DE4006505A1 - Einrichtung zum betrieb eines gleichstrommotors - Google Patents
Einrichtung zum betrieb eines gleichstrommotorsInfo
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- G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb eines
Gleichstrommotors mit einem in Reihe liegenden, eine Meß
größe liefernden Stromsensor.
Gleichstrommotoren werden beispielsweise als Lüftermoto
ren zur Kühlung elektrischer Baugruppen verwendet. Eine
beispielsweise durch Kurzschluß hervorgerufene Störung
des Lüftermotors kann zum Ausfall einer Baugruppe und da
mit zu schwerwiegenden und kostenaufwendigen Schäden füh
ren. Daher ist eine Einrichtung zum Betrieb des Gleich
strommotors erforderlich, die beispielsweise mit Hilfe
einer Überwachungseinrichtung einen Störfall erkennen und
signalisieren soll. Ein solcher Störungsfall kann z. B.
durch einen Kurzschluß bzw. durch Überlast des Lüftermo
tors oder durch eine zu geringe Betriebsspannung des Lüf
termotors hervorgerufen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich
tung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der auf
einfache und kostengünstige Weise eine Störung des
Gleichstrommotors signalisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs ge
nannten Art dadurch gelöst, daß die Meßgröße einer analog
arbeitenden Überwachungseinrichtung zugeführt wird, die
einen Vergleich der Meßgröße mit einer ersten Referenz
größe durchführt, wobei bei deren Überschreiten ein er
ster Kondensator geladen und bei deren Unterschreiten
entladen wird und beim Absinken einer am ersten Kondensa
tor abgreifbaren Spannung unter eine Signalisierungs
schwelle eine Signalisierung erfolgt.
Die Referenzgröße wird dabei so vorgegeben, daß die Im
pulsspitzen der Meßgröße die erste Referenzgröße im Nor
malbetrieb des Gleichstrommotors überschreiten und da
durch der erste Kondensator geladen wird, während beim
Unterschreiten der Referenzgröße der erste Kondensator
wieder langsam entladen wird. Im Störungsfall, d. h. bei
spielsweise beim Kurzschluß des Gleichstrommotors, erfol
gen keine Impulsspitzen der Meßgröße mehr. Dadurch wird
der erste Kondensator nicht erneut geladen und die am er
sten Kondensator abgreifbare Spannung sinkt unter die Si
gnalisierungsschwelle und es kann eine Signalisierung er
folgen. Eine derartige Überwachungseinrichtung kann ko
stengünstig aus handelsüblichen analogen Bauteilen aufge
baut werden, so daß eine aufwendige, insbesondere aus di
gitalen Bauteilen aufgebaute, Überwachungseinrichtung
entfallen kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Meß
größe auf den nichtinvertierenden Eingang eines ersten
Operationsverstärkers geschaltet, an dessen invertieren
dem Eingang die erste Referenzgröße liegt, wobei an den
Ausgang des ersten Operationsverstärkers eine erste Dio
de in Reihe mit einem ersten Widerstand und mit einer Pa
rallelschaltung aus einem ersten Kondensator und aus ei
nem zweiten Widerstand angeschlossen ist. Dabei führt der
erste Operationsverstärker den Vergleich der Meßgröße mit
der ersten Referenzgröße durch. Beim Überschreiten der
ersten Referenzgröße wird der erste Kondensator über die
erste Diode und den ersten Widerstand geladen, während
bei deren Unterschreiten der erste Kondensator über den
zweiten Widerstand sehr langsam so entladen wird, daß im
Normalbetrieb die am ersten Kondensator abgreifbare Span
nung die Signalisierungsschwelle nicht unterschreitet. Im
Störungsfall erfolgen keine Impulsspitzen mehr der Meß
große, wodurch der erste Kondensator nicht mehr geladen
wird und somit die Spannung am ersten Kondensator die Si
gnalisierungsschwelle unterschreitet. Eine derartige
Überwachungseinrichtung ist aus einfachen und preisgün
stigen analogen Bauteilen aufgebaut und ermöglicht eine
zuverlässige Überwachung des Betriebszustandes des
Gleichstrommotors.
Bei einer Ausgestaltungsform erfolgt das Zuschalten der
Überwachungseinrichtung zeitverzögert. Damit kann ein un
beabsichtigtes Ansprechen der Überwachungseinrichtung
beim Einschalten des Gleichstrommotors vermieden werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltungsform liegt der Stromsen
sor in Reihe mit der Schaltstrecke eines Transistors, wo
bei die an dem Stromsensor abgreifbare Meßgröße mittels
einer Strombegrenzungsschaltung den Transistor so ansteu
ert, daß beim Überschreiten der zweiten Referenzgröße der
durch den Transistor fließende Strom begrenzt wird. Dabei
wird der Stromsensor sowohl für die Strombegrenzungs
schaltung als auch für die Überwachungseinrichtung ver
wendet. Durch diese Kombination des Stromsensors wird auf
einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige
Strombegrenzung sowie eine Überwachung des Gleichstrom
motors realisiert.
Bei einer Ausgestaltungsform liegt parallel zum Stromsen
sor ein dritter Widerstand in Reihe mit einem zweiten
Kondensator, wobei deren gemeinsamer Abgriff auf den in
vertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers
geschaltet ist, an dessen nichtinvertierendem Eingang die
zweite Referenzgröße anliegt, und der Ausgang des zweiten
Operationsverstärkers ist über einen vierten Widerstand
in Reihe mit einer zweiten Diode an die Steuerelektrode
des Transistors angeschlossen. Der zweite Operationsver
stärker führt dabei einen Vergleich der Meßgröße mit der
zweiten Referenzgröße durch. Überschreitet im Störungs
fall, d. h. beispielsweise im Kurzschlußfall des Gleich
strommotors, die Meßgröße die zweite Referenzgröße, so
führt dies zu einer Änderung der Steuerspannung des Tran
sistors und somit zu einer Begrenzung des Transistorstro
mes und damit zu einer Begrenzung des durch den Gleich
strommotor fließenden Stromes. Dies ist insbesondere dann
von Vorteil, wenn zwei Gleichstrommotoren an einer Ein
gangsspannung gleichzeitig betrieben werden, so daß im
Störungsfall eines Gleichstrommotors der jeweils andere
ungestört in Betrieb bleiben kann.
Bei einer weiteren Ausgestaltungsform wird mit Hilfe der
am ersten Kondensator abgreifbaren Spannung ein optisches
und/oder akustisches Signalelement angesteuert. Damit
kann im Störungsfall dem zuständigen Wartungs- bzw. Be
triebspersonal der Ausfall des Gleichstrommotors ange
zeigt werden.
Bei einer Ausgestaltungsform ist der Gleichstrommotor
als Lüftermotor ausgebildet. Eine Kombination aus Strom
begrenzungsschaltung und Überwachungseinrichtung an einem
gemeinsamen Stromsensor ist dabei besonders vorteilhaft,
da im Störungsfall eines Lüftermotors zur Kühlung von
einzelnen Baugruppen schwerwiegende Beschädigungen der
Baugruppen verhindert werden können.
Bei einer weiteren Ausgestaltungsform sind insbesondere
zur Kühlung einer einzelnen elektrischen Baugruppe zwei
Lüftermotoren vorgesehen, die jeweils eine separate
Strombegrenzungsschaltung und eine separate Überwachungs
einrichtung aufweisen. Durch die Redundanz eines Lüfter
motors mit jeweils eigener Strombegrenzungsschaltung und
Überwachungseinrichtung wird sichergestellt, daß im Stö
rungsfall eines Lüftermotors der jeweils andere in Be
trieb bleiben kann und die Kühlung einer Baugruppe si
cherstellt, während durch die Signalisierung einer Stö
rung des anderen Lüftermotors das zuständige Wartungsper
sonal Reparaturmaßnahmen einleiten kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur
dargestellen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Einrichtung zum Betrieb eines
Gleichstrommotors mit einer Überwachungseinrichtung und
einer Strombegrenzungsschaltung.
Die Figur zeigt einen Gleichstrommotor M, der in Reihe
mit der Schaltstrecke eines Transistors T und einem als
Meßwiderstand RM ausgebildeten Stromsensor liegt. An dem
Meßwiderstand RM ist in Form einer Meßspannung UM eine
Meßgröße abgreifbar, die mittels einer Strombegrenzungs
schaltung S den Transistor T ansteuert. Dazu ist die
Strombegrenzungsschaltung S an die Klemmen des Meßwider
standes RM, sowie die Steuerelektrode (Gate) des Transi
stors T angeschlossen. Parallel zur Reihenschaltung aus
dem Gleichstrommotor M aus der Schaltstrecke des Transi
stors T sowie aus dem Meßwiderstand RM liegt eine auf Be
zugspotential (Masse) bezogene Eingangsgleichspan
nung UE. Die Klemmen des Meßwiderstandes RM sind außerdem
an eine Überwachungseinrichtung Ü angeschlossen, an deren
Ausgang ein Überwachungssignal UA abgreifhar ist. Paral
lel zum Strommeßwiderstand RM liegt ein dritter Wider
stand R3 in Reihe mit einem zweiten Kondensator C2, wobei
deren gemessener Abgriff auf den invertierenden Eingang
eines zweiten Operationsverstärkers OP2 geschaltet ist.
Am nichtinvertierenden Eingang des zweiten Operationsver
stärkers OP2 liegt in Form einer zweiten Referenzspan
nung Uref2 eine zweite Referenzgröße. Der Ausgang des
zweiten Operationsverstärkers OP2 ist über einen vierten
Widerstand R4 in Reihe mit einer zweiten Diode D2 an die
Steuerelektrode des Transistors T angeschlossen. Zwischen
der Steuerelektrode des Transistors T und dem Massepoten
tial liegt eine als Zenerdiode ausgebildete dritte Dio
de D3, während zwischen dem Gate des Transistors T und
dem positiven Pol der Eingangsgleichspannung UE ein fünf
ter Widerstand R5 eingeschaltet ist. Die Source-Elektrode
des Transistors T ist darüber hinaus über ein aus einem
Widerstand R und einem Kondensator C gebildetes RC-Glied
auf den nichtinvertierenden Eingang eines ersten Opera
tionsverstärkers OP1 geschaltet. Am invertierenden Ein
gang des ersten Operationsverstärkers OP1 liegt eine er
ste Referenzspannung Uref1. Der Ausgang des ersten Opera
tionsverstärkers OP1 liegt über einer Reihenschaltung aus
einer ersten Diode D1, einem ersten Widerstand R1 und ei
ner Parallelschaltung aus einem ersten Kondensator C1 und
einem zweiten Widerstand R2 an Massepotential. An der Pa
rallelschaltung aus dem ersten Kondensator C1 und dem
zweiten Widerstand R2 ist eine Spannung UA abgreifbar.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die Meßspannung UM entsprechend dem durch den
Gleichstrommotor M fließenden Strom am Meßwiderstand RM
abgegriffen. Im Normalbetrieb, das heißt, wenn keine Stö
rung beispielsweise in Form eines Kurzschlusses am
Gleichstrommotor M auftritt, ist der Transistor T leitend
und es fließt lediglich der Betriebsstrom des Gleich
strommotors M über den Meßwiderstand RM. Der durch den
Meßwiderstand RM fließende Strom des Gleichstrommotors M
und damit auch die Meßspannung UM haben dabei den zeitli
chen Verlauf einzelner Impulse, die sich mit konstanter
Periodendauer wiederholen. Mit Hilfe des fünften Wider
standes R5 und der dritten Diode D3 wird an der Steuer
elektrode des Transistors T die Steuerspannung so vorge
geben, daß sich der Transistor T im Normalbetrieb im lei
tenden Zustand befindet. Entsprechend wird die zweite Re
ferenzspannung Uref2 vorgegeben. Im Störungsfall, das
heißt beispielsweise im Kurzschlußfall des Gleichstrommo
tors M, fließt ein hoher Strom durch den Meßwider
stand RM, der ebenfalls eine erhöhte Meßspannung UM zur
Folge hat. Hierdurch wird die durch die zweite Referenz
spannung Uref2 des zweiten Operationsverstarkers OP2 vor
gegebene Schwelle überschritten. Dies führt zu einer Än
derung der Steuerspannung des Transistors T und somit zu
einer Begrenzung des Stromes durch den Gleichstrommo
tor M. Die Strombegrenzungsschaltung S arbeitet als
Stromregelung und bewirkt einen langsamen Anlauf des
Gleichstrommotors M, so daß Störimpulse vermieden wer
den. Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbei
spiel wird der Gleichstrommotor M an der Eingangsgleich
spannung UE betrieben. Die erfindungsgemäße Lösung ist
jedoch auch dann anwendbar, wenn der Gleichstrommotor M
aus einer Wechselstrom- oder Drehstromquelle gespeist
wird. In diesem Fall braucht lediglich ein Gleichrichter
vorgeschaltet werden.
Die Meßspannung UM dient bei dem in der Figur dargestell
ten Ausführungsbeispiel gleichzeitig der Auswertung durch
die Überwachungseinrichtung Ü. Diese soll den Betriebszu
stand des Gleichstrommotors überwachen und im Störungs
fall in Form eines Überwachungssignals UA eine Störung
signalisieren. Bei dem in der Figur dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel wird die Meßspannung UM über das RC-
Glied R, C abgenommen. Damit wird ein zeitverzögertes Zu
schalten der Überwachungseinrichtung Ü bewirkt, so daß
ein unbeabsichtigtes Ansprechen der Überwachungseinrich
tung Ü beim Einschalten des Gleichstrommotors M vermieden
wird. Die erste Referenzspannung Uref1 des ersten Opera
tionsverstärkers OP1 wird so vorgegeben, daß diese bei
jedem Stromimpuls des Gleichstrommotors und somit auch
bei jedem Impuls der Meßspannung UM überschritten wird.
Dadurch wird am Ausgang des ersten Operationsverstär
kers OP1 über die erste Diode D1 und den ersten Wider
stand R1 der erste Kondensator C1 aufgeladen. Innerhalb
der Zeit nach dem Abklingen des Impulses und dem nächsten
neuen Impuls wird der erste Kondensator C1 über den zwei
ten Widerstand R2 sehr langsam so entladen, daß im Nor
malbetrieb die am ersten Kondensator C1 abgreifbare Span
nung UA eine Signalisierungsschwelle nicht unterschrei
tet. Im Störungsfall hingegen, d. h. beispielsweise beim
Kurzschluß des Gleichstrommotors M, erfolgen keine Impul
se mehr der Meßspannung UM, bzw. bei Überlast des Gleich
strommotors M oder zu geringer Eingangsspannung UE für
den Gleichstrommotor M wird die Periodendauer zwischen
den einzelnen Impulsen größer. Dies hat zur Folge, daß im
ersten Fall der erste Kondensator C1 nicht mehr geladen
wird und somit die Spannung des Überwachungssignals UA
unter die Auswerteschwelle absinkt oder im zweiten Fall
der erste Kondensator C1 so stark entladen wird, daß die
Signalisierungsschwelle ebenfalls unterschritten wird. In
diesem Fall kann mit Hilfe eines optischen und/oder aku
stischen Signalelements eine Signalisierung erfolgen.
Die gleichzeitige Auswertung der Meßspannung UM mittels
der Strombegrenzungseinrichtung S sowie der analog arbei
tenden Überwachungseinrichtung Ü ermöglicht somit eine
einfache platzsparende und preisgünstige Schaltung, ohne
daß aufwendige, insbesondere digitale Auswerteeinrichtun
gen benötigt werden.
Claims (8)
1. Einrichtung zum Betrieb eines Gleichstrommotors mit
einem in Reihe liegenden, eine Meßgröße liefernden Strom
sensor,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßgröße (UM) einer analog arbeitenden Überwa
chungseinrichtung (Ü) zugeführt wird, die einen Vergleich
der Meßgröße (UM) mit einer ersten Referenzgröße (Uref1)
durchführt, wobei bei deren Überschreiten ein erster Kon
densator (C1) geladen und bei deren Unterschreiten entla
den wird und beim Absinken einer am ersten Kondensa
tor (C1) abgreifbaren Spannung (UA) unter eine Signali
sierungsschwelle eine Signalisierung erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßgröße (UM) auf den nichtinvertierenden Eingang
eines ersten Operationsverstärkers (OP1) geschaltet ist,
an dessen invertierendem Eingang die erste Referenz
größe (Uref1) liegt, wobei an den Ausgang des ersten Ope
rationsverstärkers (OP1) eine erste Diode (D1) in Reihe
mit einem ersten Widerstand (R1) und mit einer Parallel
schaltung aus dem ersten Kondensator (C1) und an einem
zweiten Widerstand (R2) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zuschalten der Überwachungseinrichtung (Ü) zeit
verzögert erfolgt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stromsensor (RM) in Reihe mit der Schaltstrecke
eines Transistors (T) liegt, wobei die an dem Stromsen
sor (RM) abgreifbare Meßgröße (UM) mittels einer Strombe
grenzungsschaltung (S) den Transistor (T) so ansteuert,
daß beim Überschreiten einer zweiten Referenz
größe (Uref2) der durch den Transistor (T) fließende
Strom begrenzt wird.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zum Stromsensor (RM) ein dritter Wider
stand (R3) in Reihe mit einem zweiten Kondensator (C2)
liegt, wobei deren gemeinsamer Abgriff auf den invertie
renden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers (OP2)
geschaltet ist, an dessen nichtinvertierendem Eingang die
zweite Referenzgröße (Uref2) anliegt, und daß der Ausgang
des zweiten Operationsverstärkers (OP2) über einen vier
ten Widerstand (R4) in Reihe mit einer zweiten Diode (D2)
an die Steuerelektrode des Transistors (T) angeschlossen
ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe der am ersten Kondensator abgreifbaren
Spannung (UA) ein optisches und/oder akustisches Signal
element angesteuert wird.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gleichstrommotor (M) als Lüftermotor ausgebildet
ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß insbesondere zur Kühlung einer einzelnen elektrischen
Baugruppe zwei Lüftermotoren (M) vorgesehen sind, die
jeweils eine separate Strombegrenzungsschaltung (S) und
Überwachungseinrichtung (Ü) aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904006505 DE4006505C2 (de) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Einrichtung zum Betrieb eines Gleichstrommotors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904006505 DE4006505C2 (de) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Einrichtung zum Betrieb eines Gleichstrommotors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4006505A1 true DE4006505A1 (de) | 1991-09-05 |
DE4006505C2 DE4006505C2 (de) | 1994-10-13 |
Family
ID=6401248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904006505 Expired - Fee Related DE4006505C2 (de) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Einrichtung zum Betrieb eines Gleichstrommotors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4006505C2 (de) |
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