DE3528540A1 - Vorrichtung zur ueberwachung des laeuferstromes eines schleifringlaeufermotors einer stromrichterkaskade - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufer­ motors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Überlast.

Bei im Handel erhältlichen Stromrichterkaskaden sind zum Kurzschlußschutz der Halbleiterventile, beispiels­ weise Dioden oder Thyristoren, des Gleichrichters und der Thyristoren des Wechselrichters Schmelzsicherungen vorgesehen. Diese Schmelzsicherungen sind entweder in den Brückenzweigen oder in den Zuleitungssträngen des Gleichrichters angeordnet. Der in der Stromrichterkas­ kade verwendete Motor ist ein Schleifringläufermotor, dessen Kurzschlußspannung sehr hoch ist. Wegen dieser hohen Kurzschlußspannung, selbst bei Stillstand des Mo­ tors, ist im Fehlerfall auf der Gleichrichterseite nur ein Kurzschlußstrom zu erwarten, der die Schmelzsiche­ rungen nicht sofort zum Ansprechen bringt. Somit kann unter ungünstigen Umständen kein hinreichender Schutz der Halbleiterventile im Gleichrichter mit Hilfe von Schmelzsicherungen gewährleistet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleif­ ringläufermotors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Überlast anzugeben, wobei selbst unter ungünstigen Umständen ein hinreichender Schutz der Halbleiterventile im Gleichrichter ohne Verwendung von Schmelzsicherungen gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Strom in den drei Leitern des Dreileitersystems des Läufers des Schleifringläufermotors mittels zweier Stromerfassungs­ vorrichtungen ständig erfaßt, wobei die erfaßten Strom­ werte als Spannungswerte einer Meß-Schaltung und danach einer Auswerte-Schaltung zugeführt werden. Die Meß-Schal­ tung und die Auswerte-Schaltung befinden sich auf unter­ schiedlichen Potentialebenen, weswegen sie potentialfrei miteinander verbunden sind. Somit erhält man eine Vor­ richtung, mit der man ständig den Läuferstrom des Schleif­ ringläufermotors einer Stromrichterkaskade überwachen kann. Selbst mäßig ansteigender Kurzschlußstrom oder Überstrom kann somit erfaßt werden, wodurch die Halblei­ terventile des Gleichrichters vor einer Zerstörung ge­ schützt werden.

Durch den Aufbau der Meß-Schaltung wird auf einfache Weise der erfaßte Strommeßwert zur Weiterverarbeitung aufbereitet. Außerdem kann man mit der einstellbaren Referenzspannungsquelle die Meß-Schaltung an beliebig im Gleichrichter verwendeten Halbleiterventilen anpassen, so daß immer ein hinreichender Schutz dieser Ventile gewährleistet ist.

Durch den Aufbau der Auswerte-Schaltung wird gewährlei­ stet, daß beim Auftreten eines Kurzschlußstromes oder eines Überstromes beispielsweise der Gleichrichter vom Läufer des Schleifringläufermotors getrennt wird, und daß die angesprochene Auswerte-Schaltung nur durch einen Be­ diener der Stromrichterkaskade zurückgesetzt werden kann. Somit wird verhindert, daß der Gleichrichter mit den zu schützenden Halbleiterventilen bei vorhandener Fehlerur­ sache nicht ständig zu- und abgeschaltet wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform dieser Vorrich­ tung sind als Stromerfassungsvorrichtung Nebenwiderstände im Dreileitersystem des Läufers des Schleifringläufer­ motors vorgesehen. Somit erhält man eine besonders preiswerte Ausführungsform der Vorrichtung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufermotors einer Stromrichterkaskade nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

In der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung sind zwei Leiter 2 und 4 des Dreileitersystems 6 des Läufers eines Schleifringläufermotors jeweils mit einem als Stromerfassungsvorrichtung vorgesehenen Nebenwider­ stand 8 bzw. 10 versehen. Außerdem kann man als Strom­ erfassungsvorrichtung, gemäß des möglichen Frequenzban­ des des Läuferstromes des Schleifringläufermotors, auch Gleichstromwandler verwenden. Die an den Nebenwiderstän­ den 8 und 10 entstehenden Spannungsabfälle sind einer Meß-Schaltung 12 zugeführt. Dieser Meß-Schaltung 12 ist potentialfrei eine Auswerte-Schaltung 14 nachgeschaltet. Außerdem enthält die Meß-Schaltung 12 zwei Meßkanäle 16 und 18, die jeweils aus einem Meßverstärker 20 mit nach­ geschaltetem Grenzwertgeber 22 bestehen. Jeder Eingang der Meßverstärker 20 ist mit einem Nebenwiderstand 8 bzw. 10 des Dreileitersystems 6 des Läufers eines Schleifring­ läufermotors verbunden. Ein weiterer Eingang der Grenz­ wertgeber 22 ist jeweils mit einer einstellbaren Referenz­ spannungsquelle 24 verbunden. Zur Potentialtrennung der Meß-Schaltung 12 von der Auswerte-Schaltung 14 sind zwei Optokoppler 26 vorgesehen, da die Meß-Schaltung 12 zwei Meßkanäle 16 und 18 hat. Dabei ist jeweils die Fotodiode des Optokopplers 26 mit einem Ausgang des Grenzwertgebers 22 verbunden. Die Fototransistoren der Optokoppler 26 sind jeweils mit einem Eingang einer Eingangslogikschal­ tung 28 verbunden. Als einfachste Eingangslogikschaltung 28 ist ein ODER-Gatter vorgesehen, an dessen Ausgang immer dann ein high-Signal erscheint, wenn mindestens einer der beiden Fototransistoren der Optokoppler 26 dunkel ist. Der Ausgang der Eingangslogikschaltung 28 ist mit einer Selbsthaltung 30 mit nachgeschaltetem Ver­ stärker verbunden. Ein weiterer Eingang der Selbsthal­ tung 30 ist über eine Eingangsbuchse 32 mit einer Rück­ setztaste 34 verbunden. Als Selbsthaltung sind spei­ chernde Mittel vorgesehen. Außerdem enthält die Selbst­ haltung 30 mit nachgeschaltetem Verstärker mehrere Aus­ gänge 36, von denen einer ein Relais 38 steuert. Die Ausgänge 36 oder die Leistungsausgänge 40 des Relais 38 sind mit einer Abschaltvorrichtung, die in der Figur aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist, verbun­ den. Da die Spannung und die Frequenz des Dreileiter­ systems des Läufers des Schleifringläufermotors sich im Verhältnis bis zu 1 : 50 verändert, wird zur Stromver­ sorgung der Bauteile 20, 22 und 24 der Meß-Schaltung 12 eine aus einem Wechselstrom-Netz gespeiste Stromversor­ gung 42 verwendet. Ebenso erfolgt die Stromversorgung der Auswerte-Schaltung 14 von einer äußeren Spannungs­ quelle, die mittels einer Gleichspannungsversorgung 44 stabilisiert wird.

Wenn im Dreileitersystem 6 des Läufers des Schleifring­ läufermotors einer Stromrichterkaskade ein Uberstrom oder ein Kurzschlußstrom auftritt, so erhöht sich der Span­ nungsabfall wenigstens an einem Nebenwiderstand 8 bzw. 10. Mittels der Netzkanäle 16 bzw. 18 der Meß-Schaltung 12 ändert wenigstens ein Fototransistor der Optokoppler 26 seinen Zustand, d. h., daß ein Fototransistor dunkel wird. Damit wechselt dann wenigstens ein Eingang der Ein­ gangslogik 28 seinen Pegel, nämlich von "low" nach "high", der mittels der Selbsthaltung 30 gehalten wird. Dadurch erhält man an den Ausgängen 36 oder 40 ein Ausgangssi­ gnal, mit dem der Schleifringläufermotor oder der Gleich­ richter der Stromrichterkaskade abgeschaltet werden. Erst nachdem die Ursache des Überstromes oder des Kurschluß­ stromes behoben ist, kann mittels der Rücksetztaste 34 die Auswerte-Schaltung 14 in ihre Ausgangslage zurückge­ setzt werden.

Somit erhält man eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufermo­ tors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Über­ last, wobei selbst unter ungünstigen Umständen kleinste Änderungen des Läuferstromes erfaßt werden, die in Ab­ hängigkeit der Referenzspannungsquelle 24 zur Abschal­ tung des Schleifringläufermotors oder des Gleichrichters der Stromrichterkaskade führen kann. Mit Hilfe der ein­ stellbaren Referenzspannungsquellen 24 kann man die Meß- Schaltung 12 einfach an beliebig zu schützende Halblei­ terventile des Gleichrichters anpassen, wodurch man keine Schmelzsicherungen in den Brückenzweigen oder in den Zu­ leitungssträngen des Gleichrichters mehr benötigt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Überwachen des Läuferstromes eines Schleifringläufermotors einer Stromrichterkaskade auf Kurzschluß oder Überlast, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei Leiter (2, 4) des Dreileitersystems (6) des Läufers des Schleifringläufer­ motors jeweils mit einer Stromerfassungsvorrichtung ver­ sehen sind, wobei die beiden an der Stromerfassungsvor­ richtung entstehenden Spannungsabfälle einer Meß-Schal­ tung (12), der eine Auswerte-Schaltung (14) potentialfrei nachgeschaltet ist, zugeführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-Schaltung (12) zwei Meßkanäle (16, 18) enthält, die jeweils aus einem Meßverstärker (20) mit nachgeschaltetem Grenzwert­ geber (22) bestehen, wobei ein weiterer Eingang der Grenzwertgeber (22) jeweils mit einer einstellbaren Referenzspannungsquelle (24) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte-Schal­ tung (14) eine Eingangslogikschaltung (28) enthält, deren Ausgang mit einer Selbsthaltung (30) mit nachgeschaltetem Verstärker verbunden ist, wobei ein weiterer Eingang der Selbsthaltung (30) mit einer Rücksetztaste (34) verbun­ den ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromerfassungs­ vorrichtung Nebenwiderstände (8, 10) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Eingangslogikschaltung (28) jeweils mit einem Fototran­ sistor der beiden Optokoppler (26) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangslogik­ schaltung (28) ein ODER-Gatter vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (36, 40) der Auswerte-Schaltung (14) mit einer Abschaltevorrich­ tung für die Stromrichterkaskade verbunden sind.