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Schutzschalter, insbesondere fnr Motoren mit selbsttätiger Anlassschaltung.
Es sind Schutzsehalter für elektrische Motoren bekannt, die eine Auslösung mit einer Verzögerung, gewöhnlich eine Wärmeauslösung, und ausserdem eine elektromagnetische Momentauslösung besitzen ; ausserdem sind auch Sehutzsehalter bekannt, die zwei Auslösungen mit verschiedener Verzögerung, eine stark und eine weniger stark verzögerte Auslösung besitzen ; bei grossen Überlastungen spricht die letztere, bei kleineren länger dauernden Überlastungen die stark verzögerte Auslösung an. Schalter, die eine Auslösung mit thermischer Verzögerung und eine elektromagnetische Auslösung besitzen, gehören nicht zu jenen letzteren, weil die elektromagnetische Auslösung ohne jede Verzögerung über einer bestimmten Stromstärke auslöst.
Die beiden Auslösungen arbeiten unabhängig vom Betriebszustand des Motors, und je nach Dauer und Grösse der Überlastung kommt die eine oder die andere zur Wirkung.
Werden nun an einem Motor Schaltungen vorgenommen, so ist seine Überlastbarkeit bei verschiedenen Schaltungen nicht dieselbe, und es ist ohne weiteres zu erkennen, dass die Stromwerte, bei denen die Auslösung z. B. beim Anlassen erfolgen muss, bedeutend höher sind als im gewöhnlichen Betrieb.
Um einen Schalter mit einer thermischen und einer elektromagnetischen Auslösung für die Anlassperiode brauchbar zu machen, kann man entweder bloss unter Berücksichtigung des Umstandes, dass die Anlassperiode nur eine beschränkte Zeit währt, der elektromagnetischen Auslösung eine Verzögerung geben und die verzögerte Auslösung erst über einem bestimmten Mindeststromwert einsetzen lassen. Die Verzögerung der elektromagnetischen Auslösung kann in etwas verschiedener Weise erfolgen. Entweder, indem das auslösende, etwa. eine Klinke aushebende Organ, seine Bewegung zwar sofort bei Auftreten des Überstromes beginnt, jedoch diese Bewegung, z. B. durch einen Luftpuffer, verzögert wird.
Oder aber, indem diese Ausklinkung sofort erfolgt, der Schalter jedoch durch eine Sperre oder Auslösehemmung, unabhängig von der eigentlichen Auslöseklinke noch eine gewisse Zeit an der Ausschaltbewegung gehindert wird, bis z. B. ein mechanisch verzögertes Organ, das seine Bewegung mit dem Auftreten des Überstromes begonnen hat, diese Sperre oder Auslösehemmung beseitigt hat. Man kann dann die elektromagnetische Auslösung auf einen niedrigeren Stromwert einstellen, als dies sonst erfolgen könnte, ohne dass der Schalter in der Anlaufperiode, wo betriebsmässig grosse Überströme vorkommen, auslöst, weil die Anlaufperiode so kurz ist, dass die Verzögerung in dieser Zeit auch die weniger verzögerte Auslösung nicht zur Wirkung kommen lässt.
Das angestrebte Ziel, dem Schalter, der gewöhnlich eine Auslösung mit thermiseher Verzögerung und eine elektromagnetische Auslösung besitzt, über die Anlaufperiode geschlossen zu halten, kann in einfachster Weise erreicht werden, indem die elektromagnetische Auslösung erfindungsgemäss eine mechanische Verzögerung erhält. Die sonst ohne Verzögerung über einem bestimmten Stromwert stets sofort ansprechende elektromagnetische Auslösung erhält so eine Charakteristik, die für den Anlaufzustand brauchbar ist, und gestattet dabei die Einstellung auf einen Auslösestromwert, der beim Anlauf regelmässig, aber nur kurzzeitig übersehritten wird.
Die Anwendung zweier verschiedener Auslöseelemente mit sehr verschiedener Auslösecharakteristik ist deswegen von besonderem Vorteil, weil es einerseits schon an sich schwierig ist, mit einer einzigen Auslöseeharakteristik alle gesonderten Überströme und die richtigen zugehörigen Abschaltzeiten zu erzielen, so dass schon die Einführung zweier Charakteristiken bloss mit Rücksieht auf die Überlastungen des Betriebes die Einhaltung aller Bedingungen erleichtert.
Tritt noch die Berücksichtigung der Anlaufverhältnisse hinzu, wo ganz kurzzeitig grössere Überströme zugelassen werden müssen als beim Betrieb, so ergibt sieh infolge des Umstandes, dass eine elektromagnetische Momentauslösung für grosse Überströme die einfachste und gebräuchlichste ist. die Einfühlung einer blossen mechanischen Verzögerung dieser
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'lektromagnetischen Auslösung als ein einfaches und zweckmässiges Mittel, um zwei verschiedene Charakterisiken zu erhalten und überdies noch dem besonderen Zustand beim Anlauf Rechnung zu tragen.
Eine von der des normalen Betriebes verschiedene Auslösecharakteristik für die Anlaufperiode kann gemäss der Erfindung einem Schalter auch in anderer Weise gegeben werden, indem die verschiedene Stellung des Anlassers oder des Anlasssehalters (Stern-Dreieckschalter) im Sehutzschalter, mit dem er in mechanischer oder elektrischer Verbindung, steht eine Auslöseverzögerung einführt bzw. ausser Wirkung setzt. Dadurch ist es möglich, dem Schalter im Anlaufzustand und im Vollbetrieb zwei ganz verschiedene 1\. uslösecharakteristiken zu geben, ohne von der Dauer des Anlassvorganges abhängig zu sein.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schalter mit thermischer und elektromagnetischer Auslösung, wobei letztere mit einer mechanischen Verzögerung versehen ist ; Fig. 2 stellt das Schaltungsschema eines Drehstrommotor mit Kurzschlussanker und Fliehkraftschalter für stufenweise Abschaltung der Rotorwieklung in zwei Stufen in Verbindung mit einem Schalter ähnlicher Wirkungsweise wie er in Fig. 1 dargestellt ist, jedoch von etwas abweichender Bauart dar. Fig. 3 endlich zeigt das Schaltungsschema eines Drehstrommotor mit vorgeschaltetem Stern-Dreiecksehalter und einem Sehutzschalter ähnlicher Art, bei dem die Wirkungsweise bzw. Charakteristik von der Stellung des Stern-Dreieckschalters abhängig gemacht ist.
Fig. 1 zeigt beispielsweise als eine von den zahlreichen, vorstehend besprochenen Ausführungsmöglichkeiten einen Schalter mit gewöhnlicher thermischer Auslösung durch Membrandose und thermischen Verzögerung durch diese und zusätzliche elektromagnetische Auslösung mit Verzögerung durch Luftpuffer. Der von der Schaltldinke 1 des dreiarmigen Hebels 2 gehaltene Schalthebel 3 wird bei Drehung dieses Hebels freigegeben.
Diese Drehung kann entweder dadurch bewirkt werden, dass die vom Arbeitsstrom durchflossene Heizlamelle 4 die Membran dose 5 erwärmt und diese bei ihrer Aufwölbung den Hebelarm 6 des Hebels 2 nach rechts drückt oder aber dadurch dass der vom Arbeitsstrom oder einem bestimmten Teil desselben erregte Elektromagnet 7 seinen durch einen Luftpuffer 8 und eine Vorspannfeder 9 gehaltenen Anker 10 anzieht und dabei gegen den Arm 12 des Hebels 2 drückt und denselben nach links dreht. Statt der vorgespannten gegen wirken den Feder kann auch eine Sperrklinke vorgesehen sein, die z. B. von einem andern Elektromagnet oder von einem andern Anker desselben Elektromagneten 7 betätigt wird und den Auslöseanker 10 freigibt.
Fig. 2 zeigt die Anwendung eines solchen Schalters bei einem Drehstrommotor mit Anlasswiderständen oder-wicklungen im Rotor, die durch Fliehkraftschalter mit zunehmender Drehzahl schrittweise kurzgeschlossen werden. Der Rotor besitzt eine Hauptwicklung 21für Dauerbetrieb und die Anlasswicklungen 22 und 23, die durch den Fliehkraftschalter 24, der dann die Stellungen 24'und 24"annimmt, kurzgeschlossen werden. Der Stator 25 ist über den Schalter 26 nach der Erfindung, dessen Teile bezeichnet sind, wie in Fig. 2, an das Netz angeschlossen. Der Schalter ist nur für eine Leitungsphase gezeichnet, ist aber in zwei oder besser in allen drei Phasen mit Auslösung versehen.
Ein solcher Schalter schützt einen solchen Motor für Ae möglichen Fälle von Überstrom, indem entweder die stark verzögerte, aber auf kleine Überströme ansprechende thermische Auslösung oder die wenig verzögerte, weniger empfindliche elektromagnetische zur Wirkung kommt, wobei folgende Fälle möglich sind : l. Überlastung beim Anlauf, Unterbleiben der Beschleunigung und demnach der Schaltung durch den Fliehkraftschalter, Gefährdung der Anlasswicklung ; 2. Kurzschluss oder Erdschluss des Motors ; 3. Fehlen einer Phase beim Einschalten ; 4. Ausbleiben einer Phase bei normalem Lauf und 5. dauernde geringe Überlastung (von etwa 5% aufwärts) bei normalem Lauf.
In den Fällen 1-4 wird die Abschaltung durch die Auslösung mit geringer Zeitverzögerung erfolgen und nur im Falle 5 wird der bedeutend trägere Wärmezeitauslöser die Abschaltung bewirken. Alle Fälle, die auf Ursachen zurückgehen, die grössere Überströme bedingen und mit Ausnahme von 5 nicht von Betriebsbedingungen, sondern von einem Fehlerzustand ausgehen, werden daher unter Schonung des Motors von der rascher wirkenden Auslösung, die bei grösseren Strömen anspricht, übernommen.
Die weniger verzögerte Auslösung kann nicht bloss durch stärkere Ströme zur Wirkung gebracht werden, es ist auch möglich, z. B. durch eine Sperr-und Freigabevorrichtung, diese Auslösung einzustellen und arbeitsbereit zu machen, u. zw. bei jenen Schaltungen und Betriebszuständen, die einen Schutz mit rascherer Auslösung bei grossen Strömen erwünscht erscheinen lassen (Fig. 3).
Es ist dann zweckmässig, diese Freigabe selbsttätig und zwangläufig mit der andersartigen Schaltung der Einrichtung eintreten zu lassen, etwa indem ein Anlasser oder Stern-Dreieckschalter mit dem Schutzschalter mechanisch durch eine Welle oder Gestänge oder elektrisch durch einen Hilfsstromkreis verbunden ist und in den Anlaufoder Zwisehenstellungen die Freigabe der weniger verzögertenAuslösung und in den End-oder Betriebsstellungen ihre Sperre zwecks alleiniger Wirksamkeit der Wärmezeitauslösung bewirkt.
Fig. 3 zeigt beispielsweise eine solche Anordnung bei der einem Drehstrommotor mit Stern-Dreieckschalter ein Motorschutzschalter der in den früheren Figuren beschriebenen Art mit thermischer Auslösung und mit elektromagnetischer Auslösung vorgeschaltet ist. Die SternschaHung des Stern-Dreiecksehalters 31
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ist die Anlaufstellung, und in dieser soll der Motor bei einer grossen Übeilastung flüher abgeschaltet werden. Von dem Stern-Dreiecksehalter 31 führt ein Gestänge 27 zu einer Einstellvorrichtung für die Auslöse- verzögerung und beeinflusst so die Dauer des für die Abschaltung erforderlichen Überstroms.
Beispielsweise kann ein Abschlussorgan in der Luftausströmöffnung 29 des Luftpufferzylinders 8 dadurch verstellt, a. h. in der Sternschaltung weiter geöffnet werden, so dass die Verzögerung verringert und die Abschaltung beschleunigt wird. Durch ein solches Gestänge kann jedoch auch in anderer Weise auf die Auslöseverzögerung oder die Auslösestromstärke selbst eingewirkt werden, z. B. durch Veränderung der gegenseitigen Lage von Anker und Magnet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schutzschalter mit einer Auslösung mit starker Verzögerung und einer Auslösung mit geringer
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