DE19707548C1 - Motorantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motorantrieb für Stufenschalter, Umsteller und Tauchkernspulen gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Solche Motorantriebe sind aus der Firmenschrift BA47/91de "Motorantriebe" der Anmelderin bereits bekannt.

Der gattungsgemäße Motorantrieb dient vorzugsweise zur Einstellung des Stufenschalters auf die jeweils gewünschte Betriebsstellung.

Im Motorantrieb sind alle mechanischen und elektrischen Baugruppen, die zum Antrieb des Stufenschalters o. ä. erforderlich sind, vereinigt.

Wichtige mechanische Baugruppen sind das Lastgetriebe und das Steuergetriebe.

Das Lastgetriebe betätigt direkt den Stufenschalter; es weist dazu einen entsprechend dimensionierten Elektromotor auf Das Steuergetriebe ist seitlich am Lastgetriebe angeordnet und enthält eine Nockenscheibe, die sich bei jeder Umschaltung des Stufenschalters um eine volle Umdrehung dreht. Diese Nockenscheibe enthält eine Vielzahl von Schaltnocken zur mechanischen Betätigung zahlreicher Nockenschalter bzw. nockenbetätigter Kontakte, die gleichzeitig Bestandteil der noch zu erläuternden elektrischen Baugruppen sind. Das Steuergetriebe enthält weiterhin Mittel zur Anzeige der Stufenstellung bzw. des Schaltschrittes.

Die wichtigsten elektrischen Baugruppen im Motorantrieb sind die unterschiedlichen Stromkreise. Dazu gehört der Motorstromkreis, bei dem die Klemmen des elektrischen Antriebsmotors über Motorschütze, Bremsschütze und andere Schaltmittel mit der Stromzuleitung verbunden sind. Dazu gehören weiterhin der Steuerstromkreis und verschiedene Meldestromkreise und Auslösestromkreise für Motorschutzschalter. Die Steuerung des Motorantriebes erfolgt nach dem Prinzip der Schrittschaltung, d. h. ein Verstellvorgang um einen Schaltschritt wird durch einen einmaligen Steuerimpuls eingeleitet und danach zwangsläufig zu Ende geführt. Die Abtriebswelle des Motorantriebes, die im fertig montierten Zustand mit der Antriebswelle des Stufenschalters gekuppelt ist, vollführt dabei eine genau festgelegte Anzahl von Umdrehungen.

Die Laufzeit der Schrittschaltung wird durch eine Steuernocke des Steuergetriebes mit einer Umdrehung je Stufe bestimmt.

Bei dem bekannten Motorantrieb ist zusätzlich, neben anderen Sicherheitseinrichtungen, auch eine Durchlaufschutzeinrichtung vorgesehen, die verhindert, daß beim Versagen der beschriebenen Schrittsteuerung der Motorantrieb bis in die Endstellung durchläuft.

Ein solches Versagen der Schrittsteuerung kann auftreten, falls z. B. ein Motorschütz "kleben bleibt" oder eine Spule des Schrittschaltrelais, das Bestandteil der Schrittsteuerung ist, defekt wird.

In einem solchen Fehlerfall muß die Durchlaufschutzeinrichtung zuverlässig den Motorschutzschalter auslösen und damit den Motorantrieb stillsetzen, um dessen Durchlaufen zu verhindern.

Bei den bekannten Motorantrieben wird dieser Durchlaufschutz durch ein zusätzliches Zeitrelais im Steuerkreis realisiert, das durch Kontakte des Motorschützes erregt wird. Wenn das entsprechende Motorschütz nach einer festgelegten Zeit, im praktischen Betrieb z. B. 7 Sekunden, noch nicht abgefallen ist, d. h. eine neue ungewollte Umschaltung von einer Stufe auf eine benachbarte andere Stufe des Stufenschalters beginnt, löst das Zeitrelais den Motorschutzschalter aus und setzt damit den Antrieb still.

Dieser Durchlaufschutz mit Zeitrelais weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Zum einen sind die verwendeten Zeitrelais selbst relativ störanfällig und wegen der erforderlichen elektronischen Bauteile auch recht teuer. Weiterhin werden zu ihrer Erregung zusätzliche Schützkontakte benötigt.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen neuartigen Motorantrieb mit einem Durchlaufschutz anzugeben, der einfach und preisgünstig aufgebaut ist und dennoch, sich auch selbst überwachend, fehlerfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Motorantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Erfindungsgemäß sind im Steuergetriebe zwei zusätzliche Steuernocken vorhanden, die mit zusätzlichen nockengesteuerten Überwachungskontakten korrespondieren und die Schützkontaktstellen überwachen und bei nicht ordnungsgemäßer Kontaktstellung, die zu einem unzulässigen Motordurchlauf über die anzusteuernde neue Stellung hinaus bis in die Endstellung führen könnte, den Motorschutzschalter auslösen. Dadurch wird ein Zeitrelais nach dem Stand der Technik für diesen Zweck ganz allgemein überflüssig.

Nach einem Merkmal der Erfindung überwacht die erste erfindungsgemäße Steuernocke mit dem korrespondierenden ersten zusätzlichen nockengesteuerten Überwachungskontakt die Stellung des Schützkontaktes des Relais für die Schrittschaltung und die zweite erfindungsgemäße Steuernocke wiederum mit dem korrespondierenden zweiten zusätzlichen nockengesteuerten Überwachungskontakt die Stellung des Motorschützes.

Ein unerwünschter Durchlauf des Motorantriebes kann zwei unterschiedliche Ursachen haben: Es kann das Motorschütz "kleben bleiben", dann läuft der Motorantrieb bis in die Endstellung durch.

Es kann jedoch auch vorkommen, daß das Relais für die Schrittschaltung nicht anzieht - sei es, daß es selbst defekt ist oder daß ein Fehler in der Zuleitung vorliegt -, dann läuft der Motorantrieb ebenfalls bis in die Endstellung durch.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen beiden Steuernocken, die mit jeweils einem durch sie betätigten nockengesteuerten Überwachungskontakt zusammenwirken, ermöglichen einen sicheren Schutz vor durch beide Fehler verursachten Durchläufen bei minimalem Schaltungsaufwand.

Wie bereits erläutert, ist beim erfindungsgemäßen Motorantrieb kein Zeitrelais mehr erforderlich; vielmehr sind nur noch mechanische Teile vorhanden, die eine geringe Störanfälligkeit aufweisen. Außerdem erfolgt im Fehlerfall keine Stufenverstellung, wenn ein Fehler am Relais für die Schrittschaltung vorliegt und maximal nur eine Stufenverstellung, wenn ein Fehler am Motorschütz vorliegt - spätestens dann wird der Motorschutzschalter ausgelöst.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines erfindungsgemäßen Motorantriebes

Fig. 2 zeigt die Betätigungssequenz der beteiligten Kontakte der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, die von der Nockenscheibe gesteuert werden, bei einer Umschaltung, d. h. einer Drehung der Nockenscheibe von 360 Grad.

In Fig. 1 ist die vollständige Schaltung eines erfindungsgemäßen Motorantriebes dargestellt. Der linke Teil zeigt den Motorkreis mit dem Motor M1, einem Motorschutzschalter Q1, dem Motorschütz K1, Fig. und einem Heizwiderstand R1. Der rechte Teil zeigt die Steuerkreise mit den nockengesteuerten Kontakten S12, S13, S14, die auch nach dem Stand der Technik vorhanden sind.

Ebenfalls bereits bekannt ist die dargestellte Anordnung eines Schrittschaltrelais K 20. Weiterhin sind in diesem Teil der Schaltung die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehenen nockengesteuerten Überwachungskontakte S15 und S16 angeordnet. Weitere Elemente der Schaltung sind ein Tastschalter S3 zur manuellen Betätigung des Motorschützes K1, Fig., ein Durchlaufkontakt S37 sowie die Endschalter S4, S5, S6, weiterhin ein Sperrschalter S8.

Die einzelnen Bestandteile der Schaltung sind in ihrer Funktion nachfolgend näher beschrieben.

In der Fig. 1 ist die Schaltung in Ruhestellung, d. h. im stationären Zustand des Motorantriebes, dargestellt. Bei einer Schaltung in Richtung "+" laufen nacheinander folgende Schaltschritte ab:

• - Impulsgabe über den Tastschalter S3 oder von außen von beispielsweise einem Spannungsregler, dadurch wird Motorschütz K2 erregt und schließt zur Selbsthaltung K2: 13- 14. Außerdem werden K2: 1-2, 3-4 und 5-6 geschlossen. Der Motor M1 läuft an.
• - Der zweite nockengesteuerte Überwachungskontakt S16 schließt. Da der Kontakt K20: 33-34 im Normalfall noch nicht geschlossen und der Kontakt K2: 31-32 bereits geöffnet ist, erfolgt bei ordnungsgemäßer Funktion keine Auslösung des Motorschutzschalters. In diesem Schaltschritt wird durch das Schließen des Überwachungskontaktes S16 also überprüft, ob das Motorschütz K1, K2 und/oder das Schrittschaltrelais K20 defekt sind.
• - S16 öffnet wieder.
• - S12 schließt.
• - S13 schließt; das Schrittschaltrelais K20 wird angesteuert und zieht an. Über K20: 23-24 und K2: 13-14 geht K20 in Selbsthaltung.
  Bei der anschließenden Schrittschaltung öffnet K20: 61-62 und unterbricht die Selbsthaltung für K2. K2 wird jetzt nur noch über S12: NO1-NO2 gehalten.
• - der erste nockengesteuerte Überwachungskontakt S15 schließt und überprüft damit, ob K20 ordnungsgemäß angezogen hat. Im Normalfall ist K2: 43-44 geschlossen und K20: 51-52 ist offen. Der Motorschutzschalter wird bei ordnungsgemäßer Funktion nicht ausgelöst.
• - S15 öffnet wieder.
• - S13 öffnet. K20 fällt aber nicht sofort ab, da K2: 13-14 noch geschlossen ist.
• - S12 öffnet. Dadurch, daß S12: NO1-NO2 öffnet, fällt K2 jetzt ab und öffnet K2: 13-14, den Haltekontakt von K20. Erst jetzt fällt K20 ab. K2: 1-2, 3-4 und 5-6 öffnen; der Motor M1 kommt zum Stillstand. Sämtliche Kontakte und Steuerungsschalter befinden sich in der Ausgangsstellung. Die Umschaltung ist damit abgeschlossen.

Aus diesem Schaltablauf ist ersichtlich, daß die beiden zusätzlich vorgesehenen nockengesteuerten Überwachungskontakte S15, S16 das Motorschütz K1, K2 sowie das Schrittschaltrelais K20 überwachen. Dies geschieht, wie erläutert, dadurch, daß der zweite Überwachungskontakt S16 durch die Nockenscheibe zeitlich nach der Impulsgabe geschlossen und kurz danach wieder geöffnet wird und der erste Überwachungskontakt S15 zu einem späteren Zeitpunkt zeitlich nach der Ansteuerung des Schrittschaltschützes K20 ebenfalls geschlossen und kurz danach wieder geöffnet wird.

Diese Betätigung wird durch entsprechend angeordnete Schaltnocken auf der Nockenscheibe realisiert.

In der oben erläuterten Schaltsequenz wurde von einer ordnungsgemäßen Funktion des Motorschützes K1, K2 und des Schrittschaltrelais K20 ausgegangen.

In diesem Fall läuft der Schaltungsablauf ungestört weiter, im Fehlerfall, bei dem ohne zusätzliche Sicherung der Durchlauf eintreten würde, wird der Motorschutzschalter ausgelöst.

Aus Fig. 2 ist die bereits beschriebene kurzzeitige Betätigung der Überwachungskontakte S15 und S16 zu den beschriebenen Zeitpunkten durch die Nockenscheibe verdeutlicht. In dieser Darstellung ist der gesamte Umschaltvorgang des Stufenschalters, bei dem eine vollständige Umdrehung der Nockenscheibe und eines mit dieser Nockenscheibe verbundenen Schaltschritt- Anzeigerades im Motorantrieb auftritt, dargestellt.

Der komplette Umschaltvorgang ist hierbei in 33 einzelne, nacheinander ablaufende zeitliche Schritte unterteilt, von einem Schaltschritt-Anzeigerad auf bekannte Weise angezeigt werden. Das kurzzeitige Schließen des zweiten Überwachungsschalters S16 nach der Impulsgabe ist ebenso wie das kurzzeitige Schließen des ersten Überwachungsschalters S15 zu einem späteren Zeitpunkt nach der Ansteuerung des Schrittschaltschützes K20 durch Schließen von S13 verdeutlicht.

Claims (1)

1. Motorantrieb für Stufenschalter, Umsteller oder Tauchkernspulen

   • 1. - mit einem Lastgetriebe, das einen elektrischen Antriebsmotor aufweist und direkt auf den Stufenschalter o. dgl. wirkt,
   • 2. - ferner mit einem Steuergetriebe, das eine Nockenscheibe aufweist, welche Steuernocken aufweist, die wiederum mechanische Nockenschalter betätigen und die sich bei jedem Schaltschritt um 360 Grad dreht,
   • 3. - ferner mit einem Motorstromkreis, mittels dessen die Klemmen des Antriebsmotors über ein Motorschütz drehrichtungsabhängig mit der Stromzuleitung verbindbar sind und in den auch ein Motorschutzschalter geschaltet ist,
   • 4. - ferner mit einem Steuerstromkreis, der ein Schrittschaltrelais enthält, das mittels der Nockenschalter betätigbar ist, derart, daß der Motorantrieb nach dem Prinzip der Schrittschaltung arbeitet, wobei der eingeleitete Schaltschritt selbsttätig und zwangsläufig zu Ende geführt wird,

   dadurch gekennzeichnet,
   daß auf der Nockenscheibe zwei zusätzliche Steuernocken angeordnet sind,
   daß zwei zusätzliche nockengesteuerte Überwachungskontakte (S15, S16), die von den zusätzlichen Steuernocken auf der Nockenscheibe betätigbar sind, vorgesehen sind,
   daß die Betätigung des zweiten zusätzlichen Überwachungskontaktes (S16) derart erfolgt, daß er zu einem ersten Zeitpunkt, wenn im normalen Betrieb bei einer Umschaltung der Motorschütz (K1, K2) bereits erregt wurde, das Schrittschaltrelais (K20) aber noch nicht erregt ist, kurzzeitig geschlossen wird,
   daß die Betätigung des ersten zusätzlichen Überwachungskontaktes (S15) derart erfolgt, daß er zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn im normalen Betrieb bei einer Umschaltung sowohl das Schrittschaltrelais (K20) als auch der Motorschütz (K1, K2) erregt sind, kurzzeitig geschlossen wird
   und daß der erste und der zweite zusätzliche Überwachungskontakt (S15, S16) so in den Steuerstromkreis geschaltet sind, daß, wenn im ersten und im zweiten Zeitpunkt sich Motorschütz (K1, K2) und Schrittschaltrelais (K20) nicht im jeweils für den normalen Betrieb vorgesehenen Zustand befinden, der Motorschutzschalter (Q1) ausgelöst wird und damit der Motorantrieb stillsetzbar ist.