DE1141426B

DE1141426B - Schutzschaltung fuer bewegliche Krananlagen mit Drehstromspeisung ohne zusaetzlichenSchutzleiter

Info

Publication number: DE1141426B
Application number: DES69514A
Authority: DE
Inventors: Erich Siemoneit
Original assignee: Deutsche Bundesbank
Current assignee: Deutsche Bundesbank
Priority date: 1960-07-20
Filing date: 1960-07-20
Publication date: 1962-12-20

Description

Schutzschaltung für bewegliche Krananlagen mit Drehstromspeisung ohne zusätzlichen Schutzleiter Bei beweglichen Krananlagen werden in der Regel die elektrische Energie und auch die Steuerimpulse für eine Fernsteuerung über Schleifleitungen oder Schleifringe zugeführt. Für den Schutz gegen zu hohe Berührungsspannungen gemäß VDE 0100 wurde bisher von einer besonderen Schleifleitung oder einem besonderen Schleifring abgesehen, weil man annahm, daß es genügt, wenn die Fahrschienen des Kranes am Schutzleiter angeschlossen werden, da dann auch die »Masse« des ortsveränderlichen Kranes über den unter hohem Druck stehenden Kontakt zwischen Rad und Fahrschiene schutzgeschaltet sei.
Die, Praxis zeigte jedoch wiederholt, daß die Fahrschienen unter Umständen derart verschmutzen können, daß von einem verläßlichen Kontakt zwischen Rad und Fahrschiene nicht mehr gesprochen werden kann. Die Schmutzschicht kann durch Festwalzen eine gleichmäßige Isolierschicht auf den Fahrschienen bilden. Dadurch ist es mehrfach vorgekommen, daß am Kran selbst eine zu hohe Berührungsspannung g gen Erde bis zur Höhe der Nennspannung gegen ge C t, Erde ansteht, ohne daß die im speisenden Netz vorgeschalteten Sicherungen ansprechen und die Gefahr beseitigen.
Mitunter bilden Rostschichten oder Oxydhäute eine Isolierschicht, die nach eingehenden Messungen erst bei etwa 40 bis 60 Volt durchschlagen werden. Kleinere Berührungsspannungen können daher unbemerkt anstehen und durch Schockwirkung auf ein-, berührende Person zu Unfällen, z. B. durch Herabfallen, führen.
Der VDE und die Berufsgenossenschaften verlangen seit einigen Jahren bei neuen Krananlagen stets das Mitführen des Schutzleiters. Eine nachträgliche Ergänzung älterer Anlagen wurde bisher noch nicht gefordert.
Jeder Betriebsleiter muß jedoch mit der Möglichkeit einer Verschmutzung der Fahrschienen und damit mit vorstehend geschilderten Gefahren rechnen und daher verantwortlich entscheiden, ob der alte Zustand belassen werden darf oder nicht, ohne Rücksicht auf die durch den Nachbau der vierten Schleifleitung g entstehenden Kosten, die beträchtlich sein können. Es sind bereits Schutzschaltungen zur überwachung der Phasen eines Drehstromkreises bekanntgeworden, durch die beim Unterbrechen oder Ausfallen einer Phase die ganze Anlage abgeschaltet und damit z. B. ein Verbrennen von Motorwicklungen durch Zweiphasenlauf vern-üeden wird.
Bei einer bekannten Schaltung werden Strom- oder Spannungsrelais verwendet, die zwischen den Stern-e punkt des zu schützenden Motors und einen künstlich erzeugten Sternpunkt geschaltet werden. Der Schutzleiter ist jedoch nicht in die überwachung mit einbezogen.
In einer weiteren bekannten Schaltung werden Spannungsrelais so zwischen die drei Phasen des Drehstromkreises, geschaltet, daß immer ein Relais abfällt, wenn eine Phase spannungslos wird, und durch öffnen eines Kontaktes am Relais und Unterbrechen des Haltestromkreises das Hauptschütz abgeschaltet wird. Auch in dieser Schaltung wird nicht eine überwachung des Schutzleiters einbezogen.
In einer dritten bekannten Schaltung werden Spannungsrelais parallel zu den zu überwachenden beweglichen Leitungen geschaltet, die bei Unterbrechung dieser Leitungen über die Motorwicklung an Spannung gelegt werden und durch ihr Ansprechen Kontakte im Haltestromkrels des Hauptschützes öffnen, wodurch die ganze Anlage spannungslos gemacht wird. Eine Schutzleiterüberwachuno, findet auch hierbei nicht statt.
Um eine betriebssichere Schutzschaltuna für be- wegliche Krananlagen mit Drehstrom,einspeisung ohne zusätzlichen Schutzleiter zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einem Hauptschütz drei in Stern geschaltete und einen künstlichen Sternpunkt bildende Phasenrelais nachzuschalten, deren künstlicher Sternpunkt mit der »Masse« des Kranes elektrisch leitend verbunden ist und deren Kontakte im Haltestromkreis des Hauptschützes liegen und diesen unterbrechen und damit die ganze gestörte Anlage spannungslos machen, wenn infolge eines Isolationsfehlers in der elektrischen Ausrüstung des Kranes und bei gleichzeitigem Fehlen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Rad und Fahrschiene die Spannun- zwischen der gestörten Phase und dem künstlichen Sternpunkt um mehr als z. B. 40 Volt absinkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung dargestellt.
Der Kran a erhält über eine Schleifleitung RST Drehstromspeisung, die über ein Hauptschütz b zugeschaltet werden kann. Dem Hauptschütz b sind drei Phasenrelais c" C 2 und e, nachgeschaltet, deren Kontakte dl, d2 und d. im Haltestromkreis des Hauptschützes b hegen. Die drei Phasenrelais c" c. und c. sind in Stern geschaltet und bilden einen künstlichen Sternpunkt, der mit der »Masse« des Kranes leitend verbunden ist.
Den Spulen der Phasenrelais c" C2 und c. sind Vorwiderstände fl, f2 und f,3 vorgeschaltet, die nur wührend des Einschaltvorganges durch ein Hilfsschütz kurzgeschlossen werden, wodurch die Phasenrelais cj, c2 und c. beim Einschalten unempfindlicher werden und halten. Beim Betätigen eines »Ein-«Druckknopfes h wird das Hauptschütz b und auch das Hilfsschütz g eingeschaltet, wodurch die Vorwiderstände f" f2 und f. der Phasenrelais cl, C2 und e. überbrückt werden. Darauf ziehen die Phasenrelais an und heben die Unterbrechung des Haltestromkreises für das Hauptschützb auf. Das, Hauptschützb hält sich nun selbst durch einen Hilfskontakt am Hauptschütz. Der »Ein-«Druckknopf h kann dann losgelassen werden. Das Kurzschließen der Vorwiderstände fl, f. und f. wird bereits dann wieder aufgehoben, wenn ein in den Stromkreis des Hilfsschützes g geschalteter Hilfskontakt des Hauptschützesb beim Einschalten des Hauptschützes öffnet.
Solange der Kontakt zwischen Rad und Fahrschiene e einwandfrei bleibt, also weder Verschmutzung noch Rost- oder Oxydschichten vorhanden sind, ist der künstliche Sternpunkt der Phasenrelais cl, c. und e. über die »Masse« des, Kranes a und über den Kontakt zwischen Rad und Fahrschiene e mit dem Schutzleiter des speisenden Netzes verbunden. Tritt dann ein Isolationsfehler in der elektrischen Anlage des Kranes a auf, so kommt ein dem Schleifenwiderstand entsprechender Fehlerstrom zustande, der die vorgeschalteten Sicherungen auslösen wird. Ist der Kontakt zwischen Rad und Fahrschiene e widerstandsbehaftet oder sogar unterbrochen, so werden die Gleichgewichtsverhältnisse an den in Stern geschalteten Phasenrelais cl, c. und c3 gestört. Es komm entweder zu einer Phasenabsenkung in einer Phase oder sogar zum Ausfall einer Phase, wenn eine direkte Verbindung dieser Phase mit der »Masse« des Kranes entsteht. Das entsprechende Phasenrelais cl, c. oder c" schaltet dann ab und unterbricht den Haltestromkreis des Hauptschützes b, das sofort abschaltet und dadurch die ganze Anlage spannungslos C, macht. Es läßt sich auch nicht mehr einschalten, so daß eine Beseitigung des Isolationsfehlers erzwungen wird.
Durch richtige Auswahl des Halteverhältnisses der Phasenrelais c" c., und c" wird erreicht, daß das entsprechende Phasenrelais cl, c". oder c. abschaltet, wenn die mögliche Berührungsspannung z. B. 40 Volt überschreitet. Damit wird die VDE-Forderung erfüllt, daß keine höhere Berührungsspannung als 65 Volt auftreten kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzschaltung für bewegliche Krananlagen mit Drehstromspeisung ohne zusätzlichen Schutzleiter, dadurch gekenweichne4 daß einem Hauptschütz (b) drei in Stern geschaltete und einen künstlichen Stempunkt bildende Phasenrelais (c, r# und c.) nachgeschaltet sind, deren künstlicher Sternpunkt mit der »Masse« des Kranes (a) elektrisch leitend verbunden ist und deren Kontakte (dj, t#, und d.) im Haltestromkreis des Hauptschützes (b) hegen und diesen unterbrechen und damit die ganze gestörte Anlage spannungslos machen, wenn infolge eines Isolationsfehlers in der elektrischen Ausrüstung des Kranes (a) und bei gleichzeitigem Fehlen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Rad und Fahrschiene (e) die Spannung zwischen der gestörten Phase und dem künstlichen Sternpunkt um mehr als z. B. 40 Volt absinkt.
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Phasenrelais (cl, C 2 und c..) Vorwiderstände (f" und f") vorgeschaltet sind, die nur während des Einschaltvorganges durch ein selbsttätig beim Betätigen des »Ein«-Druckknopfes (h) eingeschaltetes Hilfsschütz (g) kurzgeschlossenwerden, deren Kurzschheßen aber wieder aufgehoben wird, sobald beim Einschalten des Hauptschützes (b) ein in den Stromkreis des Hilfsschützes, (g) geschalteter ffilfskontakt des Hauptschützes öffnet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung H11907 VII1b/21c (bekanntgemacht am 16. 6. 1954); deutsche Patentsährift Nr. 556 810; österreichische Patentschrift, Nr. 169 519.