DE3139455C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung
für eine fremderregte Gleichstrommaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine solche Schutzeinrichtung für eine fremderregte
Gleichstrommaschine ist aus der DE 27 54 411 A1 bekannt.
Dort sind Ankerklemmen der Maschine durch eine Serien
schaltung aus einem Belastungswiderstand und einem
Thyristor miteinander verbunden und bei Überschreiten
einer vorgegebenen Schwellenspannung an den Ankerklemmen
wird der Thyristor gezündet und der Anker wird somit
über den Belastungswiderstand kurzgeschlossen. Gleich
zeitig sorgt der im Feldkreis liegende Teil der Schutz
einrichtung für eine Schnellentregung des Feldes.
Eine zu hohe Ankerspannung kann sich z. B. einstellen,
wenn Defekte am Ankerstromsteller oder Feldstromsteller
der Gleichstrommaschine auftreten oder wenn beim genera
torischen Betrieb der Maschine ein Stromleiter unterbro
chen wird. Die bekannte Schutzeinrichtung ist insbeson
dere beim Auftreten sehr hoher Ankerspannungen noch
nicht wirksam genug.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutz
einrichtung für eine fremderregte Gleichstrommaschine
der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei sehr
ungünstigen Störfällen einen wirksamen Schutz der
Maschine vor schädlichen Überspannungen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich
neten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß eine äußerst wirksame Schnell
entregung der Feldwicklung einer Gleichstrommaschine mit
einer im Aufbau einfachen, preiswert herstellbaren
Schutzeinrichtung ermöglicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeich
nungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für
eine fremderregte Gleichstrommaschine,
Fig. 2 eine Relaisansteuerung hierzu.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für
eine fremderregte Gleichstrommaschine dargestellt, wobei
die Maschine sowohl vorwärts als auch rückwärts bzw. im
Fahrbetrieb und im Bremsbetrieb arbeiten soll. Zur Spei
sung der Feldwicklung 12 der Maschine ist eine Speisespan
nungsquelle mit einem Plus-Pol 1 (erster Pol) und einem Minus-Pol 2 (zweiter Pol)
vorgesehen. Zwischen beiden Polen 1, 2 ist eine Serien
schaltung aus einer Freilaufdiode 3 und einem Feldstrom
steller 4 geschaltet, wobei die Freilaufdiode 3 mit
ihrer Kathode am Plus-Pol 1 liegt.
Mit dem Plus-Pol 1 sind des weiteren ein Widerstand 5,
ein Kondensator 6 (zweiter Kondensator), ein weiterer Kondensator 7 (erster Kondensator), ein
Relaiskontakt 8 a, ein Transistor 9 mit seinem Kollektor
sowie eine Diode 10 mit ihrer Kathode verbunden. Der
Relaiskontakt 8 a ist andererseits an die Basis (Steuer
anschluß) des Transistors 9, der Kondensator 7 anderer
seits an den Minus-Pol 2 angeschlossen. An der Anode der
Diode 10 liegt eine Diode 11 mit ihrer Kathode. An die
Anode der Diode 11 ist die erste Klemme der Feldwicklung
12 einer Gleichstrommaschie sowie eine Diode 13 mit
ihrer Kathode angeschlossen, wobei die Diode 13 anderer
seits am Minus-Pol 2 liegt. An der Anode der Diode 10
liegt des weiteren eine Diode 14 mit ihrer Kathode. Mit
der Anode der Diode 14 ist eine Diode 15 mit ihrer
Kathode verbunden, wobei die Diode 15 andererseits am
Minus-Pol 2 liegt.
Die am Plus-Pol 1 liegenden Bauelemente Widerstand 5 und
Kondensator 6 sind andererseits miteinander verbunden.
An ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt liegt eine Diode
16 mit ihrer Anode. Die Kathode der Diode 16 ist an den
Emitter des Transistors 9 sowie an Relaiskontakte 17 a,
19 a angeschlossen. Der Relaiskontakt 17 a liegt anderer
seits am gemeinsamen Verbindungspunkt von Diode 11,
erster Klemme der Feldwicklung 12, Diode 13 sowie einem
weiteren Relaiskontakt 20 a. Der Relaiskontakt 19 a liegt
andererseits am gemeinsamen Verbindungspunkt von Diode
14, zweiter Klemme der Feldwicklung 12, Diode 15 sowie
einem weiteren Relaiskontakt 18 a. Die Relaiskontakte 18 a
und 20 a sind über ihre weiteren Anschlüsse miteinander
verbunden und liegen über einen Stromwandler 21 zur
Bestimmung des Feldstromistwertes I Fist am gemeinsamen
Verbindungspunkt von Freilaufdiode 3 und Feldstromstel
ler 4. Die Relaiskontakte 17 a/18 a und 19 a/20 a sind
jeweils mechanisch miteinander gekoppelt, so daß sie
stets gemeinsam geöffnet bzw. geschlossen werden.
In Fig. 2 ist eine Relaisansteuerung für die Relaiskon
takte 8 a, 17 a, 18 a, 19 a, 20 a gezeigt. Die mechanisch
gekoppelten Relaiskontakte 17 a/18 a werden durch eine
einzige Relaisspule 17 b/18 b angesteuert. Die Relaisspule
17 b/18 b liegt mit ihrem ersten Anschluß am Minus-Pol 32
und mit ihrem zweiten Anschluß über eine Diode 22 an
einer ersten Eingangsklemme 23. Der Relaisspule 17 b/18 b
ist eine Diode 24 parallel geschaltet und zwar sind die
Kathoden der Diode 22 und 24 miteinander verbunden. An
diesen gemeinsamen Verbindungspunkt ist ferner eine
Diode 25 mit ihrer Anode angeschlossen, die andererseits
mit weiteren Dioden 26 und 27 und einer Relaisspule 8 b
zur Ansteuerung des Relaiskontaktes 8 a verbunden ist.
Die Relaisspule 8 b liegt mit ihrer weiteren Anschluß
klemme ebenfalls am Minus-Pol 32. Die Dioden 25, 26, 27
sind mit ihren Kathoden zusammengeschaltet. Mit der
Anode der Diode 27 sind weitere Dioden 28 und 29 mit
ihren Kathoden sowie eine Relaisspule 19 b/20 b zur
Ansteuerung der mechanisch gekoppelten Relaiskontakte
19 a/20 a verbunden. Die Relaisspule 19 b/20 b liegt ander
erseits am Minus-Pol 32, ebenso die Diode 29. Die Diode
28 ist andererseits an eine zweite Eingangsklemme 30
angeschlossen. Die Diode 26 liegt über einen Widerstand
31 am Minus-Pol 32.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsge
mäßen Schutzeinrichtung erläutert.
Je nach gewünschter Feldrichtung in der Gleichstromma
schine werden wahlweise entweder die Relaiskontakte
17 a/18 a oder die Relaiskontakte 19 a/20 a eingeschaltet. Die
Ansteuerung der Relaisspule 17 b/18 b erfolgt mittels
einer positiven Spannung an der ersten Eingangsklemme 23
(siehe Fig. 2), während an Eingangsklemme 30 keine Span
nung anliegt. Es ergibt sich ein Stromfluß von Eingangs
klemme 23 über die Diode 22 zur Relaisspule 17 b/18 b an
den Minus-Pol 32 und ferner ein Stromfluß von der Ein
gangsklemme 23 über die Dioden 22 und 25 zur Relaisspule
8 b an den Minus-Pol 32. Es werden folglich die Relais
spulen 17 b/18 b und 8 b angesteuert und die Relaiskontakte
17 a, 18 a und 8 a werden geschlossen, während die Relais
kontakte 19 a, 20 a geöffnet sind.
Für diesen betrachteten Betriebsfall ergibt sich bei
leitendem Feldstromsteller 4 ein Stromfluß vom Plus-Pol
1 (siehe Fig. 1) über die Kollektor-Emitter-Strecke des
eingeschalteten Transistors 9, den geschlossenen Relais
kontakt 17 a, die Feldwicklung 12, den geschlossenen
Relaiskontakt 18 a, den Stromwandler 21 und den
Feldstromsteller 4 zum Minus-Pol 32. Der Feldstromstel
ler 4 arbeitet im Pulsbetrieb. Während der Sperrphasen
des Stellers 4 ergibt sich ein gleichartiger Stromfluß
über die Freilaufdiode 3.
Bei Umkehr der Feldrichtung in der Gleichstrommaschine
wird die Relaisspule 19 b/20 b angesteuert, d. h. an Ein
gangsklemme 30 wird eine positive Spannung angelegt,
während an Eingangsklemme 23 keine Spannung anliegt
(siehe Fig. 2). Es ergibt sich ein Stromfluß von Ein
gangsklemme 30 über die Diode 28 zur Relaisspule 19 b/20 b
weiter an den Minus-Pol 32 und ferner von der Eingangs
klemme 30 über die Dioden 28 und 27 zur Relaisspule 8 b
weiter an den Minus-Pol 32. Es werden folglich die
Relaisspule 19 b/20 b und 8 b angesteuert und die Relais
kontakte 19 a, 20 a und 8 a werden geschlossen, während die
Relaiskontakte 17 a, 18 a geöffnet sind.
Für diesen Betriebsfall ergibt sich bei leitendem Feld
stromsteller 4 ein Stromfluß vom Plus-Pol 1 (siehe
Fig. 1) über die Kollektor-Emitter-Strecker des einge
schalteten Transistors 9, den geschlossenen Relaiskontakt
19 a, die Feldwicklung 12, den geschlossenen Relaiskon
takt 20 a, den Stromwandler 21 und den Feldstromsteller 4
zum Minus-Pol 32. Während der Sperrphasen des Feldstrom
stellers 4 ergibt sich ein gleichartiger Stromfluß über
die Freilaufdiode 3.
Solange die Gleichstrommaschine ungestört arbeitet, ist
die Schutzeinrichtung ausgeschaltet. Um im Störungsfall
die in der Gleichstrommaschine auftretenden Überspan
nungen zu beherrschen, erfolgt durch Einschaltung der
Schutzeinrichtung eine Schnellentregung der Feldwicklung
12. Sobald die Ankerspannung der Gleichstrommaschine
eine festgelegte Spannungsschwelle überschreitet, wird
eine an den Eingangsklemmen 23 bzw. 30 anstehende posi
tive Spannung abgeschaltet (siehe Fig. 2). Es ergibt
sich danach ein Kreisstrom über die Relaisspule 17 b/18 b
und die Diode 24, falls die Relaisspule 17 b/18 b vorher
angesteuert wurde bzw. über die Relaisspule 19 b/20 b und
die Diode 29, falls die Relaisspule 19 b/20 b vorher ange
steuert wurde. Des weiteren ergibt sich ein Kreisstrom
über die Relaisspule 8 b, die Diode 26 und den Widerstand
31, ein Kreisstrom über die Relaisspule 8 b und die Dio
den 29, 27 sowie ein Kreisstrom über die Relaisspule 8 b
und die Dioden 24, 25.
Diese Kreisströme bewirken, daß die vor dem Störfall
angesteuerten Relaisspulen 17 b/18 b, 19 b/20 b, 8 b noch eine definierte Zeit
spanne nach Abschalten der Spannungen an den Klemmen 23
und 30 angesteuert bleiben. Wegen der Spulenbeschaltung
mit dem Widerstand 31 fällt das Relais 8 a, 8 b eher ab als
die Relais 17 a/18 a, 17 b/18 b bzw. 19 a/20 a, 19 b/20 b, d. h. der Relaiskontakt
8 a wird im Störungsfall vor den Relaiskontakten 17 a, 18 a
bzw. 19 a, 20 a geöffnet.
Nach Abfall des Relais 8 a, 8 b, d. h. nach Öffnen des
Relaiskontaktes 8 a ergibt sich bei vorher geschlossenen
Relaiskontakten 17 a/18 a ein Kreisstrom von der Feldwick
lung 12 (siehe Fig. 1) über die Dioden 14 und 10, den
Kondensator 6, die Diode 16 und den noch nicht geöff
neten Relaiskontakt 17 a zur Feldwicklung 12. Der Konden
sator 6 entlastet den Transistor 9 beim Abschalten.
Dadurch wird die Schnellent
regung der Feldwicklung 12 eingeleitet. Eine kurze Zeit
spanne danach fällt auch das Relais 17 a/18 a, 17 b/18 b ab, d. h.
alle Relaiskontakte sind geöffnet. Es ergibt sich ein
Kreisstrom über die Feldwicklung 12, die Dioden 14 und
10, den Kondensator 7 und die Diode 13 zur Feldwicklung
12. Gleichzeitig entlädt sich der Kondensator 6 über den
Widerstand 5.
Bei vor dem Störungsfall geschlossenen Relaiskontakten
19 a/20 a ergibt sich nach Öffnen des Relaiskontaktes 8 a
ein Kreisstrom von der Feldwicklung 12 über die Dioden
11 und 10, den Kondensator 6, die Diode 16 und den
(noch) geschlossenen Relaiskontakt 19 a zur Feldwicklung
12. Der Kondensator 6 entlastet den Transistor 9 beim
Abschalten. Nach Abfallen
des Relais 19 a/20 a, 19 b/20 b ergibt sich ein Kreisstrom über die
Feldwicklung 12, die Dioden 11 und 10, den Kondensator 7
und die Diode 15 zur Feldwicklung 12.
In beiden Fällen wirkt die beim Abschalten in der Feld
wicklung 12 induzierte Spannung zunächst auf den Konden
sator 6 und dann auf den Kondensator 7. Der Kondensator
7 wirkt als Speicher für die Feldenergie. Die Spannung
des Kondensators 7 wirkt dabei als Gegenspannung, wodurch
der Stromfluß gebremst und das Magnetfeld in der Feld
wicklung 12 schnell abgebaut wird.
Die Diode 10 ist erforderlich, da ohne Diode 10 die Dio
den 11 und 14 im normalen Betrieb den Freilaufstrom
übernehmen würden und so den Stromwandler 21 außer Funk
tion setzen (Flußspannung).
Neben der beschriebenen Ausführungsform mit dem am
Minuspol 2 angeschlossenen Feldstromsteller 4 ist eine
weitere äquivalente Ausführungsform mit einem am Pluspol
1 angeschlossenen Feldstromsteller 4 einsetzbar.
Claims (4)
1. Schutzeinrichtung für eine fremderregte Gleich
strommaschine mit folgenden Merkmalen:
- - einem ersten Kondensator zur Feldenergiespeiche rung,
- - zwei Dioden, von denen die eine in Sperrichtung zwischen einem ersten Anschluß der Feldwicklung und einem ersten Pol der Speisespannungsquelle und die andere in Sperrichtung zwischen einem zweiten An schluß und einem zweiten Pol geschaltet ist,
- - einem Feldstromsteller,
- - einem Relais, über dessen ersten Relaiskontakt der erste Anschluß der Feldwicklung mit dem ersten An schluß des Feldstromstellers und dessen zweiter Anschluß mit dem zweiten Anschluß der Feldwicklung verbunden ist, und
- - einer Freilaufdiode,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der zweite Relaiskontakt (17 a) über einen Tran sistor (9), dessen Steueranschluß über einen drit ten Relaiskontakt (8 a) am ersten Pol (1) liegt, mit dem ersten Pol (1) der Speisespannungsquelle ver bunden ist,
- - der zweite Relaiskontakt (17 a) über eine Diode (16) und einen in Serie liegenden zweiten Kondensator (6) an den ersten Pol (1) angeschlossen ist,
- - dem zweiten Kondensator (6) ein Widerstand (5) pa rallel geschaltet ist,
- - der erste Kondensator (7) direkt zwischen dem er sten (1) und dem zweiten Pol (2) der Speisespan nungsquelle liegt,
- - der zweite Anschluß des Feldstromsteller (4) di rekt mit dem zweiten Pol (2) der Speisespannungs quelle verbunden ist,
- - die Freilaufdiode (3) zwischen dem ersten Anschluß des Feldstromstellers (4) und dem ersten Pol (1) der Speisespannungsquelle angeordnet ist, und
- - die Relaiskontakte (17 a, 18 a, 19 a, 20 a, 8 a) derart angesteuert werden, daß im Störungsfall stets der dritte Relaiskontakt (8 a) vor den weiteren Relais kontakten (17 a, 18 a, 19 a, 20 a) öffnet.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß weitere zwei Relaiskontakte (19 a, 20 a)
so parallel zum ersten (18 a) und zweiten Relaiskontakt
(17 a) angeordnet sind, daß das Feld umgepolt ist und daß
über zwei weitere Dioden (14, 13) in Sperrichtung die
Anschlüsse der Feldwicklung (12) mit den Polen (1, 2) der
Speisespannungsquelle verbunden sind.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß im Freilaufkreis der Relais
spule (8 b) des dritten Relaiskontaktes (8 a) ein Wider
stand (31) angeordnet ist, der das vorzeitige Öffnen
dieses Relaiskontaktes (8 a) bewirkt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813139455 DE3139455A1 (de) | 1981-10-03 | 1981-10-03 | Schutzeinrichtung fuer eine fremderregte gleichstrommaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813139455 DE3139455A1 (de) | 1981-10-03 | 1981-10-03 | Schutzeinrichtung fuer eine fremderregte gleichstrommaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3139455A1 DE3139455A1 (de) | 1983-04-28 |
DE3139455C2 true DE3139455C2 (de) | 1989-11-16 |
Family
ID=6143366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813139455 Granted DE3139455A1 (de) | 1981-10-03 | 1981-10-03 | Schutzeinrichtung fuer eine fremderregte gleichstrommaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3139455A1 (de) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2754411A1 (de) * | 1977-12-07 | 1979-06-13 | Bbc Brown Boveri & Cie | Schutzeinrichtung fuer eine fremderregte gleichstrommaschine |
-
1981
- 1981-10-03 DE DE19813139455 patent/DE3139455A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3139455A1 (de) | 1983-04-28 |
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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D2 | Grant after examination | ||
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