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In Betrieben, bei denen besonders starke, vorwiegend stossweise Überlastungen auftreten, wie etwa Walzwerken, deren Motoren beim Steckenbleiben des Walzblocks, z. B. infolge zu geringer Erwärmung, auf das stärkste beansprucht werden, ist es aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich, die Grösse der Maschinen den auftretenden Überlastungen genügend anzupassen. Man ist deshalb genötigt, Schutzvorrichtungen gegen Überlastung für die Motoren vorzusehen. Ein einfacher Überstromschutz ist aber in solchen Fällen nicht immer genügend. Wenn es sich um Gleichstrommotoren handelt, so besteht insbesondere auch die Gefahr der Schädigung des Kollektors durch Rundfeuer. Zu dessen Beseitigung ist ein Stromrelais kein ausreichender Schutz, weil die Stromstärke, bei der das Rundfeuer beginnt, eine Funktion der stark schwankenden Drehzahl ist.
Gemäss der Erfindung wird für diesen und ähnliche Fälle die Schutzvorrichtung so gestaltet, dass sie anspricht, wenn das Produkt von Drehzahl und Stromstärke der elektrischen Maschine einen bestimmten Wert überschreitet, von dem ab das Rundfeuer oder eine sonstige gefahrbringende Erscheinung auftreten kann. Die Vorrichtung beruht auf der Anwendung eines Messsystems, dessen Ausschlag einem Produkt entspricht, dessen einer Faktor der Drehzahl und dessen anderer der Stromstärke proportional ist, also eines wattmetrischen Systems.
Einrichtungen der gekennzeichneten Art können bei Gleich- und Wechselstrommaschinen, 1Iotoren wie auch Generatoren von Bedeutung sein.
Die Figur zeigt in Anlehnung an die eingangs erwähnten Walzwerksanlagen beispielsweise ein Schaltungsschema für einen Gleichstrommotor 1, der an die Klemmen 2 einer Gleiehstromleitung angeschlossen ist. Der Motorstrom geht durch den Nebenschlusswiderstand J, an den mit einem Vorschaltwiderstand 4 die Hauptstromspule 5 eines wattmetrischen Systems 1 angeschlossen ist. Die Spannungsspule 6 dieses Wattmeters liegt an den Klemmen einer kleinen Dynamomaschine/, deren Welle mit der des Motors 1 gekuppelt ist. Die Spannungsspule wird also bei konstanter Erregung der Tourendynamo einen Strom erhalten, der der Drehzahl des Motors proportional ist, und der Ausschlag des Wattmeters ist gegeben durch das Produkt Stromstärke mal Drehzahl des Motors.
Der Zeiger 8 des Wattmeters 1, dessen Ausschlag nur in Richtung des angezeichneten Pfeiles erfolgt, trägt isoliert einen Anschlag 9, der zwei verschiedene Kontakte 10, 11 und 12, 13 beeinflusst. Bei einer gewissen Grösse des Ausschlages wird der Kontakt zwischen dem festen Punkt 13 und dem an einer Feder 15 beweglich angeordneten Kontakt 12 geschlossen, wodurch der Hauptschalter 28 der Motorleitung in Ausschaltstellung gebracht wird.
Dies geschieht zweckmässig unter Zwischenschaltung eines Zeitrelais 29 in der Weise, dass beim Schliessen des Kontaktes 12, 13 die Stromspule 25 des Zeitrelais aus der Batterie 24 Strom empfängt und mit der eingestellten Verzögerung ihren Ankerkontakt 26 schliesst, der seinerseits den Stromkreis eines an die Batterie 24 gelegten Auslöserelais 27 schliesst, durch das der von einer Feder 28' beeinflusste Hebel des Schalters 28 freigegeben und der Schalter in Ausschaltstellung gebracht wird.
Zweckmässig ist eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen, die gefährliche Motorbeanspruchungen bereits vor Erreichung der Ausschaltgrenze, beispielsweise bei Annäherung bis auf 20% an den Gefahrwert, anzeigt und eine derartige rechtzeitige Regelung gestattet, dass keine an sich vermeidbaren, den
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Betrieb störenden Unterbrechungen hervorgerufen werden. Es ist deshalb im Stromkreis einer an die Batterie 24 angeschlossenen Signallampe 23 ein Kontakt 21, 22 vorgesehen, der so lange offen bleibt, als der Kontakt 10, 11 des Wattmeterzeigers 8 geschlossen ist und dessen Schliessung die Signallampe 23 aufleuchten lässt und damit das Anwachsen des Wertes Stromstärke mal Umdrehungszahl des Motors auf eine gefährliche Grösse rechtzeitig anzeigt.
Die Schliessung des Kontaktes 21, 22 geschieht in folgender
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so lange an dem Kontaktteil 77 gehalten, als 80% des Gefahrwertes nicht überschritten sind. Bewegt sich der Zeiger 8 weiter in der Pfeilrichtung, so wird der Kontakt 10, 11 geöffnet und hiedurch der Stromkreis eines an der Batterie 24 liegenden Relais 18 unterbrochen, dessen Anker 19 in der Ruhestellung den Kontakt 21, 22 geschlossen hält.
Durch das wattmetrische Zeigermessgerät 5, 6, 8 wird nur eine Stromrichtung in dem Anker des Motors 1 und eine Spannungsrichtung der Dynamomaschine 7 in Betracht gezogen. Es kann aber das fraglich Produkt aus Umdrehungsgeschwindigkeit und Stromstärke auch bei Umkehrung der Stromrichtung oder der Spannung einen Höchstwert erreichen ; es kann sich z. B. die Stromrichtung des Ankers bei gleichbleibender Drehrichtung, also gleichbleibendem Vorzeichen der Spannung der Tourendynamo, umkehren, wenn gebremst wird und der Motor als Dynamo arbeitet.
Es ist daher noch ein zweites Wattmeter 11 vorgesehen, dessen Spulen 5'und 6'denen des Wattmeters I derart parallel geschaltet sind, dass sein Zeiger anschlägt, wenn die Stromrichtung oder der Drehsinn des Motors allein sich umkehrt, in welchem Fall das Wattmeter I nicht ansprechen und den Kontakt 10, 11 geschlossen halten würde. Die beim Ausschlag des Zeigers 8'zunächst hervorgerufene Unterbrechung des Kontaktes zwischen 10'und 11' der in Reihe mit dem Kontakt 10, 11 liegt, unterbricht den Stromkreis des Relais 18 und bringt die Signallampe 23 zum Leuchten.
Bei weiterem Ausschlag des Zeigers 8'wird, sobald das Produkt den zulässigen Höchstwert erreicht hat, der zu dem Kontakt 12, 13 parallel geschaltete Kontakt 12', 131 gesehlossen, so dass die Motorleitung durch den Schalter 28 unterbrochen wird.
Das Ansprechen des Relais 29 bei Umkehr der Stromrichtung im Motoranker lässt sich auch ohne Zuhilfenahme eines zweiten Wattmetersystems erreichen. Es wird zu diesem Zweck mit dem in der Figur
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für die Spannungs-oder Stromspule des Wattmeters I so verbunden, dass beim Umschalten des Motors zwangläufig auch die Stromrichtung in der betreffenden Wattmeterspule geändert wird.
Es sei noch erwähnt, dass zur Sicherung gegen Fremdfelder, die bei den sehr grossen Stromstärken des Motors im Walzbetrieb sehr hohe Werte annehmen, das Wattmeter zweckmässig eisenlos gewählt und durch eine zweckentsprechende Panzerung geschützt wird. Der gusseiserne Sehutzkasten, dessen die gesamte Schaltanordnung zur Sicherung gegen mechanische Beschädigungen in dem rauhen Walzwerk bedarf, ist hiefür nicht ausreichend, da in dem Gusseisen sich unter der Einwirkung fremder Felder leicht feste Pole ausbilden. Es ist daher nötig, das System des wattmetrischen Relais noch durch eine besondere Panzerung zu schützen, welche zweckmässig aus isolierten Blechen zusammengesetzt ist, deren Hauptfläche senkrecht zur Achse der beweglichen Spule liegt.
Neben der Wattmeteranordnung wird auch noch das gebräuchliche Überstromrelais angebracht