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Title:
METHOD FOR DETECTING AND DISCONNECTING A JAMMED OR OVERLOADED PERMANENTLY EXCITED DIRECT CURRENT ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/017414
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting and disconnecting a jammed or overloaded permanently excited direct current engine. The operational status of the engine is detected by measuring the voltage (Ug) between the engine terminals using a bridge circuit. The bridge circuit has two parallel branches. Two resistances (R¿1?,R¿2?) are series connected in the first branch. The direct current engine (R¿M?, U¿G?) is serially arranged in the second branch in relation to a third resistance (R¿3?). The bridge circuit is adjusted with respect to the three resistances (R¿1?,R¿2?,R¿3?) and to a fourth resistance which describes the behaviour of the engine. This enables engine terminal resistance (U¿G?) to be measured via the bridge voltage. The engine is disconnected when there is no longer any bridge voltage or when it falls below a specified set value.

Inventors:
KOENIG TILMAR (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/002864
Publication Date:
April 08, 1999
Filing Date:
September 25, 1998
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
KOENIG TILMAR (DE)
International Classes:
H02H7/08; H02P3/08; H02H7/085; (IPC1-7): H02H7/08; H02P3/08
Foreign References:
US4203058A1980-05-13
DE3403060A11984-10-25
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 006, no. 251 (E - 147) 10 December 1982 (1982-12-10)
Attorney, Agent or Firm:
TYCO ELECTRONICS LOGISTICS AG Attn: Mrs Marion Heinz-Schäfer (AMPèrestrasse 3 Steinach/SG, CH)
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Description:
Beschreibung Verfahren zur Erkennung und Abschaltung eines blockierten oder überlasteten permanenterregten Gleichstrommotors Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und Ab- schaltung eines blockierten oder überlasteten permanenterreg- ten Gleichstrommotors.

Bei stark gebremsten oder blockierten Gleichstrommotoren steigt der Motorbetriebsstrom stark an. Falls der Motor im Extremfall gar nicht mehr ungehindert rotieren kann, steigt der Betriebsstrom bis zu einem motorabhängigen Maximalstrom, dem Blockierstrom, an. Problematisch in dieser Hinsicht ist, daß dieser Blockierstrom in der Regel die Dimensionierungs- grenze für zugehörige Speisungskabel stark überschreitet. Da- her ist bei größeren Motoren eine Kabelbrandgefahr gegeben.

Bei bisherigen Lösungen wird auf eine Sicherung mit geeigne- ter Trägheit zurückgegriffen, welche den Betriebsstromkreis unterbricht. Nachteilig hierbei ist, daß die Sicherung nach Unterbrechung des Stromkreises ersetzt werden muß, was einen erhöhten Wartungsaufwand bedeutet. Um während der Anlaufphase des Motors ein Schmelzen der Sicherung aufgrund des erhöhten Motorstromes zu verhindern, ist bei der Sicherung eine gewis- se Trägheit erforderlich. Bei Auftreten eines Betriebsstro- mes, welcher über einen längeren Zeitraum die Werte einer vorgegebenen Sicherungskennlinie überschreitet, schmilzt die Sicherung, wodurch eine entsprechende Schutzfunktion ausge- löst wird.

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, ein Verfahren zur Er- kennung und Abschaltung eines überlasteten oder blockierten Gleichstrommotors zu entwickeln, welches eine Reduktion des Wartungsaufwandes ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch ein Verfahren zur Er- kennung eines blockierten oder überlasteten permanenterregten Gleichstrommotors erreicht, gekennzeichnet durch folgende Schritte : a) Messung einer Generatorspannung mittels einer Brücken- schaltung, welche einen ersten und einen zweiten paralle- len Zweig aufweist, wobei der erste Zweig einen ersten und einen zweiten Widerstand enthält, während der zweite Zweig einen dritten Widerstand und einen seriell geschalteten Gleichstrommotor aufweist, und wobei die Brückenschaltung hinsichtlich der drei Widerstände und eines vierten, das elektrische Verhalten des Motors beschreibenden Widerstan- des abgeglichen ist, und wobei eine der Generatorspannung entsprechende Brückenspannung als Potentialdifferenz zwi- schen einem ersten Punkt zwischen dem drittem Widerstand und dem Motor und einem zweiten Punkt zwischen dem erstem und dem zweitem Widerstand abgegriffen wird, und b) Abschalten des Motors bei verschwindender oder einen defi- nierten Sollwert unterschreitender Brückenspannung.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine kontinuierliche Erfassung der Generatorspannung, welche proportional zur Mo- tordrehzahl ist, während des Motorlaufs, ohne daß dazu der Betriebsstromkreis des Motors unterbrochen werden muß oder geschmolzene Sicherungen ersetzt werden müssen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Potential am zweiten Punkt der Brücken- schaltung gegenüber dem Potential am ersten Punkt der Brük- kenschaltung durch Einfügung eines Zusatzwiderstandes erhöht.

Dieser Zusatzwiderstand wird zwischen dem zweiten Punkt der Brückenschaltung und dem zweiten Widerstand eingefügt. Hier- aus resultiert eine Potentialerhöhung, welche gerade dem Be- trag entspricht, den die Generatorspannung nach einer vorde-

finierten Anlaufzeit mindestens aufweisen soll. Bei positiver Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt der Brückenschaltung wird außerdem der dritte Widerstand kurzgeschlossen, so daß der Motor direkt an die Betriebsspan- nungsquelle angeschlossen wird. Mittels dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Anlaufstromspitze beim Einschalten des Motors zu dämpfen. Somit wird die durch die Motorrotation er- zeugte elektromotorische Kraft zur Selbststeuerung des Motors ausgenutzt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläu- tert. Es zeigt Figur 1 eine Brückenschaltung zur kontinuierlichen Messung der Generatorspannung, welche eine hardwaremäßige Realisie- rung eines Verfahrens zur Erkennung und Abschaltung eines blockierten oder überlasteten Gleichstrommotors darstellt, und Figur 2 die Schaltung gemäß Figur 1 mit Anlaufverzögerung.

Figur 1 zeigt eine Brückenschaltung aus zwei parallelen Zwei- gen, in welche drei Widerstände und ein Gleichstrommotor ein- gefügt sind. Ein erster Zweig der Meßbrücke enthält einen er- sten Widerstand R1 und einem zweiten Widerstand R2, welche in Serie geschaltet sind. Die beiden in Serie geschalteten Wi- derstände R1 und R2 sind zwischen einer Betriebsspannungs- quelle UB und Masse angeschlossen. Der zweite Zweig der Brük- kenschaltung ist durch eine Serienschaltung mit einem dritten Widerstand R3 und einem Gleichstrommotor gebildet, welcher durch eine drehzahlproportionale Gleichspannungsquelle UG und einen Motorwiderstand Rn beschrieben wird. Zwischen dem Wi- derstand R3 und dem Motor befindet sich ein erster Meßpunkt P1, während sich zwischen dem Widerstand R1 und dem Wider- stand R2 ein zweiter Meßpunkt P2 befindet. Falls die Bezie- hung

R1 R3<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> R2 RM gilt, so ist die Potentialdifferenz bei verschwindender Gene- ratorspannung U zwischen den Punkten P1 und P2 gleich Null.

Aufgrund der Linearität des durch die Widerstände Ri, R2, R3 und Rn gebildeten Widerstandsnetzwerks verschiebt sich die Potentialdifferenz zwischen den Punkten P1 und P2 bei rotie- rendem Motor genau um den Betrag der Generatorspannung UG, welche proportional zur Drehzahl des Gleichstrommotors ist.

Somit realisiert die in Figur 1 dargestellte Brückenschaltung ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Erfassung der Ge- <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> neratorspannung U kontinuierlich und ohne Unterbrechung der Betriebsspannung UB erfolgt.

Figur 2 zeigt eine gegenüber Figur 1 veränderte Schaltung, in welcher zusätzliche Komponenten zur Dämpfung der Anlaufstrom- spitzen des Motors eingefügt sind. Ein zusätzlicher Operati- onsverstärker OP ist mit seinem invertierenden Eingang an den Punkt P2 angeschlossen, während er mit seinem nichtinvertie- renden Eingang an den Punkt P, zwischen dem Widerstand R3 und dem Motor angeschlossen ist. Zusätzlich ist das Potential am Punkt P2 durch einen seriell zum Widerstand R2 eingefügten Zusatzwiderstand Rz um einen Betrag erhöht, welcher dem Min- destbetrag der gewünschten Generatorspannung UG nach einer definierten Anlaufzeit entspricht. An den Ausgang des Opera- tionsverstärkers OP ist über einen Widerstand R ein NPN- Transistor T mit seinem Basisanschluß angeschlossen. Der Emitter des Transistors T ist an Masse angeschlossen. Zwi- schen dem Kollektoranschluß des Transistors T und der Be- triebsspannungsquelle UB ist ein Motorrelais MR angeordnet, durch welches der Widerstand R3 kurzgeschlossen werden kann, <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> so daß der Motor direkt an die Betriebsspannungsquelle U an- geschlossen ist. Durch die Vorschaltung des Widerstandes R3 wird somit die Anlaufstromspitze des Motors während einer An- laufzeit gedämpft.