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Schaltung an einer'Gleichstrommaschine zur Einleitung der
Entregung bei Auftreten eines Rundfeuers
Gleichstrommaschinen sind im Betrieb durch plötzliches Auftreten von Rundfeuer über den Kollektor hinweg gefährdet. Man hat bisher versucht, bereits das Entstehen des Rundfeuers durch Abschirmen mittels Schutzplatten zu unterdrücken. Ferner hat man durch besondere Gestaltung des elektrischen Feldes im Bereiche der Bürsten das Entstehen des Rundfeuers zu vermeiden gesucht. Alle diese Mittel führten nicht immer zu dem gewünschten Erfolg, da aussergewöhnliche Betriebsverhältnisse auftreten können, zufolge deren das Rundfeuer unvermeidlich ist. Solche Verhältnisse liegen z. B. vor, wenn Motoren bei grosser Drehzahl unter Überlast plötzlich abgeschaltet werden.
Nun wird allgemein angenommen, dass bei Entstehung eines Kurzschlusses an einer Gleichstrommaschine die Abtrennung derselben vom Belastungskreis genüge. Es tritt aber oft der Fall auf, dass das Rundfeuer nicht während der eigentlichen Kurzschlussperiode, sondern nach der Abtrennung des Kurzschlusses entsteht. Die Ursache dieser Erscheinung liegt darin, dass durch das starke Feuer der Bürsten bei grossen Überlastströmen, namentlich bei Kurzschluss, die Zone an der Kollektoroberfläche stark ionisiert ist. Wenn nun der Kurzschluss abgeschaltet wird und die Spannung zwischen den Bürstenreihen wieder entsteht, entsteht auch das eigentliche Rundfeuer infolge mangelhafter elektrischer Festigkeit dieser Zone.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 401959 ist es bekannt, eine Maschine bei Überlast abzuschalten, um gefahrbringende Betriebszustände zu vermeiden. Die Abschaltung erfolgt dort nicht nur in Abhängigkeit von Überstrom, sondern in Abhängigkeit des Produktes aus Motorstrom und Drehzahl. Diese Abschaltung ist aber nicht betriebssicher, weil dabei die zusammenbrechende Spannung im Moment des Entstehens des Rundfeuers unberücksichtigt bleibt. Vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung an einer Gleichstrommaschine, um bei Auftreten eines Rundfeuers die Entregung sofort einzuleiten.
Die Erfindung besteht darin, dass die Entregung der Maschine mittels einer Relaisanordnung eingeleitet wird, welche in Abhängigkeit des Überschreitens einer aus dem Produkt aus Feldfluss und Drehzahl gebildeten Grösse gegenüber einer von der Maschinenspannung abhängigen Grösse anspricht.
Durch Bildung einer Differenzgrösse, die einerseits vom Produkt aus Feldfluss und Drehzahl und anderseits von der Maschinenspannung abhängig ist, wird ein Kriterium für den "gesunden" Betriebszustand geschaffen. In der hiefür vorgesehenen Schaltung wird ein federloses wattmetrisches Relais verwendet, dessen eine Wicklung von einem Teil des Erregerstromes durchflossen ist, und dessen andere Wicklung von der Spannung einer Tachodynamo aus gespeist wird und wobei eine elektromagnetische Rückstellung vorhanden ist, deren Wicklung parallel zum Rotor der Hauptmaschine liegt.
Di der Fig. 1 in ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches die Zusammenschaltung eines zu überwachenden Motors mit einem wattmetrischen Drehrelais zeigt.
1 ist der Rotor eines Gleichstrommotors, der z. B. vom Netz oder von einem Leonardgenerator aus gespeist werden kann. 2 ist die Erregerwicklung, welche das Motorfeld C erzeugt und welches vom Erregerstrom abhängig ist. Diese Abhängigkeit ist bei feldregulierten Motoren in weiten Grenzen annähernd proportional. Von der Welle des Gleichstrommotors ist der Tachometergenerator 3 angetrieben, welcher einen zur Drehzahl n proportionalen Strom i3 liefert. Ein Teil i2 des Erregerstromes der Hauptmaschine
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wattmetrischenDrehsystems einer Relaisanordnung. Eine weitere Spule 4c, welche den wattmetrischen Spulen entgegenwirkt, ist an den Rotor des Gleichstrommotors angeschlossen. Der Einfluss der Spule 4c wirkt als spannungsabhängige Gegenkraft.
Das Relais spricht an, wenn der Einfluss der Spulen 4a und 4b den Einfluss der Spule 4c übertrifft.
Das allfällige Ansprechen des Relais wird somit vom Unterschreiten der Generatorspannung V gegenüber dem Produkt e. n abhängig. Die Relaisanordnung weist den Kontakt 4d auf. Dieser liegt in einem Hilfsstromkreis mit dem Hilfskontakt 10 des mit Kurzschlussauslösung versehenen Hauptschalters 10 und der Auslösespule 11a des Erregerstromausschalters 11. Beim Ansprechendes Kontaktes 4d und des Kontaktes 10a wird der Erregerstrom durch die Feldspule 2 durch den Schalter 11 unterbrochen.
Die Arbeitsweise ist folgende :
Im Normalzustand halten sich die beiden Relaissysteme ungefähr das Gleichgewicht. Genau genommen wirkt die Spule 4c' welche parallel zum Anker geschaltet ist, etwas stärker und hält den Kontakt für jeden normalen Betriebszustand sicher in der offenen Ruhelage. Es besteht die Beziehung : U > (k. n. Dar- in bedeuten U die Klemmenspannung der Maschine, n die Drehzahl, cP das Feld der Spule 2.
Beim Auftreten eines Rundfeuers, z. B. infolge eines Kurzschlusses bricht die Spannung U am Rotor zusammen. Die Maschine hält im ersten Moment die Drehzahl und auch die Erregung. MitZusammenbrechen der Spannung U überwiegt die Kraftwirkung der Spulen 4a und'4b. Das Relais spricht an und der Kontakt 4d schliesst. Etwa gleichzeitig wird der Hauptschalter 10 über dessen Kurzschlussschutz geöffnet und der Hilfskontakt 10a geschlossen. Dadurch wird die Erregung durch die Auslösespule 1la. unterbrochen.
Durch Verschwinden der inneren EMK der Maschine erlischt das Rundfeuer. Es ist zweckmässig, für die Auslöschung des Magnetfeldes eine sogenannte Schnellentregung zu verwenden.
An Stelle des wattmetrischen Systems mit den Spulen 4a und 4b kann die Spule 4b allein als einfache Relaisspule im Zusammenwirken mit der Gegenspule 4c in einem Differenzialrelais verwendet werden.
An Stelle der Spule 4a erhält die Tachodynamo 3 eine entsprechende Felderregerspule 3as welche vom Strom i2 durchflossen wird. In der Fig. 2 ist diese Schaltung dargestellt. Die Erregerspule 3a führt dann einen Strom, der proportional dem Feld kip ist. Beim Laufen der Maschine mit der Drehzahl n ergibt sich an der Spule 4b wieder eine Spannung, die proportional e. n ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung an einer Gleichstrommaschine zur Einleitung der Entregung in Abhängigkeit von Betriebsgrössen beim Auftreten eines Rundfeuers, dadurch gekennzeichnet, dass die Entregung der Maschine mittels einer Relaisanordnung eingeleitet wird, welche in Abhängigkeit des Überschreitens einer aus dem Produkt aus Feldfluss und Drehzahl gebildeten Grösse gegenüber einer von der Maschinenspannung abhängigen Grösse anspricht.