turn generates a defined test current 7.
  • This test current 7 flows from the current Source 15 out over the power transmission element 1.5 for the protective conductor 1.1, via the connecting line 5 on the fixed side 3 between protective conductor 1.1 and ground 2.1 and the power transmission element 2.5 for the mass 2.1 back to the voltage or current source.
  • the voltage drop 9 is observed at the two energy transfer elements 1.5, 2.5.
  • a warning signal 10 is output to the drive control 2.2. Via the communication connection 13 with the higher-level control, the error ("PE continuity deficient” or "no longer guaranteed") can be displayed there. If the voltage drop 9 exceeds a second limit value, which may be identical to the first limit value, the drive of the motor 1.2 is stopped.
  • the invention relates to a method for continuity monitoring of a power transmission element for a protective conductor and an electrical machine with such fürssenkeitsüberwachung.
  • a method for continuity monitoring of a power transmission element for a protective conductor and an electrical machine with such fürssenkeitsüberwachung For a cost-effective solution for continuity monitoring, a method is proposed, wherein the protective conductor of a first circuit is connected on a first side of the energy transfer element via a connecting line to a ground of a second circuit, wherein on a second side of the energy transfer element, a potential-free power supply between ground conductor and ground wherein, by means of the potential-free power supply, a current flow through the energy transmission element and the connecting line is generated and wherein by means of a arranged between the protective conductor and ground on the second side of the energy transmission element monitoring element, the continuity of the energy transmission element based on the voltage generated by the potential-free power supply current flow is monitored.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes für einen Schutzleiter sowie eine elektrische Maschine mit einer derartigen Durchgängigkeitsüberwachung. Für eine kostengünstige Lösung für eine Durchgängigkeitsüberwachung wird ein Verfahren vorgeschlagen, wobei der Schutzleiter eines ersten Stromkreises auf einer ersten Seite des Energieübertragungselementes über eine Verbindungsleitung mit einer Masse eines zweiten Stromkreises verbunden wird, wobei auf einer zweiten Seite des Energieübertragungselementes eine potentialfreie Spannungsversorgung zwischen Schutzleiter und Masse geschaltet wird, wobei mittels der potentialfreien Spannungsversorgung ein Stromfluss durch das Energieübertragungselement und die Verbindungsleitung erzeugt wird und wobei mittels eines zwischen Schutzleiter und Masse auf der zweiten Seite des Energieübertragungselementes angeordneten Überwachungselementes die Durchgängigkeit des Energieübertragungselementes anhand des von der potentialfreien Spannungsversorgung erzeugten Stromflusses überwacht wird.

Description

Beschreibung
Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes für einen Schutzleiter sowie eine elektrische Maschine mit einer derartigen Durchgängigkeitsüberwachung .
Ein derartiges Verfahren kommt insbesondere bei Werkzeug- und Produktionsmaschinen wie z.B. Mehrspindel-Drehautomaten und Rundtaktmaschinen zum Einsatz, bei denen Elektromotoren (vorzugsweise Drehfeldmaschinen) auf einem rotatorisch bewegten Maschinenteil angeordnet sind. Die Antriebsregelung sowie die Leistungselektronik (netzgeführter Gleichrichter, selbstgeführter Gleichrichter oder ungeregelter Gleichrichter und der/die Wechselrichter) zum Betreiben der Motoren sind in der Regel in einem Schaltschrank angeordnet. Die Leistungsleitun- gen und ggf. Encoderleitungen (Encoder im Motor zur Lage- und Drehzahlerfassung) werden aus dem Schaltschrank heraus zu den Motoren geführt. Allerdings verschleißen die Leitungen durch die permanente Biege- und Torsionsbeanspruchung sehr schnell, wobei das Auswechseln der Leitungen bei Defekt durch die meist komplexe Maschinenkonstruktion sehr aufwendig ist. Darüber hinaus ist bei Verwendung von Leitungen zur Energieübertragung (d.h. insbesondere zwischen feststehendem und rotatorisch bewegtem Maschinenteil) kein „Endlosdrehen" des bewegten Maschinenteils zur weiteren Verkürzung der Werkstück- Bearbeitungszeiten möglich.
Die Funktion „Endlosdrehen" wird derzeit immer attraktiver, und es gibt bereits Maschinen mit dieser Funktion. Dabei ist entweder Gleich- und Wechselrichter oder nur der Wechselrich- ter auf dem bewegten Maschinenteil angeordnet. Die Energie wird entsprechend als Zwei-Phasen-Gleichspannung oder Drei- Phasen-Wechselspannung (Netzspannung) übertragen. Die Ener- gieübertragung erfolgt heute vorzugsweise über Schleifringe, da die induktive Übertragung einen erheblichen Mehraufwand an Leistungselektronik (bzgl. Kosten, Bauvolumen und Entwärmung) inklusive Übertrager (Drehtransformator) bedeutet. Eine wei- tere Variante ist aus der WO 2005/062432 Al bekannt, bei der anstelle der herkömmlichen Kupferschleifringkontakte Flüssigmetalllegierungen verwendet werden. Bei beiden Varianten ist der hauptsächliche Aufwands- und Kostenfaktor die Anzahl der Energieübertragungselemente .
Gemäß den elektrischen Vorschriften ist der Schutzleiter eines Schutzleitersystems (zum Betreiben der Motoren) zusätzlich an dem bewegten Maschinenteil und der darauf befindlichen Elektronik anzuschließen. Nach der EN 60204-1 (13.8.2 Schutzleiterkreis) muss die Durchgängigkeit des Schutzleiterkreises über Schleifkontakte durch die Anwendung geeigneter Maßnahmen gewährleistet werden (z.B. Verdopplung der Stromabnehmer, Durchgängigkeitsüberwachung) . Es ist also entweder eine Durchgängigkeitsüberwachung erforderlich, oder es sind zwei Energieübertragungselemente für den Schutzleiter erforderlich. Dabei müssen diese Energieübertragungselemente entsprechend dem Betriebsstrom bzw. Vorschriften ausgelegt werden. (Für ein Energieübertragungselement mit 200 A Strombelastbarkeit sind ca. 2000,- € anzusetzen.)
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Lösung für eine Durchgängigkeitsüberwachung für ein Energieübertragungselement für einen Schutzleiter anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes für einen Schutzleiter in einem ersten Stromkreis, - wobei der Schutzleiter auf einer ersten Seite des Energieübertragungselementes über eine Verbindungsleitung mit ei- ner Masse eines zweiten Stromkreises verbunden wird, - wobei auf einer zweiten Seite des Energieübertragungselementes eine potentialfreie Spannungsversorgung zwischen Schutzleiter und Masse geschaltet wird,
- wobei mittels der potentialfreien Spannungsversorgung ein Stromfluss durch das Energieübertragungselement und die
Verbindungsleitung erzeugt wird und
- wobei mittels eines zwischen Schutzleiter und Masse auf der zweiten Seite des Energieübertragungselementes angeordneten Überwachungselementes die Durchgängigkeit des E- nergieübertragungselementes anhand des von der potentialfreien Spannungsversorgung erzeugten Stromflusses überwacht wird.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine elektrische Maschi- ne mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Lösung macht sich zunutze, dass neben der Stromversorgung für den Motor (erster Stromkreis mit Schutzleiter) noch ein zweiter Stromkreis (mit einer Masse) für die Elektronik wie Antriebsregelung, Sensorik, Aktorik etc. vorgesehen ist. Dadurch, dass die Masse über den Schutzleiter geerdet wird, bietet genau diese Schutzleiter-Masse- Verbindung mit minimalem Zusatzaufwand die Möglichkeit für eine Durchgängigkeitsüberwachung des Energieübertragungsele- mentes für den Schutzleiter: Benötigt wird so lediglich noch eine Spannungsversorgung für die Erzeugung eines „Teststroms" sowie ein Überwachungselement auf der der Schutzleiter-Masse- Verbindung gegenüberliegenden Seite des Energieübertragungselementes. Dieser „Teststrom" fließt über das Energieübertra- gungselement für den Schutzleiter, über die Verbindungsleitung zwischen Schutzleiter und Masse und über das - für die Funktion „Endlosdrehen" notwendigerweise vorhandene, aber nicht zwangsläufig zu überprüfende - Energieübertragungselement für die Masse zurück zu der Spannungs- bzw. Stromquelle. Dabei fließt der Teststrom - wie es nach den Vorschriften auch vorausgesetzt ist - nicht über den Schutzleiter an sich, sondern nur partiell im Bereich des Energieübertragungsele- mentes über den Schutzleiter. Durch den Stromfluss über die Schutzleiter-Masse-Verbindung (und das Energieübertragungselement für die Masse) kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch gleichzeitig die ordnungsgemäße Verbindung zwischen Schutzleiter und Masse überprüft werden. Zur Prüfung auf Durchgängigkeit bzw. Niederohmigkeit kann von dem Überwachungselement beispielsweise bei einer eingeprägten Spannung der Strom erfasst werden. Durch diese elektronische Durchgän- gigkeitsüberwachung ist in Übereinstimmung mit den Vorschrif- ten bei einer Energieübertragung über z.B. einen Schleifring oder eine Schleifleitung für den Schutzleiter nur ein Energieübertragungselement erforderlich. Durch die Nutzung der Schutzleiter-Masse-Verbindung ist diese Lösung darüber hinaus mit wenig Aufwand und daher kostengünstig zu realisieren.
In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung wird zur Bestimmung der Durchgängigkeit des Energieübertragungselementes mittels des Überwachungselementes ein Spannungsabfall zwischen Schutzleiter und Masse gemessen. Dies kann einfach durch einen von einer durch die potentialfreie Spannungsversorgung gespeisten Stromquelle eingeprägten Teststrom erzielt werden, wobei die Durchgängigkeit bzw. Niederohmigkeit durch Erfassen des entsprechenden Spannungsabfalls überprüft wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird bei Erreichen eines ersten Grenzwertes für die Durchgängigkeit ein Warnsignal ausgegeben. Dieses Warnsignal kann dabei auch über eine Kommunikation an eine übergeordnete Steuerung ausgegeben werden, an der der Fehler angezeigt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird bei Erreichen eines zweiten Grenzwertes für die Durchgängigkeit der erste Stromkreis unterbrochen. Somit wird beispielsweise ein Motor stillgelegt, wenn die Durchgängigkeit des Energieüber- tragungselementes für den Schutzleiter nicht mehr gewährleistet ist. Dabei kann der zweite Grenzwert auch dem ersten Grenzwert der vorherigen Ausführungsform entsprechen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die potentialfreie Spannungsversorgung aus dem zweiten Stromkreis über einen Gleichspannungswandler erzeugt. Auf diese Weise entfällt eine zusätzliche Stromversorgung wie beispielsweise eine Batterie für die Durchgängigkeitsüberwachung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Durchgängigkeitsüberwachung zweikanalig ausgeführt. Durch diese redundante Realisierung wird die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird dabei die Durchgängigkeitsüberwachung mit Zwangsdynamisierung aus- geführt. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch schlafende Fehler in einem redundanten Zweig gefunden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Energieübertragung im Energieübertragungselement über einen Schleifring und/oder Flüssigmetall. Üblicherweise erfolgt die Stromzufuhr zu dem rotierenden Teil über Schleifringe. Diese Schleifringe unterliegen mechanischem Abrieb, also Verschleiß. Bei einer Energieübertragung über Flüssigmetall wird an dem feststehenden Teil und dem gegenüber diesem rotieren- den Teil jeweils eine Stromübertragungsfläche bereitgestellt, wobei die beiden Stromübertragungsflächen zwischen sich einen Spalt bilden, in den die Flüssigmetalllegierung eingebracht wird. Damit wird ein elektrischer Kontakt geschaffen und gleichzeitig die Drehbarkeit des rotierenden Teils gegenüber dem feststehenden Teil nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus kann auch das Energieübertragungselement zur Erhöhung der Zuverlässigkeit - wenn auch auf Kosten der Kostenersparnis - redundant ausgelegt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der erste Stromkreis für eine Drei-Phasen-Wechselspannung ausgelegt. Es sind also neben dem Schutzleiter drei weitere Leiter mit zugehörigen Energieübertragungselementen für den ersten Stromkreis vorzusehen. Diese Ausführungsform, die sich besonders für Wechselstrom-Motoren eignet, benötigt auch nur einen Wechselrichter für die Leistungselektronik, die sich auf dem rotierenden Teil befindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der zweite Stromkreis als PELV-Stromkreis ausgelegt. PELV (Pro- tective Extra Low Voltage) , früher „Funktionskleinspannung mit sicherer Trennung", ist eine Schutzmaßnahme, bei der aktive Teile und Gehäuse eines Gerätes geerdet und mit einem Schutzleiter verbunden sein dürfen. „Sichere Trennung" bedeutet dabei, dass Primär- und Sekundärstromkreis des Transformators durch eine doppelte oder verstärkte Isolierung ge- trennt sein muss. Die höchstzulässige Nennspannung beträgt maximal 50 V bei Wechselstrom und 120 V bei Gleichstrom. Damit eignet sich ein PELV-Stromkreis sehr gut als zweiter Stromkreis zur Speisung der Elektronik (für beispielsweise Antriebsregelung, Sensorik und Aktorik) mit 24 V (Gleich- ström) .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.
Die Figur zeigt einen schematischen Schaltplan mit den wichtigsten Elementen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchgängigkeitsüberwachung.
In der Figur ist dargestellt eine elektrische Maschine mit einem feststehenden Teil 3 und einem gegenüber diesem rotierenden Teil 4, auf dem sich ein erster elektrischer Verbraucher 1.2, beispielsweise ein Motor, befindet, der über einen ersten Stromkreis 1 aus Stromleitern 1.3 und einem Schutzlei- ter 1.1 gespeist wird. Die dargestellten Stromleiter 1.3 entsprechen den üblicherweise mit L1-L3 bezeichneten Leitern eines Drei-Phasen-Wechselstromnetzes und werden wie der Schutz- leiter 1.1 - auch mit PE bezeichnet - über Energieübertragungselemente 1.4, 1.5, die ein „Endlosdrehen" des rotierenden Teils 4 gestatten, zum feststehenden Teil 3 durchgeführt. Die Energieübertragungselemente 1.4, 1.5 seien im dargestell- ten Ausführungsbeispiel mit Flüssigmetall 12 ausgeführt, e- benso möglich sind aber auch Ausführungen beispielsweise mit herkömmlichen Schleifkontakten/-ringen . Die Ansteuerung des Motors 1.2 erfolgt über eine Antriebsregelung 2.2 (mit Leistungselektronik) , die einen zweiten elektrischen Verbraucher darstellt, der über einen zweiten elektrischen Stromkreis 2 aus einem 24V-Leiter 2.3 und einer Masse 2.1 mit 24 V Gleichspannung versorgt wird. Über eine Kommunikationsanbindung 13 ist die Antriebsregelung 2.2 mit einer übergeordneten Steuerung (z.B. einer SPS, nicht dargestellt) verbunden, wobei die Signalübertragung der Kommunikationsanbindung 13 vom rotierenden Teil 4 zum feststehenden Teil 3 der Maschine durch ein Signalübertragungselement 14 realisiert ist, das auch induktiv oder optisch ausgeführt sein kann.
Der zweite Stromkreis 2 ist als PELV-Stromkreis ausgeführt und ist auf einer ersten Seite 3 des Energieübertragungselementes 1.5, die dem feststehenden Teil 3 der Maschine entspricht, über eine Verbindungsleitung 5 zwischen der Masse 2.1 und dem Schutzleiter 1.1 des ersten Stromkreises 1 geer- det. Die Verbindungen zwischen feststehendem 3 und rotierendem 4 Teil werden auch im zweiten Stromkreis 2 über Energieübertragungselemente 2.4, 2.5 realisiert.
Für die Durchgängigkeitsüberwachung wird auf der zweiten Sei- te 4 des Energieübertragungselementes 1.5, d.h. auf dem rotierenden Teil 4 der Maschine, von einer potentialfreien Spannungsversorgung 6 ein Stromfluss 7 generiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird aus der 24V-Spannung des zweiten Stromkreises 2 über einen Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) 11 die potentialfreie Spannung erzeugt, die eine Stromquelle 15 speist, die wiederum einen definierten Teststrom 7 erzeugt. Dieser Teststrom 7 fließt aus der Strom- quelle 15 heraus über das Energieübertragungselement 1.5 für den Schutzleiter 1.1, über die Verbindungsleitung 5 auf der feststehenden Seite 3 zwischen Schutzleiter 1.1 und Masse 2.1 und über das Energieübertragungselement 2.5 für die Masse 2.1 zurück zu der Spannungs- bzw. Stromquelle. Über ein Überwachungselement 8 wird der Spannungsabfall 9 an den beiden E- nergieübertragungselementen 1.5, 2.5 beobachtet. Überschreitet der Spannungsabfall 9 einen ersten Grenzwert, wird ein Warnsignal 10 an die Antriebsregelung 2.2 ausgegeben. Über die Kommunikationsanbindung 13 mit der übergeordneten Steuerung kann dort der Fehler („PE-Durchgängigkeit mangelhaft" oder „nicht mehr gewährleistet") angezeigt werden. Überschreitet der Spannungsabfall 9 einen zweiten Grenzwert, der mit dem ersten Grenzwert identisch sein kann, so wird der An- trieb des Motors 1.2 stillgesetzt.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes für einen Schutzleiter sowie eine elektrische Maschine mit einer derartigen Durchgängigkeitsüberwachung. Für eine kostengünstige Lösung für eine Durchgängigkeitsüberwachung wird ein Verfahren vorgeschlagen, wobei der Schutzleiter eines ersten Stromkreises auf einer ersten Seite des Energieübertragungselementes über eine Verbindungsleitung mit einer Masse eines zweiten Stromkreises verbunden wird, wobei auf einer zweiten Seite des Energieübertragungselementes eine potentialfreie Spannungsversorgung zwischen Schutzleiter und Masse geschaltet wird, wobei mittels der potentialfreien Spannungsversorgung ein Stromfluss durch das Energieübertra- gungselement und die Verbindungsleitung erzeugt wird und wobei mittels eines zwischen Schutzleiter und Masse auf der zweiten Seite des Energieübertragungselementes angeordneten Überwachungselementes die Durchgängigkeit des Energieübertragungselementes anhand des von der potentialfreien Spannungs- Versorgung erzeugten Stromflusses überwacht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes (1.5) für einen Schutzleiter (1.1) in einem ersten Stromkreis (1),
- wobei der Schutzleiter (1.1) auf einer ersten Seite (3) des Energieübertragungselementes (1.5) über eine Verbindungsleitung (5) mit einer Masse (2.1) eines zweiten Stromkreises (2) verbunden wird, - wobei auf einer zweiten Seite (4) des Energieübertragungselementes (1.5) eine potentialfreie Spannungsversorgung (6) zwischen Schutzleiter (1.1) und Masse (2.1) geschaltet wird,
- wobei mittels der potentialfreien Spannungsversorgung (6) ein Stromfluss (7) durch das Energieübertragungselement
(1.5) und die Verbindungsleitung (5) erzeugt wird und
- wobei mittels eines zwischen Schutzleiter (1.1) und Masse
(2.1) auf der zweiten Seite (4) des Energieübertragungselementes (1.5) angeordneten Überwachungselementes (8) die Durchgängigkeit des Energieübertragungselementes (1.5) anhand des von der potentialfreien Spannungsversorgung (6) erzeugten Stromflusses (7) überwacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Bestimmung der Durchgängigkeit des Energieübertragungselementes (1.5) mittels des Überwachungselementes (8) ein Spannungsabfall (9) zwischen Schutzleiter (1.1) und Masse (2.1) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei Erreichen eines ersten Grenzwertes für die Durchgängigkeit ein Warnsignal (10) ausgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Erreichen eines zweiten Grenzwertes für die Durchgängigkeit der erste Stromkreis (1) unterbrochen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die potentialfreie Spannungsversorgung (6) aus dem zweiten Stromkreis (2) über einen Gleichspannungswandler (11) erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchgängigkeitsüberwachung zweikanalig ausgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Durchgängigkeitsüberwachung mit Zwangsdynamisierung ausgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieübertragung im Energieübertragungselement
(1.5) über einen Schleifring und/oder Flüssigmetall (12) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Stromkreis (1) für eine Drei-Phasen- Wechselspannung (1.3) ausgelegt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Stromkreis (2) als PELV-Stromkreis ausgelegt wird.
11. Elektrische Maschine
- mit einem feststehenden Teil (3) und einem gegenüber diesem Teil (3) rotierenden Teil (4), - mit einem ersten Stromkreis (1) mit einem Schutzleiter
(1.1) zur Speisung zumindest eines ersten elektrischen Verbrauchers (1.2) an dem rotierenden Teil (4),
- mit einem zweiten Stromkreis (2) mit einer Masse (2.1) zur Speisung zumindest eines an dem rotierenden Teil (4) vor- gesehenen zweiten elektrischen Verbrauchers (2.2), der Steuersignale für den ersten elektrischen Verbraucher
(1.2) erzeugt, - mit Energieübertragungselementen (1.4, 1.5, 2.4, 2.5) zur Energieübertragung zwischen feststehendem (3) und rotierendem (4) Teil und
- mit Mitteln zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
PCT/EP2007/064085 2006-12-21 2007-12-17 Durchgängigkeitsüberwachung eines energieübertragungselementes WO2008077841A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/519,575 US8138767B2 (en) 2006-12-21 2007-12-17 Transmissivity monitoring of an energy transmission element
JP2009542027A JP2010514401A (ja) 2006-12-21 2007-12-17 エネルギー伝送素子の透過率監視法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006060778.3 2006-12-21
DE102006060778.3A DE102006060778B4 (de) 2006-12-21 2006-12-21 Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes sowie eine elektrische Maschine dafür

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008077841A1 true WO2008077841A1 (de) 2008-07-03

Family

ID=39183085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/064085 WO2008077841A1 (de) 2006-12-21 2007-12-17 Durchgängigkeitsüberwachung eines energieübertragungselementes

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8138767B2 (de)
JP (1) JP2010514401A (de)
DE (1) DE102006060778B4 (de)
WO (1) WO2008077841A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791190A1 (fr) * 1999-03-18 2000-09-22 Patrick Bourgin Dispositif de controle des liaisons de conducteur de protection et de liaisons equipotentielles
WO2005062432A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-07 Siemens Aktiengesellschaft Schleifringanordnung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5833771B2 (ja) * 1975-07-15 1983-07-22 オリンパス光学工業株式会社 デンキキノホゴセツチカンシソウチ
US4056771A (en) * 1976-07-22 1977-11-01 Clinton Instrument Company Remotely controlled high potential insulation tester
JP2926979B2 (ja) * 1990-11-27 1999-07-28 株式会社島津製作所 回転陰極ｘ線管
JP2803363B2 (ja) * 1990-11-30 1998-09-24 松下電器産業株式会社 摺動接触装置
JPH05285713A (ja) * 1992-04-10 1993-11-02 Hitachi Seiki Co Ltd タレット刃物台の主軸制御システム
JP2001186217A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Mitsubishi Electric Corp 系間接続部の断線検出機能を有する多重化制御システム
IT1320013B1 (it) * 2000-04-04 2003-11-12 Magneti Marelli Spa Diagnosi del cablaggio di massa in moduli circuitali con connessionemultipla a massa, particolarmente per unita' elettroniche a bordo di
JP2002293409A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Daifuku Co Ltd 物品保管設備
JP4777589B2 (ja) * 2002-02-19 2011-09-21 株式会社ダイヘン 非消耗電極式アーク溶接装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791190A1 (fr) * 1999-03-18 2000-09-22 Patrick Bourgin Dispositif de controle des liaisons de conducteur de protection et de liaisons equipotentielles
WO2005062432A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-07 Siemens Aktiengesellschaft Schleifringanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
US20100039096A1 (en) 2010-02-18
JP2010514401A (ja) 2010-04-30
DE102006060778A1 (de) 2008-06-26
US8138767B2 (en) 2012-03-20
DE102006060778B4 (de) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3524985B1 (de) Vorrichtung und verfahren für eine isolationsüberwachung mit erkennung eines fehlerbehafteten aussenleiters in einem 3-phasigen ungeerdeten stromversorgungssystem
EP1887675A2 (de) Photovoltaikanlage mit Isolationswiderstandsmessung von Solargeneratoren und Verfahren zum Betreiben derselben
WO2014180757A1 (de) Energieerzeugungseinrichtung mit funktionssicherer potentialtrennung
WO2008148583A1 (de) Verfahren und diagnoseanlage zur überwachung eines schleifringsystems in elektromaschinen
EP3394948A1 (de) Wechselrichter mit netztrennstelle und isolationswiderstandsmessung sowie verfahren zur messung eines isolationswiderstandes
DE10139318A1 (de) Verfahren zur Fehlererkennung in einem elektrischen Strahlennetz, eine Anwendung des Verfahrens und eine Anordnung zur Fehlererkennung in einem elektrischen Strahlennetz
EP3078112B1 (de) Aktuator mit positionssensor
EP3188924B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines elektrischen netzwerks in einem schienenfahrzeug sowie schienenfahrzeug
WO2007131915A1 (de) Erfassung und begrenzung maximaler statorströme
EP2978091A1 (de) Verfahren zur Übertragung elektrischer Energie
EP2071693A2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Steuern der Energieeinspeisung von mehreren einphasigen Wechselrichtern in ein Mehrphasennetz
DE102007027727A1 (de) Fehlerstromanalyse in Maschinen
DE102006060778B4 (de) Durchgängigkeitsüberwachung eines Energieübertragungselementes sowie eine elektrische Maschine dafür
EP2862268B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum bremsen eines rotierenden elementes einer anordnung sowie anordnung mit einer derartigen vorrichtung
EP2091799B1 (de) Vorrichtung zur kontaktlosen ermittlung des energiebedarfs eines weichenstellantriebs
EP2699916B1 (de) Überwachungsvorrichtung für eine doppelgespeiste Asynchronmaschine
EP3887195B1 (de) Anlage mit elektrischem verbraucher
EP3963617B1 (de) Antriebssystem für einen schalter und ein verfahren zum antreiben eines schalters
DE102019211168B3 (de) Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs
WO2017045927A1 (de) Energieversorgungseinrichtung für einen weichenantrieb und verfahren zur energieversorgung und steuerung eines weichenantriebs
DE102014019119A1 (de) Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP2773001A1 (de) Einrichtung für elektrische Sicherheit und Verfahren für ein fahrerloses Schienentransportmittel
EP3465700B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum antreiben einer vakuumpumpe
EP4163739B1 (de) Verfahren zur überwachung einer elektrischen schaltanordnung
EP3976417B1 (de) Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07857715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12519575

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009542027

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07857715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1