<Desc/Clms Page number 1>
Phasenausfall-Schutzeinrichtung für drehstromgespeiste
Verbraucher, insbesondere Asynchronmotoren
Es ist bekannt, dass Mehrphasenmotoren beim Fehlen einer Phase nicht anlaufen und dann eine über- mässig hohe Leistung aufnehmen, was in kurzer Zeit eine Verbrennung der Wicklungen zur Folge hat.
Fällt während des Betriebes eine Phase aus, so bleibt der Motor zwar in Betrieb, hat jedoch je nach der augenblicklichen Belastung ebenfalls eine übermässig hohe Stromaufnahme. Zum Schutz der Motoren ist es daher erforderlich, dass sie sofort vom Netz abgeschaltet werden, wenn beim Einschalten oder während des Betriebes eine Phase ausfällt. Es sind Schutzeinrichtungen bekannt, die als Kriterium für eine Ab- schaltung des Motors das Ansteigen des Stromes in den Phasenleitern verwenden. In diesem Fall sind je
Phasenleiter Überstromrelais vorgesehen, über deren Kontakte unabhängig voneinander beispielsweise die
Auslösespule des Netzschalters erregt wird, wenn in einem der Phasenleiter das ihm zugeordnete Über- stromrelais anspricht.
Da bei Drehstrommotoren der Anlaufstrom ein Vielfaches des Nennstromes betragen kann, müssen hier Relais mit thermisch verzögerten Auslösern verwendet werden, um zu verhindern. dass beim Anlauf des Motors schon eine Abschaltung erfolgt. Die Nachteile einer solchen Lösung bestehen in der verzögerten Abschaltung.
Bei einer bekannten Auslösereinrichtung wird als Kriterium für die Abschaltung des Motors das Ausi bleiben des Stromes in einer Phase verwendet. Die entsprechende Einrichtung ist konstruktiv so ausgeführt, dass bei jeder gewollten Ausserbetriebsetzung des Motors eine Auslösung des Schutzschalters unterbunden wird, damit ein nachfolgendes Wiedereinschalten ohne weiteres möglich ist. In den Stromkreis jeder Mo- torphase ist ein Elektromagnet eingeschaltet und die Anker dieser Elektromagnete wirken mechanisch der- art auf einen waagebalkenartigen Auslösemechanismus ein, dass bei Stromführung ebenso wie beim Strom- loswerden aller drei Magnete keine Auslösung des Schutzschalters erfolgt, beim Abfall bzw. beim Anzie- hen nur eines der Magnetanker dagegen eine Auslösung des Schalters durch Verlagerung der auf den ge- meinsamen Auslösemechanismus einwirkenden Kräfte erfolgt.
Dieser Schutzschalter beansprucht sehr viel
Raum und ist wegen seiner komplizierten Auslösemechanik leicht störanfällig und kann insbesondere nur in einer ganz bestimmten Lage eingebaut werden.
Bei einer andern bekannten Phasenausfall-Schutzeinrichtung sind drei von den Strömen der einzelnen
Phasenleiter gespeiste Stromrelais vorgesehen, denen je ein Schliesser zugeordnet ist. Diese drei Kontakte sind in Reihenschaltung in den Selbsthaltestromkreis eines den Motor schaltenden Schützes eingeschaltet.
Werden während des Betriebes im Fehlerfall ein oder mehr Schliesser durch den Abfall eines oder mehre- rer Stromrelais geöffnet, so fällt das Schütz ab und schaltet den Motor aus. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, dass die Schutzeinrichtung ausschliesslich in Verbindung mit Schüt- zen verwendbar ist. Eine Verwendung in Verbindung mit den in der Praxis überwiegend benutzten ver- klinkbaren Leistungsschaltern ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Schutzeinrichtung nicht wirksam werden kann, solange der Ein-Tastschalter noch gedrückt ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Phasenausfall-Schutzeinrichtung für drehstromgespeiste Verbrau- cher, insbesondere Asynchronmotoren, die in Verbindung mit elektrisch steuerbaren Schaltern aller be-
Jiebigen Bauarten verwendet werden kann. Sie ermöglicht dabei im Fehlerfall eine Sofortabschaltung des
<Desc/Clms Page number 2>
Verbrauchers. Ein wesentlicher weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, dass an die zu verwendenden Relais keine grossen Forderungen hinsichtlich des Halteverhältnisses gestellt werden. Es ist ohne weiteres möglich, billige Hilfsrelais zu verwenden, für deren Ansprech- und Abfallwerte unter Umständen grosse Toleranzwerte zulässig sind.
Die erfindungsgemässe Schutzeinrichtung besteht in an sich bekannter Weise aus drei von den Strömen der einzelnen Phasenleiter gespeisten Stromrelais, über deren zugeordnete Kontakte die Ausschaltung des dem Verbraucher zugeordneten Schalters dann eingeleitet wird, wenn infolge Stromlosigkeit wenigstens eines Phasenleiters eines der drei Relais nicht erregt wird. Erfindungsgemäss ist jedem der drei Relais wenigstens ein Wechsler zugeordnet, und diese drei Kontakte sind in den Auslösestromkreis des zugeordneten, insbesondere verklinkbaren Leistungsschalters derart eingeschaltet, dass der Zustand des Auslösestromkreises für den Fall, dass alle drei Relais gleichzeitig erregt sind, derselbe ist wie für den Fall, dass alle drei Relais gleichzeitig abgefallen sind.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Relais-Schutzeinrichtung sind in der Zeichnung dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l der Zeichnung ist der Verbraucher, beispielsweise ein Motor M, über einen elektromagnetisch betätigbaren Schalter an das Drehstromnetz zu schalten. Es ist angenommen, dass der Schalter bei Unterbrechung des Stromdurchganges im Auslöseglied A abgeschaltet wird (z. B. Nullspannungs-Auslösung). In die vom Schalter zum Motor führenden Phasenleiter R, S, T sind jeweils Strom-Relais U, V, W eingeschaltet, denen jeweils ein Wechsler u, v, w zugeordnet ist.
Der Öffnerteil des ersten Wechslers u ist mit dem Öffnerteil des zweiten Wechslers v und sein Schliesserteil mit dem Schliesserteil des dritten Wechslers w, beispielsweise durch Brücken, verbunden. Eine ebensolche Verbindung besteht zwischen den Wurzeln des zweiten Wechslers v und des dritten Wechslers w sowie zwischen dem Schliesserteil des zweiten Wechslers v und dem Öffnerteil des dritten Wechslers w. Die drei Wechsler werden in den Stromkreis des Auslösegliedes A eingeschaltet, indem dir, Wurzel des Wechslers u einseitig mit der Spule des Auslösegliedes verbunden wird und die Kontaktbrücke zwischen Schliesserteil des Wechslers v und Öffnerteil des Wechslers w mit dem einen Pol der nicht dargestellten Stromquelle.
Im Ruhezustand besteht eine durchgehende Verbindung zwischen den beiden genannten Anschlusspunkten über die Reihenschaltung aller drei Wechsler, so dass der Nullspannungsauslöser A, wie erforderlich, im Ruhezustand erregt ist. Beim Einschalten werden die Wechsler aller drei Relais U, V, W sofort umgelegt, sofern alle drei Phasenleiter Strom führen. Der Stromkreis bleibt dann über die Reihenschaltung aller drei Wechsler geschlossen. Fällt während des Betriebes eine Phase aus, so fällt das in der betreffenden Phase liegende Relais sofort ab und unterbricht durch seinen ihm zugeordneten Wechsler-Kontakt sofort den Stromkreis des Auslösegliedes, so dass der Motorschalter ohne Verzögerung ausgeschaltet wird.
Ist bereits vor dem Einschalten des Motors eine Phase ausgefallen, so sprechen beim Einschalten nur die beiden in den nicht ausgefallenen Phasenleitern angeordneten Relais an, während das dritte Relais nicht erregt wird.
Es werden dann also nur zwei Wechsler betätigt, wodurch der Stromkreis des Auslösegliedes sofort beim Umschalten dieser Kontakte unterbrochen wird ; die Umschaltung der Kontakte erfolgt praktisch ohne Zeitverzögerung.
Die Forderungen, die hinsichtlich der Ansprech- und Abfallwerte sowie der Halteverhältniswerte der Relais zu erfüllen sind, sind abhängig von den Betriebswerten des Verbrauchers. In allen Fällen gilt, dass der Haltestromwert der Relais unterhalb des minimalen Betriebsstromwertes liegen muss. Der Ansprechstromwert der Relais muss so gewählt werden, dass sie mit Sicherheit bei minimalem Einschaltstrom ansprechen. Ist beispielsweise der Motor M in Fig. l der Zeichnung ein Asynchronmotor, dessen Anlaufstrom etwa 4-6mal so gross wie sein Nennstrom ist, so kann man Relais wählen, deren Ansprechstromwert beträchtlich oberhalb des Nennstromwertes liegt.
Der minimale Betriebsstrom solcher Motoren, der Leeraufstrom, beträgt etwa 25% des Nennstromes ; die Relais sind demnach so zu wählen, dass ihr Haltestrom geringer ist als der Leerlaufstrom. Damit ergibt sich ein Halteverhältnis, das sogar noch grösser als 4 sein kann. Es ist demnach möglich, einfache Hilfsrelais mit verhältnismässig schlechtem Halteverhältnis zu verwenden. Es ist nicht erforderlich, dass die Haltestromwert der drei verwendeten Relais genau übereinstimmen, sie können vielmehr innerhalb eines Toleranzbereiches zwischen dem Wert Null und dem minimalen Betriebsstromwert jeden Wert haben.
Auch die Ansprechwerte der drei Relais können innerhalb eines grossen Toleranzbereiches unterschiedlich voneinander sein, sofern sie einen Verbraucher schützen sollen, dessen Phasenströme nach seinem Einschalten schnell genug den Ansprechwert erreichen. Diese Bedingung ist im allgemeinen immer erfüllt ; die sich aus unterschiedlichen Ansprechwerten ergebende Zeitdifferenz beim Schliessen der Wechsler-Kontakte bleibt deshalb geringer als die durch die Trägheit des Schaliermechanismus bedingte Abschalt-Zeitverzögerung und eine Fehlabschaltung ist infolgedessen nicht möglich.
In Fig. 2 der Zeichnung ist eine Schutzeinrichtung dargestellt, bei der ebenfalls der Motor vom Netz
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc / Clms Page number 1>
Phase failure protection device for three-phase supplied
Consumers, especially asynchronous motors
It is known that multiphase motors do not start when a phase is missing and then consume excessively high power, which results in the windings burning up in a short time.
If a phase fails during operation, the motor remains in operation, but depending on the current load, it also has an excessively high current consumption. To protect the motors, it is therefore necessary that they are immediately disconnected from the mains if a phase fails when they are switched on or during operation. Protective devices are known which use the increase in the current in the phase conductors as a criterion for switching off the motor. In this case are ever
Phase conductor overcurrent relay provided, via their contacts, for example, independently of one another
The tripping coil of the mains switch is energized when the overcurrent relay assigned to it responds in one of the phase conductors.
Since the starting current of three-phase motors can be a multiple of the rated current, relays with thermally delayed releases must be used to prevent this. that the motor is switched off when it starts up. The disadvantages of such a solution are the delayed shutdown.
In a known trip device, the off-state of the current in one phase is used as a criterion for switching off the motor. The corresponding device is designed in such a way that the circuit breaker is prevented from tripping whenever the motor is intentionally switched off so that it can be switched on again without further ado. An electromagnet is switched on in the electric circuit of each motor phase and the armatures of these electromagnets act mechanically on a horizontal bar-like trigger mechanism in such a way that the circuit breaker does not trip when current is carried or when all three magnets are disconnected On the other hand, if only one of the armatures is attracted, the switch is tripped by shifting the forces acting on the common tripping mechanism.
This circuit breaker is very demanding
Space and is easily prone to failure due to its complicated release mechanism and can in particular only be installed in a very specific position.
In another known phase failure protection device, three of the currents are of the individual
Phase conductor fed current relays are provided, each of which is assigned a make contact. These three contacts are connected in series in the self-holding circuit of a contactor that switches the motor.
If, in the event of a fault, one or more make contacts are opened during operation due to the dropout of one or more current relays, the contactor drops out and switches off the motor. A major disadvantage of this known solution is that the protective device can only be used in conjunction with contactors. Use in conjunction with the latching circuit breakers that are predominantly used in practice is not possible. Another disadvantage is that the protective device cannot be effective as long as the on-button switch is still pressed.
The subject of the invention is a phase failure protection device for three-phase-fed consumers, in particular asynchronous motors, which in connection with electrically controllable switches of all
Any type of construction can be used. In the event of a fault, it enables the
<Desc / Clms Page number 2>
Consumer. A further significant advantage of the arrangement is that the relays to be used are not subject to any great demands with regard to the holding ratio. It is easily possible to use cheap auxiliary relays, for whose response and dropout values large tolerance values may be permissible.
The protective device according to the invention consists in a known manner of three current relays fed by the currents of the individual phase conductors, via the associated contacts of which the switch associated with the consumer is switched off when one of the three relays is not energized due to the lack of current in at least one phase conductor. According to the invention, each of the three relays is assigned at least one changeover contact, and these three contacts are switched on in the tripping circuit of the assigned, in particular latchable circuit breaker in such a way that the state of the tripping circuit for the event that all three relays are excited at the same time is the same as for the Case that all three relays have dropped out at the same time.
Two embodiments of the relay protection device according to the invention are shown in the drawing. In the exemplary embodiment according to FIG. 1 of the drawing, the consumer, for example a motor M, is to be connected to the three-phase network via an electromagnetically actuated switch. It is assumed that the switch is switched off when the current flow in the tripping element A is interrupted (e.g. zero voltage tripping). In the phase conductors R, S, T leading from the switch to the motor, current relays U, V, W are switched on, each of which is assigned a changeover contact u, v, w.
The opening part of the first changer u is connected to the opening part of the second changer v and its closing part is connected to the closing part of the third changer w, for example by bridges. A similar connection exists between the roots of the second changer v and the third changer w as well as between the closing part of the second changer v and the opening part of the third changer w. The three changeover contacts are switched into the circuit of the trip element A by connecting the root of the changeover element u on one side with the coil of the trip element and the contact bridge between the closer part of the changeover contact v and the opener part of the changeover contact w with one pole of the power source, not shown.
In the idle state, there is a continuous connection between the two named connection points via the series connection of all three changeover contacts, so that the zero voltage release A is excited in the idle state, as required. When switching on, the changeover contacts of all three relays U, V, W are switched over immediately, provided that all three phase conductors are live. The circuit then remains closed via the series connection of all three changeover contacts. If a phase fails during operation, the relay in the relevant phase drops out immediately and immediately interrupts the circuit of the release element through its changeover contact, so that the motor switch is switched off without delay.
If a phase has already failed before the motor is switched on, only the two relays arranged in the non-failed phase conductors respond when the motor is switched on, while the third relay is not energized.
So there are only two changeover contacts operated, whereby the circuit of the release element is interrupted immediately when switching over these contacts; the switching of the contacts takes place with practically no time delay.
The requirements to be met with regard to the response and dropout values as well as the hold ratio values of the relays depend on the operating values of the consumer. In all cases, the holding current value of the relays must be below the minimum operating current value. The response current value of the relays must be selected in such a way that they reliably respond with the minimum inrush current. If, for example, the motor M in FIG. 1 of the drawing is an asynchronous motor whose starting current is about 4-6 times its rated current, then relays can be selected whose response current value is considerably above the rated current value.
The minimum operating current of such motors, the no-load current, is around 25% of the rated current; the relays must therefore be selected so that their holding current is lower than the no-load current. This results in a holding ratio that can even be greater than 4. It is therefore possible to use simple auxiliary relays with a relatively poor hold ratio. It is not necessary that the holding current values of the three relays used exactly match; rather, they can have any value within a tolerance range between the value zero and the minimum operating current value.
The response values of the three relays can also differ from one another within a large tolerance range, provided that they are intended to protect a consumer whose phase currents reach the response value quickly enough after being switched on. This condition is generally always met; the time difference resulting from different response values when the changeover contacts are closed therefore remains less than the switch-off time delay caused by the inertia of the shuttering mechanism, and a faulty switch-off is consequently not possible.
In Fig. 2 of the drawing, a protective device is shown in which the motor is also from the network
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1