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Selbsttätige Regelungsvorrichtung für einen Stromkreis, dessen Stromwert
durch einen Servomotor verändert wird. Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige
elektrische Steuerung für die Regelung von Ofen und für andere Zwecke und gehört
zu der Gattung, bei welcher ein Arbeitsmotor selbsttätig gesteuert und ihm eine
stufenweise Bewegung erteilt wird, irp Gegensatz zu einer ununterbrochenen, um ein
Übereilen des Motors, also das sog. Durchgehen zu verhindern. Diese Gattung von
Steuerungen hat einen elektromagnetisch betriebenen Schalter, der später hierin
Motorschalter genannt wird, in dem Ankerstromkreis dieses Motors zusammen mit einem
auf Strom oder auf Spannung ansprechenden Stromkreisschließer für den Aibeitsstromkreis
des Schalters. Wenn die Steuerung für die Regelung von Ofen verwendet wird, so enthält
sie gewöhnlich eine Einrichtung, durch welche die Motoren wahlweise ununterbrochen
in Tätigkeit gesetzt werden können, und außerdem Mittel, durch welche die Arbeitsgeschwindigkeit
der Motoren verändert oder ausgewählt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung besteht aus der Vereinigung des Schaltgetriebes
de£ genannten Gattung mit Mitteln (z. B. den Kontakten E
und ihren Anschlüssen
an die Kontakte F-, F'),
die durch die Schließbewegung des Motorschalters
betrieben werden und in dem ersten Teil dieser Bewegung die beiden mitwirkenden
Kontaktstücke des auf Strom oder auf Spannung ansprechenden Stromkreisschließers
während des Restes der Bewegung elektrisch verbinden.
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Vorzugsweise sind in dem Stromkreisschließer seine beiden mitwirkenden
Kontaktstücke bewegglich, nämlich das eine unter der Wirkung seines eigenen auf
Strom oder auf Spannung ansprechenden Elements und das andere unter der Wirkung
der genannten Mittel, die durch die Bewegung des Schalters betrieben werden. Der
Zweck dieser Anordnung ist, eine schnelle Unterbrechung des Stromkreises an dem
Punkt zu sichern, an welchem er durch den erwähnten Stromkreisschließer geschlossen
wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung, die schematisch
die Teile und Verbindungen darstellt, die für die Steuerung eines Elektrodenmotors
verwendet werden, d. h. eines Motors, der eine Ofenelektrode zu heben und
zu senken hat.
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A und B sind Schalter von sog. Anschlag' typ, bei welchem der
Schalter A den Stromkreis durch den Motoranker derart steuert, daß er die
Elektrode senkt, und der Schalter B den Stromkreis so steuert, daß der Motor die
Elektrode anhebt.
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Der Ausdruck»Anschlagschalter« oder »Schalter vom Anschlagtyp« wird
hierin gebraucht, um einen Schalter zum Unterschied von anderen Schaltern zu bezeichnen,
weil bei jenem der über ihn verlaufende Stromkreis durch die Bewegung eines Kontaktstückes
gegen dessen Mithontakt
in einer Querrichtung, vorzugsweise rechtwinklig,
zu den Kontaktflächen beider Stückc geschlossen wird. Schalter, die nicht zu dieser
Gattung gehören, haben eine Bewegung, dic paxallel zu den Kontaktflächen verläuft,
wc,-durch die Kontaktfläche weniger plötzlich veiändert wird als bei dem Anschlagtyp.
Der Anschlagtyp kann daher gewöhnlich sd gebaut werden, daß er, wie bekannt, eine
geringere Neigung zur Lichtbogenbildung und zum Ausbrennen der Kontaktstücke hat
als andere Typen.
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jeder Anschlagschalter wird elektromagnetisch betrieben, und die Arbeitsspulen
sind mit AI, Bl- bezeichnet. Die Schalter sind gleich, und deshalb
genügt nur die Beschreibung des Schalters A. Dieser Schalter ist mit drei
Paaren von llilfskontakten neben seinem Hau#tstromkreiskontakt All versehen,
nämlich einem Kontaktpaar bei C und einem Kontaktpaar bei D,
welche
beiden Paare eewöhnlich durch den Schalter geschlossen werden, wenn er in seiner
Offenstellung ist. Das dritte Kontaktpaar ist das bei E liegende, das gewöhnlich
offen ist, wenn der Schalter offen ist, und sich selbsttätig schließt, wenn der
Schalter die Schließbewegung beginnt. Das Schließen der Kontakte E soll während
des Anfanges der Schließbewegung des Schalters eintreten. Die entsprechenden Kontakte
auf dem Schalter B sind mit den Buchstaben Cl, DI -und EI bezeichnet, und
die Kontakte C, Cl- werden nachstehend Repetierkontakte, die Kontakte
D, DI Sperrkontakte und diejenigen bei E, EI Dauerkontakte
genannt.
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In dem oberen Teil des Schemas ist bei F der Teil ersichtlich, der
auf Strom ansprechender Stromkreisschließer genannt ist, dessen Wicklung an einen
in der Zeichnung nicht dargestellten Stromtransformator angeschlossen ist; dieser
wird durch den Strom erregt, der zu de-..-Elektrode des Ofens strömt, welche von
dem Motor gesteuert wird, dessen Stromkreis von den Schaltern A und B beherrscht
wird. Die Verbindung der Kontakte A2, B2 mit dem Motor sowie dieser selbst
sind nicht gezeichnet. Bei G ist eine auf Spannung ansprechende Vorrichtung
angedeutet,- die durch die Spannung erregt wird, welche zwischen der soeben erwähnten,
durch den Motor gesteuerten Elektrode und dem Ofenherde erhalten wird. Beide Einrichtungen
F und G sind in der Zeichnung nur rein schematisch dargestellt und können
jede Bauart mit einem sich bewegenden Element haben, dessen Bewegung in der einen
oder anderen Richtung durch die Größe des Stromes oder der Spannung bestimmt wird,
durch welche es erregt wird.
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Das sich bewegende Element der auf Strom ansprechenden Vorrichtung
ist bei F' angedeutet und kann zwischen zwei Kontakten F' und F3 spielen.
Diese können, wie dargestellt, von schwingenden Armen H getragen werden, die um
die Punkte Hl drehbar sind; jeder Arm trägt Kontaktrollen H2, die auf feste Kontaktstücke
J drücken, welche letzteren aber auf Trägem sitzen, die gegen die Arme H isoliert
sind. Die Enden der letzteren sind gegeneinander abgebogen, um zwischen zwei Scheiben
K zu treten, die auf einer Verlängerung des Kernes eines Elektromagneten KI sitzen,
während auf der unteren Verlängerung dieses Kernes der Kolben eines Dämpfers K2
sitzt.
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Die auf Spannung ansprechende Vorrichtung hat sein sich bewegendes
Element bei Gll das als Kontaktzunge dargestellt ist, die, solange die Spannung
in der Mlicklung von G hoch genug ist, gegen einen oberen Kontakt
G2 gehalten wird, die aber, wenn die Spannung sinkt, sich so weit nach abwäits
bewegt, daß der Kontakt mit dem Gegenkontaktstück G3 hergestellt werden kann.
Die Kontaktstücke G2, G3
sind federnd gelagert und folgen den Bewegungen der
Zunge Gl-; während aber das obere Stück G2 nie den Kontakt mit der Zunge
GI
aufgibt, wird die Aufwärtsbewegung des unteren Stückes G3 so begrenzt,
daß unter gewissen Bedingungen dieses den Kontakt mit der Zunge Gl unterbricht.
Ein elektromagnetischer Schalter ist bei L gezeigt, dessen Schaltarm zwischen zwei
Kontakten LI und L2 spielt. Eine von Hand einstellbare Steuerung wird angewendet,
um verschiedene Arbeitsbedingungen herzustellen, es sind aber nur vier Kontakte
bei M, M', M2 und M3 gezeigt; die Bauait der Steuerung bildet keinen Teil der Erfindung
und ihre anderen Aufgaben sind die üblichen.
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Zwei ]deine Handschalter, die Schwingschalter sein können, werden
bei 0, 01- verwendet. Die beschriebenen Teile sind in den Stellungen gezeigt,
die sie einnehmen würden, wenn die Spannung am Lichtbogen die gewünschte ist.
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Die in dem Schema gezeigten Verbindungen sind derart, daß sie sich
nur auf die Steuerstromkreise für die Schalter beziehen und nicht diejenigen einschließen,
die an den Motor gelegt sind, noch die Hauptleitungen, die zu den Elektroden des
Ofens führen.
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Die Stromzuführung für die Steuerstrom-.kreise ist durch die Hauptleitungen
I, II angedeutet, welche die Punkte P, PI als Zuleitungspunkte enthalten.
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Angenommen, der Strom zu, der Elektrode sinkt unter den normalen Wert,
dann stellt der Stromschließer F den Kontakt an seinem linken Kontakt F2 her, woraus
sich folgender Stromverlauf ergibt: Der Strom, der den Punkt P verläßt, fließt durch
einen WiderstandR in der Richtung des Pfeiles 1, 2, 3 zu dem Schaltarm des
Schalters L über den Kontakt LI zu dem Steuerkontakt M. Dieser ist überbrückt, wie
in
punktierten Linienin angedeutet ist, durch Handeinstellung der
Steuerung auf den KontaktM', wenn die selbsttätige Steuerung des Elektrodenstromes
und der selbsttätige Betrieb der Schalter gewünscht wird. Der Strom fließL daher
zu dem Kontakt M' und dann nach oben im Verlauf der Pfeile 1, 2 durch den Schwingkontakt
0, Arm F-, Kontakt F2 nach unten im Verlauf der Pfeile 1, 2,
3 zu derr Steuerungspunkt M3, quer über das Schaltbreti' und herab zu den
Sperrkontakten D', folgt dann den Pfeilen 1, 2, 3 zu der Wicklung
A'
des Schalters A, folgt nach oben dem Pfeil 1, 2, 3
zu dem
Punkt a, von wo er die Repetierkontakte C des Schalters A erreicht,
verläuft nach den Pfeilen ?, zu den Repetierkontakten Cl des Schalters B und so
zu der Hauptleitung, die zwischen II und Pl liegt.
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Zwei vorher nicht erwähnte Schalter Q, QI liegen unterhalb
der Spulen A' und Bl. Dieses sind Minimal- und Maximalschalter, die selbsttätig
an den i#IIiiiiinal- und Maximalgrenzen der Elektrodenträger mechanisch gesteuert
werden. Die Anordnung zum Schalten dieser Schalter ist die übliche und bildet keinen
Teil der vorliegenden Erfindung.
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Sobald der Kontakt bei F2 in der soeben beschriebenen Weise hergestellt
ist, bewirkt der Strom, der die Spule A' infolgedessen durchströmt, daß der
Schaltarm A sich gegen seinen Kontakt A2 bewegt, wodurch der Stromkreis
an allen drei Hilfskontakten C, D und E unterbrochen wird,
von denen die beiden ersteren sofort geöffnet und der letztere sofort geschlossen
wird. Wenn die Kontakte E zuerst betrachtet werden, so sieht man, daß diese
durch die Leitungen e, el an den Arm F' einerseits und an das feste Kontaktstück
J anderseits angeschlossen sind, so daß, sobald der Schalter seine Schließbewegung
gerade begonnen hat, der Arm F' unmittelbar mit dem Kontakt 1 elektrisch
verbunden wird, und während der Arm H in der gezeigten Stellung sich befindet, der
Kontakt J mit dem Kontakt F- durch die Rolle H2 und den durch den Pfeil
3 angedeuteten Leiter verbunden wird. Die Wirkung des Kontaktscl)lusses bei
E ist daher grundsätzlich die, daß jede Unterbrechung, die zwischen den Armen
F'- und dem Kontakt F2 jetzt etwa eintritt, überbrückt ist, und daß diese Teile
so gegen Bildung von Lichtbogen und gegen Verschmoren geschützt sind, während weiterhin,
was wichtiger ist, die Reihenfolge der Vorgänge, die durch das Schließen des Stromkreises
bei F2 eingeleitet werden, so lange ununterbrochen verläuft, als die Kontakte bei
E
geschlossen bleiben. Mit anderen Worten, die Kontakte bei E bleiben
geschlossen, um die Vollendung der genannten Vorgänge in ihrer Aufeinanderfolge
zu sichern, bis der Schalter F' wieder inseineAnfangsstellungzurückgekehrtist. Betrachten
wir jetzt die Kontakte bei C
und D, so verhindert das Öffnen des letzteren
infolge desSchließens des SchaltersA,A2, daß die Spule BI des anderen Schalters
B erregt *erden kann, da das eine Ende dieser Spule unmittelbar durch den Maximal-
und 1vEnimalschalter QI mit den Kontakten bei D verbunden ist. Das Öffnen
der Kontakte bei C unterbricht dagegen den durch die Pfeile 9, angezeigten
Stromverlauf, worauf der Strom, wenn er den Punkt a erreicht, nunmehr den durch
die Pfeile 1, 3 angedeuteten V&lauf über die Spule K:1 zu dem Punkt P:1
nimmt. Die Spule Kl wird so erregt, und da ihr Kern nach unten gezogen wird, bewegt
sie die Rollen H2 von den Kontakten J fort, unterbricht so den von
C über 1, H2, DI-1 Al# K
führenden Stromkreis zwischen H2 und
1 und damit die Zuführung zu der Spule A. Die Teile sind so eingestellt,
daß, bevor die Rolle H2 die Rollen 1 verläßt, die Punkte F2 und
F3
sich zufolge der Einwirkung von K nach abwärts frei aus dem Bereich des
Armes F' bewegt haben. Federn und Anschläge k, kl o. dgl. werden für die
radiale Bewegung der Arme, die die Rollen H? tragen, verwendet. Selbstverständlich
können andere Einrichtungen benutzt werden, um die soeben beschriebene Wirkung an
den Kontakten F', F2, HI und zu erreichen.
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Bei der Unterbrechung des Stromes durch die Spule A' fällt
der Schaltarm A in die Stellung zurück, in welcher er in dem Schema gezeigt
ist, und vorausgesetzt, daß die auf Strom ansprechende Vorrichtung nochmal den Kontakt
bei dem Kontaktstück F? herstellt, wird die Reihenfolge der Vorgänge wiederholt.
Der Motor erhält so eine Reihe von Impulsen, durch welche er seine Elektrode nach
abwärts stufenweise bewegt, während außerdem erreicht wird, daß ein Strom an den
Flächen F' ' F2 nicht unterbrochen wird, daß aber die Unterbrechung genau
zwischen den Teilen H2 und J stattfindet. Durch die Einstellung des Dämpfers K2
und die Hinzufügung einer Feelersteuerung, wenn dieses gewünscht wird, zusammen.
mit der Einstellung der Entfernung zwischen den Scheiben K, kann die Zeitdauer,
während welcher der Schalter A geschlossen bleibt, so lang oder so kurz bemessen
werden wie nötig, und so wird tatsächlich die beste Betriebsweise des Motors gesichert.
Der Motoranker ist mit der üblichen dynamischen Bremse versehen, um ihn schnell
anzuhalten, wenn der Schalter A
sich öffnet.
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Wenn der Strom zur Elektrode des Ofens einen zu hohen Wert erreicht,
bewegt sich der .Arm F' auf den Kontakt F3 zu und beeinflußt den Schalter
B in einer ähnlichen Aufeinanderfolge der Schaltvorgänge, %#ie leicht an dem Schema
abgelesen weiden kann. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die beiden
Spulen
A# Bl- an jedem Ende nüt dem entsprechenden Ende der anderen und mit dem Punkt a
verbunden sind, während ihre anderen Enden über ihre entsprechenden Maximal- und
Minimalschalter Q, Ql mit den Sperrkontakten D, D' verbunden,
sind mit der Wirkung, daß, wenn der eine Schalter nicht in der Offenstellung ist,
der andere Schalter nicht elektromagnetisch geschlossen werden kann.
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Solange als der Schalter bei L in der gezeigten Stellung ist, wird
der Stromkreis zwischen dem Punkt P über die Schalterpunkte M, M' und der Schalter
0 zu dem Punkt 11 hergestellt, und der Arm F' ist so unter Strom.
Wenn jedoch die Spannung, welche die Spule bei G erregt, sinkt, dann wird
Kontakt hergestellt zwischen Gl, G3, und es wird so die Wicklung bei
L an den Spannungsteilwiderstand RI geschaltet. Die Spule L' wird jetzt erregt und
legt ihren Schalter L an den Ko#itakt L2 an. Der Strom verläuft jetzt von dem Punkt
P durch den Widerstand R und Kontakt L2, folgt den Pfeilen x zu dem Punkt
12, von wo er über die Sperrkontakte D und Schalter QI die Spule Blerregt,
und erreicht die andere Hauptleitung über die Spule Kl und geht nach Pl. Obgleich
die Spule KI so erregt wird, erzeugt ihre Bewegung der Arme H keine Wirkung, da
der Arm F' nicht inehr unter Strom ist und der Punkt 11. auch stromlos ist. Der
Schalter B bleibt daher geschlossen, und ihm wird keine wiederholte Wirkung erteilt
wie unter den soeben für den Schalter A beschriebenen Bedingungen, und der
Motor empfängt einen so langen Impuls, als der Schalter B geschlossen bleibt, und
er fährt fort, seine Elektrode zu heben, bis die auf G
übertragene Spannung
so weit steigt, daß der Kontakt mit G3 unterbrochen wird.
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Der Vorteil dieses zuletzt beschriebenen Teiles des Appaxates ist
der, daß, wenn die Spannung zu tief fällt, die Elektrode ununterbrochen
ge-
hoben wird, ungea ' chtet der Stromgröße, die die Vorrichtung bei
F beeinflußt. Die die Schalter A und B speisenden Stromkreise sind derart,
daß die Spannung, die der Motor durch die Schalter B empfängt, höher ist als diejenige,
die er durch den Schalter-A erhält, um die zusätzliche Arbeit von dem Motor verrichten
zu lassen, wenn eine Elektrode gehoben werden soll, im Vergleich zu dem Falle, in
welchem eine Elektrode zu senken ist.
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Esistnochzubemerken, daß dieAnordnungvon Stromkreisen zwischen den
Punkten.P, Pl über die Zunge Gl eine solche ist, daß der Strom immer fließt, entweder
durch den Kontakt G2
allein oder durch diesen parallel mit dem Strom durch
den Kontakt G3. Mit anderen Worten, wenn die Spule L erregt werden soll,
wird sie an den Spannungsteil-,viderstand RI gelegt, und der Zweck dieser
Anordnung ist der, die Funkenb#Idung zwischen der Zunge Gl- und dem Kontakt
G3 ZU vermindern. Selbstverständlich können die Stromkreise und die Steuerung
auch -#,--gewendet werden auf die absatzweise Steuerung eines Servomotors, der zu
einem anderen Zwecke verwendet wird, als durch Bewegung einer Ofenelektrode einen
Hauptstrom zu regeln. Es könnte der Servomotor z. B. eine Widerstandsregelvorrichtung
irgend anderer Art für den Hauptstrom bedienen.