-
Anlaßeinrichtung für Elektromotoren. Das Anlassen von Elektromotoren
mittels Stufenanlassern ist, wenn große Schwungmassen zu beschleunigen sind, sehr
zeitraubend,, insbesondere dann, wenn sich der Anlauf in kurzen Zwischenräumen wiederholt.
Ein typisches Beispiel # hierfür bieten Zentrifugenmotoren, welche oft mehrmals
in der Stunde angelassen werden müssen, wobei die Anlaufzeit einige Minuten betragen
kann.
-
Um die für die Bedienung erforderliche Zeit möglichst abzukürzen,
hat man- selbsttätige - Anlaßeinrichtungen angewendet,: bei welchen durch eine kurze
Einschaltbewegung mit der Hand eine Feder gespannt wird, deren frei werdende Energie
sodann die erforderlichen Bewegungen des Schaltorgans bewirkt. Hierbei sind die
einzelnen Schaltstellungen in Abhängigkeit von der Stromaufnahme oder Spannung des
Motors gebracht, wozu besondere von - der Spannung oder dem Strome beeinflußte Auslösevorrichtungen
notwendig waren.
-
Man ging nun meist von dem Gedanken aus,. die Bewegungseinrichtung
mit dem
eigentlichen Schaltorgan (der elektrischeh Kontakteinrichtung)
vollständig zu verschmelzen, und war anderseits infolge gewisser, der Bewegungseinrichtung
anhaftenden Unvollkommenheiten auch gezwungen, das Schaltorgan dieser entsprechend
auszubilden.
-
Dadurch, daß für sämtliche Teile der Anlaßeinrichtungen Sonderausführungen
not. wendig waren, haben sich dieselben sehr verteuert.
-
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anlaßvorrichtungen war der, d'aß
die Ausl'ösevorrichtungen nicht sicher wirkten und daher die Einrichtung ihren Zweck
nicht erfüllen konnte. Denn wenn, wie bisher, die Auslöseorgane als Elektromagnete
ausgebildet sind, deren Kerne oder Anker in unmittelbare Verbindung mit den Sperrklinken
gebracht sind, so sind bei der immerhin großen Federkraft der Schleppfeder sehr
kräftige Magnete erforderlich, um die Lösung der Anschläge zu bewirken. Ferner ist
hierbei eine genaue Einstellung der Magnete auf eine bestimmte Auslösestromstärke
oder -spannung nicht möglich, da der mit der Sperrklinke festverbundene Anker, j
e nach den gerade vorhandenen Reibungsverhältnissen im Anschlag, einen größeren
oder kleineren Widerstand zu überwinden hat.
-
Als Folge dieser Umstände haben solche Anlaßeinrichtungen in größerem
Umfange in der Praxis keinen Eingang gefunden. Gegenstand der Erfindung bildet nun
eine Anlaßeinrichtung, bei welcher ebenfalls durch eine kurzzeitige Bewegung der
Anlaßvorgang eingeleitet und in einer Feder o. dgl. Energie aufgespeichert wird,
während die weitere Bewegung des Schaltorgans durch die wieder frei werdende Energie
in Abhängigkeit vom Belastungszustande des Motors selbsttätig erfolgt. Die vorbeschriebenen
Übelstände sind jedoch: durch besondere Maßnahmen vermieden. Erfindungsgemäß wird
die Bewegungseinrichtung mit einem Schaltorgan (Kontaktvorrichtung) in Verbindung
gebracht, das ohne Rücksicht auf dne besondere Betätigung nur nach schalttechnischen
Rücksichten entworfen ist, also irgendeine Form der bekannten Anlasser, am besten
SchaItwalzenamlasser oder Kontroller mit beliebigen Abmessungen aufweisen kann.
Um dies zu ermöglichen, wird das Schaltorgan in der Ruhestellung mit der Bewegungseinrichtung
zwangläufig gekuppelt, aus dieser Stellung heraus ohne Beanspruchung der Feder bis
in die Nähe der ersten Raststelle mitgenommen und in letzterer freigegeben.
-
Dies ist deswegen notwendig, weil bekanntlich die Bewegung eines Schaltorgans
aus der Ruhestellung (Ausschaltstellung) heraus, besonders nach. längeren i Nichtgebrauch,
einen großen, jedenfalls wesentlich größeren Kraftaufwand benötigt als das Weiterschalten
auf den folgenden Raststellungen bei einmal eingeleiteter Bewegung. Sofern also
die zwischen dem Handhebel und dem Schaltorgan eingeschaltete Schleppfeder auch
die Bewegung des Kontrollers aus der Ruhelage heraus bewirken soll, so müßte sie
so stark gewählt werden, daß sie auch den in der Ruhestellung (Ausschaltstellung)
vorhandenen Widerstand mit Sicherheit überwindet, wenn die Einrichtung betriebssicher
sein soll. Dies, bedingt, d'aß das Spannen der Feder bei jedesmaliger Betätigung
der Anlaßeinrichtung eine überflüssige körperliche Arbeit verlangen würde, anderseits
würden die für die Schnappbewegung notwendigen Anschläge der Sperrklinken durch
die von der Feder entwickelte lebendige Kraft sehr stark in Mitleidenschaft gezogen
werden, _ und sie könnten auch mit Rücksicht auf ihre Verbindung mit den Ausl'ösevorrichtungen
kaure: dauerhaft genug ausgeführt werden. Im Gegensatz hierzu benötigt die Feder
der vorliegenden Anordnung nur die dem verhältnismäßig geringen Rastenwiderstande
entsprechende Spannung.
-
Gemäß der weiteren Erfindung erfolgt die Auslösung der Sperrklinken
durch ein frei fallendes Schlaggewicht, das auf mechanischem Wege angehoben wird.
Das hat den Vorteil, da ß sich durch Wahl einer großen Fallhöhe und, wenn erforderlich,
eines größeren Fallgewichtes (das auch durch eine zusätzliche Federkraft ersetzt
werden kann) die Auslöseenergie ebenfalls sehr steigern läßt, ohne daß der Auslösemagnet
große Abmessungen erhalten muß. Denn. da der Magnetanker mechanisch angehoben wird,
spielt die Fallhöhe bzw. der Ankerhub für die Bemessung des Elektromagneten keine
Rolle. Da außerdem der Magnet nur bei angehobenem Anker seine Zugkraft auszuüben
hat, also als Haltemagnet ausgebildet ist, wird ein verhältnismäßig kleiner Magnet
für ein großes Ankergewicht genügen. Würde das mechanische- Anheben des Magnetkerns
nicht erfolgen, so würde es, abgesehen davon, daß viel stärkere Magnete notwendig
wären, Schwierigkeiten bereiten, einen Hubmagneten. derart zu entwerfen, d'aß er
innerhalb der zur Verfügung stehenden Grenzen der Strom-und Spannungsänderungen
einerseits anheben, anderseits aber in angehobenem Zustande, wenn gerade die Zugkraft
verhältnismäßig groß ist, den Anker loslassen soll.
-
Anstatt durch einen Magneten kann die Auslösung der Sperrklinken erfindungsgemäß
aucEi in Abhängigkeit von der- Drehzahl des Antriebsmotors mit Hilfe eines Fliehkraftreglers
erfolgen,
welcher natürlich entweder direkt oder auch unter Zwischenschaltung eines mechanisch
anzuhebenden oder rückstellbaren Schlaggewichtes auf die Sperrklinken einwirken
kann.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Es
ist nur die Bewegungseinrichtung dargestellt, während das eigentliche Schaltorgan
(Kontaktvorrichtung, Kontroller) mit derselben auf irgendeine Weise verbunden zu
denken ist. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß das Schaltorgan außer einer
Ausschalt- und einer Einschaft- (End=) Stellung nur eine Zwischenstellung (Raststellung)
besitze, wie es beispielsweise zum Anlassen von Drehstrommotoren, die. zum Antrieb
von Zentrifugen dienen, üblich ist, wobei in der Raststellung der Ständer ans Netz
gelegt und in der Endstellung der vor den Anker geschaltete Anlaßwiderstand entweder
verkleinert oder gänzlich kurzgeschlossen wird. Die Anordnung ist in Ausschaltstellung
gezeichnet. Die Welle p ist mit der nicht gezeichneten Handbetätigungskurbel entweder
direkt oder durch irgendeine Übertragung (Kettentrieb o. dgl.) in Verbindung. Mit
derselben Kurbel könnte beispielsweise auch die Bremse betätigt werden. Der auf
der Welle p befestigte Arm x
greift bei der Drehung der Welle mittels einer
Rolle in einen Schlitz einer Scheibe y, welche lose auf der eigenen Welle befestigt
ist. Mit denn Schaltorgan, z. B. der Kontrollerwalze, ist in irgendeiner Weise der
Hebel q fest verbunden. Auf der Scheibe y ist der Mitnehrner it klingbar befestigt.
-
Das Anlassen des Motors erfolgt nun durch Drehung des auf der 'Welle
p befestigten Armes x um ungefähr 9o° entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne. Diese
Bewegung wird auf die Scheibe y übertragen, die hierbei um einen bestimmten Winkel
in die Endlage gedreht wird. Während des ersten Teiles dieser Drehung wird! durch
den Mitnehmer u auch der Hebel q und hiermit die Kontrollerwalze zwangläufig mitgenommen.
In einer Zwischenstellung stößt dann der Hebel q mit seinem Ansatze o an die Sperrklinke
r und wird von derselben aufgehalten. Gleichzeitig wird der Mitnehmer u unter Vermittlung
des festen Gleitstückes v, an welches sich sein unteres Ende bei der Bewegung anlegt,
entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne um seine Achse gedreht und hierdurch die zwangläufige
Verbindung zwischen der Scheibe y. und; dem Hebel q gelöst. Die Kontrollerwalze
wird also in dieser Raststellung, bei welcher der Motor ans Netz gelegt wird, zunächst
stehenbleiben. Die Scheibe y bewegt sich dagegen nebst dem auf ihr befestigten Anschlag
l in ihre Ende Stellung weiter. Hierdurch wird die an dem Hebel q und -der Scheibe
y befestigte Feder h gespannt. Der Kern t des vorteilhaft dreiphasig ausgebildeten
Magneten in ist bereits vor Beginn der Einschaltbewegung durch den erweiterten Rand
(Nocke) n der Scheibe y mittels der Ralle j angehoben worden und bleibt es auch
in dem, Zeitpunkte, in welchem der Hebel q an di'e Klinke r anstößt,
in dem also der Motor eingeschaltet und der Magnet durch den hohen Anlaufstrom voll
erregt ist. Erst in der Endstellung der Scheibe y gelangt die auf ihrem Rande angeordnete
Aussparung unter die Rolle j, so daß der Kern t frei wird. Der Magnet
in hat also den Kern t nur zu halten. Sobald der Motor angelaufen ist, nimmt
der Strom des Motors ab, der Magnet wird schwächer erregt und läßt bei einer bestimmten
Stromstärke den Kern t fallen, wodurch. die Klinke y angehoben und der Hebel
q
freigegeben wird. Unter der Einwirkung der Feder h wird jetzt der
Hebel q bis zu seinem Anschlag L nachgezogen und die mit dem Hebel cT verbundene
Kontrollerwalze ebenfalls in die Endstellung gebracht.
-
Die Ausschaltung erfolgt durch Rückdrehung der Welle p (im Uhrzeigersinne),
wobei der Arm x die Scheibe y und diese durch .den Anschlag
l den Hebel q und hiermit die KontrollerwaIze in die Anfangsstellung
mitnimmt.
-
Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung kann natürlich im@ Rahmen
des, Erfindungsgedankens in mannigfacher Weise abgeändert werden. Es würde sich
leicht statt des Magneten, wie früher angegeben, ein Fliehkraftregler zur Auslösung
der Klinke r anbringen lassen. Die Art des Antriebs ist beliebig, z. B. hätte die
Kupplung zwischen der Welle p und der Scheibe y auch durch Zahnradsegmente statt
durch den Arm x und den Schlitz in der Scheibe y erreicht werden können.
-
Die Speicherung der von der Hand geleisteten Arbeit kann bei der Einrichtung
nach vorliegender Erfindung außer in einer Feder auch durch andere Mittel geschehen,
z. B. in einem kleinen Luftzylinder oder in Gewichten. Hierbei ist es gleichgültig,
ob die Speicherung bei der Ein- oder Ausschaltbewegung erfolgt.
-
Es ist ferner selbstverständlich möglich, statt einer einzigen Raststellung
auch mehrere Raststellungen :des Schaltorgans der Reihe nach herzustellen. Zu diesem
Zwecke können beispielsweise am Umfange der Scheibe y statt nur einer Sperrklinke
r eine beliebige Anzahl solcher Sperrklinken angeordnet werden. Die richtige Reihenfolge
der Auslösung kann bei Verwendung von Auslösemagneten dadurch erreicht werden, daß
der in der Bewegungsrichtung nachfolgende Magnet für eine
kleinere
Stromstärke oder Spannung als der vorhergehende abgestimmt wird. Geschieht die Auslösung
durch einen Fliehkraftregler, so kann die richtige Reihenfolge durch dessen Muffenstellung
bestimmt werden. Die richtige Nacheinanderfolge der Auslösung könnte weiter durch
irgendeine Verriegelung auf mechanischem Wege erzielt werden.
-
Wollte man eine gemeinsame Sperrklinke und einen gemeinsamen Magnet
für mehrere Raststellungen verwenden, so müßte das Schaltorgan (Kontrollerwalze)
mit einer Scheibe o. dgl. gekuppelt sein, welche mehrere Zähne oder Anschläge besitzt,
in welche die Sperrklinke eingreift. Außerdem müßte das Fallgewicht vor jeder Raststellung
neu angehoben werden, was sich ebenfalls durch eine mit dem Schaltorgan verbundene,
entsprechend ausgebildete Nockenscheibe bewirken ließe. Es hat dies aber .den Nachteil,
daß das Anheben des Schlaggewichtes durch die Kraft der Feder stattfinden müßte,
während bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung das Anheben unmittelbar
durch die Hand erfolgt.
-
Dadurch, daß die Bewegungseinrichtung von dem eigentlichen Schaltorgan
getrennt ist, besteht, wie bereits erwähnt, für das letztere hinsichtlich der Ausbildung
nach beliebigen Grundsätzen keinerlei Beschränkung.
-
Der Erfindungsgegenstand kann daher für das Anlassen einer beliebigen
als Motor anlaufenden elektrischen Maschine Verwendung finden. Besondere Vorteile
bietet eine solche Einrichtung bei Drehstrommotoren, sei es, daß dieselben mit einem
Gehäuseanlasser, z. B. auch Sterndreieckschalter, Anlaßtransforinator oder Ankeranlasser
ausgerüstet \verden. In letzterem Falle können mit der Einrichtung sowohl die Schaltungen
im Ankerstromkreis als auch jene für den Ständer bei Verwendung eines entsprechenden
Kontrollers ausgeführt werden. Es ist beispielsweise bei Zentrifugenmotoren, welche
finit hohem Anzugsmoment anlaufen müssen, vorteilhaft, während .des Anlaufs die
Ständerwicklung in Dreieck, dagegen während des Laufes auf Stern zu schalten, um
die für jeden Betriebszustand günstige magnetische Sättigung herbeizuführen. In
letzterer Hinsicht eignet sich die Einrichtung auch zur Ausführung der in den österreichischen
Patenten 51911 und 73T32 angegebenen Verfahren, nach welchen, die Ständerwicklung
entwieder an verschiedene Spannungen gelegt oder in der Windungszahl geändert wird.
-
Werden bei dien Einrichtungen Elektromagnete zur Auslösung verwendet
so können -dieselben bei Drehstromrnotoren entweder in den Ständer- oder Läufer-
(Anker-) Stromkreis gelegt werden. Dieselben mit dem Ankerstrom zu speisen hat den
Vorteil, d'aß dieser der Belastung fast proportional ist und mehr variiert als der
Ständ'erstrom.