CH661821A5

CH661821A5 - Schaltung zur steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen antrieben.

Info

Publication number: CH661821A5
Application number: CH437083A
Authority: CH
Inventors: Bernhard Dietrich
Original assignee: Sds Elektro Gmbh
Priority date: 1982-08-17
Filing date: 1983-08-10
Publication date: 1987-08-14
Also published as: DE3230561A1; JPS5963989A; DE3230561C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Gleich- oder Wechselstromantrieben, bestehend aus einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Betätigung von im Hauptstromkreis liegenden Kontakten, von denen zwei Kontaktpaare zur Polumkehr als Umschalter geschaltet sind und aus zwei in einem Steuerkreis liegenden Spulen deren Erregung über die Drehrichtung des Antriebes bestimmende Steuerkontakte geschaltet wird.

Beispielsweise zur Steuerung eines Drehstrommotors erfordert die bisher allgemein übliche Schaltung zwei gleichartige Schütze, deren Anker jeweils mindestens zwei, bei vorgeschriebener allpoliger Abschaltung jedoch drei Arbeitskontakte betätigen. Die Drehrichtungsumkehr erfolgt durch Pasenvertau-schung, wozu zwei Arbeitskontakte des einen Schützes mit zwei Arbeitskontakten des anderen Schützes so verdrahtet sind, dass sich zwei als Umschalter wirkende Kontaktpaare ergeben. Die beiden Schütze sind entweder durch mechanische Verbindung ihrer Anker oder elektrisch über Hilfskontakte gegeneinander verriegelt, so dass ein gleichzeitiges Ansprechen beider Schütze und damit ein Kurzschluss zwischen zwei Phasen verhindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, deren Schaltgerät nur noch aus einem einzigen Schütz besteht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare ein gemeinsamer Kontaktbetätiger vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis beider Spulen liegenden Anker verbunden ist, der eine mittlere Ruhelage hat und von der einen Spule in die eine Endlage, von der anderen Spule in die andere Endlage bewegbar ist.

Durch die Zusammenfassung und gemeinsame Betätigung zumindest der für die Drehrichtungsumkehr benötigten beiden Kontaktpaare gegebenenfalls aber auch eines dritten Kontaktpaares bei einem Drehstromantrieb mit geforderter allpoliger Abschaltung im Stillstand, wird nicht nur eines der beiden bisher notwendigen Schütze eingespart, sondern es vermindert sich auch der Verdrahtungsaufwand für die Kontaktpaare. Des weiteren ist auch eine zusätzliche mechanische oder elektrische Verriegelung nicht mehr notwendig, da der Kontaktbetätiger selbst bei infolge eines Fehlers auftretender Erregung beider Spulen im ungünstigsten Fall nur eine seiner beiden Endlagen einnehmen kann.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, dass für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare ein gemeinsamer Kontaktbetätiger vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis beider Spulen liegenden Anker verbunden ist, dass der Magnetkreis mindestens einen Dauermagneten enthält, dass zur Erreichung der einen Endlage des Ankers beide Spulen eine gleichsinnige Durchflutung in der einen Richtung, zur Erreichung der anderen Endlage eine gleichsinnige Durchflutung in der entgegengesetzten Richtung und zur Erreichung der Mittellage jeweils gleichgrosse, jedoch gegeneinander gerichtete Durchflutungen erzeugen.

Zusätzlich zu den mit der erstgenannten Lösung erzielten Vorteilen wird mit dieser zweiten Lösung der Steuerleistungsbedarf der Schaltung erheblich vermindert.

Eine vorteilhafte, nämlich bezüglich der für die Ansteue-rung der beiden Spulen vorgesehenen Steuerkontakte besonders einfache Weiterbildung dieser Lösung besteht darin, dass das Wicklungsende der einen Spule und der Wicklungsanfang der anderen Spule über einen gemeinsamen Taster mit einem Arbeitskontakt mit dem einen Anschluss einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und dass der Wicklungsanfang der einen Spule und das Wicklungsende der anderen Spule über je einen Taster mit einem Umschaltkontakt mit beiden Anschlüssen der Gleichspannungsquelle verbunden ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Schaltungen nach der Erfindung dargestellt: Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Schaltung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Schaltung,

Fig. 3 ein Diagramm der Durchflutungsrichtungen und der hierdurch erreichten Ankerbewegungsrichtungen bzw. Ankererstellungen der zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein für die erste Ausführungsform der Schaltung verwendbares Schaltgerät,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Schaltgerät der Fig. 4 längs der Linie A-A,

Fig. 6 einen Schnitt durch ein für die zweite Ausführungsform der Schaltung verwendbares Schaltgerät,

Fig. 7 einen Schnitt durch das Schaltgerät nach Fig. 6 längs der Linie B-B,

Fig. 8 einen Schnitt durch das Schaltgerät der Fig. 6 längs der Linie D-D und

Fig. 9 einen Teilschnitt durch das Schaltgerät nach Fig. 6 längs der Linie C-C.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Schaltung zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren, aus einem Drehstromnetz R, S, T, Mp gespeisten Drehstrommotors M darge5

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stellt. Die Phasen R bzw. S bzw. T des Drehstromnetzes sind über Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw, 5, 6 mit den entsprechenden Anschlüssen des Motors verbunden. Jedes Kontaktpaar besteht aus vier Festkontakten und einer beweglichen Kontaktbrücke mit mittlerer Ruhelage, bildet also einen Umschalter mit den drei Stellungen «Ein», «Aus», «Ein». Die motorseiti-gen Festkontakte 4 und 6 der Kontaktpaare 3, 4 und 5, 6 sind durch Drahtbrücken derart kreuzweise miteinander verbunden, dass in der einen Endlage die Phasen S und T im Bezug auf die andere Endlage vertauscht an den entsprechenden Motoranschlüssen anliegen. Die Festkontaktanschlüsse der Kontakte 1, 2, 3 und 5 sind über Drahtbrücken parallelgeschaltet, wobei das Kontaktpaar 1, 2 lediglich dazu dient, den Motor M bei Stillstand allpolig vom Netz zu trennen.

Die Kontaktbrücken der Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6 sitzen auf einem gemeinsamen Kontaktbetätiger 10, der ausserdem die Kontaktbrücke eines weiteren Umschaltkontaktpaares 7, 8 trägt. Der Kontaktbetätiger 10 ist mit dem Anker eines Schaltgerätes verbunden, das zwei getrennte Spulen MCI und MC2 umfasst. Während die einen Anschlüsse der Spulen im Punkt A3 zusammengeführt und mit dem einen Pol einer Speisespannungsquelle verbunden sind, bei der es sich beispielshalber um eine Gleichspannungsquelle zwischen 6 und 24 V handeln kann, sind die anderen Anschlüsse AI der Spule MCI und A2 der Spule MC2 über je einen Arbeitskontakt-Taster T1 bzw. T2 im Schaltungspunkt B zusammengeführt, der über einen Ruhekontakt-Taster T3 mit dem anderen Anschluss der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Wegen der hier vorgesehenen und allgemein üblichen Steuerung des Motors M über Tastkontakte ist in ebenfalls bekannter Weise eine Selbsthaltung in jeder der beiden Endstellungen erforderlich, die mittels des bereits erwähnten Kontaktpaares 7, 8 und unter zusätzlicher Verwendung eines Stromsparwiderstandes R verwirklicht ist. Ausgehend von einer mittleren Ruhelage wird der Kontaktbetätiger 10 beim Schliessen des Tasters T1 beispielsweise in die dem Linkslauf des Motors M entsprechende linke Endstellung gezogen, bei Betätigung des Tasters T2 über die mittlere Ruhelage hinweg in die'dann dem Rechtslauf des Motors M entsprechende rechte Endstellung gezogen und gelangt bei Betätigung des Tasters T3 aus jeder der beiden Endstellungen in die dem Motorstillstand entsprechende mittlere Ruhelage.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Steuerung des Motors M dargestellt. Bei gleicher Anordnung und Verschaltung der Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6 sowie im Fall der Fig. 1 ist hier der gemeinsame Kontaktbetätiger 10 mit dem Anker eines polarisierten Schaltgerätes mit den beiden Spulen MCI und MC2 verbunden. Das Wicklungsende der einen Spule MCI und der Wicklungsanfang der anderen Spule MC2 sind im Punkt A3 zusammengeführt und über einen Arbeitskontakt-Taster T4 mit dem einen Anschluss einer Gleichspannungsquelle verbunden. Der Wicklungsanfang AI der Spule MCI ist über einen Umschaltkontakt-Taster T5 mit beiden Anschlüssen dieser Gleichspannungsquelle verbunden, ebenso das Wicklungsende A2 über einen weiteren Umschaltkontakt-Taster T6. Wie später noch erläutert werden wird, ist das Schaltgerät so ausgebildet, dass es drei stabile Stellungen hat, so dass also zur Erreichung der rechten und der linken Endlage wie auch der mittleren Ruhelage des Kontaktbetätigers 10 jeweils nur ein kurzer Stromimpuls erforderlich ist. Ausgehend von der gezeichneten mittleren Ruhelage durchmesst also bei Betätigung des beispielsweise den Linkslauf des Motors M auslösenden Tasters T5 der Steuerstrom die Spulen MCI und MC2 in der einen Richtung, bei Betätigung des dann den Rechtslauf des Motors M auslösenden Tasters T6 hingegen in der anderen Richtung. Wird jedoch der Taster T4 betätigt, so durchfliesst der Steuerstrom die beiden Spulen MCI und MC2 in entgegengesetzter Richtung und bringt damit den Kontaktbetätiger 10 in seine mittlere Ruhelage, entsprechend dem Stillstand des Motors M. Infolge dieser besonders einfachen An-steuerung des Schaltgerätes verbunden mit dem polarisierten Magnetantrieb erübrigen sich Selbsthaltekontakte.

Das Diagramm der Fig. 3 erläutert nochmals die beim Schliessen der einzelnen Taster sich in den Spulen MCI und MC2 ergebenden Stromflussrichtungen und die dadurch ausgelösten Bewegungen des Kontaktbetätigers 10.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines für die Schaltung nach Fig. 1 verwendbaren Schaltgerätes im Schnitt, Fig. 5 einen weiteren Schnitt des gleichen Schaltgerätes längs der Linie A-A in Fig. 4. Innerhalb eines Kunststoffgehäuses 20 befinden sich zwei Spulenkörper 21 und 22 für die Spulen MCI und MC2. Die Spulenkörper 21 und 22 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten (vgl. Fig. 5) von einem weichmagnetischen Joch 23 umschlossen, das mit einem Mittelschenkel 23a zwischen den beiden Spulenkörpern 21 und 22 liegt. An seinen beiden Stirnflächen geht das Joch 23 in in die Bohrung der Spulenkörper 21 und 22 hineinreichende Kernstücke 24 und 25 über. In den Kernstücken 24 und 25 ist eine Führungsstange 26 für einen weichmagnetischen Anker 27 verschieblich gelagert. An die Führungsstange 26 ist ein um eine gerhäusefeste Achse 28 drehbarer Hebel 29 angelenkt. Mit dem anderen Ende greift der Hebel 29 in einen Schieber 30 ein, der den Kontaktbetätiger 10 bildet. Der Schieber 30 trägt die Kontaktbrücken der in Fig. 1 dargestellten Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6. Jede dieser Kontaktbrücken besteht aus zwei gleichartigen, gegeneinander gefederten Brückenteilen 31a und 31b.

Die stabile Mittelstellung des Schiebers 30 und damit des Ankers 27 gewährleistet eine Mittelstellungsfeder, die aus zwei vorgespannten Schraubendruckfedern 32a und 32b in einer Ausnehmung des Gehäuses 20 besteht. Die einander abgewandten Enden der Schraubenfedern 32a, 32b stützen sich ständig gegen entsprechende Flächen des Gehäuses 20 ab. Die einander zugewandten Enden der Schraubenfedern 32a, 32b stützen sich in der gezeichneten mittleren Ruhelage sowohl an zwei in die Ausnehmung des Gehäuses 20 hineinreichende Nasen (vgl. auch Fig. 9) als auch an einem Fortsatz 33 des Schiebers 30 ab. Diese Anordnung ist so getroffen, dass bei Bewegung des Schiebers 30 aus seiner Ruhelage infolge Erregung einer der beiden Spulen MCI oder MC2 der Schieberfortsatz 33 jeweils nur die in seiner Bewegungsrichtung liegende Schraubenfeder komprimiert, während die andere Schraubenfeder unter Erhaltung ihrer Vorspannung sich dann nur gegen die Gehäusenasen abstützt.

In den Fig. 6 bis 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines für die Schaltung nach Fig. 2 verwendbaren, polarisierten Schaltgerätes dargestellt. Dessen Kontaktapparat stimmt bezüglich der Motorstromkontakte mit demjenigen des Schaltgerätes nach den Fig. 4 und 5 überein. Hingegen besteht der Magnetantrieb aus einem einzigen Spulenkörper 40, der in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die eine die Spule MCI und die andere die Spule MC2 enthält. In der Bohrung des Spulenkörpers 40 ist ein Anker 41 verschiebbar gelagert, der beidseits über die Stirnflächen des Spulenkörpers 40 hinausreicht und dort je eine Polplatte 42 bzw. 43 trägt. An zwei gegenüberliegenden Seiten wird der Spulenkörper 40 von zwei innenliegenden, L-förmigen Jochen 44a und 44b, sowie von zwei davon beabstandeten, aus-senliegenden Jochen 45a und 45b umschlossen. Zwischen den Jochen 44a, 44b und den Jochen 45a und 45b befinden sich quaderförmige Dauermagnete 46a und 46b. Die Polplatten 42 und 43 des Ankers 41 wirken mit den ihnen zugewandten Stirnflächen der Joche 44a, 44b und 45a, 45b zusammen. Die verschiedenen wirksamen Magnet- und Federkräfte sind hierbei so aufeinander abgestimmt, dass das Schaltgerät tristabiles Verhalten hat, also jeweils ein kurzer Stromimpuls genügt, um den Anker in seine linke Endlage, seine rechte Endlage oder seine mittlere Ruhelage zu bringen.

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2 Blätter Zeichnungen

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1. Schaltung zur Steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Gleich- und Wechselstromantrieben, bestehend aus einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Betätigung von im Hauptstromkreis liegenden Kontakten, von denen zwei Kontaktpaare zur Polumkehr als Umschalter gestaltet sind und aus zwei in einem Steuerkreis liegenden Spulen, deren Erregung über die Drehrichtung des Antriebes bestimmende Steuerkontakte geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare (3, 4; 5, 6) ein gemeinsamer Kontaktbetätiger (10) vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis der beiden Spulen (MCI und MC2) liegenden Anker (27) verbunden ist, der eine mittlere Ruhelage hat und von der einen Spule (MCI) in die eine Endlage, von der anderen Spule (MC2) in die andere Endlage bewegbar ist.

2. Schaltung zur Steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Gleich- oder Wechselstromantrieben, bestehend aus einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Betätigung von im Hauptstromkreis liegenden Kontakten, von denen zwei Kontaktpaare zur Polumkehr als Umschalter geschaltet sind, und aus zwei in einem Steuerkreis liegenden Spulen, deren Erregung über die Drehrichtung des Antriebes bestimmende Steuerkontakte geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare (3, 4; 5, 6) ein gemeinsamer Kontaktbetätiger (10) vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis beider Spulen (MCI und MC2) liegenden Anker (41) verbunden ist, dass der Magnetkreis mindestens einen Dauermagneten (46a, 46b) enthält, dass zur Erreichung der einen Endlage des Ankers (41) beide Spulen (MCI, MC2) eine gleichsinnige Durchflutung in der einen Richtung, zur Erreichung der anderen Endlage eine gleichsinnige Durchflutung in der entgegengesetzten Richtung und zur Erreichung der Mittellage jeweils gleichgrosse, jedoch gegeneinander gerichtete Durchflutungen erzeugen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wicklungsende der einen Spule (MCI) und der Wicklungsanfang der anderen Spule (MC2) über einen gemeinsamen Taster (T4) mit einem Arbeitskontakt mit dem einen Anschluss einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und dass der Wicklungsanfang (AI) der einen Spule (MCI) und das Wicklungsende (A2) der anderen Spule (MC2) über je einen Taster (T5, T6) mit einem Umschaltkontakt mit beiden Anschlüssen der Gleichspannungsquelle verbunden sind.