DE1255183B

DE1255183B - Device for overload protection of three-phase asynchronous motors

Info

Publication number: DE1255183B
Application number: DE1964L0048054
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Loocke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-06-15
Filing date: 1964-06-15
Publication date: 1967-11-30

Description

Einrichtung zum überlastschutz von Drehstrom-Asynchronmotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Überlastschutz von Drehstrom-Asynchronmotoren, insbesondere von schwerstanlaufenden Motoren mit Käfigläufern.Device for overload protection of three-phase asynchronous motors Die The invention relates to a device for overload protection of three-phase asynchronous motors, especially of extremely difficult starting motors with squirrel cage rotors.

Drehstrommotoren mit Käfigläufern werden üblicherweise mit thermischen überstromauslösern gegen Überlastung geschützt. Diese Geräte werden vom Strom beheizt und sind damit ein thermisches Abbild des Motors. Sie arbeiten jedoch nur dann einwandfrei, wenn der Motor mit geringer Schalthäufigkeit (< 30 Schaltungen pro Stunde) betrieben wird, weil sonst der thermische Auslöser einen anderen Temperaturgang als der Motor hat, und ein einwandfreier Motorschutz nicht mehr gewährleistet ist.Three-phase motors with squirrel cage rotors are usually with thermal Overcurrent releases protected against overload. These devices are heated by electricity and are therefore a thermal image of the engine. However, they only work properly if if the motor is operated with low switching frequency (<30 switching operations per hour) because otherwise the thermal release has a different temperature response than the motor and perfect motor protection is no longer guaranteed.

Diese Schutzeinrichtungen arbeiten zufriedenstellend bis zu Überlastungen, die etwa 150 % der Nennlast des Motors entsprechen. Wird jedoch ein im Stillstand blockierter Motor eingeschaltet, dann steigt seine Temperatur infolge des hohen Stillstandsstromes und wegen der kleinen Wärmezeitkonstanten der Wicklung sehr schnell an. Dadurch kann eine schädliche Übertemperatur der Motorwicklung eintreten.These protective devices work satisfactorily up to overloads, which correspond to about 150% of the nominal load of the motor. However, one becomes at a standstill blocked motor switched on, then its temperature rises as a result of the high Standstill current and because of the small thermal time constants of the winding very quickly at. This can result in a harmful excess temperature in the motor winding.

Es sind bereits Motorschutzeinrichtungen bekanntgeworden, die mit Temperaturfühlern die Temperatur der Motorwicklung selbst messen und bei Erreichen einer bestimmten kritischen Temperatur durch den Fühlern zugeordnete Bimetallauslöser das Motorschütz ausschalten.There are already motor protection devices known that with Temperature sensors measure the temperature of the motor winding itself and when it is reached A bimetal release assigned to a certain critical temperature by the sensors switch off the motor contactor.

Diese Einrichtungen schützen den Motor jedoch nicht bei Schwerstanlauf, da der Schwerstanlauf Temperaturbeanspruchungen zur Folge hat, die denen eines festgebremsten Motors entsprechen.However, these devices do not protect the motor in the event of a severe start, because the toughest start-up results in temperature loads that are similar to those of a stalled Motor.

Ein Maß für den Schwerstanlauf ist die nur bei Motoren erhöhter Sicherheit gebräuchliche >,t,-Zeit«, d. h. die Zeit, die der Motor mit blockiertem Läufer bis zur Grenzerwärmung stehen darf, ohne durch Wärmeeinwirkung zerstört zu werden. Schwerstanläufe sind gekennzeichnet durch eine Anlaufzeit t", die größer oder gleich 1,7 t, ist: tu > 1,7 t', wobei nach VDE 0170/0171 § 35 t,, nicht kürzer als 5 Sekunden sein darf.A measure for the hardest starting is the>, t, -time ", which is only used for motors with increased safety, ie the time that the motor with blocked rotor can stand until it reaches the limit of heating without being destroyed by the effects of heat. Extreme starts are characterized by a starting time t ", which is greater than or equal to 1.7 t: tu> 1.7 t ', whereby according to VDE 0170/0171 § 35 t" may not be shorter than 5 seconds.

Um Motoren, die unter derartig schweren Bedingungen anlaufen, ausreichend zu schützen, muß gleichzeitig auch noch die Drehzahl überwacht werden.Sufficient for motors that start up under such severe conditions To protect, the speed must also be monitored at the same time.

Bei Käfigläufermotoren verlangt dies den Anbau einer Tachometermaschine, was aber in vielen Fällen nicht möglich ist, z. B. wegen der Explosionsgefahr oder der konstruktiven Schwierigkeit des Anbaus der Tachometermaschine.With squirrel cage motors, this requires the addition of a tachometer machine, but in many cases this is not possible, e.g. B. because of the risk of explosion or the structural difficulty of adding the tachometer machine.

Es ist bekannt, bei einer Einrichtung zum Schutz von Synchronmaschinen gegen Außertrittfallen eine mit Schlupffrequenz im Ständer- bzw. Läuferkreis induzierte elektrische Größe einem Resonanzkreis zuzuführen, der, wenn die Schlupffrequenz seine Eigenfrequenz annimmt, über ein Relais die Auslösung des Leistungsschalters betätigt. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um Asynchronmotoren, die unter den erwähnten schwierigen Anlaufbedingungen stehen. Außerdem wird eine im Ständer- bzw. Läuferkreis entstehende elektrische Größe benutzt.It is known in a device for protecting synchronous machines against falling out of step, one induced with a slip frequency in the stator or rotor circle supply electrical quantity to a resonance circuit, which, when the slip frequency assumes its natural frequency, tripping the circuit breaker via a relay actuated. However, these are not asynchronous motors that are under the difficult start-up conditions mentioned. In addition, one in the stand or The electrical quantity arising from the rotor circuit is used.

Um die Nachteile der bekannten Schutzeinrichtungen für Asynchronmotoren zu beseitigen, schlägt die Erfindung vor, daß im Wickelkopfbereich des Motors eine Feldstärkenmeßeinrichtung angeordnet ist, die einen Meßwert liefert, der dem mit Schlupffrequenz modulierten Streufluß proportional ist, und daß dieser Meßwert als Kenngröße für die Motorbelastung in der überlastschutzeinrichtung verwendet ist.To the disadvantages of the known protective devices for asynchronous motors to eliminate, the invention proposes that in the winding head area of the motor a Field strength measuring device is arranged, which provides a measured value, the with Slip frequency modulated leakage flux is proportional, and that this measured value as Parameter for the motor load is used in the overload protection device.

Hierbei macht die Erfindung sich die Tatsache zunutze, daß beim Betrieb von Asynchronmotoren neben dem umlaufenden Streudrehfeld mit Drehzahlfrequenz plus Schlupffrequenz (e2i Netzfrequenz) des Läufers auch noch örtliche Streuwechselfelder der Läuferwicklung, die sich nicht zu einem Drehfeld zusammenschließen, auftreten. Diese Streuwechselfelder induzieren in einer ringförmigen Spule, die im Wickelkopfbereich des Motors angeordnet ist, eine Spannung mit Netzfrequenz und überlagerter Schlupffrequenz.Here, the invention makes use of the fact that during operation of asynchronous motors in addition to the circulating scattering field with speed frequency plus Slip frequency (e2i network frequency) of the rotor as well as local alternating stray fields of the rotor winding that do not combine to form a rotating field. These alternating stray fields induce an annular coil in the winding head area of the motor is arranged, a voltage with mains frequency and superimposed slip frequency.

Da die Schlupffrequenz sich mit der Drehzahl ändert, kann durch geeignete Geräte die in der Spule induzierte Spannung in Abhängigkeit von der höchstzulässigen Anlaufzeit der Maschine überwacht werden. Somit bildet die in der Spule induzierte Spannung eine Kenngröße für die Motordrehzahl und kann in weiteren Schutzeinrichtungen dazu verwendet werden, den Motor gegebenenfalls abzuschalten.Since the slip frequency changes with the speed, suitable Devices that are in the coil induced voltage as a function of the maximum permissible start-up time of the machine can be monitored. Thus, the The voltage induced in the coil is a parameter for the motor speed and can be used in other protective devices can be used to switch off the motor if necessary.

An Hand der Figur soll ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert werden. Mit 1 ist eine Spule bezeichnet, die an dem Lagerschild 2 des im Prinzip dargestellten Drehstrommotors 3 angeordnet ist und von den Stromwechselfeldern induziert wird.On the basis of the figure, an embodiment of the subject matter of Invention will be explained in more detail. 1 with a coil is referred to, which is attached to the end shield 2 of the three-phase motor 3 shown in principle is arranged and of the current alternating fields is induced.

Die induzierte Spannung wird auf den nicht näher beschriebenen Verstärker 4 und ein Vergleichsglied 5 geschaltet und beaufschlagt ein Schütz 6, das den Motor 3 vom Netz 7 abschaltet, wenn dessen Anlaufzeit überschritten ist, d. h., wenn t, > t, ist.The induced voltage is switched to the amplifier 4 and a comparison element 5, which are not described in detail, and acts on a contactor 6, which disconnects the motor 3 from the network 7 when its start-up time is exceeded, ie when t > t.

Claims

Claim: Device for overload protection of three-phase asynchronous motors, in particular of extremely difficult starting motors with squirrel cage rotors, characterized in that a field strength measuring device (1) is arranged in the winding head area of the motor, which delivers a measured value which is proportional to the leakage flux modulated with the slip frequency, and that this The measured value is used as a parameter for the motor load in the overload protection device. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1042 726, 1053 635; Electrical Review, March 1964, pp. 405 and 406.