DE1588600B2 - Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen ueberlastungsschutz eines elektromotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Überlastungsschutz eines über ein Keilriemen-Regelgetriebe eine Maschinenwelle antreibenden Elektromotors, an dessen Zuleitung induktiv eine Relaisanordnung gekoppelt ist, über die ein elektrischer Stellmotor zur Veränderung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes steuerbar ist.

Bei Dissolvern — das sind Maschinen zum Lösen, Dispergieren, Emulgieren und Mischen von Farben, Kunststoffmassen, pharmazeutischen Artikeln, Nahrungsmitteln und anderen zähflüssigen Massen — tritt folgendes Problem auf: Die Drehzahl der Maschine soll so hoch wie möglich sein, da bei hoher Drehzahl einmal die Mischwirkung der Maschine besser ist, zum anderen der Motor mit besserem Wirkungsgrad arbeitet. Während des Mischvorgangs werden aber noch pulverförmige Stoffe — z. B. bei der Farbenherstellung Pigmente — zugesetzt, was dazu führen kann, daß der Antriebsmotor bei hoher Drehzahl überlastet wird. Wird von der Bedienungsperson diese Überlastung nicht wahrgenommen und der Motor nicht durch Verringerung der Drehzahl entlastet, schaltet eine Überlastsicherung den Antriebsmotor ab, und zwar gerade dann, wenn der Misch-Vorgang besonders dringlich ist, nämlich unmittelbar nach dem Zusetzen weiterer zu vermischender Stoffe. Außerdem arbeiten Dissolver fast ausschließlich in explosionsgefährdeten Räumen, weshalb dann aus Sicherheitsgründen alle Leistungsschaltgeräte an entfernter Stelle untergebracht sind. Das Wiedereinschalten des Motors ist also umständlich, das Anfahren des Dissolvers unter Last ungünstig. Die Zwischenschaltung eines stromunabhängigen Verzögerungsgliedes zwischen thermischem Auslöser und Motor- schütz, wie es aus der deutschen Auslegeschrift 1190 092 bekanntgeworden ist, vermag nur zu bewirken, daß erst nach Ablauf einer einstellbaren Zeit die Abschaltung erfolgt, so daß ζ. Β. eine kurzzeitig auftretende Überlast nicht zur Abschaltung des Motors führt. Grundsätzlich ist aber auch bei dieser bekannten Anordnung das Ergebnis ihres Ansprechens die Abschaltung des Motors.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1255 184 ist eine Regelvorrichtung für einen Antriebsmotor bekanntgeworden, bei der an die Stromzuführung des Antriebsmotors induktiv eine Relaisanordnung angekoppelt ist, die bei Abweichung der Strombelastung vom Sollwert innerhalb bestimmter Grenzwerte einen Stellmotor einschaltet, welcher über ein Regelgetriebe die Antriebsgeschwindigkeit eines Aufgabeförderers erhöht oder erniedrigt. Die bekannte Vorrichtung dient zur Durchführung einer Regelung, d. h., es sollen durch bestimmte Einflüsse in ihren Werten veränderliche Größen selbsttätig, ohne Eingriff von außen, auf einen vorgegebenen Wert gebracht und gehalten werden. Bei der bekannten Regelvorrichtung sind überdies weder ein Keilriemen-Regelgetriebe, von dem die Erfindung ausgeht, noch ein Verzögerungsrelais verwendet. Aus Anlagen und Druckschriften der Firma Wilhelm Niemann oHG., Neunkirchen, ist es nämlich weiterhin bekannt, die Maschinenwelle eines Dissolvers von einem Elektromotor über ein als stufenloser Wechselumformer arbeitendes Keilriemen-Regelgetriebe anzutreiben und die Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes mittels eines Getriebemotors oder von Hand zu verstellen.

Ausgehend von diesem Anwendungsfall-bei einem Dissolver, liegt der Erfindung allgemein die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Überlastungsschutz eines Elektromotors der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe bei Überlastung des Antriebsmotors dieser nicht sofort abschaltet, sondern in einen Belastungsbereich gefahren wird, in dem er nur noch Nennstrom verbraucht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Relaisanordnung einen ersten Überstromwächter, über den unter Zwischenschaltung eines Verzögerungsrelais ein erstes Wendeschütz einschaltbar ist, welches den Stellmotor zur Verkleinerung der Antriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes einschaltet, und einen zweiten Überstromwächter enthält, der parallel zu dem ersten Überstromwächter angeordnet ist und bei einem geringeren Überstrom anspricht als dieser und über den ein von Hand gesteuertes zweites Wendeschütz abschaltbar ist, welches den elektrischen Stellmotor zur Vergrößerung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes einschaltet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei Auftreten einer Überlast der Antriebsmotor zunächst aus dem gefährlichen Bereich in einen ungefährlichen Bereich gefahren wird. Erst wenn es sich erweisen sollte, daß der Motor ständig überlastet ist, wird mit Hilfe der thermischen Überlastsicherung der Motor abgeschaltet. Betriebsunterbrechungen werden dadurch weitgehend vermieden; in der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß das Abschalten des Antriebsmotors praktisch nur bei hoher Drehzahl der Maschine erfolgt, nicht aber, wenn die Maschine mit geringer Drehzahl angetrieben wird. Darüber hinaus wird mit der Erfindung bewirkt, daß eine Bedienungsperson den Antriebsmotor, nachdem dieser eine gewisse Zeit im ungefährlichen Bereich gefahren ist, wieder auf den optimalen Bereich fahren kann, ohne befürchten zu müssen, daß sie damit den Antriebsmotor überlastet, d. h., daß der gefährliche Zustand noch nicht beendet ist. Der zweite, parallel zu dem ersten Überstromwächter geschaltete Überstromwächter spricht nämlich bei einem geringeren Überstrom an. Er würde also bei noch vorhandenem gefährlichem Zustand das Verstellen des Keilriemen-Regelgetriebes im Sinne einer weiteren Erhöhung der Drehzahl beenden, bevor der erste Überstromwächter anspricht. Damit ist eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Überlastungsschutz eines Elektromotors geschaffen, die einen kontinuierlichen Betrieb — wenn auch möglicherweise während bestimmter Überlastungszustände mit verminderter Drehzahl — des Antriebs gewährleistet. Das ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber einem Antrieb, bei dem der Antriebsmotor bei Überlast nur abgeschaltet wird. Die mit der Erfindung vorteilhaft gelöste Aufgabe ist mit einer Regelung der Drehzahlen nicht möglich, da eine Regelvorrichtung nur bewirken kann, daß die Drehzahl des Elektromotors in einem bestimmten Bereich bleibt, unabhängig davon, ob bei gewissen Belastungszuständen dieser Bereich eine Überlast darstellt oder nicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um den Antrieb eines Dissolvers, der von dem mit einer Schaltungsanordnung nach der

3 4

Erfindung versehenen Antrieb angetrieben wird. Es Keilriemen? läuft, verkleinert. Beide Doppelkegelzeigt scheiben 6 und 8 sind also im Sinne einer Erhöhung

F i g. 1 die Seitenansicht eines Dissolvers mit auf- der Drehzahl der Welle 3 verstellt. Soll die Drehzahl

gebrochenem Getriebekasten, in dem ein Keilriemen- der Welle 3 wieder verringert werden, wird der Stell-

Regelgetriebe mit zugehörigem Antriebs- und Stell- 5 motor 14 im umgekehrten Drehsinn eingeschaltet,

motor untergebracht sind, wodurch sich die vorstehend angegebenen Vorgänge

F i g. 2 das Schaltschema der elektrischen Schal- in umgekehrter Richtung abspielen,

tungsanordnung zum selbsttätigen Überlastungsschutz Das Einschalten des Stellmotors 14 erfolgt über

des elektrischen Antriebsmotors. Drucktaster b 1 und 62 und damit in Reihe geschal-

Der in Fig. 1 dargestellte Dissolver besteht aus io tete Wendeschütze el und c2 (vgl. Fig. 2). Das

einem Fußl, einem auf dem Fuß 1 befestigten Ge- Wendeschütz el schaltet den Stellmotor 14 in einer

triebekasten 2 und einer an einem freien Ende des eine Drehzahlerhöhung der Welle 3 bewirkenden

Getriebekastens befestigten Welle 3, auf der eine Drehrichtung ein, das Wendeschütz c 2 in einer eine

Rührscheibe 4 in Form einer Zahnscheibe befestigt Drehzahlverminderung der Welle 3 bewirkenden

ist. Die Rührscheibe 4 taucht in das zu mischende 15 Drehrichtung. Tritt bei niedriger Drehzahl der

Gut ein, welches sich in einem Behälter 10 befindet. Welle 3 eine Überlastung auf, erfolgt über einen nicht

In dem Fuß 1 ist ein Hubwerk untergebracht, mit dargestellten, thermischen Überstromauslöser die

dessen Hilfe der Getriebekasten 2 und die Welle 3 Abschaltung des Elektromotors 5. Dieser Fall tritt

angehoben und damit die Rührscheibe 4 aus dem aber außerordentlich selten auf, wenn der Elektro-

Behälter 10 herausgezogen werden kann. 20 motor 5 immer mit der Belastung beaufschlagt wird,

Der Getriebekasten 2 enthält einmal den Antrieb für die er ausgelegt ist. Anders dagegen bei hoher

für die Welle 3, zum anderen das Stellglied für die Drehzahl. Hier kann es z. B. bei der Farbherstellung

Drehzahländerung der Welle 3. Der Antrieb für die vorkommen, daß zu viele Pigmente der bereits in

Welle 3 besteht aus einem Elektromotor 5, auf dessen dem Mischbehälter befindlichen Masse zugesetzt

Welle die abtreibende Doppelkegelscheibe 6 eines 25 werden, wodurch der Elektromotor 5 ein höheres

Keilriemen-Regelgetriebes befestigt ist, das außerdem Drehmoment abgeben müßte, als er bei der ein-

noch einen Keilriemen 7 und die angetriebene gestellten Drehzahl in der Lage ist. Diese Erschei-

Doppelkegelscheibe 8 enthält. Die angetriebene nung führt zu einer Erhöhung des Motorstroms. Bei

Doppelkeeelscheibe 8 ist auf einer im Getriebe- den bisher bekannten Antrieben war die unausbleib-

kasten 2 gelagerten Welle 9 befestigt, auf der außer- 30 liehe Folge, daß — wie eingangs geschildert — die

dem eine Keilriemenscheibe 11 befestigt ist. Diese thermische Überlastsicherung ansprach und der Elek-

Keilriemenscheibe 11 ist über einen weiteren Keil- tromotor 5 abgeschaltet wurde,

riemen 12 und eine weitere Keilriemenscheibe 13 mit Anders dagegen bei der Erfindung. In der Strom-

der Welle 3 verbunden. Beim Einschalten des Elek- zuführung für den Elektromotor 5 liegt ein Wandler

tromotors5 wird also die Welle 3 über das Keil- 35 «1. Überträgt dieser Wandler η 1 einen Überstrom,

riemen-Regelgetriebe 6, 7, 8 und einen Keilriemen- spricht ein Überstromwächteriil an, dessen Schließer

trieb 11,12,13 angetrieben. in Reihe mit einem Verzögerungsrelais d2 liegt. Hält

Die Drehzahl der Welle 3 ist über das Keilriemen- der Überstrom eine bestimmte Zeit an, z. B. etwa

Regelgetriebe 6, 7, 8 mit Hilfe eines Stellmotors 14, 5 see lang, bleibt also der Schließer des Uberstrom-

der als Getriebemotor ausgebildet ist, verstellbar. 40 Wächters rf Hänger als diese Zeit geschlossen, schließt

Der Stellmotor 14 treibt eine Gewindespindel 15 an, der Schließer des Verzögerungsrelais d 2, der mit dem

auf der bei Drehung eine Mutter 16 in Axialrichtung Wendeschütz c2 für die Verminderung der Drehzahl

gleitet. Die Mutter 16 ist mit einem Hebelarm 17 in Reihe und mit dem Taster & 2 für die Verminde-

eines doppelarmigen Hebels verbunden, der um eine rung der Drehzahl parallel liegt. Die Drehzahl wird

im Getriebekasten 2 gelagerte Achse 18 schwenkbar 45 somit vermindert, der Elektromotor 5 kann das ge-

ist. Der andere Hebelarm 21 ist über ein Gelenk mit forderte Drehmoment ohne Aufnahme eines Über-

der oberen Hälfte der angetriebenen Doppelkegel- Stroms abgeben. Sobald durch die Drehzahlverminde-

scheibe 6 verbunden. Die untere Hälfte der angetrie- rung der Leistungsbedarf und damit der Strom in

benen Doppelkegelscheibe 8 ist in Axialrichtung dem Elektromotor geringer wird, öffnet der Schließer

federbelastet. In Fig. 1 ist der Zustand »langsame 50 des Überstromwächters dl, so daß eine weitere

Drehzahl« dargestellt, d. h., die Hälften der abtrei- Drehzahlverminderung unterbrochen wird. Der Über-

benden Doppelkegelscheibe 6 sind in Axialrichtung Stromwächter d 1 ist einstellbar auf unterschiedliche

weit voneinander entfernt, die Hälften der angetrie- Ansprechwerte, ebenso ist das Verzögerungsrelais dl

benen Doppelkegelscheibe 8 stehen in Axialrichtung auf unterschiedliche Verzögerungszeiten einstellbar,

eng zusammen. Wird nun der Stellmotor 14 im Sinne 55 Das Verzögerungsrelais dl ist einmal vorgesehen,

einer Drehzahlerhöhung der Welle 3 eingeschaltet, um zu verhindern, daß der Anfahrstrom des Elektro-

bewegt sich die Mutter 16 auf der Gewindespindel 15 motors 5 die Überstromsicherung zum Ansprechen

nach — in F i g. 1 — oben, der Hebel führt eine bringt; zum anderen, daß kurzzeitig auftretende

Bewegung im Uhrzeigersinn aus. Dadurch wird die Stromspitzen nicht das Wendeschütz zum Ansprechen

obere Hälfte der Doppelkegelscheibe 6 gegen die an- 60 bringen.

dere Hälfte gedrückt, der Berührungshalbmesser, auf Um mit leichtflüssiger werdendem Mischgut eine dem der Keilriemen 7 auf der Doppelkegelscheibe 6 schnelle Wiedereinstellung der höchstmöglichen läuft, wird größer. Zugleich wird die federbelastete Drehzahl und damit eine Verbesserung des Wirkungs-Hälfte der Doppelkegelscheibe 8 unter der Zug- grades und der Mischwirkung zu gewährleisten, ist wirkung des Keilriemens 7 entgegen dem Druck der 65 parallel zu dem Überstromwächterrfl ein weiterer nicht dargestellten Feder von der anderen Hälfte Überstromwächter d3 geschaltet, der bereits bei weggedrückt, so daß sich bei dieser Doppelkegel- einem etwas geringeren Überstrom — in der Größenscheibe 8 der Berührungshalbmesser, auf dem der Ordnung von 5 bis 10% geringer — anspricht als der

Überstromwächter dl. Nach dem Ansprechen des Überstromwächters dl und Herabsetzung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes 6, 7, 8 durch Einschalten des Wendeschützes c2 soll dieser Wert unterschritten sein. Schaltet man dann über S einen Taster 63 ein Steuerschütz c3, welches sich über einen den Taster b 3 überbrückenden Selbsthaltekontakt selbst hält, schließt ein in Reihe mit einem öffner des Überstromwächters d 3 liegender Schließer des Steuerschützes c3. Da der Überstromwächter d3 voraussetzungsgemäß nicht angesprochen hat, ist sein öffner geschlossen. Das Schließen des Schließers des Steuerschützes c3 bewirkt also das Einschalten des Wendeschützes el und damit eine Erhöhung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes 6, 7, 8. Diese Erhöhung geht so lange vor sich, bis der Überstrom erreicht ist, bei dem der Überstromwächter d3 anspricht, seinen Öffner öffnet und das Wendeschütz el abschaltet. Wird der Ansprechstrom des Überstromwächters d3 unterschritten, wird das Wendeschütz el wieder eingeschaltet. Diese Bereitschaft bleibt so lange bestehen, bis die Zuleitung zu dem Steuerschütz c3 unterbrochen wird, was im Ausführungsbeispiel durch kurzes Tasten des Tasters bi erfolgt. Auf diese Weise wird nach Vorwahl durch den Taster 63 die Antriebsdrehzahl des Regelgetriebes auf die schnellstmögliche Weise auf die höchstzulässige Drehzahl und damit auf die höchstzulässige Belastung gefahren und auch gehalten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Überlastungsschutz eines über ein Keilriemen-Regelgetriebe eine Maschinenwelle antreibenden Elektromotors, an dessen Zuleitung induktiv eine Relaisanordnung gekoppelt ist, über die ein elektrischer Stellmotor zur Veränderung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisanordnung einen ersten Überstromwächter (dl), über den unter Zwischenschaltung eines Verzögerungsrelais (d2) ein erstes Wendeschütz (c2) einschaltbar ist, welches den Stellmotor (14) zur Verkleinerung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes (6, 7, 8) einschaltet, und einen zweiten Überstromwächter (d3) enthält, der parallel zu dem ersten Überstromwächter (dl) angeordnet ist und bei einem geringeren Überstrom anspricht als dieser und über den ein von Hand gesteuertes zweites Wendeschütz (el) abschaltbar ist, welches den elektrischen Stellmotor (14) zur Vergrößerung der Abtriebsdrehzahl des Keilriemen-Regelgetriebes (6, 7, 8) einschaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schließer des ersten Überstromwächters (if 1) in Reihe mit dem Verzögerungsrelais (d2) geschaltet ist, dessen Schließer in Reihe mit dem ersten Wendeschütz (c2) liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein öffner des zweiten Überstromwächters (d3) in Reihe mit einem Schließer eines Steuerschützes (c3), welches von einem Drucktaster (ö 3) einschaltbar ist, und in Reihe mit dem zweiten Wendeschütz (el) geschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucktaster (b 3) mittels eines Selbsthaltekontaktes des Steuerschützes (c3) überbrückbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen