DE1107338B - Anordnung zum Anlaufschutz elektrischer Maschinen durch in den Wicklungen liegende Thermowaechter - Google Patents

Anordnung zum Anlaufschutz elektrischer Maschinen durch in den Wicklungen liegende Thermowaechter

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DE1107338B
DE1107338B DEV17768A DEV0017768A DE1107338B DE 1107338 B DE1107338 B DE 1107338B DE V17768 A DEV17768 A DE V17768A DE V0017768 A DEV0017768 A DE V0017768A DE 1107338 B DE1107338 B DE 1107338B
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DE
Germany
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thermal
temperature
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auxiliary device
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Application number
DEV17768A
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English (en)
Inventor
Hans Schuchardt
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Continental Elektronidustrie AG
Original Assignee
Continental Elektronidustrie AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature

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  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Description

  • Anordnung zum Anlaufschutz elektrischer Maschinen durch in den Wicklungen liegende Thermowächter Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anlaufschutz elektrischer Maschinen durch Thermowächter, die in den einzelnen Wicklungen der Maschine liegen. Besonders ist diese Anordnung zum Anlaufschutz von Asynchronmotoren geeignet, deren Läufer bei Blockierung ihre Grenztemperatur erreichen, bevor die Ständerwicklung ihre thermische Grenze erreicht hat.
  • Es ist bekannt, Drehstrom-Asynchronmotore durch in den Wickelkopf der Ständerwicklung eingebaute Thermowächter vor Überlastung und damit vor Übererwärmung zu schützen. Diese Thermowächter bestehen meist aus einem Bimetallstreifen, der infolge seiner thermischen Durchbiegung einen Kontakt öffnet oder schließt, wenn die Temperatur des Wickelkopfes die thermische Grenze überschreitet, und schalten einen Hilfsstrom, der den Motorstrom abschaltet.
  • Es gibt nun Drehstrom-Asynchronmotore, bei denen, wenn sie beim Einschalten blockiert sind, die Temperatur des Läufers ihre kritische Grenze erreicht, während die Temperatur der Ständerwicklung ihre kritische Grenze noch nicht erreicht hat; beim Lauf tritt jedoch infolge der kleineren Läuferströme sowie der Kühlung durch die Luftventilation diese starke Läufererwärmung nicht auf. Bei diesen Motoren ist im blockierten Zustand jedoch der Schutz durch Thermowächter in der Wicklung unwirksam. Um für die Blockierung einen Schutz zu erzielen, müssen also in den Läufer auf die Läufergrenztemper aturen eingestellte Thermowächter eingesetzt werden, die über Schleifringe angeschlossen sind, eine Anordnung, die die Ausbildung des Motors erheblich kompliziert. _ Zum Schütz des Anlaufs eines Motors ist es auch bekannt, ein für den Lauf des Motors vorgesehenes Schutzrelais durch Parallelschalten eines Widerstandes während des Anlaufs unempfindlicher zu machen, so daß keine Abschaltung des Motors während des Anlaufs erfolgt. Diese Herabsetzung der Empfindlichkeit erfolgt durch ein thermisches Zeitrelais, das durch einen von der Spannung an den Motorklemmen abhängigen Strom geheizt wird. Dieser Schutz ist jedoch nicht vollkommen, da Motor und thermisches Relais an Orten mit unterschiedlicher Lufttemperatur angeordnet sein können und die thermische Zeitkonstante des kleinen thermischen Relais bedeutend kleiner als die thermische Zeitkonstante des großen Motors ist, was zu Fehlauslösungen oder Überlastungen führen kann. Weiterhin erhöhen eine indirekte Beheizung oder Sättigungsstromwandler zwar die Zeitkonstante im Anlaufbereich, jedoch berücksichtigen sie die unterschiedlichen Kühlungsverhältnisse beim laufenden Motor und stehenden Motor (Abkühlung, Blockierung) durch die vom Läufer bzw. den an diesen angebauten Lüftern hervorgerufene Ventilation nicht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, gerade die eben aufgezeigten Nachteile zu vermeiden, was erfIndungsgemäß dadurch erreicht wird, daß zwei Thermowächter mit unterschiedlicher Ansprechtemperatur vorgesehen sind und der Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur bei sich drehendem Läufer und normalem Temperaturverlauf durch eine Hilfsvorrichtung unwirksam gemacht ist. Dabei ist der Thermowächter mit der höheren Ansprechtemperatur auf die Grenztemperatur der Ständerwicklung eingestellt, während der Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur eingestellt ist auf die Temperatur, die die Ständerwicklung bei Blokkierung in dem Augenblick erreicht, in dem am Läufer die Grenztemperatur auftritt. Dabei können die zwei Thermowächter als Arbeitskontakte ausgebildet und parallel geschaltet sein und die Hilfsvorrichtung als Ruhekontakt mit dem Thermowächter mit niedrigerer Ansprechtemperatur in Reihe geschaltet sein; die Abschaltung muß dann erfolgen, wenn der Thermowächter den Hilfsstrom einschaltet. Es ist jedoch auch möglich, däß die zwei Thermowächter als Ruhekontakte ausgebildet und in Reihe geschaltet sind und die Hilfsvorrichtung als Arbeitskontakt mit dem Thermowächter mit niedrigerer Ansprechtemperatur parallel geschaltet ist; die Abschaltung muß dann erfolgen, wenn der Thermowächter den Hilfsstrom unterbricht.
  • Häufig ist es ausreichend, wenn die Schutzanordnung nach der Erfindung in einer Phasenwicklung der Maschine untergebracht ist und dabei die Abschaltung des Motors besorgt. Zweckmäßig ist jedoch, in jeder je einer Phase zugeordneten Wicklung des Motors je zwei Thermowächter mit unterschiedlicher Ansprechtemperatur vorzusehen und die Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur bei normalem Temperaturverlauf in den Wicklungen durch je eine Hilfsvorrichtung unwirksam zu machen. Auch können alle Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur durch eine gemeinsame Hilfsvorrichtung unwirksam gemacht werden. Bei einer weiteren Ausführung kann auch die Kurzschlußüberwachung nur in einer Phasenwicklung vorgesehen werden, während die allgemeine Schutzanordnung in allen drei Phasenwicklungen vorgesehen ist.
  • Die Hilfsvorrichtung kann z. B. aus einem von der Drehung des Motors beeinflußten Schalter oder aus einem von einem ohnehin vorhandenen Tachometerdynamo beaufschlagten Relais bestehen und den Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur bei laufendem Motor und damit bei normalem Temperaturverlauf in der Wicklung unwirksam machen. Wenn aber der Läufer des Motors blockiert ist, würde der Schalter als Hilfsvorrichtung den thermischen Wächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur einschalten, so daß eine schnelle und rechtzeitige Abschaltung des Motors erfolgt.
  • Einen einfacheren Weg bringt jedoch eine weitere Erfindung, indem sie den Effekt ausnutzt, daß die Wickelkopftemperatur bei Blockierung schneller ansteigt als bei einem Anlauf, bedingt durch die länger anstehenden Kurzschlußströme sowie durch das Fehlen der Luftzirkulation. Dieses wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines zusätzlichen Thermowächters als Hilfsvorrichtung erzielt, der gegenüber der Motorwicklung wärmeisoliert und für eine noch niedrigere Ansprechtemperatur als die Temperaturgrenze der zwei Thermowächter vorgesehen ist. Die Wärmeisolierung des zusätzlichen Thermowächters soll bewirken, daß dieser bei schnell ansteigender Temperatur stark verzögert auslöst, während er bei normal ansteigender Temperatur, wie es dem normalen Temperaturanstieg in den Wicklungen des Motors entspricht, bei der eingestellten Temperaturgrenze anspricht. Der zusätzliche Thermowächter wirkt entgegengesetzt zu den beiden Thermowächtern. Vorzugsweise sind alle Thermowächter als Bimetallschalter ausgebildet.
  • An Hand der Schaltbilder soll das Wesen der Erfindung näher erläutert werden.
  • In Bild 1 ist der aus dem Netz R-S-T gespeiste Motor M dargestellt. Die Motorwicklungen werden durch eine Schutzanordnung A überwacht, die mit Hilfe eines Relais Re den Netzschalter N betätigt.
  • Nach Bild 2 besteht die Schutzanordnung A aus zwei Thermowächtern 3 und 4, die als Arbeitskontakte ausgebildet sind. Der Thermowächter 4 besitzt dabei eine niedrigere Ansprechtemperatur als der Thermowächter 3. Die Thermowächter 3 und 4 sind parallel geschaltet und liegen zwischen den Phasen R-T. In Reihe mit dem Thermowächter 4 liegt der zusätzliche Thermowächter 5, der mit einer Wärmeisolation 6 versehen ist. Der Thermowächter 5 ist als Ruhekontakt geschaltet und besitzt eine noch niedrigere Ansprechtemperatur als die zwei Thermowächter 3 und 4. Das Relais Re muß dann so ausgebildet sein, daß es bei Erregung den Motorstrom ausschaltet.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Bild 3 sind die zwei Thermowächter 3 und 4 als Ruhekontakte ausgebildet und in Reihe geschaltet und der zusätzliche Thermowächter 5 als Arbeitskontakt mit dem Thermowächter 4 parallel geschaltet. Das Relais Re muß dann so ausgebildet sein, daß es beim Abfall den Motorstrom ausschaltet.
  • Bei den Ausführungen nach den Bildern 2 und 3 können die Schutzanordnungen A in jeder je einer Phase zugeordneten Wicklung des Motors M vorgesehen sein und dann jeweils zwischen zwei Phasen R-S oder R-T oder T-R geschaltet werden, oder die Schutzanordnung kann nur in einer Phasenwicklung liegen, wie es in Bild 1 beispielsweise dargestellt ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Bild 4 ist die Schutzanordnung so ausgebildet, daß in jeder je einer Phase zugeordneten Wicklung des Motors M je zwei Thermowächter 3 und 4 vorgesehen sind und die Thermowächter 3 mit der niedrigeren Ansprechtemperatur mit nur einem zusätzlichen Thermowächter 5 hintereinander geschaltet sind, wobei die Thermowächter 3 und 4 als Arbeitskontakte und der zusätzliche Thermowächter 5 als Ruhekontakt ausgebildet sind.
  • Bei der Ausführungsart nach Bild 5 sind in jeder je einer Phase zugeordneten Wicklung des Motors je zwei Thermowächter 3 und 4 vorgesehen, die hintereinandergeschaltet sind, und den Thermowächtern 4 ist nur ein zusätzlicher Thermowächter 5 parallel geschaltet, wobei der Thermowächter 5 als Arbeitskontakt und die Thermowächter 3 und 4 als Ruhekontakte ausgebildet sind.
  • Die Schaltungen nach den Bildern 4 und 5 ermöglichen einen vollständigen Schutz aller Motorwicklungen bei gleichzeitiger Einsparung von Bimetallschaltern. Die beiden Schaltungen können noch weiter vereinfacht werden, indem für die drei Phasenwicklungen nur je ein Thermowächter 3 vorgesehen ist, während für alle drei Phasen gemeinsam nur je ein Thermowächter 4 und 5 vorgesehen ist, so daß eine Kurzschlußüberwachung nur in einer Phase für den gesamten Motor erreicht wird. Es sind auch noch andere Schaltmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung möglich.
  • Die Thermowächter 3, 4 und 5 sind zweckmäßig Schalter mit Bimetallstreifen als Schaltglieder. Dabei sind die Bimetalle der Thermowächter 3 und 4 dem Bimetall des Thermowächters 5 entgegengerichtet.
  • Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß einem auf die Grenztemperatur t, der Ständerwicklung bei normalem Betrieb abgestimmten Thermowächter 3 ein zweiter Thermowächter 4 beigegeben ist, der den Motor bei einer niedrigeren Wicklungstemperatur t4 abschaltet, die die Wicklung in dem Augenblick erreicht, in dem die Temperatur des blockierten Ständers ihre thermische Grenze erreicht, ausgehend vom kalten Zustand beim Einschalten. Dabei wird der Thermowächter 4 durch einen zusätzlichen Thermowächter 5 überwacht, der auf eine Temperatur t, eingestellt ist, die etwas unterhalb der Temperatur t, liegt. Durch die Wärmeisolation 6 spricht der zusätzliche Thermowächter 5 nur bei langsamem Temperaturanstieg vor dem Thermowächter 4 an und macht diesen damit unwirksam, bei schnellem Temperaturanstieg, also bei blockiertem Läufer dagegen wird die Wirkung des Thermowächters 4 zur vorzeitigen Abschaltung des Motors nicht beeinträchtigt.
  • Nach dem Ausführungsbeispiel in den Bildern 2 und 3 wird der zusätzliche Thermowächter 5 bei normalem, langsamem Temperaturanstieg in der Wicklung des eingeschalteten Motors bei der Temperatur t- (60° C) abschalten und damit den Thermowächter 4, der bei einer Temperatur t4 (70° C) auslöst, aus dem Stromkreis schalten. Der Motor wird dann erst durch den Thermowächter 3 abgeschaltet, wenn seine Wicklung die Grenztemperatur t. (110° C) erreicht hat. Steigt jedoch die Temperatur der Motorwicklung schnell an, dann wird der Thermowächter 4 eher seine Temperatur t4 erreichen als der wärmeisolierte zusätzliche Thermowächter 5, so daß der Motor dann schon bei einer Temperatur t4 (70° C) abgeschaltet wird.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zum Anlaufschutz elektrischer Maschinen, insbesondere Asynchronmaschinen, durch in den Wicklungen liegende Thermowächter, deren Läufer bei Blockierung ihre Grenztemperatur erreichen, bevor die Ständerwicklung ihre thermische Grenze erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Thermowächter mit unterschiedlicher Ansprechtemperatur vorgesehen sind und der Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur bei normalem Temperaturverlauf in der Wicklung durch eine Hilfsvorrichtung unwirksam gemacht ist.
  2. 2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Thermowächter als Arbeitskontakte ausgebildet und parallel geschaltet sind und die Hilfsvorrichtung als Ruhekontakt mit dem Thermowächter mit niedrigerer Ansprechtemperatur in Reihe geschaltet ist.
  3. 3. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Thermowächter als Ruhekontakte ausgebildet und in Reihe geschaltet sind und die Hilfsvorrichtung als Arbeitskontakt mit dem Thermowächter mit niedrigerer Ansprechtemperatur parallel geschaltet ist.
  4. 4. Schutzanordnung nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder je einer Phase zugeordneten Wicklung des Motors je zwei Thermowächter mit unterschiedlicher Ansp=echtemperatur vorgesehen und die Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur bei normalem Temperaturverlauf in den Wicklungen durch je eine Hilfsvorrichtung unwirksam gemacht sind.
  5. 5. Schutzanordnung nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder je einer Phase zugeordneten Wicklung des Motors je zwei Thermowächter mit unterschiedlicher Ansprechtemperatur vorgesehen und die Thermowächter mit der niedrigeren Ansprechtemperatur bei normalem Temperaturverlauf in den Wicklungen durch eine gemeinsame Hilfsvorrichtung unwirksam gemacht sind.
  6. 6. Schutzanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung ein zusätzlicher Thermowächter ist, der gegenüber der Motorwicklung wärmeisoliert ist und für eine noch niedrigere Ansprechtemperatur als die Temperaturgrenze der beiden Thermowächter vorgesehen ist.
  7. 7. Schutzanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Thermowächter entgegengesetzt zu den beiden Thermowächtern wirkt. B.
  8. Schutzanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Thermowächter Bimetallschalter sind.
  9. 9. Schutzanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung ein durch die Drehung des Motors beeinfiußter Schalter ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 645 156.
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