Die Erfindung betrifft eine Stern-Dreieck-Schaltvorrichtung zum Anlassen von Drehstrom-Elektromotoren.
Zum Anlassen von grösseren Drehstrom-Elektromotoren sind Stern-Dreieck-Schalter bekannt, welche aus einem Netzschütz, einem Sternschütz und einem Dreieckschütz bestehen sowie einem elektrischen Zeitrelais, welches auf die entsprechende Umschaltzeit einstellbar ist. Bei diesen bekannten Stern-Dreieckschaltern wird beim Einschalten der Steuerspannung zunächst das Netzschütz eingeschaltet und mittels eines Hilfskontakts im Netzschütz wird auch das Sternschütz eingeschaltet, womit der Motor in Sternstellung an die Netzspannung gelegt wird. Nach Ablauf der eingestellten Umschaltzeit von einigen Sekunden schaltet das elektrische Zeitrelais zuerst das Netzschütz aus und nach kurzer Verzögerungspause von etwa 20 ms schaltet das Zeitrelais das Sternschütz aus und das Dreieckschütz ein. Ein Hilfskontakt am Dreieckschütz schaltet danach auch das Netzschütz wieder ein.
Stern-Dreieck-Schalter dieser Art haben verschiedene Nachteile. Die Verwendung von Kombinationen aus drei Einzelschützen und einem elektrischen Zeitrelais erfordert fünf stromabhängige Wicklungen und eine grosse Zahl von Anschlussklemmen an den Schützen und am Relais, die unübersichtlich verteilt sind. Dies bedingt zahlreiche Drahtverbindungen, welche die Übersichtlichkeit erschweren. Ferner zeigen diese bekannten Stern-Dreieck-Schalter eine gewisse Störanfälligkeit, indem bei Netzausfall oder Manipulationen während des Umschaltens die Schalterbetätigungsreihenfolge gestört werden kann und Überschläge bzw. Kurzschlüsse auftreten können. Schliesslich haben die bekannten Stern-Dreieck-Schalter auch den Nachteil, dass sie relativ gross und teuer in der Herstellung sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, kompakte und billige Stern-Dreieck-Schaltvorrichtung mit geringer Störanfälligkeit zu schaffen, mit welcher die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden können.
Die erfindungsgemässe Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie neben einem Netzschütz ein Umschaltschütz, das zum Umschalten von Dreieck- auf Sternstellung betätigbar ist, eine vom Netzschützmagnet betätigbare Klinke zum mechanischen Verriegeln des Umschaltschützes in der Sternstellung, ein mechanisches Verzögerungs-Hemmwerk zum Ausschalten des Netzschützes nach vorbestimmter Anlaufzeit, ein Dämpfungsglied zum Verzögern des Zurückziehens der Klinke und damit der Freigabe des Umschaltschützes nach dem Ausschalten des Netzschützes während zumindest der Funkenlöschzeit und Mittel zum anschliessenden Wiedereinschalten des Netzschützes aufweist.
Da diese Vorrichtung nur zwei Schütze benötigt, kann sie als kompakte, preisgünstige Einheit mit kleinen Abmessungen gebaut werden. Mit nur zwei strom abhängigen Wicklungen kann ihre Störanfälligkeit gering sein. Ein Öffnen der Stern Kontakte unter Strom ist auch bei Ausfall der Steuerspannung und/oder der Netzspannung bzw. bei Manipulationen während des Anlaufes ausgeschlossen, da das in Sternstellung gebrachte Umschaltschütz mit dem Einschalten des Netzschützes mechanisch verriegelt wird und bis nach dem Öffnen des Netzschützes verriegelt bleibt.
Für das Ein- und Ausschalten des Netzschützes kann ein vom Umschaltschützmagnet bewegbares, mit dem Verzögerungs-Hemmwerk zusammenwirkendes Steuerschaltbetätigungsglied vorgesehen sein. Die Bewegungen dieses Gliedes können mittels eines zweiten Dämpfungsgliedes verzögert werden, so dass das Einschalten des Netzschützes stets erst nach erfolgtem Umschalten des Umschaltschützes stattfindet.
Das mechanische Verzögerungs-Hemmwerk kann ein mechanisches Uhrwerk enthalten. Es kann aber z. B. auch aus einem mit einer Feder vorgespannten Dämpfungsglied bestehen, wobei die Federvorspannung einstellbar sein kann.
Die Dämpfungsglieder können vorzugsweise ölhydraulische Dämpfungsglieder sein, die auch bei hoher Schalthäufigkeit eine lange Lebensdauer aufweisen können.
Das Umschaltschütz und das Netzschütz können vorzugsweise neben den Magnetspulen angeordnete Schaltstössel aufweisen, welche über Wippen betätigbar sind. Eine solche Anordnung ermöglicht eine bequeme Auswechslung dieser Spulen, was eine leichte Umstellung auf andere Steuerspannungen erlaubt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema der gesamten Schaltvorrichtung,
Fig. 2 schematisch eine Ansicht des vorderen Teiles der Vorrichtung und
Fig. 3 ebenfalls schematisch eine Ansicht des hinteren Teiles der Vorrichtung.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, besteht die Schaltvorrichtung im wesentlichen aus dem Umschaltschütz 1, dem Netzschütz 2, dem mechanischen Verzögerungs-Hemmwerk 3 und den ölhydraulischen Dämpfungsgliedern 4 und 5. Mit 24 ist der Elektromotor mit den Motorklemmen bezeichnet.
Anhand der Figuren 2 und 3 wird nachfolgend die Funktionsweise der Schaltvorrichtung beschrieben.
Beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung wird zuerst das Umschaltschütz 1 in Sternstellung geschaltet. Dazu erhält beim Einschalten der an die Klemmen 6 gelegten Steuerspannung die Spule 7 Strom über den Hilfskontakt 8 (Fig. 2), und der Magnet 9 schliesst über die Wippe 10 und den Stössel 10' dieSternkon- takte 11 des Umschaltschützes 1 (Fig. 3).
Die Wippe 10 zieht über die Zugfeder 12 auch den um die Achse 13' drehbaren Mitnehmer 13 nach, und dieser schiebt mittels der Schubstange 14 das Pendel 15 nach rechts (Fig. 2).
An die Schubstange 14 ist das ölhydraulische Dämpfungsglied 4 angeschlossen, das die Bewegungen der Teile 13, 14 und 15 bremst und damit verzögert. Die Schubstange 14 wird vom Hemmhebel 25 des Verzögerungs-Hemmwerkes 3 in einer nicht dargestellten Zwischenstellung aufgehalten, in der das Pendel 15 über dem Hilfskontakt 16 steht und diesen schliesst.
Dadurch erhält auch die Spule 17 über den Kontakt 16 Strom, und der Magnet 18 schliesst über die Wippe 19 und den Stössel
19' die Netzkontakte 20 des Netzschützes 2. Gleichzeitig wird mittels der Zugstange 21 die hintere Klinke 22a unter die Wippe 10 geschoben, welche damit in der eingeschalteten Stellung verriegelt bleibt (in Fig. 3 in gestrichelten Linien dargestellt). Der angeschlossene Elektromotor 24 läuft nun in Sternstellung, d. h. in der Anlaufstellung.
Sobald der Elektromotor eine vorgegebene Tourenzahl erreicht hat, das heisst nach Ablauf der am Verzögerungs Hemmwerk 3 eingestellten Umschaltzeit von beispielsweise etwa 10 Sekunden, entklinkt der Hemmhebel 25 die Schiebestange 14, welche darauf das Pendel 15 in die in Figur 2 mit gestrichelten Linien dargestellte Lage schiebt, so dass die Hilfskontakte 8 und 16 geöffnet und die Spulen 7 und 17 stromlos werden. Die Wippe 10 des Umschaltschützes 1 bleibt vorerst durch die Klinke 22a mechanisch verriegelt, während der Magnet 18 des Netzschützes 2 die Netzkontakte 20 öffnet.
Erst mit diesem Öffnen drückt die Wippe 19 über die Zugstange 21 die Klinke 22a unter der Wippe 10 hervor, wobei die Bewegung der Klinke 22a (die mit der Wippe 19 nur kraftschlüssig verbunden ist) durch das ölhydraulische Dämpfungsglied 5 eine Verzögerung erfährt, so dass sich die Wippe 10 erst nach der Funkenlöschzeit (etwa 20 msec) wieder in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage bewegt und mit Hilfe des Stössels 10' die Sternkontakte 11 öffnet und die Dreieckkontakte 23 schliesst. Durch die mechanische Verriegelung der Wippe 10 wird gewährleistet, dass die Sternkontakte 11 unter allen Umständen geschlossen bleiben, bis die Netzkontakte 20 geöffnet worden sind.
Die durch das Dämpfungsglied 5 gegebene Verzögerung bewirkt dabei, dass die Umschaltung von Stern- auf Dreieckstellung stromlos erfolgt, das heisst, dass bei der Umschaltung die Stromzuleitung vom Netz schon so lange abgeschaltet ist, dass an den Umschaltkontakten keine Schaltfeuer mehr entstehen können.
Von der Wippe 10 werden dann mit einer durch das ölhydraulische Dämpfungsglied 4 bewirkten Verzögerung auch die Schubstange 14 und das Pendel 15 wieder gegen die in Figur 2 nicht dargestellte Zwischenstellung zurückgeführt, wobei der Hilfskontakt 16 wieder geschlossen wird, die Spule 17 wieder Strom erhält und der Magnet 18 über die Wippe 19 und den Stössel 19' die Netzkontakte 20 schliesst. Die Wippe 19 und die Zugstange 21 bewegen sich dabei in die in Figur 3 mit unter brochenen Linien dargestellte Lage zurück, wobei die ebenfalls von der Zugstange 21 bewegte vordere Klinke 22b unter den in der nicht dargestellten Zwischenstellung befindlichen Mitnehmer 13 gezogen wird.
Dadurch werden die Schubstange 14 und das Pendel 15 in dieser Zwischenstellung festgehalten, so dass der Hilfskontakt 16 und die Netzkontakte 20 geschlossen bleiben, während der Hilfskontakt 8 geöffnet bleibt, und der angeschlossene Elektromotor 24 in Dreieckstellung läuft, das heisst auf Voll-Leistung. (Die hintere Klinke 22a macht die Bewegung nicht vollständig mit, da sie am Ende der in der ausgezogen dargestellten Stellung befindlichen Wippe 10 anliegt.)
Nach dem Ausschalten der Steuerspannung an den Klemmen 6 öffnet der Netzmagnet 18 die Netzkontakte 20, wodurch der Elektromotor 24 ausgeschaltet wird und das Schaltsystem wieder in die Ausgangsstellung zurückfällt.