DE1903140A1 - Schaltungsanordnung fuer einen unter sich aendernder Belastung laufenden Elektromotor - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung für einen unter sich ändernder Belastung laufenden Elektromotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen Elektromotor, der unter sich ändernder Belastung läuft und mit einem Überlastschutz versehen ist.

Ein Beispiel hierfür ist der Motor für eine Tauchpumpe, welche dazu dient, die Flüssigkeit, in v/elche sie eingetaucht ist, von einem Niveau zu einem zweiten Niveau zu fördern. Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf einen derartigen Verwendungszweck "beschrieben, obwohl sie nicht auf die Verwendung im Zusammenhang mit derartigen Pumpen beschränkt ist, sondern auch in anderen !«'allen Anwendung finden kann, in denen die Probleme ähnlich gelagert sind.

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Tauchpampen sind während, ihres Einsatzes oftmals unbeaufsichtigt und früher oder später ist die nach oben zu pumpende Flüssigkeitsmenge soweit erschöpft, daß die Pumpe Luft und Feststoffe anzusaugen beginnt, was zu einem Verschleiß der mechanischen Teile der Pumpe führt. Da die -Pumpe Schaden nimmt, wenn ihr für längere Zeit Gelegenheit gegeben ist, in Abwesenheit von Flüssigkeit oder mit zu wenig Flüssigkeit zu arbeiten, d.h. wenn die Pumpe "schnarcht⁵¹, so hat man sich bemüht, dafür zu sorgen, daß die Pumpe automatisch abgeschaltet wird, wenn derartige Bedingungen eintreten. Da es außerdem in der Praxis ganz normal ist, daß nach einer gewissen Zeitspanne der Flüssigkeitsspiegel wieder steigt und eine Flüssigkeitsmenge zur Verfügung steht, die ein sicheres Arbeiten der Pumpe gestattet, strebt man Vorkehrungen an, die bewirken, daß die Pumpe unter diesen Betriebsbedingungen automatisch wieder anläuft. In Verbindung mit Tauchpumpen sieht man zu diesem Zweck idveautaster vor, die den Motor erneut zum Anlauf bringen, wenn die pumpbare Flüssigkeit einen bestimmten Stand erreicht hat. Zum Abschalten der Pumpe bei zu wenig Flüssigkeit usw. sind bereits Temperaturtaster vorgeschlagen worden, welche die Stromzufuhr zum Motor unterbrechen, wenn sich die Temperatur an einer Stelle des Pumpenstromkreises erhöht.

Die Erfindung basiert auf einer anderen Grundvorstellung, nämlich darauf, daß die Belastung des Stromnetzes durch den Motor viel geringer ist, wenn dieser leerläuft als dann, wenn die Pumpe unter Vollast arbeitet. Mit anderen Worten, die Belastung des Stromnetzes durch den Motor ist dann, wenn die Pumpe in Abwesenheit von Flüssigkeit oder mit zu wenig Flüssigkeit arbeitet, wesentlich geringer als dann, wenn ausreichend Flüssigkeit vorhanden ist. Es wird demzufolge die der Belastung des Stromnetzes entsprechende Stromstärke als Größe herangezogen, die der von der Pumpe geleisteten Arbeit proportional ist. Dies dient dem Zweck, die Pumpe bei Erreichen eines bestimmten Grenzwertes für die Stromstärke automatisch abzuschalten.

Die Erfindung sieht bei einer Schaltungsanordnung der eingangs

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erwähnten Art vor, daß im Schaltkreis des Motors eine Abtastvorrichtung liegt, die auf eine der Belastung des Stromnetzes durch den Motor entsprechende Größe anspricht, wobei die Abtastvorrichtung dann, wenn die Größe einen bestimmten G-renz- wert unterschreitet, die Stromzufuhr zum Motor mit bestimmter zeitlicher Verzögerung unterbricht und nach einer weiteren Zeitspanne oder in Abhängigkeit vom Abtasten einer zweiten Größe den Motorstromkreis wieder schließt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen nachstehend näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 den Stromkreis eines Elektromotors, der mit einem Überlastschutz und einer Schaltungsanordnung gemäß Erfindung ausgerüstet ist und

Pig. 2 den typischen Verlauf der Kurven, die sich aus der Belastung des Stromnetzes durch den Motor einer Tauchpumpe in Abhängigkeit von der Lieferhöhe ergeben, d.h. in Abhängigkeit von der Strecke, über welche die Flüssigkeit angehoben wird.

Der in Pig. 1 angedeutete Elektromotor P treibt eine nicht dargestellte Tauchpumpe an. Der xtotor wird von einem Dreiphasennetz mit Strom versorgt. Die Eingangsklemmen des Dreiphasennetzes sind mit R,S,T bezeichnet. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, welche die Stromzufuhr zum "Motor unterbricht, wenn die Pumpe mit zu wenig Plüssigkeit arbeitet, und welche die Pumpe demzufolge gegen Verschleiß schützt, liegt zwischen den Klemmen R,S,T und dem Motor P.

Zu der Schaltungsanordnung für die Pumpe gehört das stromempfindliche Relais 7, welches in dem von der Klemme T aus gehenden Phasenleiter liegt und durch welches der Strom dieser Phase hindurchgeht, wobei die Stromstärke der vom Motor P aufgenommenen leistung proportional ist. Der Motor P wird durch ein Schütz mit der Spule ab und den Kontakten 1-2, 3-4, 5-6, ...,^ 13-14 ein- und ausgeschaltet. Den Kontakten 13-14 ist der Wider*

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stand R2 parallel geschaltet. Ein Bimetallrelais mit den Unterbrecherkontakten 95-96, 98 dient in der üblichen Weise als Überlastschatz für den Elektromotor.

Die Schaltungsanordnung gemäß Erfindung zum Schutz des Motors und der Pumpe wird durch den Handsehalter 9 ein- und ausgeschaltet. Das stromempfindliche Relais 7 ist mit dem Schließkontakt 15 und dem Unterbrecherkontakt 16 versehen. Parallel zum Schließkontakt 15 liegt der auf Temperatur ansprechende Eontakt 8. Der Kontakt 8 wird erhitzt, wenn durch den Widerstand R1 Strom fließt. Das stromempfindliche Relais ist so ausgebildet, daß es gespeist wird, wenn der hindurchfließende Strom eine bestimmte Stärke überschreitet. Das Relais fällt ab, wenn die Stromstärke unterhalb dieses Wertes liegt. Das Relais ist außerdem in herkömmlicher Weise gedämpft, so daß es in Mähe des Grenzwertes nicht flattert. ä

Die Pig. 2 zeigt die Belastung des Stromnetzes durch den Pumpenmotor als Punktion der Höhe, bis zu welcher die Flüssigkeit hinaufgepumpt wird. Arbeitet die Pumpe unter voller Belastung durch die Flüssigkeit, so folgt die vom Pumpenmotor aufgenommene Leistung der oberen Kurve Aa Arbeitet die Pumpe gegen eine stehende Wassersäule, d.h. unter Bedingungen, unter denen gar keine oder nur wenig Flüssigkeit von der Pumpe nach oben gefördert werden muß, so folgt die vom Pumpenmotor aufgenommene leistung der unteren Kurve B. Der zuletzt angeführte Betriebszustand entspricht dem zuvor erwähnten "Schnarchen". Die vom Pumpenmotor aufgenommene leistung ist noch geringer, wenn die Pumpe trocken läuft.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weiset liaohdem die Anordnung durch Betätigen des Schalters 9 gespeiBt worden ist, geht der Strom von der Phase S zu der Spule ab des Schützes und nimmt hierbei den folgenden Weg:

I. Phase S, Klemmen 3-13, Spule ab, Klemmen 96-95-19* Kontakt 8, Klemne 17, Schalter 9» Phase T,

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Die Spule de3 Schützes wird gespeist und der Pampenmotor P erhält Strom. Die Stromzufuhr erfolgt von den Phasen R,S,£ über die nunmehr geschlossenen Kontakte 1-2, 3-4» 5-6. Das stromempfindliche Relais 7 wird gespeist und die Spule ab des Schützes steht weiter unter Strom, der den folgenden Weg nimmt:

II. Phase S, Klemmen 3-13, Spule ab, Klemmen 96-95-19, und von da aus sowohl über Kontakt 15 als auch über Kontakt 8 und Klemme 17 zum Schalter 9 und der Phase T.

Es sei angenommen, daß der Pumpenraotor P in der zuvor beschriebenen Weise angeschlossen ist und daß die auf die Pumpe einwirkende Belastung abnimmt, weil sie infolge Wassermangels luft ansaugt und daher "schnarcht". Die Belastung des Stromnetzes durch den Motor fällt von einem Punkt der oberen Kurve A in Pig. 2 zur unteren Kurve B ab, die dem Leistungsbedarf des Motors entspricht, wenn die Pumpe "schnarcht". Das stromempfindliche Relais 7 ist hinsichtlich der Stromstärke auf einen geringeren Grenzwert eingestellt, welcher einer Leistungsaufnahme zwischen der oberen und der unteren Kurve entspricht und der vorzugsweise verhältnismäßig nahe bei der unteren Kurve B liegt. Ist dieser Grenzwert für die Stromstärke erreicht, so fällt das Relais 7 ab, öffnet seinen Kontakt 15 und schließt seinen Kontakt 16. Dies entspricht der Darstellung nach I¹Ig. Die Spule ab des Schützes erhält weiterhin Strom, der den unter I angeführten Weg nimmt. Gleichzeitig wird Strom in der folgenden Weise durch den Widerstand R1 geleitet:

III. Phase S, Klemme 3, Kontakte 13-14, Klemme 21, Widerstand R1, Klemme 18, Kontakt 16, Schalter 9, Phase T.

Je nach der Charakteristik des Widerstandes R1 und des auf Temperatur ansprechenden Kontaktes 8 wird dieser nach einer bestimmten Zeitspanne durch den Widerstand R1 so weit erwärmt, daß der Haltestromkreis für die Spule ab des Schützes (Stromverlauf I) am Kontakt 8 unterbrochen wird, worauf auch der Motor keinen Strom mehr erhält. Die Stromzufuhr zum Widerstand

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R1 ist an den Kontakten 13-14 unterbrochen und der Widerstand beginnt sich abzukühlen. iJach einer bestimmten Zeitspanne, die sich nach der Abkühlungs-Oharakteristik des Widerstandes R1 und des auf Temperatur ansprechenden Kontaktes 8 richtet, schließt sich dieser und mit ihm auch der zuvor erwähnte Strom-' kreis I für die Spule ab des Schützes. Dieses speist wiederum den Motor P und die Pumpe beginnt zu arbeiten. Wenn die Belastung des Stromnetzes durch den Motor noch immer gering ist und das Relais weiterhin abgefallen bleibt, so wird der Widerstand R1 in der zuvor beschriebenen Weise erneut aufgeheizt und der auf Temperatur ansprechende Kontakt 8 unterbricht zum Abschalten des Motors P erneut die Verbindung zur Spule ab des Schützes.

Die beschriebene Folge von Schritten wird fortgesetzt, solange der durch das Relais 7 gehende Strom zu schwach ist, das Relais zu speisen, so daß der Motor in Intervallen, die sich nach der Heiz- und Kühlcharakteristik des Widerstandes R1 und des temperaturempfindlichen Kontaktes 8 richten, im Wechsel ein- und ausgeschaltet wird.

Wenn die Belastung des Stromnetzes durch den Motor P ansteigt, weil eine ausreichende Menge pumpbarer Flüssigkeit vorhanden ist, so wird das Relais 7 stromführend gemacht und die Pumpe arbeitet kontinuierlich, solange genügend Flüssigkeit vorhanden ist.

Wie bereits erwähnt, richten sich die Intervalle, in denen die Pumpe anläuft und zum Stillstand gebracht wird, nach der Heiz- und Kühlcharakteristik des Widerstandes R1 und des temperaturempfindlichen Kontaktes 8. Die Zeitdauer zwischen dem Anlauf und dem Stillsetzen des Pumpenmotors P kann dadurch eingestellt werden, daß man durch den in Fig. 1 wiedergegebenen Widerstand R2 einen schwachen Strom leitet, um die Zeit zu verlängern, die der Widerstand R1 zur Abkühlung benötigt. Die Größe des Widerstandes R2 und somit die Stärke des Stromes kann zweckmäßigerweise veränderbar gemacht werden, so daß sich

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die Dauer der Intervalle zwischen dem Anlauf und dem Stillsetzen der Pumpe auf jeden "beliebigen Wert eingesteilen läßt. Der Weg des schwachen Stromes durch den Widerstand R1 ist folgender:

IV. Phase S, Klemmen 3-13-a-2O, Widerstand R2, Klemme 21, Widerstand R1, Klemme 18, Kontakt 16, Schalter 9, Phase T.

Darüber hinaus können die dargestellten, im Stromkreis liegenden Schaltelemente gegen technisch äquivalente Mittel ausgetauscht werden. So kann zum Beispiel das stromempfindliche Relais 7 durch ein auf !Temperatur ansprechendes Element ersetzt werden. Der Kontakt 8 und der Widerstand R2 lassen sich durch einen Schalter im Stromkreis I ersetzen, der geschlossen wird, wenn der von der Tauchpumpe bewirkte Flüssigkeitsspiegel eine bestimmte 'Höhenebene überschreitet, die sich in geeigneter Weise einstellen läßt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein besonderes Ausführungsbeispiels nämlich in Verbindung mit einer Tauchpumpe beschrieben. .Natürlich läßt sich der beschriebene Schaltkreis in der Praxis auch zur lösung analoger Probleme heranziehen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Schaltungsanordnung für einen Elektromotor, der unter sich ändernder Belastung läuft and mit einem Überlastschutz vergehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltkreis des Motors eine Abtastvorrichtung liegt, die auf eine der Belastung des Stromnetzes durch den Motor entsprechende Größe anspricht, wobei die Abtastvorrichtung dann, wenn die Größe einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, die Stromzufuhr Eum Motor mit bestimmter seitlicher Verzögerung unterbricht und nach einer weiteren Zeitspanne oder in Abhängigkeit vom Abtasten einer zweiten Größe den Motorstromkreis witfler schließt.

   2. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung ein im Motorstromkrtie liegendes, stromempfindliches Relais (7) ist.

   5. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung ein auf Temperatur Ansprechendes, durch den Motorstrom aufReizbares Element ist*

   4« Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das etromeinpfindlioa· Relais bei seinem Abfallen einen Stromkreis für ein auf !temperatur ansprechendes Element schließt, welches sich bei einer bestimmten Stromstärke erhitzt.

   5. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das auf Temperatur ansprechende Element ein Widerstand (R1) ist, der beim Abfallen des Relais (7) Strom erhält und einen auf !Temperatur ansprechenden Eontakt (8) aufheizt, der im Stromkreis eines Schützes für den Motor liegt und den Stromkreis unterbricht.

   6. Schaltungsanordnung naoh den Ansprüchen 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stromempfindliche Relais mit

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   zeitlicher Verzögerung zu speisen und stromlos zu maohen ist.

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, daduroh gekennzeichnet, dad Elemente (R2) vorgesehen aind, die einen ständigen Strom duroh den Widerstand (B.1) leiten, um dessen Abkühlung zu verzögern.

   8. Schaltungsanordnung nach Anspruoh 7» daduroh gekennzeichnet, daß die Elemente (R2) zur Veränderung der Abkühlzeit des Widerstandes (H1) von Hand einstellbar sind.

   9. Schaltungsanordnung na oh Ansprach 1, daduroh gekennzeichnet,! daß die abzutastende zweite Größe der duroh eine Pumpe nach , oben zu verlegende Flüssigkeitsspiegel ist.

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