DE231281C

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Publication number: DE231281C
Application number: DENDAT231281D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

.£ 231281 -KLASSE 21 c. GRUPPE

Selbsttätige Schützsteuerung für Elektromotoren.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Mai 1909 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

die Priorität

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 18. Mai 1908 anerkannt.

Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätige Schützsteuerung für Elektromotoren, bei der die einzelnen Schütze beim Einschalten hintereinander eingeschaltet und bei Überlastung des Motors unter dem Einfluß eines Überstromrelais hintereinander ausgeschaltet werden. Beim Ein- und Ausschalten der Schütze wird in bekannter Weise der Anlaßwiderstand des Motors stufenweise aus- bzw. eingeschaltet.

Nach der Erfindung ist die Einrichtung so getroffen, daß das zuletzt eingeschaltete Schütz, in dessen Stromkreis sich das Überstromrelais. befindet, den Erregerstromkreis des nächstfolgenden Schützes schließt und das vorher-

t5 gehende Schütz an eine vom Überstromrelais unabhängige Leitung anschließt, selbst aber bis zur Einschaltung des nächstfolgenden Schützes an die vom Überstromrelais gesteuerte Leitung angeschlossen bleibt. Durch diese Schaltung wird erzielt, daß beim Auftreten von Überstrom die Schütze ebenso hintereinander ausgeschaltet werden und den Anlaßwiderstand stufenweise vor den Anker vorschalten, wie sie beim Anlassen des Motors eingeschaltet wurden. Natürlich erfolgt das Ausschalten in umgekehrter Reihenfolge wie das Einschalten. Beim Auftreten von Überstrom wird daher der Motor nicht einfach abgeschaltet, sondern es wird so lange Widerstand vor den Anker geschaltet, bis die Stromstärke auf ein unschädliches ,Maß gesunken ist. Sobald dies der Fall ist und der Anker des Überstromrelais wieder abfällt, wird der Anlaß widerstand selbsttätig wieder abgeschaltet.

Die Umschaltung der Schütze auf die verschiedenen Stromkreise erfolgt mittels besonderer Hilfskontakte, die mit den Hauptkontakten der Schütze mechanisch verbunden sind. Damit nun die einzelnen Schütze nicht zu schnell hintereinander ein- und ausgeschaltet werden, wird die Bewegung der Hilfskontakte entweder durch mechanische Dämpfungsvorrichtungen oder durch einen in den Strom- ■ kreis eingeschalteten Drosselschalter verzögert. Im Falle der Anwendung eines Drosselschalters wird die Schaltung so angeordnet, daß jedes Schütz beim Einschalten sich von der den Drosselschalter enthältenden Leitung ab- und in die das Überstromrelais enthaltene Leitung einschaltet, während das nächstfolgende Schütz gleichzeitig in einen den Drosselschalter enthaltenden Stromkreis eingeschaltet wird.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Schaltung der Steuerung eines Gleichstrommotors. Fig. 2 veranschaulicht die Schaltung eines Gleichstrommotors bei Verwendung eines Drosselschalters. Fig. 3 stellt dieselbe Schaltung für einen Dreiphasenmotor dar.

Der Motor M ist über den Hauptschalter S

an die Netzleitungen L, L¹ angeschlossen. In den Motorstromkreis sind hintereinander der Kontakt eines Schützes / und die Anlaßwiderstände R¹ bis i?⁵ sowie die Spule des Über-Stromrelais O eingeschaltet. Die Widerstände R¹ bis R⁵ können über die Kontakte der Schütze ι bis 5 kurzgeschlossen werden. Die Spulen der Schütze I und ι bis 5 werden von einem Steuerstrom gespeist, der über einen Ausschalter s dem Netz entnommen wird. Mit den Hauptkontakten der Schütze sind Hilfskontakte mechanisch verbunden, die in beliebiger Weise ausgebildet sein können. Die Verbindung der Hilfskontakte mit den Hauptkontakten ist entweder starr oder federnd. Die Hilfskontakte δ¹ bis δ⁴, die beim Ansprechen eines Schützes das nächstfolgende Schütz an den Erregerstromkreis anschließen, sind mittels Federn m¹ bis m⁴ und Puffern n¹ bis «⁴ so mit den Hauptkontakten verbunden, daß sie sich erst eine gewisse Zeit nach dem Ansprechen der Hauptkontakte schließen. Da die Schaltung am leichtesten an Hand ihrer Wirkungsweise zu erläutern ist, so sei nunmehr der Schaltvorgang beim Ein- und Ausschalten des Motors geschildert.

Angenommen, die Schalter S und s seien geschlossen, so fließt Strom von der Leitung L durch Leitung 10, die Spule des Schützes i und Leitung 11 zur Leitung U. Der Kontakt des Schützes 1 wird geschlossen, und der Motor M unter Vorschaltung aller Anlaß widerstände R¹ bis R⁵ an das Netz L, L' gelegt. Das Schütz I schließt gleichzeitig den Hilfskontakt i' und hierdurch wird ein Erregerstromkreis geschlossen, der von Leitung L über Leitung 10, Hilfskontakt 1/, Leitung 12, Kontakt 0 des Überstromrelais O, Leitung 13, Hilfskontakt a¹ des Schützes 2 durch die Spule des Schützes 1 und über Leitung 14 und 11 nach L' führt. Der Hauptkontakt des Schützes 1 wird daher geschlossen und dadurch die erste Stufe R¹ des Anlaßwiderstandes kurzgeschlossen. Die Schließung des Schützes 1 bewirkt eine Zusammendrückung der Feder m¹ und diese wieder hat eine durch den Puffer n¹ verzögerte Schlußbewegung des Hilfskontaktes δ¹ zur Folge. Der Schluß des Hilfskontaktes b¹ bewirkt die Schließung eines Stromkreises von Leitung 13 über δ¹, Hilfskontakt a^s des Schützes 3, Spule des Schützes 2 und Leitung 14 nach Leitung 11. Infolgedessen spricht auch das Schütz 2 an und schließt zunächst den Anlaßwiderstand R² kurz. Außerdem wird der Hilfskontakt a² geöffnet und der Hilfskontakt c² geschlossen. Durch die Öffnung des Hilfskontaktes α² wird die Spule des Schützes 1 von der Leitung 13 abgeschaltet; gleichzeitig aber wird die Spule durch den Schluß des Hilfskontaktes c² an die Leitung 15 angeschlossen, so daß nunmehr ein Festhaltestrom von L, Leitung 10 über Hilfskontakt I¹, Leitung 12, Leitung 15, Hilfskontakt c² durch die Spule des Schützes 1 zur Leitung 14, Leitung 11 und Netz L' fließt. Es ist ersichtlich, daß dieser Festhaltestromkreis die Kontakte 0 des Überstromrelais O nicht mehr enthält, also vom Überstromrelais unabhängig ist. Durch die Öffnung des Kontaktes a² wird also die Spule des Schützes 1 von dem durch das Überstromrelais gesteuerten Erregerstromkreis abgeschaltet, während sie durch den Schluß des Hilfskontaktes c² an den Festhaltestromkreis angeschlossen wird. Die Erregung des Schützes 2 bewirkt außerdem mit der durch die Dämpfungsvorrichtung m², n² gegebenen Verzögerung den Schluß des Hilfskontaktes δ², wodurch der Erregerstromkreis der Schützspule 3 geschlossen wird. Er verläuft von Leitung 13 über δ¹, δ², α⁴ und die Schützspule 3 %<M nach Leitung 14. Es wiederholt sich nunmehr ™ der Schaltvorgang wie beim Einschalten des a Schützes 2. Zunächst wird der Anlaß wider- \ stang R³ kurzgeschlossen. Darauf erfolgt durch Öffnung des Hilfskontaktes a^s und Schluß des Hilfskontaktes c³ die Umschaltung der Schützspule 2 vom Erregerstrom auf den Festhaltestrom und schließlich durch Schluß des Kontaktes δ³ die Erregung der Schützspule 4. Dieser Schaltvorgang wiederholt sich, bis alle Schütze der Reihe nach eingeschaltet, d. h. alle Anlaßwiderstände ausgeschaltet sind.

Tritt während des Einschaltens oder nach beendetem Einschalten ein Überstrom auf, so zieht das Überstromrelais O seinen Anker an und Öffnet dadurch den Kontakt 0. Hierdurch wird der Erregerstromkreis des zuletzt eingeschalteten Schützes (über Leitung 13) geöffnet und das Schütz fällt ab, wodurch der zugehörige Anlaßwiderstand in den Motorstromkreis eingeschaltet wird. Hierbei ist zu beach- Jj ten, daß das überhaupt letzte Schütz (5) dau- ™ ernd in dem vom Überstromrelais überwachten Erregerstromkreis bleibt, da ja die Schaltung so getroffen ist, daß jedes Schütz durch das nächstfolgende auf den Festhaltestromkreis umgeschaltet wird. Das Abfallen des zuletzt eingeschalteten Schützes hat natürlich auch die öffnung der zugehörigen Hilfskontakte zur Folge, so daß das vorletzt'eingeschaltete Schütz vom Festhaltestromkreis wieder auf den Erregerstromkreis umgeschaltet wird. Dauert nun der Überstrom auch nach dem Einschalten der zuletzt vorgeschalteten Widerstandsstufe noch an, so fällt auch das vorletzt eingeschaltete Schütz wieder ab. Es erfolgt also eine völlig selbsttätige Regelung, in dem so lange Widerstand vor den Motor geschaltet wird, bis der schädliche Überstrom beseitigt ist.

Da das Umschalten der einzelnen Schalter vom Festhaltestromkreis in den Erregerstromkreis zurück immerhin einige Zeit erfordert,

Claims

so kann der Strom während des absatzweise nacheinander erfolgenden Abfallens der Schalter schon wieder auf einen Wert gesunken sein, der den Überstromschalter 0 wieder zum , Schluß bringt, so daß sonach nicht mehr Wider- - stand vor den Motor vorgeschaltet, als gerade erforderlich ist, um die normalen Stromverhältnisse wieder herzustellen.. Es wird daher eine unnötige Verminderung des Stromes und des

ίο Drehmomentes sowie eine unnötige Betätigung von Schützen, wodurch deren Lebensdauer verkürzt würde, vermieden.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung entspricht im wesentlichen der soeben beschriebenen nach Fig. 1, mit dem Unterschied, daß die Hemmung für die Hilfskontäkte nicht . mechanisch, sondern elektrisch erfolgt. Zu diesem Zweck ist in den Motorstromkreis die Stromspule q' des Drosselschalters Q eingeschaltet. Da die Schaltung im übrigen sich . nicht wesentlich von der vorher beschriebenen unterscheidet, so dürfte es genügen, ihre Wirkungsweise zu schildern.

Beim Schluß der Schalter S und s wird das Schütz Z erregt und schließt den Stromkreis des Motors m über sämtliche Anlaß widerstände R¹ bis R^s und den Schalter 5. Der nunmehr erfolgende Schluß des Hilfskontaktes i' bewirkt die Schließung eines Stromkreises von L über Leitung 10, 1', Leitung 12, Kontakt q des Drosselschalters Q, Erregerspule des Drosselschalters Q, Leitung 13', Hilfskontakt d' des Schützes 21, Hilfskontakt e² des Schützes 22, Schützspule 21 und Leitung 14 nach Leitung 11 und L'. Das Schütz 21 spricht daher an und schließt mit seinem Hauptkontakt die erste Stufe des Anlaßwiderstandes R¹ kurz. Ferner schaltet es sich durch Öffnung des Hilfskontaktes äf selbsttätig von der Leitung 13' ab und durch Schließung des Hilfskontaktes f an die.Leitung 13² an, wird also vom Drosselschalter Q unabhängig, aber vom Überstromrelais O' abhängig. Schließlich wird noch durch Schluß des Hilfskontaktes g' die Spule des Schützes 22 über die Hilfskontäkte e^s, d² und g' an die Leitung 13' angeschlossen. Der Stromkreis der Schützspule 22 wird jedoch nicht sofort geschlossen, weil die in ihm enthaltenen Kontakte q des Drosselschalters Q geöffnet sind.

Gleichzeitig mit der Schützspule 21 ist nämlich auch der Drosselschalter Q erregt worden . und hat den Kontakt q. geöffnet. Der Anker des Drosselschalters fällt aber nicht sofort nach Unterbrechung des Stromkreises 13' zurück, weil er durch die vom Motorstrom durchflossene Festhaltespule q' so lange festgehalten wird, bis die elektromotorische Gegenkraft des Motors eine gewisse Größe erreicht hat. Erst dann fällt der Anker zurück, die Kontakte q werden geschlossen und das Schütz 22 spricht an. Hierbei erfolgt außer dem Kurzschluß des Anlaßwiderstandes i?² die Umschaltung der Schützspule 21 von der Leitung 13² auf die Leitung 15 vermittels der Hilfskontäkte e² und h². Ferner schaltet die Schützspule 22 mittels der Hilfskontäkte d² und f² sich selbst von der Leitung 13' auf die Leitung 13² um und bereitet durch Schluß des Kontaktes g² die Erregung der Schützspule 23 vor. Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich also von der nach Fig. 1 nur dadurch, daß jedes Schütz zunächst in einem vom Drosselschalter Q gesteuerten Stromkreis liegt und sich erst beim Ansprechen selbst auf den vom Überstromrelais gesteuerten Stromkreis umschaltet. Im übrigen erfolgt die Schaltung wie nach Fig. 1. Es ist ohne weiteres ersichtlich, in welcher Weise das Abschalten beim Auftreten von Überstrom vor sich geht.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Schaltung nach , Fig. 2 für einen Dreiphasenmotor mit Schleifringanker. Der Stator M' des Motors ist über den dreifachen Schalter 5' an die drei Leitungen L², L³, L* angeschlossen. Der Rotor ist über Schleifringe mit Widerständen R^e, R⁷, R^s verbunden, die in bekannter Weise ein- und ausgeschaltet werden können. Die Spule des Überstromrelais O² und die Festhaltespule des Drosselschalters Q¹ sind in einen der Statorstromkreise eingeschaltet. Die Schütze 30 bis 38 entsprechen den Schützen 21 bis 25 der Fig. 2, die Leitung 13³ entspricht der Leitung 13' der Fig. 2, die Leitung 13⁴ der Leitung 13² der Fig. 2 und Leitung 15' der Leitung 15 der Fig. 2. Die Erregerstromkreise der Schütze sind über den Schalter s' an die Leitungen L³, Z,⁴ angeschlossen. Es ist ersichtlich, daß jedes Schütz beim Ansprechen seine eigene Spüle von der Leitung 13³ auf Leitung 13⁴ umschaltet, daß ferner jedes Schütz mit Ausnahme des letzten beim Ansprechen die Spule des nächstfolgenden Schützes an Leitung 13³ anschaltet, und daß schließlich jedes Schütz mit Ausnahme des ersten beim Ansprechen die Spule des vorhergehenden Schützes von der Leitung 13⁴ auf die Leitung 15' umschaltet. Die Wirkungsweise ist also dieselbe wie bei der Schaltung nach Fig. 2.

■ Patent-Ansprüche:

i. Selbsttätige Schützsteuerung für Elektromotoren, bei der die einzelnen Schützen beim Anlassen des Motors hintereinander eingeschaltet und bei Überlastung des Motors unter dem Einfluß eines Überstromrelais hintereinander ausgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das zuletzt ' eingeschaltete Schütz den Erregerstromkreis des nächstfolgenden schließt, das vorhergehende an eine vom Überstromrelais unabhängige Leitung anschließt, selbst aber bis

zur Einschaltung des nächstfolgenden Schützes an die vom Überstromrelais gesteuerte Leitung angeschlossen bleibt.
2. Selbsttätige Schlitzsteuerung nach Anspruch ι mit Verwendung von Drosselschaltern, um ein zu schnelles Ansprechen der einzelnen Schütze hintereinander zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schütz von dem vorhergehenden in einen vom Drosselschalter gesteuerten Stromkreis eingeschaltet wird und sich selbst beim Ansprechen von diesem Stromkreis ab- und in den vom Überstromrelais gesteuerten' Stromkreis einschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.