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Motorschutzschaltung Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung
ftlr einen Elektromotor, insbesondere ftir einen Drehstrommotor, die beim Ausfall
eines Phasenleiters oder des Erd- und Schutzleiters den Motor sofort vom Netz trennt.
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Die bekannten Motorschutzschalter sind Selbstschalter, die mit einer
elektromagnetischen oder einer thermischen Auslösung arbeiten. Sie sollen einen
Motor vor gefährlicher Überlastung und beim Bruoh eines Phasenleiters schützen,
indem sie ihn im gegebenen Fall selbsttätig und rechtzeitig vom Netz trennen. Diese
Schutzschalter werden in Abhängigkeit vom Strom oder von der Spannung gesteuert.
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Die Verwendung von Motorschutischaltern führt daher zu einer Steigerung
der Betriebssicherheit, zur Einsparung von Reparaturkosten, und
zur
Verlängerung der Lebensdauer der Motoren. Sie dienen also dem Schutz der Anlagen
gegen Brandgefahr, Mit der Erfindung soll demgegenüber eine verbesserte Schutzschaltung
für Elektromotoren geschaffen werden, die den Motor beim Ausfall eines Phasenleiters,
und insbesondere bei Drehstrommotoren des Null- oder Schutzleiters, augenblicklich
vom Netz trennt Ausserdem soll die Motorschutzschaltung auch für Schnellfrequenzmotore,
die mit einer Frequenz von 150 und 200 Hertz arbeiten, Anwendung finden, Das wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die einzelnen Phasenleiter an die Primärwicklungen
von Teiltransformatoren angeschlossen sind, die sekundärseitig jeweils über eine
Gleichrichteranordnung mit der Basis eines Transistors verbunden sind, daß diesen
Transistoren ein weiterer Transistor'vorgeschaltet ist, der mit Jedem einzelnen
Transistor.in Reihe und mit seinem Kollektor an der Basis des Steuertransistors
eines ultivibrators liegt, der einen dem Motorschutz zugeordneten Schalter über
ein Relais steuert.
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Die Uberwachung des Null- und Schutzleiters wird erreicht, indem die
Primarwicklung des Transformators (30) zwischen dem vom Motor zurückgeführten Nulleiter
und den einen künstlichen Sternpunkt bildenden Phasenleitern R, S und T
und die Sekundarwicklung über eine Gleichrichteranordnung an der Basis eines Transistors
liegt, der mit seinem Kollektor an der Basis des Steuertraneistore des Multivibrators
gerührt ist.
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Mit HilSe der Multivibratorschaltung kann eine schlagartige Abschaltung
des Motors vom Netz erfolgen und außerdem das Einschalten des Motors nach behobenem
Schaden vorgenommen werden. Zu diesem Zweck liegt im Basisstromkreis des zweiten
Transistors des Multivibrators ein von Hand zu betätigender Tastschalter.
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Anhand eines in der Zeichnung~dargestellten Ausführungsbeispieles
wird der Erfindungsgegenstand in seinem Schaltaufbau und seiner Wirkungsweise beschrieben.
Ee zeigen Fig. 1 einen Schaltplan der Gesamtanlage und Pig. 2 einen Schaltplan der
Motorschutzschaltung.
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Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist ein im Stern geschalteter Motor
ii unter Zwischenschaltung einer Schutzschaltanordnung 12 und einem im Motorstromkreis
liegenden Schlitz 13 an die drei Phasen R, S und T sowie an den Schutzleiter 0 angeschlossen.
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Im einzelnen ist die Schutzsohaltanordnung 13 zum Schutze der Phasenleiter
R, S und T folgendermaßen aufgebaut. Die einzelnen Phasenleiter R, S und T führen
zu den Primärwicklungen von leiltransformatoren 14, 15 bzw. 16, die sekundärseitig
Jeweils über Gleichrichter 17, 18 bzw. 19 an die Basiselektroden von Transistoren
20, 21 bzw. 22 geführt sind.
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Die Verbindungsleitungen zwischen den Gleichrichtern und Transistoren
sind über Vorwiderstände 23 an eine Masseleitung 24 gelegt. Die Gleichrichter liegen
Aber eine sie verbindende Leitung 26 ebenfalls an Masse.
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Ein weiterer Transistor 25, der mit seiner Basis an der Leitung 26
liegt, ist mit seinem Emitter jeweils mit dem Kollektor der einzelnen Transistoren
20,21 und 22 verbunden, so daß der Transistor 25 mit jedem dieser Transistoren in
Reihe liegt. Der Transistor 25 liegt zum einen mit seinem Kollektor über einen Widerstand
an der Leitung 24 und zum anderen im Basisstromkreis des Steuertransistors 27 eines
bistabilen Multivibrators 28. Dieser Steuertransistor 27 schaltet ein in seinem
Kollektorstromkreis liegendes Relais 29, dem ein im Stromkreis des Zotorschützes
13 liegender Schalter 34 zugeordnet ist. zin Kondensator 40 dient zur Umschaltungsverzögerung
beim Durchsteuern oder Sperren der Transistoren 25, 20, 21 und 22.
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Zur ttberwachung des Schutz- und Nulleiters 0 ist ein weiterer Transformator
30 vorgesehen, dessen Primärseite einerseits am Schutzleiter angeschlossen ist und
andererseits über Widerstände 31, 32 und 33 mit den entsprechenden Phasenleitern
R, S und T verbunden ist, so daß ein künstlicher Sternpunkt gebildet wird.
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Die Sekundärseite des Transformators 30 führt über einen Gleichrichter
35, der über einen Widerstand 36 ebenfalls an der Leitung 26 liegt, an die Basis
eines Transistors 37, dessen Kollektor über einen Arbeitswiderstand mit der Leitung
24 und mit der Bais des Steuertransistors 27 des Multivibrators 28 in Verbindung
steht, Im Basis stromkreis des zweiten Transistors 38 des Multivibrators ist ein
von Hand zu betätigender Tastschalter 39 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Schutzschalteranordnung ist nun folgende: Die
Speisespannung für die Schutzschalteranordnung liefert der aus den Teiltransformatoren
14, 15 und 16 bestehende Drehstromtransformator, der dementsprechend mit den Phasenleitern
R, S und T verbunden ist.
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Betrachtet man den Schaltzustand, in dem der zu schützende Motor 11
ausgeschaltet ist, so sind die Teiltransformatoren stromlos, es fließt sekundärseitig
kein Induktionsstrom und es ist somit keine Steuerspannung vorhandeln, Die Basiselektroden
der Transistoren 20, 21 und 22 liegen über die Vorwiderstände 23 an einer negativen
Spannung, so daß die Transistoren durchgesteuert sind. Um in diesem Schaltzustand
des Motors 11 ein Kippen des Multivibrators 28 zu vermeiden, ist der Transistor
25 den Transistoren 20, 21 und 22 in Reihe vorgeschaltet.
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Dieser ist im abgeschalteten Zustand des Motors 11 an seiner Basis
positiv, und es fließt kein Kollektor-Emitterstrom.
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Bei eingeschaltetem Motor 11 fließt Strom durch die Primärwicklungen
der Transformatoren 14, 15 und 16, der sekundärseitig Steuerspannungen zur Folge
hat.
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Diese positiv gerichteten Gleichstromspannungen steuern die Transistoren
20, 21 und 22 in den gesperrten Schaltzustand. Die Basis des Transistors 25 wird
jedoch negativ und dieser durchgesteuert. Die damit zum Kondensator 40 gelangende
Steuerspannung wird zum Aufladen desselben verbraucht und reicht noch nicht aus,
den Multivibrator zum Kippen zu bringen. Mrst wenn einer der Phasenleiter R, S oder
T ausfällt und der zugeordnete Transistor dadurch ebenfalls leitend wird, reicht
die .iteuerupannung aus, den Multivibrator
28 zum Kippen zu bringen.
Dabei wird der Steuertran-Motor 27 positiv angesteuert, so daß er sperrt. Demzufolge
fällt das Relais 29 ab, der Stromkreis für den Motorschütz 13 wird mittels des Schalters
34 unterbrochen und der Motor sofort vom Setzt getrennt.
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Nach behobenem Schaden kann über den Tastschalter 39 ein positiver
Impuls an die Basis des Transistors 38 gebracht werden, wodurch der Multivibrator
28 zurück kippt, das Relais 29 wieder anzieht und der Schütz 13 wie der eingeschaltet
wird.
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Die Schutzschaltung verhindert also, daß der Motor 11 auf nur zwei
Phasen laufen kann und deshalb wegen Überlastung völlig zerstört wird. Zum Zweck
der Überfachung des Null- und Schutzleiters wird dieser zunächst an den Motor 11
gef£Uirt. Vom Motor 11 geht er über die Schutzschaltung 12 an den Schütz 13. Der
zwischen dem vom Motor zuriickgefuhrten Nulleiter und dem künstlichen Sternpunkt
angeordnete Transformator 30 erzeugt die notwendige Steuerspannung. Bei einwandfreien
Schutzleiter 0 liegt an der Basis des Transistors 37 eine positive Spannung und
dieser ist gesperrt. Ist jedoch der Schutzleiter O unterbrochen, liegt der Traiisformator
30 zwischen dein den Schutzleiter ersetzenden künstlichen Sternpunkt und dem Phasenleiter
Ph des S ch üt ze 13.
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Über den künstlichen Sternpunkt, der über die Widerstände 31, 32 und
33 an den Phasenleitern lt, S und T liegt, wtrd dem Transformator 30 eine Spannung
zugeführt, die sekundär gleichgerichtet
ist, das Potential der Basis
des Transistors 37 negativ werden läßt und diesen durchschaltet. Die Folge davon
ist das Abfallen des Relais 29, weil der Multivibrator in seinen anderen stabilen
Schaltzustand kippt. Der Schalter 35 wird geöffnet und der Stromkreis des Schützes
13 unterbrochen, so daß auch dieser öffnet und der Motor 11 schlagartig stillgesetzt
wird.
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Mit Hilfe des Tastschalters 39 kann an die Basis des Transistors 38
ein positiver Steuerimpuls gebracht werden, was ein Zurückkippen des Multivibrators
28 bewirkt.
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Ist der Fehler am Schutzleiter 0 nicht behoben, so kippt der Multivibrator
28 zwar in den Schaltzustand zurück, in dem der Transistor 27 leitend ist. Da aber
sofort wieder eine positive Steuerspannung an die Basis des Transistors 27 gelangt,
kehrt der ultivibrator in seine Sperr-Schaltstellun zurück.
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Ein Einschalter des Motors 11 ist also bei gestörtem Erd- und Schutzleiter
- und auch bei einem unterbrochenem Phasenleiter R, S oder T - nicht möglich.