AT115957B

AT115957B - Steuereinrichtung für selbsttätig gesteuerte elektrische Kraft- und Umformungsanlagen.

Info

Publication number: AT115957B
Authority: AT
Inventors: Michel Doloukhanoff
Original assignee: Michel Doloukhanoff
Priority date: 1924-07-07
Filing date: 1925-07-07
Publication date: 1930-01-25

Description

Steuereinrichtung fiir selbsttätig gesteuerte elektrische Kraft und Umformungs- anlagen.
EMI1.1

Sowohl das Rad 18 als auch die Welle 19 können durch eine Bremsvorrichtung 20, von der noch später die Rede sein wird, arretiert oder freigegeben werden.

In einem je nach der Anlage veränderlichen Abstand vor der Nase 16 stützt sich auf das Rad 18 ein Ansatz 22 eines unter der Wirkung einer Feder 21 stehenden Hebels 23, der um die Achse 24 drehbar ist. Der Hebel 23 ist derart gelagert, dass er jedesmal, wenn sein Ansatz 22 in die Kerbe 17 des Rades 18 einfällt, die Klinke 9 anhebt, wodurch der Zeiger 7 auch im Sinne einer Belastungsabnahme frei beweglich wird. Der Kontakt 15 ist durch die Leitung 25 mit einer Klemme 26 der Spule 27 verbunden, deren andele Klemme 28 an den Pol 29 der Stromquelle S derart angeschlossen ist, dass die Spule 27 nicht zur Wirkung kommen kann, wenn der Kontakt 12 des Zeigers 7 nicht an den Kontakt 73 anliegt und die Nase 16 der Blattfeder 14'nicht in die Kerbe 17 des Rades 18 einfällt.

Der Kontakt 14 ist durch die Leitung 30 an den Kontakt 37 angeschlossen, welchem der Kontakt 32 anliegt ; dieser wird von einer Feder 33 getragen, die mit einer Klemme 34 des Elektromagneten 35 verbunden ist. Die Feder 33 ist isoliert auf dem Anker 36 des Elektromagneten 35, dessen Klemme 37 an die Klemme 29 der Stromquelle S angeschlossen ist, befestigt, so dass jedesmal, wenn der Kontakt 12 des Zeigers 7 mit Kontakt 14 in Berührung kommt, d. i. also bei grosser Netzbelastung. der Elektromagnet 35 zur Wirkung kommt und seinen Anker 36 anzieht.

Dieser wird in seiner Lage durch Einschnappen unter die Nase 38 der Feder 39 verriegelt ; ferner kommt der Kontakt 40 am Anker 36 in Berührung mit dem elastischen Gegenkontakt 41, und der Strom, welcher den Elektromagneten erregt, wird bei 31, 32 unterbrochen.

Da der Anker 36 des Elektromagneten 35 an die Klemme 11 der Stromquelle S angeschlossen ist, wird, sobald die Kontakte 40, 41 sich berühren, ein Stromkreis über Leitung 44, 45, Klemme 42, Klemme 46 des Elektromagneten 43 geschlossen ; dieser selbst wird nun erregt und zieht seinen Kern 47 an, der an einem um 49 drehbaren Hebel 48 angelenkt ist und in seiner freigegebenen Lage durch die Feder 50 gehalten wird.

Der Hebel 48 wird in seiner gesperrten Lage durch Eingreifen des Fingers 51 unter die Nase 52 der Feder 53 verriegelt ; hiebei werden die Kontakte 54,55 geöffnet und 56,57 geschlossen ; schliesslich wird der Kontakt 58 durch Druck eines Fortsatzes des Kernes 47 auf die Feder 45 geöffnet und das Solenoid 43 wird stromlos. Damit ist die Umschaltung auf grosse Last vollzogen.

Die Schaltkontakte 54, 56 schliessen bzw. unterbrechen die primären Kreise von Transformatoren, die in Fig. 1 nicht gezeichnet sind. Das Schaltmesser 59 ist auf 60, isoliert vom Hebel 48, mittels 61 befestigt. Die Schaltkontakte 55,57 schliessen die sekundären Stromkreise derselben Transformatoren ; ihr Schaltmesser ist in gleicher Weise vom Hebel 48 isoliert.

Die Anziehung des Ankers 36 durch den Elektromagneten 35 bewirkt, dass mittels der Stange 62 die Bremse 20 gelockert wird, so dass das Rad 18 seine Bewegung unter dem Einfluss eines Motors beginnen kann. Diese Nase 16 wird aus der Kerbe 17 angehoben und die Blattfeder 14'wird von dem Kontakt 15 abgehoben ; hierauf greift der Ansatz 22 in die Kerbe 17 ein, wird aber gleich darauf wieder abgehoben. Die Sperrklinke 9 hat somit das Sperrad auf ganz kurze Zeit freigegeben. Wenn während dieser ganz kurzen Zeit die Belastung des Netzes 2,3 unter dem durch die Relaiseinstellung vorbestimmten Mass liegt, so kommt der Kontakt 12 des Zeigers 7 mit dem Kontakt 1.'3 in Berührung.

Zu dieser Zeit ist aber die Nase 16 schon wieder aus der Kerbe 17 ausgehoben. Der Kontakt zwischen 14'und 15 ist also unterbrochen und der Elektromagnet 27 kann nicht zur Wirkung kommen. Die Unterbrechung des Kontaktes zwischen 14'und 15 dauert nun mindestens so lange, bis die Nase 16 wieder in die Kerbe 17 einfällt, also mindestens eine "Periode". Übersteigt nun innerhalb dieser Zeit die Netzbelastung das vorbestimmte Mass, so bewegt sich der Zeiger 7 im Sinne einer Belastungszunahme, Kontakt 12 kommt mit Kontakt 14 in Berührung, Zeiger 7 wird abermals durch die Sperrvorrichtung am Rückgang gehindert und die Umschaltung der Zentrale oder der Umformungsstation auf die einer kleinen Last entsprechende Schaltung unterbleibt mindestens innerhalb der Dauer einer weiteren "Periode".

Bleibt hingegen die Netzbelastung innerhalb einer "Periode" dauernd unter dem vorbestimmten Mass, so bleiben die Kontakte 12 und 13 in Berührung. Fällt jetzt am Ende der "Periode" die Nase 16
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geschlossen. Dieser zieht seinen Anker 67 an, dessen Nase 52 den Finger 51 freigibt, worauf der Hebel 48 durch die Feder 50 zurückgezogen wird. Sobald der Hebel 48 in seine Ruhelage kommt, unterbricht er die Stromkreise der Elektromagneten 27 und 66 bei 68 bzw. 69. Zufolge der Freigabe des Ankers 6 legt sich auch die Bremse 20 wieder an das Rad 18 an und verhindert dadurch seine Weiterdrehung.

Damit ist die Umschaltung auf kleine Last vollzogen.

Man könnte die Anordnung nach Fig. 1 durch Weglassen der Spule 66 vereinfachen. Dann müsste man aber den Hebel 48 unmittelbar durch den Anker 63 verriegeln und entriegeln.

Mit dieser Anordnung lässt sieh, wenn man die,. Periode"auf eine geeignete Zeitdauer einstellt, eine allen. Anforderungen des Betriebes entsprechende Steuerung erzielen. Speist die Leitung 2, 3 Maschinen mit intermittierender Belastung, wie Pumpen, Pressen, Sägen, Hebezeuge u. s. f., und ist die"Periode"des Rades 18 grösser als die längste Dauer der das vorbestimmte Mass untersehreitenden Belastungen, so wird die Anlage sich so verhalten, als ob ihre Belastung dauernd über dem vorbestimmten Masse liegen würde ; das nachteilige"Pendeln"ist beseitigt.

Die Dauer der "Periode" ist einstellbar. Die vorbestimmbare Einzeldauer der "Perioden" lässt sieh also allen Arten von Belastung anpassen.

Die neue Steuervorrichtung ist bei allen Arten elektrischer Starkstromanlagen für Krafterzeugung, Kraftverbrauch oder Kraftumformung gleich gut verwendbar. In Transformatorstationen z. B. kann allein durch die einfache Betätigung des Doppelkontaktes 12 am Zeiger 7 des Relais die Schaltung der ganzen Station richtig gesteuert werden.

Einer der Transformatoren wird z. B. ausser Betrieb gesetzt und ein anderer oder eine andere Gruppe von Transformatoren wird eingeschaltet.

Die Anordnung gemäss Fig. 1 besitzt jedoch noch einen vorwiegend bei Wechselstrom auftretenden Nachteil. Der Elektromagnet 43 muss nämlich kurzzeitig grosse mechanische Kraft entwickeln und benötigt daher bei seiner Betätigung, insbesondere bei Speisung mit Wechselstrom, kurzzeitig grosse Ströme. Hierauf ist bei Bemessung der Wechselstromquelle/ ? wohl zu achten.

Die Wirkung der neuen Anordnung, nämlich dass bei ihr die einzelnen Schaltungen nicht rasch aufeinanderfolgen, kann nun ausser zur Beseitigung des Pendeins"noch weiter dazu ausgenutzt werden, den Elektromagneten 43 bedeutend zu verkleinern und damit den angeführten Nachteil zu beseitigen.

Die Zeitdauer einer Periode genügt nämlich, um mit Hilfe kleiner Motoren, also unter kleiner Stromaufnahme aus dem Netz, Energiemengen für Federn, Gewichte, Kolben u. dgl. aufzuspeiehern, die zur Deckung der Umsehaltarbeit ausreichen.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer solchen Anordnung. 70 stellt einen kleinen Hilfstransformator und 71 den Transformator für grosse Leistung dar. Der Einfachheit wegen sind nur diese zwei Transformatoren gezeichnet. 48 zeigt in Übereinstimmung mit Fig. 1 den Einrückelektromagneten, 66 den Ausrückelektromagneten. Die Schalter 54, 56, 57, 55 sowie der Hebel 48 sind mit den gleich bezeichneten Teilen in Fig. 1 identisch.

Die Betätigung des Hebels 48 erfolgt mittels einer Kurbelstange 72, die von einem Exzenter 73 auf der Welle 74 beeinflusst wird. Diese Welle 74 wird stets in demselben Sinne durch eine Feder 75 angetrieben und ist mit einem Zahn 76 versehen, welcher zusammen mit dem Teil 77 eine Hemmvorrichtung bildet, so dass bei jedesmaligem Anheben und Senken des Teiles 77 die Welle 74 eine halbe Umdrehung macht und mittels des Exzenters 73 die Umstellung von 48, u. zw. in Abhängigkeit vom Elektromagneten 43 und der Verriegelungsvorrichtung 66, ebenso wie nach Fig. 1, bewirkt.

Ein kleiner Motor 78 dient dazu, die Feder 75 aufzuziehen. Dieser Motor kann direkt von der Linie Strom erhalten. Der Elektromagnet 43 hat nicht mehr das Ein-und Ausrucken des schweren Schalthebels 48 zu besorgen, wird daher klein und billig und verursacht keine besonders grosse Stromaufnahme wie jener bei der Anordnung nach Fig. 1.

Für betriebssicheres Arbeiten einer Transformatorstation nach Fig. 2 genügt es, den Hilfstransformator 70 so klein zu bemessen, dass er gerade den Strombedarf des Motors 78 der jetzt bedeutend verkleinerten Spule 43 und der übrigen Spulen und Apparate mit sehr kleiner Stromaufnahme deckt.

Der Hilfstransformator 70 wird also sehr klein und billig. Da er bei Leerlauf der Transformatorstation allein eingeschaltet ist, sind auch die die Betriebskosten stark beeinflussenden Leerlaufverluste einer Transformatorstation gemäss Fig. 2 ausserordentlich niedrig.

Bei der in Fig. 2 dargestellten beispielsweisen Anordnung wird bei der Umschaltung der eine Transformator durch einen andern ersetzt. Anstatt einen Transformator durch einen andern zu ersetzen, kann man auch dem einen Transformator einen ändern-oder mehrere andere-parallelschalten.

Wendet man die erstgenannte Umschaltungsmethode an, so kann der Fall eintreten, dass während der Schaltzeit der kleine Hilfstransformator 70 die Netzspeisung übernimmt. Dies kann entweder seinen Überstromsehutz auslösen oder zu einer unzulässigen Überlastung führen. Zur Vermeidung solcher Betriebsstörungen werden erfindungsgemäss in den Stromkreis des Hilfstransformators 70 Ohmsche oder induktive Schutzwiderstände (Impedanzen) eingebaut, die dessen Höchstbelastbarkeit auf ein unschädliches Mass begrenzen.

Wendet man die zweitgenannte Umsehaltungsmethode an, so kann der Fall eintreten, dass der Haupttransformator 71 dem ihm parallelgesehalteten Hilfstransformator 70 (z. B. bei nicht völliger Übereinstimmung der beiden Umsetzungsverhältnisse) einen unzulässig grossen Ausgleichstrom aufzwingt.

Auch in diesem Falle sowie in ähnlichen Fällen ist es möglich, durch Einbau von Schutzwiderständen in den Stromkreis des Hilfstransformators unzulässige Überlastungen desselben auf wirtschaftliche und betriebssichere Weise zu beseitigen.

Schliesslich ist in Fig. 2 noch eine Schutzeinrichtung. für den Hilfstransformator 70 dargestellt.

Der von diesem Transformator dem Netz entnommene Strom kann eine Spule 79 durchfliessen, welche

direkt das Einschalten des grossen Transformators beeinflusst. Wenn ein Strombedarf eintritt, der zu gross ist für den kleinen Transformator 70, so besorgt die Spule 79 das Einrücken des grossen Transformators zugleich mit der Einschaltung durch das Amperemeter und der Freigabe der Bremse 20.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuereinrichtung für selbsttätig gesteuerte elektrische Kraft-und Umformungsanlagen, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, die die Umschaltung auf kleine Last nur in vorher bestimmbaren
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führen.

Claims

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftritt einer grossen Last die nächstfolgende mögliche Umschaltung auf kleine Last gesperrt wird.

3. Ausführungsform der Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Zeitpunkte für die Umschaltung auf kleine Last durch die Tätigkeit eines periodischen Stromschliessers (18) erfolgt (Fig. 1).

4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit einseitig wirkenden Sperrvorrichtungen (9) verbundene Schaltelemente (7) vorgesehen sind, die bei Laststeigerung durch Relaiskraft bewegt werden, c 5. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung der Sperrung (9) im Takte der durch den periodischen Stromschliesser (18) bewirkten Schalthandlungen, jedoch nicht gleichzeitig mit diesen, kurzzeitig aufgehoben wird.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheben der Sperrung (9) unmittelbar nach dem durch den periodischen Stromschliesser (18) bewirkten Schaltvorgang erfolgt.

7. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (141, 15) des periodischen Stromschliessers (18) und die Kontakte (12, 13) der vom Relais (1) betätigbaren Schaltelemente (7) in ihrer mittelbaren oder unmittelbaren Wirkung auf die bei Umschaltung auf kleine Last EMI4.2 und Verriegelungen (51, 52, 53) derart voneinander abhängen, dass diese Umschaltung nur dann erfolgen kann, wenn beide Kontaktarten gleichzeitig im Sinne einer Umschaltung auf kleine Last wirken.

8. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der periodische Stromschliesser (18) während der Schaltung auf grosse Last in seinem Laufe gehemmt ist.

9. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt des Stromschliessers (die Länge der "Periode") beliebig einstellbar ist.

10. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit des Steuerrelais (1) gegebenenfalls selbsttätig einstellbar ist.

11. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der z. B. elektromagnetisch gesteuerten Schalter (48, 50, 54 bis 61) mechanische Motoren (Federn 75 oder Gewichte, Kolben usw. ) vorgesehen sind.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufladung für die mechanischen Motoren mittelbar oder unmittelbar durch Elektromotoren (78) erfolgt.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren so gewählt sind, dass sie auf die für die Umschaltung erforderliche Energiemenge innerhalb eines zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromschliessungen des periodischen Stromschliessers (18) liegenden Zeitraumes (Periode) aufgeladen werden können.

14.-Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftoder Umformeranlage ein kleiner Hilfstransformator (70) solcher. Bemessung vorgesehen ist, dass er nur den Strombedarf der Schalt-und Steuereinrichtung oder ausser diesem nur für kurze Zeit einen Teil des Netzstromes decken kann.

15. Steuereinrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine in den Stromkreis des Hilfstransformators eingeschaltete Spule (79), die bei Überlastung des Hilfstransformators (70) eine Steuerwirkung im Sinne einer Umschaltung auf grosse Last ausübt.

16. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stromkreis der Hilfstransformatoren (70) Impedanzen eingeschaltet sind, die dessen Höchstbelastbarkeit auf ein unschädliches Mass begrenzen.