DE2742216A1

DE2742216A1 - Auf stromaenderungen in einem laststromkreis ansprechendes elektrisches steuergeraet

Info

Publication number: DE2742216A1
Application number: DE19772742216
Authority: DE
Inventors: Emil Brehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-20
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1979-03-22
Also published as: US4243920A; IT1094457B; DE2742216C2; IT7822517A0

Description

Dipl. Phys. Dr. rer. nat. Wolf gang Kern pe

PATENTANWALT

- 4 - D-68OO Mannheim 1

O β, 1O

Postfach 1273

Fernsprecher (Ο621) 381-47 44

5. September 1977 Bh 1

Emil Brehm
Am Nußbaum 16

6710 Frankental 5

"Auf Stromänderungen in einem Laststromkreis ansprechendes elektrisches Steuergerät"

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf Stromänderungen in einem Laststromkreis ansprechendes elektrisches Steuergerät, insbesondere zur Überwachung von umlaufende Teile antreibende Maschinen, deren Umlauf durch Gegenstände in unerwünschter Weise blockiert werden kann, mit mindestens einem auf einen Ansprechstromwert einstellbaren Meßfühler.

Die Verwendung von Meßfühlern zum Schutz von Schaltungsanordnungen bei Überlast oder Kurzschluß ist bekannt. Der Aufwand an elektronischen und/oder elektromagnetischen Bauteilen bei derartigen Anordnungen ist aber sehr beträchtlich. V/erden thermische Meßfühler verwendet, so ergeben sich häufig be-

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OR/GiNAL W

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trächtliche Totzeiten, so daß ein schnelles Abschalten bei Auftreten eines Überstromes oder Kurzschlusses nicht möglich ist.

Die bekannten Steuergeräte dieser Art sind insbesondere dann sehr aufwendig ausgestattet und erfüllen die an sie gestellten Forderungen trotzdem nicht in vollem Maße, wenn sie zur Überwachung von umlaufende Anordnungen antreibende Maschinen, beispielsweise Abfallzerkleinerungsmaschinen oder Förderbändern zum Transport von Paketen oder dgl. eingesetzt werden sollen. Für diesen Zweck v/eisen die bekannten Steuergeräte kostspielige Programmlaufwerke und umfangreiche Zeitmeß- und Zähleinrichtungen auf. Trotzdem konnten diese Steuergeräte häufig nicht so programmiert werden, daß alle im Betrieb vorkommenden Störarten erfaßt und behoben werden konnten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten elektrischen Steuergeräte der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß sie bei geringerem schaltungstechnischem Aufwand die an sie gestellten Aufgaben besser erfüllen können und auf einem breiteren Anwendungsgebiet einsetzbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem einen zum Laststrom proportionalen Strom führenden Überwachungsstromkreis ein auf einen ersten Ansprechstromwert einstellbarer Überstromfühler, der bei Erreichen des ersten Ansprechstromwertes ein Signal abgibt, und ein auf einen zweiten Ansprechstromwert einstellbares Überstromrelais, das den Laststrorakreis unterbricht, wenn der zweite Ansprechstromwert innerhalb einer einstellbaren Zeit erreicht ist, elektrisch in Reihe geschaltet sind.

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Das vom Überstromfühler abgegebene Signal kann in unterschiedlichster Y/eise genutzt werden. Es kann als Warnsignal dienen, es kann eine Meß- oder Zähleinrichtung in Gang setzen, Umschal tungen in dem Laststromkreis oder an Geräten, die in dem Laststromkreis liegen, bewirken. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Ansprechstromwert größer als der erste Ansprechstromwert und die Ansprechverzögerung des Überstromfühlers größer als diejenigen des Überstromrelais. Fließen in dem Laststromkreis große Ströme, so kann es nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zweckmäßig sein, den Überwachungsstromkreis über einen Wandler mit dem Laststromkreis zu koppeln.

Einen besonders zweckmäßigen Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Steuergerät betrifft die Überwachung einer Abfallzerkleinerungsmaschine. Bei derartigen Maschinen kommt es darauf an, daß die Maschine automatisch reversiert, wenn sie beim Zerkleinern des eingeworfenen Materials überlastet wird. Durch den Rückwärtslauf des Antriebsmotors können sich die Messerwalzen in der Regel schnell von Materialien befreien, die vorher zum Verklemmen, Verkeilen oder Festsetzen der Messerwalzen geführt hatten. Sind die Messerwalzen jedoch beispielsweise durch metallische Gegenstände vollständig blockiert, so soll die Maschine zum Schutz gegen Überlastung vollständig abgeschaltet werden.

Ein Verfahren zur Überwachung einer derartigen Abfallzerkleinerungsmaschine mittels eines erfindungsgemäßen Steuergerätes zeichnet sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch aus, daß als Überstromfühler ein zweites Überstromrelais vorgesehen ist, das den Antriebsmotor bei Erreichen des ersten Ansprechstromwertes nach einer Abschaltpause vom

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Vorlauf auf den Rücklauf umschaltet und nach einer vorgegebenen Zeitdauer und einer weiteren Abschaltpause auf den Vorlauf zurückschaltet.

In zweckmäßiger Ausgestaltung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Umschaltung vom Vorlauf auf den Rücklauf und umgekehrt über ein Umschaltkontaktpaar eines Stronjrelais erfolgt, daß die Abschaltpausen der Rückfallzeit des zweiten Uberstromrelais entsprechen und daß die vorgegebene Zeitdauer für den Rücklauf durch ein erstes Zeitrelais bestimmt wird, das am Ende der Zeltdauer einen Überstrom am zweiten Uberstromrelais simuliert. Durch entsprechende Einstellung des ersten Zeitrelais läßt sich also die Dauer des Rückwärtslaufes des Antriebsmotors genau vorgeben.

Zweckmäßige Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 6 bis 8 angegeben.'Das gesamte Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispieles ausführlich erläutert. Der Schaltplan des bei diesem Ausführungsbeispiel eingesetzten erfindungsgemäßen Steuergerätes ist in der Zeichnung dargestellt, auf die im folgenden Bezug genommen wird.

Mit Ι·ί ist der Motor einer Abfallzerkleinerungsmaschine bezeichnet, dessen Klemmen U, V und V/ über einem Reversierschalter 10, einem Einschaltschütz 11, einem Ruhekontaktsatz a eines Uberstromrelais A und einem Ruhekontaktsatz g eines Zeitrelais G an den Phasen R, S und T eines Drehstromnetzes liegen. In der Zuleitung zur Klemme W des Motors M liegt die Primärwicklung eines Stromwandlers V/a, an dessen Sekundärwicklung der Überwachungsstromkreis 12 abgegriffen ist. Die Sekundärwicklung liegt mit einem ihrer Abgriffe an einem geerdeten Eulleiter 13, der an eine Nulleiterklemme N führt.

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Im Uberwachimgsstromkreis 12 liegen das Uberstromrelais A und ein zweites Uberstromrelais B in Reihe, wobei das zweite uberstromrelais B durch einen Widerstand 14 und einen Ruhekontakt f eines Zeitrelais F überbrückt ist.

In einem Schaltkreis zwischen der R-Phase und dem Nulleiter ist ein Umschaltkontaktpaar b des zweiten Uberstromrelais B so angeordnet, daß der bewegliche Kontakt 15 mit der R-Phase, der eine feststehende Kontakt 16 über ein Stromstoßrelais E mit dem Nulleiter 13 und der andere feststehende Kontakt 17 über ein Umschaltkontaktpaar e des Stromstoßrelais E in der einen Stellung des Umschaltkontaktpaares e über ein Schaltrelais C und in der anderen Stellung über ein Schaltrela.is D mit dem Nulleiter verbunden ist. Die beiden Schaltrelais C und D sind Teile des Reversierschalters 10, wobei dem Schaltschütz C der Kontaktsatz c. und dem Schaltschütz D der Kontaktsatz d>| zugeordnet ist. In der Zuleitung zum Schaltrelais C liegt ein Ruhekontakt d₂ des Schaltrelais D und in der Zuleitung des Schaltrelais D ein Ruhekontakt c~ des Schaltrelais C. An dem mit dem Schaltrelais 10 verbundenen feststehenden Kontakt 18 des Umschaltkontaktpaares e ist ferner das Zeitrelais F und an dem mit dem Schaltrelais D verbundenen feststehenden Kontakt 19 ein drittes Zeitrelais H angeschlossen; beide Zeitrelais F und H liegen mit ihrer zweiten Zuleitung an dem Nulleiter 13· Schließlich liegt ein zweites Zeitrelais G mit seiner einen Zuleitung am Nulleiter 13 und mit seiner anderen Zuleitung über einen Ruhekontakt h des dritten Zeitrelais H an der R-Phase.

Mit dem Kontaktsatz d^ im Reversierschalter 10 wird der Motor M auf Vorwärtslauf geschaltet, mit dem Kontaktsatz C₁ auf RUckwärtslauf. Befinden sich die Umschaltkontaktpaare b und e

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also in der in der Zeichnung dargestellten Stellung, so läuft der Motor M rückwärts. Das erfindungsgemäße Steuergerät zur Überwachung der Abfallzerkleinerungsmaschine arbeitet folgendermaßen:

Nach Betätigung des Einschaltschützes 11 läuft der Motor M im Rückwärtslauf an. Dies ist aus Gründen der Unfallsicherheit zweckmäßig, damit die Hand einer Bedienungsperson nicht durch die Messerwalzen in die Zerkleinerungsmaschine hineingezogen wird. Gleichzeitig liegt Spannung an dem ersten Zeitrelais F, das so eingestellt ist, daß es nach ca. 2 see anspricht. Dabei öffnet der Ruhekontakt f, so daß der durch das zweite Überstromrelais B fließende Strom sprunghaft ansteigt. Der Widerstand 14 ist so auf den Widerstand der Erregerspule des zweiten Überstromrelais B abgestimmt, daß der sprunghafte Stromanstieg beim Öffnen des Ruhekontaktes f so groß ist, daß das zweite Überstromrelais B anspricht. Damit schaltet der Umschalter b und verbindet die Kontakte 15 und 16, so daß das Stromstoßrelais E erregt wird und dessen Umschalter e in seine andere Schaltstellung gebracht wird.

Mit dem Umschalten des Umschalters b werden das Schaltrelais C und das Zeitrelais F stromlos und ihre Kontakte fallen in die Ausgangslage zurück. Der Motor M hält an. Das zweite Überstromrelais B hat eine Rückfallzeit von ca. 2 see. Während dieser Zeit steht also der Motor M. Nach Ablauf dieser Zeit fällt der Umschalter b in seine Ausgangslage zurück, in der die Kontakte 15 und 17 miteinander verbunden sind. Nunmehr ist jedoch der bewegliche Kontakt des Umschalters e mit dem feststehenden Kontakt 19 verbunden, so daß das Schaltrelais D und das dritte Zeitrelais H erregt v/erden. Das Schaltrelais D schaltet über seinen Kontaktsatz d₁ den Motor M auf Vorwärts-

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lauf. In dieser Schaltstellung verbleibt das Steuergerät, bis durch eine Überlastung des Motors M, beispielsweise durch zu schwer zu zerkleinerndes Material zwischen den vom Motor angetriebenen Messerwalzen, im Überwachungsstromkreis der Strom so stark angestiegen ist, daß das zweite Überstromrelais B anspricht und sich damit der zuvor beschriebene Zyklus wiederholt. Der Motor M hält also an und wird nach einer durch die Rückfallzeit des zweiten Überstromrelais B bestimmten Pause für die am Zeitrelais F eingestellte Dauer auf Rücklauf geschaltet.

Werden die Messerwalzen der Abfallzerkleinerungsmaschine jedoch durch einen harten Gegenstand, beispielsweise ein Metallstück, ruckartig blockiert, so steigt der Strom im Überwachungs-Stromkreis 12 in kurzer Zeit so stark an, daß das erste Überstromrelais A anspricht. Der Ansprechstromwert dieses ersten überstromrelais A ist zwar größer -als derjenige des zweiten überstromrelais B; dagegen ist die Ansprechverzögerung des ersten überstromrelais A jedoch kürzer als diejenige des »weiten überstromrelais B und so gewählt, daß beim plötzlichen und vollständigen Abbremsen des Motors M das erste überstromrelais A vor dem zweiten Überstromrelais B anspricht. Beim Ansprechen des ersten Überstromrelais A öffnet der Ruhekontaktsatz a in der 3-phasigen Zuleitung zum Motor M und schaltet damit den Motor ab. Er muß dann nach Entfernung des Hindernisses zwischen den Messerwalzen von Hand mittels des Einschaltschützes 11 wieder eingeschaltet werden.

Selbstverständlich sind die Ansprechverzögerungen beider Überstromrelais A und B so gewählt, daß sie größer als die Dauer des Einschaltstromstoßes des Motors M sind, so daß die Stromspitze beim ersten Einschalten des Motors und bei den folgenden Reversiervorgängen nicht zu einem Ansprechen des Steuergerätes führt.

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Reversiert der Motor M ununterbrochen, so ist anzunehmen, daß sich zwischen den Messerwalzen Gegenstände befinden, die durch die Messer nicht zerkleinert werden können. Das soll zur Abschaltung der Maschine führen. Zur Erfassung dieses Betriebszustandes dienen die Zeitrelais G und H. Die Ansprechzeit des Zeitrelais G ist beispielsweise auf 14 see , diejenige des Zeitrelais H auf 2 see eingestellt. Das Zeitrelais G wird mit dem Einschalten der Maschine erregt. Schal"tet die Maschine auf Vorlauf um, so wird auch das Zeitrelais H erregt. Wird der Motor M nicht sofort überlastet, läuft also mindestens 2 see im Vorlauf, so läuft das Zeitrelais H ab und der Ruhekontakt h öffnet, so daß das Zeitrelais G entregt wird. Wird das Zeitrelais H jedoch durch ständiges Umschalten des Motors M auf Rückwärtslauf am Ablauf gehindert, so kann das Zeitrelais G nach der eingestellten Zeitdauer von 14 see ablaufen, so daß der Ruhekontaktsatz g in der 3-phasigen Zuleitung zum Motor M öffnet: und die Maschine abstellt. Sie muß dann von Hand durch das Einschaltschütz 11 wieder in Gang gesetzt werden. Durch geeignete Bemessung der Ansprechzeit des Zeitrelais G kann also festgelegt werden, nach wieviel ununterbrochenen und erfolglosen Reversierungen des Motors M die Maschine abgeschaltet werden soll.

In manchen Fällen mag es zweckmäßig sein, zusätzlich einen Zeitschalter vorzusehen, der den Antriebsmotor M wahlweise entweder nach einer einstellbaren Zeit abschaltet oder bei ununterbrochendem Vorwärtslauf nach einer einstellbaren Zeit auf Rückwärtslauf umschaltet. Hierzu mag beispielsweise ein weiteres Zeitrelais dienen, das über einen mehrpoligen Umschalter in der einen oder der anderen Betriebsart in den Schaltkreis des Steuergerätes eingeschaltet wird.

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Das erfindungsgemäße Steuergerät kann in der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Form beispielsweise auch zur Überwachung des Laststromkreises eines Förderbandes zum Transport von Paketen oder dgl. verwendet werden. Führt ein Paket beispielsweise durch Verklemmen an den seitlichen Begrenzungsschienen zu einem erhöhten Reibungswiderstand mit dem Förderband, so reversiert der Antriebsmotor des Förderbandes, so daß sich das Paket beim Rückwärtstransport aus der Verklemmung lösen kann. Blockiert ein Paket aber das Förderband, so schaltet der Antriebsmotor des Förderbandes ab.

Weitere Anwendungen des erfindungsgemäßen Steuergerätes betreffen die Stromüberwachung in Schaltkreisen, wobei beim Ansprechen des zweiten Überstromrelais B ein Warnsignal eingeschaltet wird, während beim Ansprechen des ersten Überstromrelais A der zu überwachende Schaltkreis von der Spannungsquelle getrennt wird. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Steuergerätes ist jedoch keinesfalls auf die hier beschriebenen Beispiele beschränkt.

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Claims

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Patentansprüche

1. ) Auf Stromänderungen in einem Laststromkreis ansprechendes

elektrisches Steuergerät, insbesondere zur Überwachung von umlaufende Teile antreibende Maschinen, deren Umlauf durch Gegenstände in unerwünschter Weise blockiert werden kann, mit mindestens einem auf einen Ansprechstromwert einstellbaren Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, da« in pinem einen Ansprechstromwert einstellbaren Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß in einem einen zum Laststrom proportionalen Strom führenden Überwachungsstromkreis ein auf einen ersten Ansprechstromwert einstellbarer Überstromfühler (B) , der bei Erreichen des ersten Ansprechstromwertes ein Signal abgibt, und ein auf einen zweiten Ansprechstromwert einstellbares Überstromrelais (A), das den Laststromkreis unterbricht, wenn der zweite Ansprechstromwert innerhalb einer einstellbaren Zeit errreicht ist, elektrisch in Reihe geschaltet sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ansprechstromwert größer als der erste Ansprechstromwert und die Ansprechverzögerung des überstromfühlers (B) größer als diejenigen des überstromrelais (A) ist.

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3, Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsstromkreis über einen Wandler (Ws) mit dem Laststromkreis gekoppelt ist.

4, Verfahren zur überwachung einer Abfallzerkleinerungsmaschine, deren Antriebsmotor im Vor— und Rücklauf betreibbar ist, mittels eines Steuergerätes nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als überstromfühler (B) ein zweites Uberstromrelais vorgesehen ist, das den Antriebsmotor (M) bei Erreichen des ersten Ansprechstromwertes nach einer Abschaltpause vom Vorlauf auf den Rücklauf umschaltet und nach einer vorgegebenen Zeitdauer und einer weiteren Abschaltpause auf den Vorlauf zurückschaltet.

5, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung vom Vorlauf auf den Rücklauf und umgekehrt über ein Umschaltkontaktpaar (e) eines Stromstoßrelais (E) erfolgt, daß die Abschaltpausen der Rückfallzeit des zweiten Uberstromrelais (B) entsprechen und daß die vorgegebene Zeitdauer für den Rücklauf durch ein erstes Zeitrelais (F) bestimmt wird, das am Ende der Zeitdauer einen überstrom am zweiten uberstromrelais (B) simuliert,

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6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide überstromrelais (A und B) eine Ansprechverzögerung aufweisen, die großer als die Dauer des Einschaltstromstoßes des Antriebsmotors (M) ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Zeitrelais (G) vorgesehen ist, dessen Erregung mit dem Einschalten des Antriebsmotors (M)

. beginnt, dessen eingestellte Ansprechzeit größer als die Rücklaufdauer, vorzugsweise größer als die fünffache Rücklaufdauer des Antriebsmotors ist, und das beim Ansprechen einen Schaltbefehl zum Abschalten des Antriebsmotors abgibt, und daß ein drittes Zeitrelais (H) mit Beginneines jeden Vorlaufes des Antriebsmotors erregt wird, dessen eingestellte Ansprechzeit kürzer als diejenige des zweiten Zeitrelais ist und vorzugsweise der Rücklaufdauer des Antriebsmotors entspricht und das beim /msprechen einen Schaltbefehl zur Entregung des zweiten Zeitrelais abgibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitschalter vorgesehen ist, der v/ahlweise den Antriebsmotor nach einer einstellbaren Zeit abschaltet oder bei ununterbrochenem Vorlauf nach einer einstellbaren Zeit auf Rücklauf umschaltet.

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