DE3119794C2 - Schutzschaltungsanordnung für einen phasenanschnittgesteuerten oder -geregelten Elektromotor - Google Patents

Abstract

Eine Schutzschaltung für einen phasenanschnittgesteuerten oder -geregelten Elektromotor zur Abschaltung des Motors im Falle eines Schadens des im Arbeitsstromkreis des Motors liegenden, steuerbaren Halbleiterelementes oder der dieses ansteuernden Elektronik hat einen zumindest zu dem durch die Ankerwicklung des Motors gebildeten Teil des Arbeitsstrompfades parallelgeschalteten Abschaltstrompfad, in dem ein elektronisch ansteuerbarer Halbleiterschalter liegt, der an eine Ansteuerschaltung angeschlossen ist, die bei einem Anlaß zur Erreichung einer unzulässigen hohen Drehzahl des Motors gebenden Schaden des Halbleiterelementes und/oder der es ansteuernden Elektronik ein das Schließen des Halbleiterschalters bewirkendes Schaltsignal erzeugt, sowie ein auf den über den geschlossenen Halbleiterschalter fließenden Strom ansprechendes und dadurch den Arbeitsstrompfad unterbrechendes Abschaltelement.

Description

a) der von der Ansteuerschaltung (19, 20, 21; 119, 122, 123, 125; 219, 222, 223, 225) beaufschlagte Halbleiterschalter (15; 115; 215) in einem Abschaltstrompfad angeordnet ist, der zumindest zu dem durch die Ankerwicklung (5; 105) des Motors gebildeten Teil des Arbeitsstromkreises parallel geschaltet ist,

b) ein auf den über den geschlossenen Halbleiterschalter (15; 115; 215) fließenden Strom ansprechendes und dadurch den Arbeitsstrompfad unterbrechendes Abschalielement (2; 102; 202, 202') vorgesehen ist.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltelement eine flinke Feinsicherung (2; 102) ist, die in einer dem Arbeitsstrompfad und dem Abschaltstrompfad gemeinsamen Strombahn liegt.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalielement ein Stromstoßrelais (202, 202') ist, dessen Erregerwicklung (202) im Abschaltstrompfad und dessen Schaltkontakte (202') in einer dem Arbeitsstrompfad und dem Abschaltstrompfad gemeinsamen Strombahn liegen.

4. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschal·- strompfad parallel zu dem aus dem Motor und einem das Halbleiterelement bildenden Triac (104; 204) bestehenden Reihenschaltung liegt.

5. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Halbleiterschalter bildende Thyristor (15) mit dem den Motor steuernden Halbleiterelement (4) in Sperrichtung in Reihe geschaltet ist.

6. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (19.20,21; 119,122,123,125; 219,222,223, 225) das Schaltsignal in Abhängigkeit von einer an ihr bei eingeschaltetem Motor anliegenden Eingangsspannurig erzeugt.

7. Schutzschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung die Klemmenspannung der Ankerwicklung (5^ des Motors ist.

8. Schutzschaltung nach Anspruc.i 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung die Ausgangsspannung eines vom Motor angetriebenen Tachogenerators (126) ist.

9. Schutzschaltung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Ansteuerschaltung (122, 123; 222, 223) ebenso wie der Tachogene-

rator (126) einerseits mit dem einen Pol eines Netzschalters (101) und andererseits über einen Widerstand (127) mit dem anderen Pol des Netzschalters verbunden ist.

10. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen sie in seiner einen Schaltstellung unwirksam machenden Schalter (16; 116).

11. Schutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (16) im Abschaltstrompfad liegt.

12. Schutzschaltung nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (116) parallel zu einem Teii (12) eines Spannungsteilers (122,123; 222. 223) liegt, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalter (115; 215) verbunden ist.

13. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis ]2. gekennzeichnet durch einen ein Signal entsprechend dem Schalisignal abgebenden Ausgang der das Halbleiterelement (204) ansteuernden Elektronik (209) und eine mittels eines von Hand betätigbaren Schalters (230) schließbare Verbindungsleitung von diesem Ausgang zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters (215).

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltungsanordnung für einen phasenanschnittgesteuerten oder -geregelten Elektromotor, insbesondere einen Universalmotor, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Zur Steigerung der abgegebenen mechanischen Leistung kann man Elektromotoren mit einer Phasenanschnittsteuerung oder einer Phasenanschnittregelung für eine Spannung auslegen, die wesentlich unter der Netzspannung liegt. Von dieser Möglichkeit wird häufig bei Haushaltgeräten und Elektrowerkzeugcn Gebrauch

AO gemacht, die üblicherweise von einem Universalmotor angetrieben werden. Ein Kurzschluß des den Motorstrom steuernden Thyristors oder Triac oder auch ein Defekt der Ansteuerelektronik, der zu maximalen Ansteuerimpulsen für den Thyristor oder Triac führt, haben in diesen Fällen eine erhebliche Erhöung der am Motor anliegenden Spannung und damit auch eine Erhöhung der Drehzahl zur Folge. Derartige Schäden können deshalb zu gefährlichen Überdrehzahlen führen. Beispielsweise kann es durch solche Überdrehzahlen

so bei einem Winkelschleifer zum Bruch der Schleifscheibe kommen.

Bei einer bekannten Schutzschaltung für ein Elcktrowerkzeug (DE-OS 24 37 541) sind deshalb entweder in den beiden Zuleitungen zum Antriebsmotor oder in je einem zu jeder der beiden Feldspulen parallelen Strompfad, der einen Widerstand enthält, ein Schalter vorgesehen, bei dem es sich um einen elektromagnetisch betätigbaren Schalter oder um einen Halbleiterschalter handelt. Diese Schalter erhalten, wenn der Motor seine maximal zulässige Drehzahl überschreitet, ein Schaltsignal, das im erstgenannten Falle zum Abschalten des Motors und im anderen Falle zu einer Verstärkung des Magnetfeldes und damit einer Drehzahlabsenkung führt. Ausgelöst werden die Schaltsignale von einem piezoelektrisehen Element, das einem Druck ausgesetzt ist, den ein auf das piezoelektrische Element gerichteter Teil des von einem auf der Motorwelle angeordneten Lüfter erzeugten Luftstromes hervorruft. Diese Lösung ist also

nur anwendbar, wenn der Motor eine Eigenbelüftung hat Ferner kann es zu einem Versagen der Schutzschaltung führen, wenn der Luftstrom, beispielsv.-eise durch Verschmutzung oder Verschluß von Lüftungsschlitzen, sich verringert hat und beim Überschreiten der maximalen Motordrehzahl deshalb nicht der für das Ansprechen des Piezoelementes erforderliche Luftdruck wirksam ist. Weiterhin wird es in der Regel notwendig sein, zusätzliche Luftleitteile einzubauen und diese oder das Pie/.oelement zu justieren.

Zum Schütze vor einer thermischen Überlastung batteriegespeister elektrischer Motoren in Kraftfahrzeugen ist eine Sicherheitsschaltung bekannt (DE-OS 20 10 891), bei der ein Bimetall-Schutzschalter entweder im Arbeitsstromkreis des Motors liegt oder mit diesem nur thermisch gekoppelt ist. Im erstgenannten Falle schließt der Schutzschalter beim Erreichen seiner Ansprechtemperatur einen Stromkreis über ^ine parallel zum Motor geschaltete Leitung, wobei entweder der Motor abgeschaltet oder kurzgeschlossen wird. Im zweitgenannten Falle schließt der Schutzschalter beim Erreichen seiner Ansprechtemperatur ebenfalls den Motor kurz. Unabhängig von diesen Unterschieden hat das Ansprechen des Schutzschalter^ und der dabei herbeigeführte Kurzschluß zur Folge, daß die den Motor absichernde Schmelzsicherung zum Ansprechen gebracht wird, um anzuzeigen, weicher Verbraucher nicht mehr ordnungsgemäß gearbeitet hat.
' Zur Vermeidung von Überdrehzahlen ist eine bekannte Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen (DE-OS 2132 380) eines an einem Gleichstromnetz betriebenen Motors nicht geeignet, weil diese Schutzeinrichiung nur die steuerbaren Halbleiterventile des dem Motor zugeordneten Gleichstromstellers zu schützen vermag, und zwar auch nur dann, wenn die Überspannung nur kurzzeitig wirksam ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche zuverlässig Überdrehzahlen vermeidet und sich dennoch mit relativ geringem Aufwand realisieren läßt. Diese Aufgabe löst eine Schutzschaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Der Kurzschluß, der durch das Schließen des von der Ansteucrschaltung beaufschlagten Halbleiterschalters hergestellt wird, senkt einerseits die am Motor anliegende Spannung ab, so daß ein weiterer Anstieg der Motordrehzahl ausgeschlossen ist, und führt außerdem infolge des über ihn fließenden Stromes zum Ansprechen des Abschaltelementes, welches den Arbeitsstrompfad unterbricht und dadurch den Motor vom Netz trennt. Dies sowie das Erfordernis eines Minimum an ausschließlich elektronischen Bauteilen, die außerdem in einfacher Weise in eine elektronische Drehzahl-Steuer- oder Regeleinrichtung integriert werden können, gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit. Ferner ist eine Justierung oder aufwendige Montage nicht erforderlich und der Raumbedarf der elektronischen Bauteile so gering, daß sie ohne weiteres in dem für die Steuer- oder Regelelektronik vorhandenen Raum untergebracht werden können. Ein weiterer, im Hinblick auf die Sicherheit sehr wesentlicher Vorteil besteht darin, daß mittels des Abschaltelementes eine Trennung des Motors vom Netz bewirkt werden kann, die eine erneute Inbetriebnahme des Motors verhindert, ehe der Schaden, der zum Ansprechen der Schutzschaltungsanordnung geführt hat, beseitigt ist.

Besonders gering ist der Aufwand für die Schutzschaltung, wenn als Abschaltelement eine flinke Feinsicherung verwendet wird, die in einer dem Arbeitsstrompfad und dem Abschaltstrompfad gemeinsamen Strombahn liegt. Da sich mit solchen Feinsicherungen Ansprechzeiten der Schutzschaltung im Bereich zwischen einer und fünf Millisekunden erreichen lassen, die Trennung des Motors vom Netz also höchstens fünf Millisekunden nach dem Auftreten des Schadens erfolgt, läßt sich das Auftreten von Überdrehzahlen zuverlässig verhindern.

Da ein Schaden, der zum Ansprechen der Schutzschaltung führt, in der Regel eine Überprüfung des Gerätes erforderlich macht, ist die Notwendigkeit, eine Sicherung austauschen zu müssen, nicht störend. Man kann aber auch als Abschaltelement beispielsweise ein Stromstoßrelais vorsehen, dessen Erregerwicklung im Abschaltstrompfad und dessen Schaltkontakte in einer dem Arbeitsstrompfad und dem Abschaltstrompfad gemeinsamen Strombahn liegen. Die Trennung des Mo-

tors vom Netz erfolgt dann durch das öffnen der Schaltkontakte des Stromstoßrelais. Nach einem Ansprechen der Schutzschaltung müssen deshalb nur die Schaltkontakte des Relais wieder in den geschlossenen Zustand gebracht werden. Allerdings ist es zweckmäßig, eine Rückstellmögiichkeit durch den Benutzer des Geräies zu verhindern, damit eine Überprüfung der Steuer- oder Regelschaltung des Motors sichergestellt ist, was zweckmäßigerweise durch eine Kundendienstwerkstatt vorgenommen werden sollte.

Der Abschaltstrompfad kann parallel zu der aus dem Motor und dem Halbleiterelement bestehenden Reihenschaltung liegen. Man kann aber auch, was insbesondere bei einer Halbwellenregelung oder -steuerung vorteilhaft ist, einen den Halbleiter-Schalter bildenden Thyristor parallel zu dem durch den Rotor des Motors gebildeten Abschnitt des Arbeitsstrompfades legen, also beim Schließen des Halbleiterschalter nicht einen Kurzschluß parallel zu den Anschlußklemmen des Motors, sondern nur parallel zu den Rotorklemmen, herstellen. Im letztgenannten Falle wird der Thyristor mit dem den Motorstrom steuernden Halbleiterelement in Reihe geschaltet, jedoch so, daß er bezüglich der Durchlaßrichtung des Halbleiterelemcntes in Sperrichtung liegt.

Die Erzeugung des Schaltsignals für den Halbleiter-Schalter der Schutzschaltung ist in verschiedener Weise möglich. Besonders vorteilhaft ist es, an den Eingang der Ansteuerschaltung, welche das Schaltsignal erzeugt, eine Spannung anzulegen, die in einer definierten Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors steht, und es kann dann in besonders einfacher Weise das Überschreiten einer bestimmten Drehzahl als Kriterium für die Erzeugung des Schaltsignals herangezogen werden. Beispielsweise kann als Eingangsspannung der Ansteuerschaltung die Klemmenspannung des Rotors des Motors verwendet werden. Man kann aber auch als Eingangsspannung die Ausgangsspannung eines vom Motor angetriebenen oder an diesem vorgesehenen Tachogenrators verwenden. Im letztgenannten Falle ist es zweckmäßig, dafür Sorge zu tragen, daß bei einer Störung des Tachogenerators, beispielsweise einem Drahtbruch, die Funktionsfähigkeit der Schutzschaltung voll aufrecht erhalten bleibt. Dies kann in besonders einfacher Weise mittels eines Widerstandes erreicht werden, über den der eine Pol des Eingangs der Ansteuerschaltung mit der einen Phase des Netzes verbunden ist. Bei einem Ausfall des Tachogenerators liegt dann am Eingang der Steuerschaltung eine vorbestimmte Spannung an, die so ge-

wählt werden kann, daß ein Schaltsignal erzeugt wird.

Da es erwünscht sein kann, eine Überdrehzahl einstellen zu können, weist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltung einen sie in seiner Einschaltstellung unwirksam machenden Schalter auf. Dieser Schalter kann entweder den Abschaltstrompfad unterbrechen oder die Ansteuerung des Halbleiterschalters beeinflussen.

Ferner kann es erwünscht sein, die Funktionsfähigkeit der Schutzschaltung überprüfen zu können. Hierzu kann beispielsweise die das im Arbeitsstromkreis liegende Halbleiterelement ansteuernde Elektronik mil einem Ausgang versehen sein, von dem ein Schaltsignal abgenommen werden kann. Es braucht dann nur zwischen diesem Ausgang und der Ansteuerelektrode des :■■> Halbleiterschalters eine Verbindungsleitung vorgesehen zu werden, in der ein Schalter, z. B. ein Drucktastenschalter, liegt.

Im folgenden ist die Erfindung von anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig.3 das Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels.

Ein Antrieb mit regelbarer Drehzahl, wie er beispielsweise für Elektrowerkzeuge oder Haushaltsgeräte eingesetzt wird, weist als Antriebsmotor einen Universalmotor auf, der für eine Spannung von beispielsweise 160VoIt bei einer Netzspannung von 220 Volt ausgelegt ist. Die Verbindung mit dem Netz und die Trennung vom Netz erfolgt mittels eines zweipoligen Netzschalters 1. In dem vom einen zum anderen Pol dieses Netzschalters verlaufenden Arbeitsstromkreis liegen, wie F i g. 1 zeigt, in Reihe eine flinke Feinsicherung 2, die eine Feldspule 3, ein erster Thyristor 4, die Ankerwicklung 5 des Universalmotors und seine andere Feldwicklung 6. Parallel zum ersten Thyristor 4 ist die Reihenschallung aus einem Kondensator 7 und einem Widerstand 8 geschaltet, um gefährliche Spannungsspitzen, wie sie zum Beispiel bei fehlerhafter Kommutierung auftreten, vom Thyristor fernzuhalten. Hierzu könnte auch ein Varistor verwendet werden.

Die Ansteuerung des ersten Thyristors 4 erfolgt mittels einer Ansteuerelektronik 9, deren Steuerausgang 10 mit der Steuerelektrode des Thyristors 4 verbunden ist Der Drehzahlsollwert, auf dem die Drehzahl des Universalmotors gehalten werden soll, wird mittels eines Sollwertgebers ii vorgegeben, der an die Änsieuereiektronik 9 angeschossen ist und an diese eine Sollwertspannung gibt. Als Ist-Wert für die Drehzahl wird die Ankerspannung des Universalmotors verwendet Daher ist der eine Eingang 12 mit derjenigen Anschlußklemme des Ankers verbunden, die in unmittelbarer Verbindung mit der Feldwicklung 6 steht, während der andere Ein gang 13, welcher auch der Energieversorgung der Ansteuerelektronik 9 dient zwischen der Feldwicklung 3 und dem ersten Thyristor 4 an den Arbeitsstrompfad angeschlossen ist. In der bei einem Halbwellen-Phasenanschnitt bekannten Weise legt die Ansteuerelektronik 9 aufgrund des Ist-Wert-Soll-Wert-Vergleiches den Zeitpunkt fest, zu dem während jeder positiven Halbwelle der Netzspannung der erste Thyristor 4, der während aller negativen Halbwellen gesperrt ist, leitend gemacht wird.

Um zu verhindern, daß bei einem Kurzschluß im ersten Thyristor 4 infolge einer Verschmelzung seiner Halbleiterschichten oder bei einem Defekt der Ansteuerelektronik 9, welche zu einer Zündung des ersten Thyristors jeweils zu Beginn jeder positiven Halbwelle führt und damit den Motor der vollen Netzspannung aussetzt, die Drehzahl des Motors unzulässige Werte erreicht, ist eine als Ganzes mit 14 bezeichnete Schutzschaltung vorgesehen, die einen parallel zum Anker des Universalmotors liegenden Abschaltstrompfad bildet. Im Ausführungsbeispiel enthält dieser Abschaltstrompfad außer einem zweiten Thyristor 15, der, wie F i g. 1 zeigt bezüglich des ersten Thyristors 4 in Sperrichtung geschaltet ist, einen mit ihm in Reihe liegenden, von Hand betätigbaren, Umschalter 16. In der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung verbindet der Umschalter 16 den Abschaltstrompfad mit dem Arbeitsstrompfad zwischen dem ersten Thyristor 4 und der Ankerwicklung 5. In seiner anderen Schaltstellung ist das eine Ende des Abschaltstrompfades vom Arbeitsstrompfad getrennt und damit die Schutzschaltung unwirksam. Die letztgenannte Schaltstellung wird dann gewählt, wenn der Motor mit einer Drehzahl betrieben werden soll, die höher liegt als der Grenzwert, bei dem die Schutzschaltung anspricht In der letztgenannten Schalterstellung sind der Thyristor 4 und das /iC-Glied. das aus dem Widerstand 8 und dem Kondensator 7 besteht, kurzgeschlossen. Am Motor liegt also die volle Netzspannung an. Ein mit einem Widerstand 17 in Reihe geschalteter Kondensator 18 liegt parallel zum zweiten Thyristor 15 und hält von diesem gefährliche Spannungsspitzen ab. Auch hier könnte statt des /?C-G!iedes ein Varistor verwendet werden.

Eine der Ansteuerung des zweiten Thyristors 15 dienende Ansteuerschaltung besteht aus der Reihenschaltung einer Diode 19, eines Begrenzungswiderslandes 20 und einer Triggerdiode 21. Letztere ist mit der Steuerelektrode des zweiten Thyristors 15 verbunden, während die Diode 19 ebenso wie der zweite Thyristor 15 an den Abgriff zwischen der Ankerwicklung 5 und der Feldwicklung 6 angeschlossen ist. Die Triggerdiode 21 hat die Aufgabe, Spannungsspitzen, die durch die Anker-EMK hervorgerufen werden, von der Steuerelektrode des zweiten Thyristors 15 fernzuhalten.

Tritt im ersten Thyristor 4 ein Kurzschluß auf, beispielsweise infolge Überlastung. Alterung oder mechanischer Einflüsse, dann wird dieser Thyristor sowohl für alle positiven als auch alle negativen Halbwellen durchlässig. Am Motor liegt dann die volle Netzspannung an, also auch die negativen Halbwellen. Die erste negative Halbwelle der Netzspannung führt über die Diode 19 und den Bcgrenzurigswiderstand 20 zu einer Tnggerung der Triggerdiode 21, was wiederum eine Zündung des zweiten Thyristors 15 zur Folge hat. Befindet sich der Umschalter 16 in der in F i g. 1 dargestellten Stellung, in welcher die Schutzschaltung wirksam ist dann führt die Zündung des zweiten Thyristors 15 zum einen dazu, daß die Ankerwicklung 5 kurzgeschlossen wird, was zu einer generatorischen Abbremsung des Motors führt, und zum anderen zu einem sprunghaften Anstieg des durch die Feinsicherung 2 fließenden Stromes. Letztere brennt deshalb durch und trennt damit den Arbeitsstromkreis vom Netz. Die Zeit vom Auftreten des Kurzschlusses im ersten Thyristor 4 bis zum Durchbrennen der Feinsicherung 2 kann auf einen Bereich zwischen ein und fünf Millisekunden begrenzt werden. Daher wird mit Sicherheit die Erhöhung der Drehzahl des Motors auf einen unzulässigen Wert verhindert

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, des-

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sen Schaltung in Fig. 2 dargestellt ist, ist ebenfalls ein Antrieb für ein Elektrowerkzeug, ein Haushaltsgerät oder dergleichen mit einem Universalmotor und einer Drehzahlregelschaltung mit Phasenanschnitt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich hier aber um eine Vollwellenregelung. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Universalmotor für eine Spannung ausgelegt, die geringer ist als die Netzspannung.

Mittels eines zweipoligen Netzschalters 101 wird der Motor mit dem Netz verbunden oder vom Netz getrennt. In dem vom einen zum anderen Pol des Netzschalters 101 verlaufenden Arbeitsstromkreis liegen in Reihe eine flinke Feinsicherung 102, die eine Feldwicklung 103, die Ankerwicklung 105, die andere Feldwicklung 106 sowie ein Triac 104, dem ein aus einem Widerstand 108 und einem Kondensator 107 bestehendes RC-Glied parallel geschaltet ist.

Parallel zu dem durch den Motor und den Triac 104 gebildeteten Abschnitt des Arbeitsstrompfades und in Reihe mit der Feinsicherung 102 liegt ein Abschaltstrompfad, der durch einen Thyristor 115 gebildet wird, welcher gegen Spannungsspitzen mittels eines Widerstandes 117 und eines Kondensators 118 geschützt ist. Dei Thyristor 115 bildet einen Teil einer als Ganzes mit 114 bezeichneten Schutzschaltung.

Das zur Zündung des Thyristors 115 erforderliche Schaltsignal wird von einem Spannungsteiler abgegriffen und über eine Diode 119 an die Steuerelektrode des Thyristors 115 angelegt. Den Spannungsteiler bilden zwei Widerstände 122 und 123. Parallel zu letzterem, der mit demselben Pol des Netzschahers wie der Triac 104 verbunden ist, liegen ein Kondensator 124 zur Glättung der Ansteuerspannung und ein von Hand betätigbarer Umschalter 116, der in seiner geschlossenen Stellung die Schutzschaltung unwirksam macht. An den Spannungsteiler wird über eine Einweg-Gleichrichterdiode 125 die Ausgangsspannung eines Wechselspannuiigs-Tachogencrators 126 angelegt, der vom Motor angetrieben wird oder in diesen integriert ist. Wie F i g. 2 zeigt, sind der Tachogenerator 126 und der Spannungsteiler über einen Widerstand 127 und die Feinsicherung 102 mit dem anderen Pol des Netzschalters 101 verbunden. Am Spannungsteiler liegt deshalb auch dann, wenn der Tachogenerator 126 infolge eines Schadens, beispielsweise eines Drahlbruches, keine Spannung mehr liefert, noch eine von der Größe des Widerstands 127 abhängige Spannung an.

Der Triac 104 wird über einen Steuerausgang 110 von einer Ansteuerelektronik 109 angesteuert, an die ein Sollwertgeber!! 1 angeschlossen ist, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um ein Potentiometer handelt. Zum Zwecke der Stromversorgung ist die mit einer internen Stromversorgung ausgerüstete Ansteuerelektronik 109 parallel zum Abschaltstrompfad geschaltet. Der Drehzahl-Istwert wird über eine interne Gleichrichterschaltur.g vom Tachogenerator 126 abgenommen.

Erhöht sich infolge eines Schadens im Triac 104 oder in der Ansteuerelektronik 109 die Motordrehzahl über denjenigen Grenzwert hinaus, der sich aus der Einstellung des Spannungsteilers ergibt, wobei normalerweise der Spannungsteiler auf die gewünschte Normaldrehzahl mit Plustoleranz eingestellt ist, dann erreicht die Spannung am Abgriff des Spannungsteilers einen Wert, der ausreicht, um den Thyristor 115 in den leitenden Zustand zu bringen. Da der Thyristor 115 im leitenden Zustand einen Kurzschluß erzeugt, brennt die flinke Feinsicherung 102 durch und trennt den Motor ein-

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65 schließlich der Regelschaltung und der Schutzschaltung vom Netz ab. Da auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Feinsicherung 102 so angeordnet ist, daß sie vom Geräte- oder Maschinenbenutzer nicht ausgewechselt werden kann, ist sichergestellt, daß vor dem Einsetzen einer neuen Sicherung eine Überprüfung der Schaltung und der Bauteile sowie ein Ersatz des schadhaften Bauteils erfolgt.

Der Widerstand 127 ist so gewählt, daß beim Ausfall des Tachogenerators 126, beispielsweise infolge eines Drahtbruches, die am Abgriff des Spannungsteilers auftretende Spannung ausreich', um den Thyristor 115 zu /ünden und damit die Feinsicherung 102 zum Durchbrennen zu bringen.

Soll die Schutzschaltung unwirksam gemacht werden, um zeitweilig eine erhöhte Drehzahl einstellen zu können, dann wird der Umschalter 116 geschlossen. Am Abgriff des Spannungsteilers kann dann keine zur Zündung des Thyristors 115 ausreichende Spannung mehr auftreten.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführiingsbcispiel stimmt weitgehend mitdemjenigen gemäß F i g. 2 überein, weshalb sich entsprechende Teile mit um 100 größeren Bczugszahlen gekennzeichnet sind und die Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels auf die Unterschiede beschränkt ist. Im übrigen wird auf die Ausführungen zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 verwiesen.

Die Trennung des Motors und der Regelschaltung sowie der Schutzschaltung vom Netz bei einem Defekt im Triac 204 oder in der Ansteuerelektronik 209 erfolgt nicht mittels einer flinken Schmelzsicherung, sondern mittels eines Stromstoßrelais 202, dessen Hilfskontakt 202' in demjenigen Abschnitt des Arbeitsstrompfades liegt, mit dem der Abschaltstrompfad in Reihe geschaltet ist. Das Stromstoßrelais 202 ist im Abschaltstrompfad in Reihe mit dem Thyristor 215 geschaltet. Es wird deshalb erregt, wenn der Thyristor 215 leitend wird, weshalb wie bei der Verwendung einer Feinsicherung das Zünden des Thyristors 215 zum Trennen des Arbeitsstrompfades und des Abschaltstrompfades vom Netz führt. Da der Hilfskontakt 202' des Stromstoßrelais 202 nach dem öffnen in der geöffneten Stellung bleibt, kann der Antrieb erst wieder in Betrieb genommen werden, nachdem dieser Hilfskontakt manuell wieder geschlossen worden ist. Die Anordnung des Hilfskontakts ist so getroffen, daß dieses Schließen nur von einer Kundendienstwerkstatt oder einem Fachmann durchgeführt werden kann, damit sichergestellt ist, daß zuvor der Defekt beseiiigt wird, der die Schutzschaltung zum Ansprechen gebracht hat.

Um das Funktionieren der Schutzschaltung überprüfen zu können, weist das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 eine Prüfeinrichtung auf. Die Ansteuerelektronik 209 ist mit einem zusätzlichen Ausgang versehen, an dem ein zum Zünden des Thyristors 215 ausreichendes Schaltsignal abgenommen werden kann. Dieser Ausgang ist über einen Drucktastenschalter 230 mit dem Abgriff des aus den beiden Widerständen 222 und 223 gebildeten Spannungsteilers der Ansteuerschaltung verbunden. Wird der Schalter 230 geschlossen, dann gelangt an die Steuerelektrode des Thyristors 215 ein positives Schaltsignal, das den Thyristor 215 leitend macht, falls dieser noch voll funktionsfähig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schutzschaltungsanordnung für einen phasenanschnittgesteuerten oder -geregelten Elektromotor, insbesondere einen Universalmotor, für den Fall eines Schadens des im Arbeitsstromkreis des Motors liegenden, steuerbaren Halbleiterelementes oder der dieses ansteuernden Elektronik, der zu einer unzulässig hohen Drehzahl des Motors führt, mit einer bei unzulässig hoher Drehzahl ansprechenden Ansteuerschaltung, die ein Schaltsignal für wenigstens einen elektronischen Schalter erzeugt, der in einem zumindest zu einem Teil des Arbeitsstromkreises parallelen S'rompfad liegt und durch das Schaltsigna! umgescnaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß