DE4335965A1 - Motorstarter mit integriertem Kurzschlußschutz - Google Patents
Motorstarter mit integriertem KurzschlußschutzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Motorstarter mit integriertem
Kurzschlußschutz zum Ingang- und Stillsetzen von Elektro
motoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Motorstarter mit Kurzschlußschutz sind als "kombinierte
Starter" bekannt. Bei diesen Startern wird einem Schütz, mit
dem der Motor in Normalbetrieb gesteuert wird, ein Lei
stungsschalter vorgeschaltet, der beim Auftreten von Kurz
schlußströmen schnell genug den Strompfad trennt und so den
zu steuernden Verbraucher und die anderen Schaltgeräte des
Starters schützt. Die dabei zu leistende Lichtbogenarbeit
der Kurzschlußstromtrennung wird allein von dem Leistungs
schalter der Starterkombination geleistet. Die bekannten
kombinierten Starter weisen einen engen Einsatzbereich auf,
müssen mit einzelnen Schaltgeräten vom Anwender koordiniert
und aufgebaut werden und bestehen aus mehreren unterschied
lichen Schaltgerätetypen und zusätzlichen Hilfsgeräten wie
Sicherungen oder Überstromrelais. Mögliche Ausführungen
derartiger Starter sind in der DIN/VDE 0660 Teil 102 dar
gestellt.
Weiterhin ist z. B. aus der DE 35 03 431 A1 ein Schütz
bekannt, das als Einzelgerät Kurzschlußschutzeigenschaften
besitzt. Damit im Kurzschlußfall ein sicheres Abheben der
beweglichen Kontaktbrücke erreicht wird, muß bei diesem
Schütz ein magnetischer Ausgleicher, der den in dem Kontakt
system auftretenden elektrodynamischen Abstoßungskräften
entgegenwirkt, mit einer Freigabevorrichtung ausgerüstet
sein, die bei einer bestimmten Stromschwelle ein schnelles
und eindeutiges Öffnen der Kontakte ermöglicht.
Zusätzlich müssen noch Dämpfungsmittel vorgesehen sein, die
ein vorzeitiges Rückfallen der Kontaktbrücke innerhalb der
1. Halbwelle des Kurzschlußstromes verhindern.
Reihenschaltungen von Trennstellen, bei denen im Kurz
schlußfall die zu leistende Lichtbogenarbeit auf mehrere
Trennstellen verteilt wird, sind z. B. aus der DE-AS 11 92 731
bekannt. Dort wird ein Selbstschalter gezeigt, dem ein
Kontaktsystem vorgeschaltet ist, das die gleichen
Trenneigenschaften wie das Kontaktsystem des Selbst
schalters besitzt, und als Bauteil, bestehend aus Kontakt
trennstelle, Auslöseeinheit und Eingangsklemmen, dem
Selbstschalter beigeordnet werden kann. Dabei sind zwischen
dem Selbstschalter und dem Bauteil nur elektrische
Verbindungen erforderlich.
Weiterhin sind noch Schaltgeräte mit den integrierten
Funktionen eines Schützes und eines Leistungsschalters
bekannt, die aber nur ein begrenztes Schaltvermögen
aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kostengünstige
und anwenderfreundliche "selbstkoordinierende" kombinierte
Starter mit integriertem Kurzschlußschalter und für hohe
Schaltvermögen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im
Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß der kombinierte Starter
aus einem netzseitig angeordneten Leistungsschalter und
einem zu diesem in Reihe geschalteten lastseitigen Schütz
mit gleichartigen dynamischen Eigenschaften aufgebaut ist,
wobei durch die gegenseitige Unterstützung dieser beiden
Schaltgeräte ein schnelles und synchrones Abschalten bei
Überlast- oder Kurzschlußstrom ermöglicht wird. Eine
Koordination verschiedener Geräte zu einem Gerätesystem,
wie es bei den bisher bekannten kombinierten Startern
erforderlich ist, entfällt, da der erfindungsgemäße Starter
als ein komplettes Schaltgerät aufgebaut werden kann. Die
Steuerung und Überwachung der beiden Schaltgeräte erfolgt
vorzugsweise mit einer Leistungselektronik in integrierter
Technik (Smart Power Device). Sie ersetzt die herkömmlichen
Auslöser wie Bimetallrelais und Schnellauslöser und umgeht
die aufwendigen Konstruktionen, die eine Kurzschluß
stromauslösung ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der
elektronischen Überlastüberwachung ist durch die großen
Einstell- und Einsatzbereiche dieser Auslöser gegeben.
Der Leistungsschalter dient als Hauptschalter für das als
Betriebsschalter dienende Schütz, wobei die bei der
Abschaltung entstehenden Lichtbögen in Lichtbogenkammern
des kompakt ausgebildeten Leistungsschalters gelöscht
werden. Hierdurch wird die Schweißneigung des Schützes
reduziert.
Durch die Mehrfachausnutzung der an sich vorhandenen und
erforderlichen Einzelkomponenten wird eine kostengünstige
Lösung für einen Niederspannungs- Motorstarter geschaffen.
Damit entfällt die Notwendigkeit von Vorkontaktsystemen
bzw. die aufwendigere Entwicklung mechanisch koordinierter
Schaltgeräte.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungs
beispieles soll die Erfindung näher erläutertwerden. Es
zeigen:
Fig. 1 als Blockschaltbild den schematischen Aufbau des
Motorstarters und seine Anbindung an Verbraucher und Netz,
Fig. 2 ein Funktionsschaltbild des Motorstarters,
Fig. 3 den Motorstarter in geschnittener Draufsicht und
Fig. 4 die Auslösekennlinien der elektronischen Überstromauslöser.
Der in Fig. 1 dargestellte Motorstarter 1 besteht aus einem
netzseitigen Leistungsschalter 2 und einem dazu in Reihe
geschalteten lastseitigen Schütz 3. Zwischen diesen beiden
Schaltgeräten ist die elektronische Einheit 4 zum Messen,
Steuern und Überwachen eingefügt. Der netz- und lastseitige
Anschluß erfolgt über die Anschlüsse 13 und 14.
Fig. 2 zeigt, daß die elektronische Einheit 4 aus der
Meßwerterfassung 7, der Meßwertaufbereitung 8, sowie aus
den elektronischen b-, s- und k-Auslösern 9, 10 und 11
besteht, die über Steuerleitungen 12 auf die beiden
Schaltgeräte einwirken.
Unter b-Auslöser wird hier der Teil der elektronischen
Einheit 4 verstanden, der das Verhalten eines herkömmlichen
Bimetall-Auslösers simuliert; der s-Auslöser ersetzt einen
herkömmlichen Schnellauslöser elektromagnetischer Bauart;
der k-Auslöser betrifft ebenfalls die elektromagnetische
Auslösung, wird jedoch unverzögert von dem entsprechenden
Schaltungsteil der Einheit 4 simuliert.
Die EIN-/AUS-Funktion des Starters wird über die Be
tätigungseinheit 5 ausgeführt, die auf den Leistungs
schalter 2 wirkt. Mit der Betätigungseinheit 6 wird in
Verbindung mit dem Schütz 3 die Betriebssteuerung des
Motors ausgeführt. Der b-Auslöser 11, der auf eine
thermische Überlastung des Motors reagiert, wirkt nur auf
Schütz 3. Die s- und k-Auslöser 9 und 10 wirken auf beide
Schaltgeräte 2 und 3. So wird bei einer Überlastung, die zu
einer Schnell- oder Kurzschlußstromauslösung führt, an
beiden Schaltgeräten 2 und 3 gleichzeitig die Kon
takttrennung eingeleitet. Dazu müssen die Schaltgeräte 2, 3
annähernd gleiche Abhebeströme aufweisen, die durch
Merkmale der baulichen Ausführung der beiden Schaltgeräte
bestimmt sind.
Die Fig. 3 zeigt den Niederspannungs- Motorstarter 1 im
Schnitt, wobei der in einem Gehäuse 15 angeordnete
Leistungsschalter 2 und das in einem Gehäuse 16
angeordnete Schütz 3 hintereinander auf einer Grundplatte
17 befestigt sind.
Das Gehäuse 15 des Leistungsschalters 2 weist in einer
ersten Kammer 18 das Kontaktsystem auf, welches aus einem
U-förmig ausgebildeten Festkontaktstück 19 sowie aus einem
beweglichen Kontaktarm 20 besteht. Dieser Kontaktarm 20 ist
drehbar auf einer Achse 21 in einer Schaltwelle 22
gelagert, welche in einer das Schaltsystem enthaltenden
zweiten Kammer 23 des Gehäuses 15 über einen
federbeaufschlagten Schalthebel 25 mit einem Griff 26 um
eine Achse 24 zum Ein- und Ausschalten des Kontaktsystems
drehbar gelagert ist.
Zur Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontakten 27
und 28 des Festkontaktstückes 19 und des beweglichen
Kontaktarmes 20 ist ein durch eine Druckfeder 29
beaufschlagbarer Übertragungshebel 30 vorgesehen. In der
ersten Kammer 18 ist neben dem Kontaktsystem eine
Lichtbogenlöscheinrichtung 31 mit metallischen
Löschgliedern 32 angeordnet. Schließlich weist das Gehäuse
15 noch eine dritte Kammer 33 auf, in welcher ein in einem
Gehäuse 34 befindlicher Auslöser 35 gelagert ist. In diesem
Gehäuse 34 befindet sich ein Wandler 36, der Auslöser 35
mit einer Auslösewelle 37 und einem Auslösemagneten 38
sowie die elektronische Auslöseeinheit 4 mit der
Meßwerterfassung 7, der Meßwertaufbereitung 8 und den
elektronischen Auslösern 9. 10 und 11. Die elektronische
Einheit 4 kann als Smart Power Device ausgeführt sein. Das
Gehäuse 34 mit der Auslöseeinheit 35 ist ein getrennt
montiertes Bauteil, welches leicht austauschbar ist.
In Reihe zu dem Gehäuse 15 mit dem Leistungsschalter 2 ist
das Gehäuse 16 mit dem Schütz 3 kompakt angeordnet, wobei
das Schütz 3 feststehende Kontaktträger 39, 40 aufweist.
Diese Kontaktträger 39, 40 besitzen eine U-Form, wodurch
die elektrodynamische Abstoßung der beweglichen
Kontaktbrücke 41 gegen die Kraft der Polfeder 42 ermöglicht
wird, wenn ein Strom mit Kurzschlußüberstromstärke in den
Starterkreis fließt. Der elektrische Stromfluß erfolgt von
dem Anschluß 43 in dem Leistungsschalter 2 über die
Festkontaktstücke 19, die beweglichen Kontaktarme 20 und
über Litze 44, 45, welche mit durch den Wandler 36
hindurchgeführte Stromschienen 46 fest verbunden sind. Die
aus dem Wandler 36 herausragenden Enden 47 der
Stromschienen 46 sind über Zwischenschienen 48 mit dem
Kontaktträger 39 fest verbunden, über welchen der Strom
über die Kontaktbrücke 41 zu dem festen Kontaktträger 40
leitbar ist. Der feste Kontaktträger 40 hat einen aus dem
Gehäuse 16 herausragenden Anschluß 49.
Die Fig. 3 zeigt einen kompakten und kostengünstigen
Aufbau eines Motorstarters 1, der durch Mehrfachnutzung
der ohnehin vorhandenen Komponenten unterstützt wird. Das
Schütz 3 und der Leistungsschalter 2 öffnen erfindungsgemäß
bei hohen Kurzschlußströmen dynamisch etwa gleichzeitig,
wodurch ein hohes Schaltvermögen auch bei höheren
Spannungen ermöglicht wird. Weiterhin sorgt die gemeinsame
Auswerte-Elektronik dafür, daß der Leistungsschalter 2
schnell ausgelöst und der Schütz 3 schnell entregt werden.
Hierbei wirkt die Schützansteuerung gleichzeitig als
optimale Ansteuerung im Sinne von hoher Einschalt- und
niedriger Halteleistung. Diese niedrige Halteleistung und
auch die Reduzierung des Magnetvolumens tragen zur
schnellen Ausschaltung des Schützmagneten bei.
In Fig. 4 sind die Auslösekennlinien der elektronischen
Auslöser 9, 10 und 11 gezeigt. Dabei sind die für
elektronische Auslöser gegebenen Möglichkeiten der
Variation der Einstellwerte aufgezeigt. Die Kennlinien der
b-, s- und k-Auslöser sind der Reihenfolge nach mit 27, 28
und 29 bezeichnet. Der Einstellbereich des b-Auslösers ist
mit 30 bezeichnet. Beim s-Auslöser kann der Stromein
stellbereich 31 und die Zeitverzögerung 32 variiert werden.
Die Erfindung ist mit entsprechend angepaßten Schaltgeräten
in ein- und mehrphasigen Starterkreisen einsetzbar.
Claims (7)
1. Motorstarter zum Ingang- und Stillsetzen von
Elektromotoren, bestehend aus zwei in Reihe
geschalteten Schaltgeräten und Betätigungselementen,
dessen Überlastschutz sich auf den Schutz gegen
Kurzschlußströme erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Schaltgeräte (2, 3) aus einem netzseitigen
Leistungsschalter (2) und einem dazu in Reihe
geschalteten lastseitigen Schütz (3) bestehen und
zusammen mit einer elektronischen Einheit (4) zum
Messen, Steuern und Überwachen in Reihe geschaltet
sind, wobei die beiden Schaltgeräte annähernd gleiche
Abhebeströme aufweisen, daß das Überwachungssystem der
Einheit (4) elektronische Auslöser (9, 10, 11) für den
Motorschutz und Kurzschlußschutz enthält und daß das
Steuersystem der Einheit (4) in Zusammenwirkung mit den
elektronischen Auslösern (9 und 10) beim Auftreten von
Überlast- oder Kurzschlußströmen ein gleichzeitiges
Schnellabschalten der beiden Schaltgeräte (2, 3)
innerhalb einer Fehlerstromhalbwelle bewirkt.
2. Motorstarter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Schaltgeräte (2, 3), die
elektronische Einheit (4) und die Betätigungselemente
(5,6) eine fertig montierte Baueinheit bilden.
3. Motorstarter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Einheit (4) als
Leistungselektronik in integrierter Technik (Smart
Power Device) ausgeführt ist.
4. Motorstarter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der netzseitige Leistungsschalter
(2) in Zusammenwirkung mit dem Betätigungselement (5)
die EIN-/AUS-Funktion des Starters ausführt und das
lastseitige Schütz (3) in Zusammenwirkung mit dem
Betätigungselement (6) und dem Auslöser (11) der
elektronischen Einheit (4), der den thermischen
Überlastschutz des Motors gewährleistet, die
Betriebssteuerung des Motors übernimmt.
5. Motorstarter nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
hintereinander angeordneten Geräte (15, 16) des
Leistungsschalters (2) und des Schützes (3) miteinander
verbunden sind.
6. Motorstarter nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) des
Leistungsschalters (2) eine erste Kammer (18) für das
Kontaktsystem eine zweite Kammer (23) für das
Schaltsystem eine dritte Kammer (33) für den Auslöser
(35), in dessen Gehäuse (34) auch die elektronische
Auslöseeinheit (4) mit dem b- (9), s- (10) und k-
Auslösern angeordnet ist.
7. Motorstarter nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Auslöser (35) aus einem
austauschbaren und leicht in der Kammer (33) des
Gehäuses (15) einsetzbaren Baumodul besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934335965 DE4335965A1 (de) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Motorstarter mit integriertem Kurzschlußschutz |
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DE4335965A1 true DE4335965A1 (de) | 1995-04-27 |
Family
ID=6500704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19934335965 Ceased DE4335965A1 (de) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Motorstarter mit integriertem Kurzschlußschutz |
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