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Kennwort: " "Rückfallverzögerung II
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Schaltungsanordnung zur Steuerung von Drehstrom-Asynchronmotoren Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Drehstrom-Asychronmotoren
mit einem Nockenschalter zur Umschaltung in die Betriebsstellung, insbesondere in
Sternschaltung und Dreieckschaltung der Motorwicklungen sowie zur Einschaltung in
die Bremsschaltung für den Motor mit einer über ein Zeitrelais steuerbaren Abbremsvorrichtung
für den Motor, über die eine Bremsgleichspannung an die Wicklungen des Motors schaltbar
ist, und mit einer Schaltvorrichtung zur Ein- bzw. Abschaltung des Netzstromes,
die ferner als Unterspannungsauslösung wirkt und den Motorschutz in Betriebs-und
Bremsstellung sowie die Führung und Abschaltung des Bremsstromes übernimmt.
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Bei diesen Drehstrom-Asynchronmotoren erfolgt die Ein-und Ausschaltung
von einem handbetätigbaren Schaltschütz. Darüber hinaus ist zur Umschaltung ein
Nockenschalter vorgesehen. Bei der Abschaltung des Motors wird dafür Sorge getragen,
daß der Motor abbgebremst werden kann, indem die in Reihe geschalteten Motorwicklungen
mit Gleichstrom beaufschlagt werden. Hierbei wird die Gleichstromspannung über eine
Diode und eine Freilaufdiode gewonnen. Bei einfachen Maschinen,
z.B.
Kreissägen, ist jedoch der Schaltungsaufwand im Verhältnis zu den Maschinenkosten
zu groß, da außer der Bremsschaltung auch noch die vorgeschriebene Unterspannungsauslösung
und der Motorschutz verwirklicht werden müssen. Weiterhin sind die Abmessungen eines
Schaltgerätes, das die Schaltungsanordnung enthält, sehr groß, so daß diese Schaltungsanordnungen
nur bedingt einsatzfähig sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung
so zu vereinfachen, daß sie bei Verwirklichung nur einen geringen Platzbedarf einnimmt.
Darüber hinaus soll eine sichere Ein- und Ausschaltung gewährleistet sein, insbesondere
soll nach beendeter Bremsung sowohl der Motor als auch die Anordnung hinsichtlich
der Erzeugung eines Bremsstromes von den Netz leitungen getrennt sein. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schaltvorrichtung ein einziges Schaltschütz
umfaßt, dessen Spule über den Nockenschalter ansteuerbar ist, daß bei Auftreten
einer Unterspannung die Spule das Schaltschütz in seine Ausschaltstellung überführt
und daß beim Abbremsvorgang für den Motor die Stromversorgung für die Schaltschützspule
über das Zeitrelais erfolgt. Diese Anordnung gestattet eine wesentlich wohlfeilere
Anordnung als die bekannt gewordenen Schaltungsanordnungen. Insbesondere ist es
nunmehr möglich, unmittelbar über den Nockenschalter die Stromversorgung für die
Schaltschützspule zu steuern, wobei durch die Einschaltung des Zeitrelais in den
Steuerkreis für die Schaltschützspule es möglich ist, für eine bestimmte einstellbare
Zeit das Schaltschütz in seiner Schließstellung zu halten und nach erfolgter Abbremsung
des Motors die Spule in ihre Offenstellung zu überführen, wodurch gewährleistet
ist, daß sowohl der Motor mit seinen Wicklungen als auch die Schaltschützspule nach
beendeter Bremsung galvanisch
vom Netz getrennt sind. Darüber hinaus
wird sowohl hinsichtlich der Kosten als auch der Baugröße durch die Verwendung eines
einzigen Schaltschützes eine günstigere Anordnung geschaffen. Schließlich ist es
durch das Schaltschütz in einfacher Weise möglich, den Motorschutz und den Unterspannungsschutz
zu verwirklichen. Vorteilhafterweise ist das Relais zur Aufrechterhaltung der Spulenstromversorgung
als rückfallverzögertes Zeitrelais ausgebildet, um so beim Bremsvorgang des Motors
genaue Spannungsverhältnisse an der Schaltschützspule zu schaffen.
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Vorteilhafterweise ist das Zeitrelais als elektronisches rückfallverzögertes
Zeitrelais ausgebildet. Auf diese Weise ergibt sich hinsichtlich des Preises als
auch der Montage eine wohlfeile Gestaltung. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
ist das Zeitrelais als pneumatisch rückfallverzögertes Zeitrelais ausgebildet. Hier
ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unabhängig von einer bestimmten
Steuerspannung wird, so daß die Einsatzmöglichkeit derartiger Schaltungsanordnungen
vergrößert wird. Günstigerweise ist das Betätigungsglied des pneumatisch rückfallverzögerten
Zeitrelais über ein Kurvengetriebe durch die Drehwelle des Nockenschalters steuerbar,
da hierdurch gewährleistet ist, daß bei Überführung des Nockenschalters in die Aus-Schaltstellung
selbsttätig die zeitverschobene Ausschaltung eingeleitet wird, wodurch eine sichere
Bremsung des Asynchronmotors erzielt wird. Hierbei ist vorteilhafterweise die Verzögerungszeit
über ein Drehbetätigungsglied einstellbar ist. Empfehlenswerterweise ist das Zeitrelais
lösbar befestigbar an dem Nockenschalter angeordnet, um so einfach Reparaturen durchführen
zu können.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Stromversorgungsleitung
der Schaltschützspule ein sowohl in Betriebs- als auch in Bremsstellung thermisch
ansprechender den Motorschutz übernehmender öffner angeordnet. Diese Anordnung vereinfacht
weiter die erfindungsgemäße Schaltung, da es nunmehr möglich ist, mit einfachen
Mitteln selbsttätig das Schaltschütz im Störungsfalle, sei es im Betrieb oder bei
der Bremsung, in seine Offenstellung zu überführen, sei es nun, um bei Überlastung
des Motors oder bei Auftreten von Unterspannung eine selbsttätige Abschaltung des
Motors zu gewährleisten. Darüber hinaus ist sogar noch selbst nach Abbremsvorgang
eine vollständige Netztrennung des Motors gegeben.
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Empfehlenswerterweise liegen bei eingeschaltetem Motor die beiden
Anschlüsse des rückfallverzögerten Zeitrelais auf dem gleichen Potential, um so
bei Auftreten eines Spannungsabfalles selbsttätig das Auslösen des Zeitrelais zu
erreichen und somit den Bremsvorgang für den Motor einzuleiten. Vorteilhafterweise
erfolgt beim Einschaltvorgang durch den Nockenschalter bei geöffnetem Schaltschutz
kurzfristig über einen Kontakt des Nockenschalters die Stromversorgung der Schaltschützspule.
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Hierbei erfolgt die Stromabnahme von der Netz leitung von einem vor
dem Schaltschütz liegenden Kontaktanschluß, da hierdurch über den Nockenschalter
ein leichtes Einschalten gewährleistet ist.
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Auf der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in
mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
der Schaltungsanordnung mit einem elektronischen rückfallverzögerten Zeitrelais,
Fig.
2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem pneumatischen rückfallverzögerten Zeitrelais,
Fig. 3 einen Nockenschalter mit Zeitrelais in Seitenansicht, Fig. 4- den Nockenschalter
mit Zeitrelais in Queransicht und Fig. 5 einen Ausschnitt aus der Seitenansicht.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist der Nockenschalter
als Stern-Dreieck-Bremsschalter ausgebildet. Von diesem Schalter sind die Kontaktanordnungen
in der Nullschaltung, Sternschaltung und Dreieckschaltung dargestellt. Hierbei überbrücken
die einzelnen Kontakte des Nockenschalters jeweils zwei Anschluß punkte, und zwar
diejenigen, die in der Zeichnung unter diesen Kontakten liegen.
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Im folgenden sei nun die Schaltungsanordnung näher beschrieben, und
zwar werden die einzelnen Schaltvorgänge erläutert. Der Drehstromasychronmotor M
wird über ein Schaltschütz Ki an die Netzleitungen L1, L2, L3 angeschlossen oder
getrennt. Das Schaltschütz K1 wird durch seine Spule in die beiden Schaltstellungen
überführt.
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Es sei hier zwischenbemerkt, daß, um den Drehstrommotor M auf seine
volle Leistung zu bringen, der Nockenschalter zuerst in seine Sternschaltungsstellung
überführt wird und dann schließlich in eine sogenannte Dreieckschaltungsstellung.
Hierbei bedeutet Sternschaltung, daß die Wicklungen des Motors sternartig angeordnet
sind, d.h.
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sie liegen mit ihrem einen Ende an einem gleichen Anschlußpunkt. Eine
solche Schaltung ist für den Anlauf des Drehstrommotors von Bedeutung. Sobald der
Motor eine
bestimmte Drehzahl erreicht hat, wird der Nockenschalter
in die genannte Dreieckschaltungsstellung überführt, bei der dann die Wicklungen
in Dreieckform angeschlossen sind.
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Diese Schaltstellung ist die sogenannte Arbeitsstellung.
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Im folgenden sei nun der Anlaufvorgang beschrieben. Sobald der Nockenschalter
von seiner Nullstellung in die Sternstellung überführt wird, überlappen sich in
einem bestimmten Drehbereich des Schalters kurzfristig Kontakte G, H. Hierdurch
bedingt kann von der Netzleitung L1 über den Anschlußkontakt 1 einer Sicherung Fi
Strom über den Kontakt H zu einem Anschluß L und von dort weiter zum Anschluß 13
und über den Kontakt G zum Anschluß 14 fließen. Mit diesem Anschluß 14 steht die
Spule des Schaltschützes K1 über die Anschlüsse 95, 96 in Verbindung, während der
Ausgang der Spule an dem Nulleiter N angeschlossen ist. Durch diese Stromversorgung
wird das Schaltschütz in seine Einschaltstellung überführt, d.h.
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die Anschlüsse 1, 2; 3, 4; 5, 6 sowie 13, 14 stehen in elektrisch
leitfähiger Verbindung. Hierbei führen die Anschlüsse 2, 4, 6 über Kontakte des
Nockenschalters zu den Läuferwicklungen W1, V1, U1, während die Ausgänge der Läuferwicklungen
U2, W2, V2 miteinander in elektrisch leitfähiger Verbindung stehen. Sobald nun der
Nockenschalter in seiner Sternstellung ist, erfolgt die Stromversorgung nur noch
über den Kontakt H, Anschluß 13 des Schaltschützes. Sobald der Drehstrommotor eine
bestimmte Drehzahl hat, schaltet der Nockenschalter in die Dreieckschaltung. Es
liegen dann an der Leitung L1 die Wicklungen mit ihrem Ende W1, V2, an der Leitung
L2 liegen die Wicklungen mit ihrem Ende V1, U2 und an der Leitung L3 liegen die
Wicklungen mit ihrem Ende U1, W2.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist in den Stromanschlüssen,
die zu den Wicklungen U, V, W führen, ein Motorschutzschalter F3 eingebaut. Dieser
Motorschutz-
schalter unterbricht bei Überlastung den Steuerstromkreis
des Schaltschützes Kl. Es öffnet der Motorschutzschalter F3 ein zwischen den Anschlußkontakten
95, 96 vorgesehenes Schaltteil. Hierdurch bedingt liegt die Spule des Schaltschützes
Kl nicht mehr an der Netzspannung und das Schaltschütz Kl wird. in seine Offenstellung
überführt. Es sei hier bemerkt, daß bei erneuter Einschaltung der Nockenschalter
zunächst wieder in seine Nullstellung überführt werden muß, erst dann kann das Anschalten
des Motors, wie bereits beschrieben, wieder erfolgen. Im folgenden sei nun eine
über den Nockenschalter gewollte Abschaltung des Drehstrommotors M beschrieben.
Sobald der Nockenschalter in seiner Nullstellung ist, ist die Stromversorgung für
die Spule des Schaltschützes K1 über den Kontakt H unterbrochen. Die Spule des Schaltschützes
K1 liegt aber über den Anschlüssen 95, 96, einem Zeitrelais Z, einer Sicherung F2
an dem Anschluß 2 der Netz leitung Li. Dieses Relais Z ist als sogenanntes rückfallverzögertes
Zeitrelais ausgebildet, d.h. das Zeitrelais hält während einer bestimmten Zeit die
Einschaltung der Schaltschützspule offen. Dadurch, daß der Nockenschalter nunmehr
in seiner Nullstellung ist, sind die Ständerwicklungen in Reihe geschaltet. Diese
Reihenschaltung U1, U2, Vi, V2, W2, W1 ist mit ihrem einen Ende an die Nulleitung
N angeschlossen, während das andere Ende über eine Diode D1 an der Netz leitung
L3 liegt. Parallel zu den Wicklungen liegt eine sogenannte Freilaufdiode D2. Es
sei hier bemerkt, daß die Gleichspannung in an sich bekannter Weise über die Diode
D1 erfolgt.
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Sobald nun nach einer vorbestimmten Zeit das Zeitrelais in seiner
Ausschaltstellung ist, ist die Stromversorgung zur Spule des Schaltschützes K1 unterbrochen
und das Schaltschütz K1 öffnet und der Motor ist von der Stromversorgung getrennt.
Zugleich ist aber auch der Motor wieder einschaltbereit, wobei die Einschaltung,
wie eingangs beschrieben erfolgt.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen ähnlichen
Aufbau wie Fig. 1 auf, es werden daher nur die Änderungen gegenüber Fig. 1 beschrieben.
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Im Gegensatz zu dem elektronischen rückfallverzögerten Zeit:-relais
Z weist diese Schaltungsanordnung ein pneumatisch rückfallverzögertes Schaltrelais
K2 auf. Dieses Schaltrelais ist zum einen an Fl angeschlossen und zum anderen an
den Kontakt L. Üblicherweise befindet sich das Zeitrelais K2 in seiner Offenstellung.
Es kann jedoch über den Nockenschalter in eine Schließstellung überführt werden,
und-zwar dann, wenn der Nockenschalter von seiner Sternschaltung in die Nullstellung
überführt wird. Diese mechanische Kupplung zwischen Nockenschalter und Einschaltstellung
des Zeitrelais ist durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht.
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Beim Abschalten des Zeitrelais K2 wird dieses - wie erwähnt -in seine
Schließstellung überführt, d.h. die Stromversorgung der Spule des Schaltschützes
Kl erfolgt nunmehr von Anschluß 1 über Fl, K2 zum Anschluß L des Nockenschalters
und von dort über das zwischen den Anschlußkontakten 95, 96 vorgesehene Schaltteil
des Motorschutzschalters F3 zum Anschluß Al der Spule des Schaltschützes Kl und
von dort dann weiter-wie nach Fig. 1 - zum Nulleiter. Nach einer vorbestimmten Zeit,
also nach Beendigung des Bremsvorganges, öffnet das pneumatisch rückfallverzögerte
Zeitrelais K2, so daß der Strompfad unterbrochen ist und die Spule des Schaltschützes
Kl dieses in seine Offenstellung überführt, so daß dann der Motor von den Netzleitungen
getrennt ist und spannungsfrei geschaltet ist.
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Als weitere Änderung erfolgt die Bremsschaltung nunmehr über eine
Thyristorschaltung. Zu diesem Zweck ist eine der Dioden durch einen Thyristor Th
ersetzt. Dieser Thyristor erhält über eine Phasenanschnittssteuerung S einen Zndimpuls
zur Durchsteuerung bei einer Halbwelle der Netzspannung. Die Phasenanschnittssteuerung
S hat einen an sich bekannten Aufbau. Sie ist hier in der
Zeichnung
auch lediglich schematisch dargestellt. Durch diese Thyristorschaltung kann die
Bremskraft besser reguliert werden, um so den jeweiligen Ansprüchen und Erfordernissen
gerecht zu werden.
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Der in Fig. 3 dargestellte Nockenschalter ist schematisch dargestellt
und kann im wesentlichen einen an sich bekannten Aufbau haben. Er weist ein Gehäuse
10 auf, aus dem zahlreiche Anschlußkontakte 11 herausgeführt werden. Die im Inneren
angeordneten Nocken werden durch eine Drehwelle 13 gesteuert. An ihrem einen Ende
weist die Drehwelle ein Betätigungsglied 14 auf, an ihrem anderen Ende ist die Drehwelle
13 mit einer Kurvenscheibe 15 auf Mitnahme gekuppelt. In die Steuerkllrve 26 der
Kurvenscheibe greift ein Vorsprung 16 eines Schiebegliedes 17 ein. Dieses Schiebeglied
wird bei Drehbewegung der Kurvenscheibe hin- und herbewegt. An seinem oberen Ende
weist das Schiebeglied 17 eine Ausnehmung 18 auf. In diese Ausnehmung greift ein
Absatz 19 eines Betätigungsgliedes 2G des pneumatisch rückfallverzögerten Zeitrelais
K2 ein.
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Bei einer Drehbewegung (vergl. Fig. 4) der Kurvenscheibe 15 im Uhrzeigersinn
wird über die Kurve der Kurvenscheibe der Vorsprung mit dem Schiebeglied 17 nach
oben bewegt. Hierdurch bewegt sich das Betätigungsglied ebenfalls nach oben, so
daß das Zeitrelais in seine Schließstellung überführt wird. Es sei hier bemerkt,
daß das Betätigungsglied 20 eine im Inneren des Zeitrelais erfolgende Ausschaltbewegung
der Kontakte nicht behindert. Das Betätigungsglied 20 hat lediglich die Aufgabe,
das Zeitrelais in seine Schließstellung zu überführen und dann den Auslösemechanismus
zur pneumatischen Rückfallverzögerung auszulösen. Es sei hier übrigens weiter bemerkt,
daß die Zeitdauer, wie lange das Zeitrelais eingeschaltet bleibt, über ein Drehbetätigungsglied
21 innerhalb eines gewissen Zeitraumes einstellbar ist.
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Zur Halterung des Zeitrelais K2 am Gehäuse 10 des Nockenschalters
ist an diesem ein Winkelteil 22 vorgesehen, das
mit dem einen Schenkel
am Schaltergehäuse 10 befestigt ist, während der andere Schenkel von hakenförmigen
Nasen 23, 24 des Zeitrelais K2 umgriffen wird. Hierbei ist die hakenförmige Nase
24 über eine Stellschraube 25 verschwenkbar gelagert, um so eine leichte Montage
und Auswechselbarkeit des Zeitrelais K2 zu erzielen, ohne daß die Verdrahtung der
Schaltungsanordnung beeinflußt wird. Es sei hier weiter noch hervorgehoben, daß
die hakenförmige Nase 23 in eine Ausnehmung des freien Schenkels des Winkelteiles
22 eingreift, um so auch einen Schutz gegen ein seitliches Verschieben zu gewährleisten.
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Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur
beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei andere Verwendungen und Gestaltungen möglich. Beispielsweise
kann die beschriebene Bremsschaltung sinngemäß auch bei anderen Schaltungsarten
von Drehstromasynchronmotoren verwendet werden, z.B. bei einer Ein-Aus- oder Pol-Um-Schaltung.
Weiter könnte der Motorschutzschalter F3 auch unmittelbar an den Netzleitungen L1,
L2, L3 angeordnet sein, wobei dann wiederum ein über dem Motorschutz F3 gesteuerter
Schalter in der Stromleitung für die Spule des Schaltschützes K1 angeordnet wäre.
Schließlich könnte die Halterung des pneumatischen Zeitrelais auch so angeordnet
sein, daß das Zeitrelais eine Fortsetzung des Gehäuses des Nockenschalters bilden
würde. Hierzu müßte dann der freie Schenkel des Winkelteiles um 1800 gedreht werden.
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Weiter wäre es möglich, das Betätigungsglied 22 mit dem Absatz unmittelbar
in die Steuerkurve der Kurvenscheibe eingreifen zu lassen, so daß dann ohne Zwischenschaltung
des Schiebegliedes eine Auslösung des Zeitrelais möglich wäre.
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- L e e r s e i t e -