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Einrichtung zum selbsttätigen Wiedereinschalten von Maschinen, Apparaten, Netzteilen u. dgl. a, 1f elektrischem Wege
Im Patent Nr. 163561 ist eine Einrichtung zum selbsttätigen Wiedereinschalten von Maschinen, Apparaten, elektrischen Netzteilen u. dgl. beschrieben, die durch vorübergehenden Ausfall oder Abfall der Spannung des Versorgungsnetzes zum Stillstand gelangen. Hiebei sind gemäss dem Stammpatent Zeitschalter vorgesehen, die selbsttätig eine zeitlich gestaffelte Wiedereinschaltung der einzelnen Verbrauchergruppen bewirken. Ferner sind bei der Anordnung gemäss dem Stammpatent Mittel vorgesehen, welche bei kurzzeitigem Ausfall oder Abfall der Netzspannung die zunächst abgefallenen Schütze wieder in Betriebsstellung bringen und selbst unmittelbar unter der Einwirkung der Netzspannung stehen.
Die Vorteile einer derartigen Anordnung sind bereits im wesentlichen im Stammpatent eingehend erläutert und bestehen insbesondere in der Vermeidung der ausserordentlich hohen Belastungsspitzen, welche bei Nichtabschaltung der Belastung und bei Wiederkehr der Netzspannung entstehen. Es wird im Stammpatent auch darauf hingewiesen, welche Nachteile entstehen, wenn infolge vorübergehenden Ausbleibens oder starken Absinkens der Netzspannung die an das Versorgungsnetz angeschalteten Verbraucher von Hand oder selbsttätig- z. B. durch Nullspannungsauslöser-abgeschaltet worden sind und dann unter grossem Zeitverlust von Hand einzeln oder gruppenweise, gegebenenfalls nach einem gestaffelten Zeitplan, um hohe
Belastungsspitzen zu vermeiden, wieder einge- schaltet werden.
Bekanntlich treten aber auch noch weitere, schwerwiegende Nachteile selbst bei nur kurz- zeitigem Ausfall oder Abfall der Netzspannung bei der üblichen Stromversorgung, insbesondere von Werkzeugmaschinen, Automaten oder Halb- automaten ein. Da nämlich bisher in jedem Fall, also auch bei nur kurzzeitigem Ausfall des Ver- sorgungsnetzes, z. B. während einer Dauet von
3 bis 4 Sekunden, ein Umstand, der erfahrung- gemäss sehr häufig eintritt, die angeschalteten
Werkzeugmaschinen zum Stillstand kommen, so brechen meist die hochwertigen Werkzeugstähle aus Hartmetall ab und müssen wieder ersetzt werden. Die hiebei erforderliche Auswechslung der Werkzeuge und die Neueinrichtung oder Neueinstellung der Werkzeugmaschinen, insbesondere der Automaten, stellt einen schwerwiegenden Verlust an Arbeitszeit und Material dar, dessen Vermeidung unter allen Umständen anzustreben ist.
Ähnlich liegen die Verhältnisse in anderen Industriezweigen. So muss z. B. in der chemischen Industrie ein vorübergehender ungewollter Stillstand von Kompressoren od. dgl. infolge kurzzeitigen Ausfalles des Hauptnetzes vermieden werden, da sonst schwerwiegende Folgen, insbesondere Explosionen eintreten können.
Wie schon oben erwähnt, tritt sehr häufig der Fall ein, dass der Ausfall oder Abfall der Netzspannung nur einige Sekunden währt, wobei die angeschlossenen Elektromotoren während dieser kurzen Zeit infolge der aufgespeicherten kinetischen Energie noch nicht zum Stillstand gelangt sind. Je nach der Belastung dieser Motoren durch Werkzeugmaschinen od. dgl. wird die Auslaufzeit, d. h. die Zeit, innerhalb welcher der Motor zum Stillstand gelangt, verschieden gross sein und etwa 3-10 Sekunden betragen. Wenn nun dafür gesorgt wird, dass bei einem kürzeren Ausfall oder Abfall der Netzspannung die Schütze sofort, also ohne Zeitverzögerung, wieder eingeschaltet und damit die Motore sofort wieder an die Netzspannung gelegt werden, so tritt ein Stillstand dieser Motore und der durch sie angetriebenen Werkzeugmaschinen od. dgl. überhaupt nicht ein.
Lediglich ist während der Netzstörung ein unschädliches Absinken der Drehzahl zu bemerken. Eine Überlastung des Hauptnetzes durch die gleichzeitige sofortige Wiedereinschaltung der Motore ist hiebei nicht zu befürchten, da durch die allmählich in ihrer Dreh- zahl absinkenden Motore noch eine relativ hohe
Gegenspannung erzeugt wird.
Man kann nun die sofortige Wiedereinschal- tung der Motore nach einer kurzzeitigen, z. B.
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3-4 Sekunden dauernden Störung des Netzes abhöng ! g machen entweder von der Zeit, innerhalb der die Motore bis zu einer noch als zulässig erachteten Drehzahl absinken, oder von dieser noch als zulässig erachteten Drehzahl selbst.
Diese Aufgabe wird nun in Weiterbildung des Gegenstandes des Stammpatentes gemäss der vorliegenden Zusatzernrdung dadurch gelöst, dass die Bereitschaft zur selbsttätigen Wiedereinschaltung von Elektromotoren od. dgl. nach Spannungsausfall oder Spannungsabfall des Hauptnetzes ausser durch ein Schaltrelais mit einstellbarer Schaltzeit auch durch einen regelbaren Bremswächter in Abhängigkeit von der Dauer der Netzstörung und von der Drehzahl der überwachten Motore u. dgl. aufrecht erhalten bleibt.
Dieses Schaltrelais mit einstellbarer Schaltzeit weist einen Ruhekontakt und einen Arbeitskontakt auf. Der Ruhekontakt wird mit Zeitverzögerung beim Ansprechen des Relais geöffnet, während die Öffnung des Arbeitskontaktes mit Zeitver- zogerung beim Abfallen des Relais erfolgt.
Das Relais selbst liegt unmittelbar am Hauptnetz.
Durch entsprechende Auswahl der insbesondere als Quecksilberkontakte ausgebildeten Arbeitsund Ruhekontakte des Schaltrelais und der dadui, ii bewirkten unterschiedlichen Verzögerung beim Öffnen dieser Kontakte kann die Zeit, während der die beiden in der Reihe angeordneten Kontakte gleichzeitig geschlossen sind, je nach Bedarf, z. B. in Abhängigkeit von der Auslaufzeit der überwachten Motore, bei kurzzeitiger Netzunterbrechung beliebig eingestellt, bzw. angepasst werden.
Hiebei ist zu beachten, dass die Zeit, während der die beiden in der Reihe liegenden Arbeitsund Ruhekontakte des Schaltrelais gleichzeitig geschlossen sind, kleiner gewählt ist, als die Auslaufzeit der überwachten Motore bis zum Stillstand beträgt.
Zwecks Erreichung einer universellen Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemässen Anordnung sind zwei unabhängig voneinander zu betätigende Schalter vorgesehen, welche die wahlweise Einschaltung des Schaltrelais oder des Bremswächters bzw. im Bedarfsfalle die gleichzeitige Einschaltung des Schaltrelais und des Bremswächters gestatten.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand zur Erläuterung seiner Wirkungsweise in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und es bedeuten Fig. 1 eine Schaltanordnung zur Wiedereinschaltung von Verbrauchern bei vorübergehender Netzstörung, bestehend aus einem regelbaren Bremswächter in Verbindung mit einem nur einen Ruhekontakt aufweisenden Schaltrelais, Fig. 2 eine Schaltanordnung nach Fig. 1, bestehend aus einem regelbaren Bremswächter in Verbindung mit einem einen Ruhe-und einen Arbeitskontakt aufweisenden Schaltrelais und Fig. 3 eine schematische Darstellung eines regelbaren Bremswächters.
Bei der in Fig. I gezeigten Anordnung ist der Motor 16 über die Schaltkontakte 1 des am Hauptnetz liegenden Schütz 2, das durch eine Druckknopfsteuerung 3, 4 ein-und ausgeschaltet werden kann, unmittelbar an das Hauptnetz 13 angeschaltet. Mit der Welle des Motors 16 ist der Bremswächter 7, 8, dessen Aufbau später erläutert wird, unmittelbar gekuppelt. Solange der Motor 16 eine rasche oder langsame Drehbewegung beibehält, ist durch den Druck des Daumens oder Nockens 9 der als Blattfeder ausgebildete Kontakt 10 geschlossen.
Mit Hilfe der Stellvorrichtung 11, 12, 14 die empirisch geeicht sein kann, wird ein regelbarer Gegendruck gegen die Blattfeder 10 und damit gegen den Druck des Nockens 9 in der Weise ausgeübt, dass unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl der Kontakt 10 stets geöffnet bleibt, während er oberhalb dieser vorbestimmten Drehzahl stets geschlossen ist. An die gleiche Phase wie das Schütz 2 sind auch das Schaltrelais 5 und das Zeitrelais 20 angeschlossen. Im Betriebszustand - d. h. bei ungestörtem Netz und mit normaler Drehzahl laufendem Motor-sind das Schütz 2, das Zeitrelais 20 und das Schaltrelais 5 dauernd erregt. Die Schaltkontakte des Schütz 2 und der Kontakt 10 des Bremswächters sind geschlossen. Der Ruhekontakt 6 des Schaltrelais 5 und der Wischkontakt 17 des Zeitrelais sind geöffnet.
Der Haltestromkreis für das Schütz 2 verläuft wie folgt : Nullphase (oder Erde) - Wicklung des Schütz 2 - Schalter 3 - Hilfskontakt 1 des Schütz 2 - Phase T.
Bei längerer Stromunterbrechung sind sämtliche Relais (Schütz 2, Zeitrelais 20 und Schaltrelais 5) abgefallen und der Kontakt 10 des Bremswächters geöffnet, während gleichzeitig der Kontakt 17 geöffnet und der Kontakt 6 geschlossen ist. Der Motor 16 ist inzwischen zum Stillstand gekommen. Bei einer Wiederkehr der Netzspannung werden sofort die Relais 5 und 20 erregt, während das Schütz 2 zunächst unerregt bleibt, da sein Stromkreis durch den geöffneten Kontakt 10 und den zunächst noch geöffneten Wischkontakt 17 unterbrochen ist.
Das Zeitrelais 20 ist-wie bereits im Stammpatent beschrieben-mit einer wählbaren Zeitenstellung versehen, wodurch erreicht wird, dass, je nach der unterschiedlichen Einstellung der den einzelnen Anlagegruppen zugeordneten Zeitrelais, diese verschiedenen Anlagegruppen zeitlich nacheinander eingeschaltet werden, sobald die Netzspannung wiederkehrt, wodurch eine Überlastung des Hauptnetzes vermieden wird. Sobald nun der Wischkontakt 17 bei Wiederkehr der Netzspannung vorübergehend geschlossen ist, ergibt sich für das Schütz 2 folgender Stromweg : Erde-Wicklung des Schütz J ?-Schal-
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wodurch der Motor 16 wieder an der Netzspannung liegt, und hält sich über den bereits oben beschriebenen Weg : Erde-Wicklung 2 - Schalter 3-Hilfskontakt 1-Phase T.
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Nach Überschreiten der am Bremswächter eingestellten Drehzahl wird der Kontakt 10 geschlossen. Das Schaltrelais 5 hat infolge seiner Erregung den Verzögerungskontakt ss wieder geöffnet.
Bei einer kurzzeitigen Netzstörung von etwa 3-4 Sekunden werden zunächst ebenfalls alle Relais (Schütz 2, Zeitrelais 20 und Schaltrelais 5) aberregt. Infolgedessen werden der Steuerschalter 1 geöffnet und der Kontakt 6 sofort geschlossen. Der Kontakt 10 des Bremswächters bleibt noch geschlossen, da die Umlaufgeschwindigkeit des Motors 16 während der kurzzeitigen Netzstörung nicht unter die eingestellte Drehzahl absinkt. Somit bleibt der Stromweg und damit die Arbeitsbereitschaft für das Schütz 2 erhalten u. zw. auf folgendem Wege : Erde - Wicklung 2 - Schalter 3 - Kontakt 10 - Ruhekontakt C-Phase T.
Kehrt nun die Netzspannung innerhalb einer Zeit wieder, die einerseits durch die am Bremswächter eingestellte kritische Drehzahl des Motors 16 und anderseits
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das Schütz 2 sofort wieder an und legt den Motor 16 wieder an die volle Netzspannung.
In bnlicher Weise ist die gestellte Aufgabe bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltanordnung gelöst. Darüber hinaus bietet die Anordnung nach Fig. 2 noch die Möglichkeit, die Wiedereinschaltung des Motors nach einer kurzzeitigen Netzstörung entweder von der Dauer dieser kurzzeitigen Netzstörung oder von der Drehzahl des überwachten Motors 16 abhängig zu machen.
Hiezu ist das Schaltrelais 5 noch mit einem zusätzlichen Arbeitskontakt 18 ausgerüstet, der bei einem durch die Netzstörung bedingten Abfall des Relais 5 erst nach einer bestimmt gewählten Zeit, also zeitverzögert, geöffnet wird.
Bleibt die Netzstörung längere Zeit bestehen, so sind alle Schaltorgane, wie bereits oben erwähnt, ausser Betrieb, so dass bei Wiederkehr der Netzspannung durch den Zwischenkontakt 17 des Zeitrelais 20 eine gruppenweise gestaffelte Wiedereinschaltung der einzelnen Verbrauchergruppen erfolgt. Es sei nochmals betont, dass die Zeiteinstellung des Zeitrelais 20 für grössere Zeitintervalle, z. B. von etwa jeweils 10 Sekunden, erfolgt, so dass beim Ansprechen des Zeitrelais 20 sein Wischkontakt stets später geschlossen wird als die Kontakte des Schaltrelais 5.
Dauert jedoch die Netzstörung nur kurze Zeit, z. B. 3-4 Sekunden, so kann die Wiedereinschaltung des Motors 16 unabhängig von dem Zeitrelais 20 sofort erfolgen, u. zw. je nach Wahl in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 16 oder in Abhängigkeit von der Auslaufzeit dieses Motors. Hiefür sind noch zwei Schalter 21 und 22 vorgesehen, die bei der Montage der er- findungsgemässen Anordnung geschlossen oder geöffnet werden und in diesem Zustand dauernd verbleiben.
Wird z. dz der Schalter 21 geschlossen und damit der Arbeitskontakt 18 kurzgeschlossen, während der Schalter 22 geöffnet wird, so ergibt sich eine Schaltanordnung, die mit der in Fig. I gezeigten Anordnung völlig identisch ist und auch die gleiche Arbeitsweise besitzt (vgl. die Ausführungen zu Fig. 1). Damit ist aber die unmittelbare Wiederanschaltung des Motors 16 an das Netz bei Wiederkehr der nur kurzzeitig unterbrochenen Netzspannung abhängig gemacht von der Drehzahl des allmählich auslaufenden Motors 16.
Ist dagegen der Schalter 22 geschlossen und damit der Kontakt 10 des Bremswächters kurzgeschlossen, während der Schalter 21 geöffnet ist, so ergibt sich bei kurzzeitiger Netzstörung folgendes Bild : Der Ruhekontakt 6 des abgefallenen Schaltrelais 5 ist sofort geschlossen, während der Arbeitskontakt 18 erst nach einiger Zeit, die entsprechend gewählt werden kann, geöffnet wird. Kehrt nun die Netzspannung nach kurzzeitiger Störung wieder, so wird das Schalt- relals 5 erregt. Der Ruhekontakt 6 wird jedoch erst nach einiger Zeit, die entsprechend gewählt werden kann, geöffnet, während der Arbeitskontakt 18 sofort geschlossen wird.
Während der Zeitspanne zwischen dem sofortigen Schliessen des Kontaktes 6 und dem darauf folgenden, zeitverzögerten Öffnen des Kontaktes 18 beim
Eintritt der Netzstörung einerseits und dem bei
Wiederkehr der Netzspannung anderseits so- fortigen Schliessen des Kontaktes 18 und der darauf erfolgenden, zeitverzögerten Öffnung des
Kontaktes 6-d. h. während der Zeit, in der die beiden Kontakte 6 und 18 gleichzeitig ge- schlossen sind-besteht folgender Stromweg für das Schütz 2 :
Erde-Wicklung 2-Schal- ter 3 - geschlossener Schalter 22 - Arbeits- kontakt 18 - Ruhekontakt 6 - Phase T. Das
Schütz 2 zieht sofort wieder an und schliesst seine
Steuerkontakte 1, wodurch der noch infolge seiner aufgespeicherten kinetischen Energie weiterlaufende Motor 16 erneut an die Netz- spannung gelegt wird.
Sind beide Schalter 21 und 22 geöffnet, so wird damit erreicht, dass die Wiederanschdtung des
Motors 16 nach Wiederkehr der Netzspannung bei einer kurzzeitigen Netzstörung gleichzeitig sowohl abhängig ist von der Zeit-der Auslauf- zeit des Motors-, als auch von der Drehzahl des Motors. Gleichzeitig wird durch den Brems- wächter im Falle einer längeren Netzstörung eine unerwünschte Wiederanschaltung des Motors nach eingetretenem Stillstand verhindert.
In Fig. 3 ist schematisch die Kontaktanordnung des regelbaren Bremswächters gezeigt. Der an sich bekannte, jedoch nicht regelbare Brcms- wächter besteht aus einem mit der Welle des überwachten Motors gekuppelten magnetischen
Eisenzylinder, der innerhalb eines aus Blech- lamellen bestehenden Eisenringes drehbar ge- lagert ist. Dieser Eisenring ist wieder drehbar im Gehäuse des Bremswächters gelagert. Auf dem freien Ende der Achse des Eisenringes ist
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ein Nocken 9 befestigt, der gegen einen als Blattfeder ausgebildeten Kontakt 10 drückt. Solange der Motor und damit der mit der Motorachse gekuppelte magnetische Eisenzylinder schnell oder langsam rotiert, wird der mit ihm elektromagnetisch gekoppelte Eisenring mitgenommen.
Infolgedessen wird der auf dem freien Ende der Achse des Eisenringes befestigte Nocken gegen die Blattfeder gedrückt und hält den Kontakt geschlossen. Erst bei völligem Stillstand des Motors wird der Kontakt durch die Wirkung der entsprechend vorgespannten Blattfeder geöffnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nun eine nach Art einer Stellschraube ausgebildete Einstellvorrichtung 11, 12, 14, vorgesehen, die einen von Hand regelbaren Gegen- druck gegen die Blattfeder ausübt, so dass je nach der Einstellung dieses Gegendruckes die Öffnung des Kontaktes schon lange vor dem Stillstand des überwachten Motors bei einer jeweils gewünschten Mindestdrehzahl erfolgt. Ebenso erfolgt eine erneute Schliessung des Kontaktes 10 nach Überschreiten dieser eingestelltenMindestdrehzahl des überwachten Motors.
Die Verwendung eines Bremswächters oder eines Fliehkraftreglers mit regelbarem Kontakt bietet noch folgenden Vorteil : Sobald aus betriebstechnischen Gründen, z. B. zur Vornahme ei, er kleinen Reparatur, der Motor zwangsweise stillgesetzt wird, wird durch den geöffneten Kontakt 10 verhindert, dass bei einer während des Motorstillstandes eintretenden, kurzzeitigen Netzstörung der Motor selbsttätig wieder eingeschaltet wird, obwohl die Relais vorübergehend abgefallen sind und erneut wieder erregt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum selbsttätigen Wiedereinschalten von Maschinen, Apparaten, Netzteilen u. dgl. auf elektrischem Wege nach Patent Nr. 163561, bei dem ein unter der Einwirkung des Hauptnetzes stehendes Zeitrelais Anwendung findet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitschaft zur selbsttätigen Wiedereinschaltung von Elektromotoren od. dgl. nach kurzzeitigem Spannungsausfall oder Spannungsabfall des Hauptnetzes ausser durch ein Schaltrelais (5, 6, 15) mit einstellbarer Schaltzeit auch durch einen
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Motore od. dgl. aufrecht erhalten bleibt.