DE489469C

DE489469C - Contactor control for electrical circuits, especially for electric motors

Info

Publication number: DE489469C
Application number: DES76675D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing August V Gundlach
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-10-24
Filing date: 1926-10-24
Publication date: 1930-01-22

Description

Schützensteuerung für elektrische Stromkreise, insbesondere für Elektromotoren Es ist bekannt, für die selbsttätige Schaltung von elektrischen Stromkreisen Schütze zu verwenden und eine Verriegelung dieser Schütze gegeneinander durch Hilfskontakte herbeizuführen. Man wird so ohne Zweifel auch schwierige Aufgaben der Schaltungstechnik lösen können; aber die Ausführung und die Zahl der für die Schaltung notwendigen Hilfskontakte gibt Anlaß zu Störungen., die um so schwieriger zu beheben sind, als die Hilfskontakte meist schwer zugänglich sind. Wenn im besonderen die Aufgabe vorliegt, eine gewisse Reihenfolge der ansprechenden Schütze und einen bestimmten zeitlichen Abstand zwischen dem Ansprechen von je zwei aufeinanderfolgenden Schützen zu sichern, so machen sich die erwähnten Nachteile ebenfalls bemerkbar. Auch die Verwendung von besonderen Zeitrelais ist nicht zu empfehlen, da diese schwierig herzustellen und somit teuer sind und ferner auch noch den Nachteil haben, daß sie auf einen bestimmten Wert eingestellt werden müssen, während der Betrieb eine veränderliche, z. B. vorn Strom abhängige Einstellung bedingt.Contactor control for electrical circuits, in particular for electric motors It is known for the automatic switching of electrical circuits contactors to use and a locking of these contactors against each other by auxiliary contacts bring about. Without a doubt, you also become difficult circuit engineering tasks to be able to solve; but the execution and the number of necessary for the circuit Auxiliary contacts give rise to malfunctions, which are all the more difficult to remedy than the auxiliary contacts are usually difficult to access. If in particular the task is a certain order of the appealing Sagittarius and a certain temporal one To ensure a distance between the response of two successive shooters, so the disadvantages mentioned are also noticeable. Also the use of special timing relays is not recommended as these are difficult to manufacture and are therefore expensive and also have the disadvantage that they are on one a certain value must be set, during operation a variable, z. B. front current dependent setting conditional.

Die Erfindung hat nun gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil der Einfachheit und des sicheren Betriebes. Sie be.-trifft eine Schützensteuerung .für einen elektrischen Stromkreis, bei der die Schütze in bekannter Weise von Hilfsrelais gesteuert werden. Nach der Erfindung wird die durch Ansprechen irgendeines Schützes bedingte Änderung des Scheinwiderstandes der Schützenspule dazu benutzt, um das nächstfolgende Schütz zu steuern.The invention now has the advantage over the known devices simplicity and safe operation. You be.-meets a shooter control .for an electrical circuit in which the contactors are controlled by auxiliary relays in a known manner being controlled. According to the invention, the response of any contactor conditional change in the impedance of the contactor coil used to reduce the to control the next contactor.

Eine besonders zweckmäßige Schaltung, die für die halbselbsttätige Steuerung eines Gleichstrommotors geeignet ist, zeigt Fig. i. Hier bedeutet i ein Gleichstromnetz, an das der anzulassende Hauptstrommotor 2 (z. B. ein Motor für Kran- oder Förderbetrieb) mit seiner Feldwicklung 3 über Umschalter q. und 5 angeschlossen ist. In diesem Stromkreise befinden sich. Widerstände 6, 7 und 8, die allmählich durch die Schütze g, f o und I i kurzgeschlossen werden sollen, ohne daß hierbei der Strom eine unzulässige Höhe überschreitet. Auch die, Umschalter 4. und 5 werden als Schütze ausgebildet. Diese Schütze tragen zur gegenseitigen Verriegelung noch Kontakte 12 und 13, die jedoch verhältnismäßig selten, nämlich nur beim Einschalten oder beim Umkehren der Drehrichtung, betätigt werden. Sämtliche, Schütze werden durch eine Meisterwalze 14 mit entsprechenden Kontaktbelägen und Gleitkontakten in Betrieb gesetzt. Die Kurbel dieser Walze kann nach beiden Seiten gedreht werden und be-,virkt so die entsprechende Drehrichtung des Motors. Die Walze hat auf jeder Seite q. Stufen, a, b, c, d; jede Stufe steuert hierbei ein Schütz. Mit der Einstellung der Walze auf eine, Schaltstufe wird der entsprechende: Betriebszustand des Motors dauernd eingestellt. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art darf die Walzenkurbel mit Rücksicht auf die erst allmählich entstehende Gegen-EMK des Motors nicht gleich in ihre Endstellung gedreht werden. Diese Behinderung fällt bei der vorliegenden Schaltung fort.A particularly useful circuit which is suitable for the semi-automatic control of a DC motor is shown in FIG. Here i means a direct current network to which the main current motor 2 to be started (e.g. a motor for crane or conveyor operation) with its field winding 3 via changeover switch q. and 5 is connected. In this circuit there are. Resistors 6, 7 and 8, which are to be gradually short-circuited by the contactors g, fo and I i, without the current exceeding an impermissible level. Switches 4 and 5 are also designed as contactors. These contactors also have contacts 12 and 13 for mutual locking, but these are relatively seldom actuated, namely only when switching on or when reversing the direction of rotation. All contactors are put into operation by a master roller 14 with corresponding contact pads and sliding contacts. The crank of this roller can be turned to both sides and thus causes the corresponding direction of rotation of the motor. The roller has q on each side. Stages, a, b, c, d; each stage controls a contactor. When the roller is set to a switching level, the corresponding: operating state of the motor is permanently set. In known devices of this type, the roller crank must not immediately be rotated into its end position, taking into account the back EMF of the motor which only gradually develops. This hindrance does not apply to the present circuit.

Die Schütze 9, io und i i liegen mit Vorschaltwiderständen 15, 16 und 17 parallel zueinander zwischen einem Pol der Leitung und besonderen Kontakten der Schaltwalze. Zwei weitere Kontakte führen zu sogenannten Endausschaltern 50 wie sie bei Kranen und Förderanlagen üblich sind. Die Kontaktbeläge der Walzea sind auf jeder Hälfte miteinander metallisch verbunden. Die Widerstände 15, 16 und 17 haben Anzapfungen 18, i9 und 2o und der zwischen der zugehörigen Schützenspule; und der Anzapfung liegende Teil jedes Widerstandes kann jeweils durch eines der Relais 21, 22, und 23 überbrückt werden.The contactors 9, io and ii with ballast resistors 15, 16 and 17 are parallel to one another between a pole of the line and special contacts of the shift drum. Two further contacts lead to so-called limit switches 50 as are customary in cranes and conveyor systems. The contact surfaces of the roller are metallically connected to each other on each half. The resistors 15, 16 and 17 have taps 18, i9 and 2o and the one between the associated contactor coil; and the part of each resistor located at the tap can be bridged by one of the relays 21, 22, and 23.

Eines dieser letzteren Relais- ist in Fig. 2 vergrößert herausgezeichnet. Es besteht aus zwei Spulen 24 und 25, zwei Kernen 26 und z7 sowie zwei Kontakten 28 und 29, hat aber nur eine; Schließstellung. Diese kommt dann zustande, wenn die, Spannungspule 24 ihren Anker 28 angezogen und die Stromspule 25 ihren Anker 29 fallen gelassen hat. Endanschläge 30 für die Anker 28 und 29 vervollständigen das Bild nach Fig.2.One of these latter relay is shown enlarged in FIG. It consists of two coils 24 and 25, two cores 26 and z7 and two contacts 28 and 29, but has only one; Closed position. This occurs when the voltage coil 24 has attracted its armature 28 and the current coil 25 has dropped its armature 29. End stops 30 for the anchors 28 and 29 complete the picture according to FIG.

Die Stromspule eines jeden dieser Relais wird nun entweder vom Hauptstrom oder von einem Teil desselben (Neb,enschüußwiderstand 51) durchflossen, während die Spannungspole des .ersten Relais 21 zugleich mit dem Einschalten eines der beiden Schütze q. oder. 5 :Spannung erhält. Die Spannungspolen der anderen Relais liegen in parallelen. Abzweigungen zu je einer der Schützenspulen 9 und io, und zwar so, daß parallel zu 9 die Spannungspole von 22 und parallel zu io die Spannungspole von 23 liegt. Außerdem hat jede Spannungspole der Hilfsrelais 21 bis 23 Vorschaltwiderstände 34 32 und 33. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Es sei angenommep, daß. die Meisterwalze 14. aus ihrer Nullstellung sofort in die äußerste Endstellung d gedreht sei. Dann ist Schütz q. über die Schaltwalze und über den Ruhekontakt 13 von Schütz 5, sowie über den Vorschaltwiderstand 52 an Spannung gelegt, zieht also an. Damit wird der Hauptstromkreis wie folgt geschlossen: vom positiven Pol der Leitung über Feldwicklung 3, über den einen Pol des Schützes q., über Widerstände 6, ; und 8, über den Motox'-anker 2 und über den anderen Pol des Schützes 4. zum negativen Pol der Leitung zurück. Die Spannungspule deis Hilfsrelais 21 erhält nunmehr übeir den Vorschaltwiderstand 31 Strom aus dem Netz und die Stromspule des Hilfsrelais 21 einen ersten Stromstoß. Da der Strom gegenüber der Spannung immer etwas verzögert ist, so könnte das Relais 21 in diesen. Zeitpunkt vorübergehend schließen. Dies ist jedoch ohne Bedeutung, da der Strom alsbald ansteigt, somit Relais --i sofort wieder öffnet. Das Schließen von Relais 21 kann auch ganz verhindert werden, wenn durch elektrische oder mechanische Verzögerung des Spannungsankers dafür Sorge getragen ist, daß dieser nicht sofort anzieht. Nachdem der Strom im Hauptstromkreise sein Maximum erreicht hat, sinkt @er mit steigender Gegen-EMK des Motors wieder und auch der Anker der Stromspule von 21 erreicht seine Ruhestellung. Hierdurch spricht Relais --i an und überbrückt den Hauptteil des Widerstandes 15. Der Vorschaltwiderstand 32 für die Spannungspule des Hilfsrelais 22 ist nun so groß gewählt, daß die Spannungspule, die im Parallelzweig zu Schütz 9 liegt, bei Schheßung des Relais 21 noch nicht anspricht. Das Ansprechen dieser Spule könnte übrigens auch durch eine geeignete DiämpfungseinricUtung mechanischer Art unter allen Umständen verhindert werden. Dadurch, daß Schütz 9 angesprochen hat, ist der Anlaßwiderstand 6 überbrückt worden und der Strom steigt wiederum an. Dies hat zur Folge, daß Relais 21 öffnet. Schütz 9 hält jedoch seinen Anker fest, da es im angezogenen Zustande nur :eitles geringeren Haltestromes bedarf. Dex Strom im Hauptkreis fällt allmählich wieder auf seinen normalen Wert ab, und Relais 21 spricht zum zweiten Mal an. In diesem Augmblick entsteht an den Enden deir Spannungspole 9 ein starker induktiver Spannungsabfall, weil bei eingeschaltetem Schütz deir durch den Kontaktschluß von 21 bedingten Verstärkung des Gleichstromes in deir Schützenspule eine größere Selbstinduktion-entgegensteht als bei nichteingeschaltetem Schütz. Die induktive Spannungsteigerung am Schütz 9 bringt die Spannungspole des Relais 22 zum Ansprec11en. Damit zieht das Schütz io an und Anlaß@widerstand 7 wird überbrückt. Jetzt wiederholt sich der gleiche Vorgang wie vorher; der Strom im Hauptstromkreis steigt an, die Relais 21 und 22 unterbrechen, der Strom fällt auf seinen normalen Wert; jetzt spricht zunächst Relais --,i an, hierauf Relais 22. Die induktive Spannungspitze entsteht jetzt auch an Spule io und bewirkt das Ansprechen der Spannungspule von Relais 23, so daß auch Schütz i i anspricht.The current coil of each of these relays is now either from the main current or from a part of the same (secondary, enschüußverbindungen 51) flowed through, while the voltage poles of the first relay 21 at the same time as one of the two is switched on Sagittarius q. or. 5: maintains tension. The voltage poles of the other relays are connected in parallel. Branches to one of the contactor coils 9 and io, namely as follows, that parallel to 9 the voltage poles of 22 and parallel to io the voltage poles of 23 lies. In addition, each voltage pole of the auxiliary relays 21 to 23 has series resistors 34 32 and 33. The mode of operation of the arrangement is as follows: It is assumed that. the master roller 14. from its zero position immediately into the extreme end position d rotated. Then contactor is q. via the shift drum and via the normally closed contact 13 from contactor 5, as well as connected to voltage via the series resistor 52, so pulls at. This closes the main circuit as follows: from the positive pole of the Line via field winding 3, via one pole of the contactor q., Via resistors 6,; and 8, via the Motox'-armature 2 and via the other pole of the contactor 4. to the negative pole of the line back. The voltage coil deis auxiliary relay 21 now receives übeir the series resistor 31 current from the network and the current coil of the auxiliary relay 21 a first power surge. Because the current is always somewhat delayed compared to the voltage is, the relay 21 could be in this. Temporarily close. this is irrelevant, however, as the current rises immediately, so relay --i immediately opens again. The closing of relay 21 can also be prevented entirely if this is ensured by electrical or mechanical delay of the tension armature is that this does not attract immediately. After the electricity will be in the main circuit Has reached the maximum, @er decreases again and again with increasing back EMF of the motor the armature of the current coil of 21 reaches its rest position. This is how relay speaks --i and bridges the main part of resistor 15. The series resistor 32 for the voltage coil of the auxiliary relay 22 is now chosen so large that the voltage coil, which is in the parallel branch to contactor 9 does not yet respond when the relay 21 closes. Incidentally, the response of this coil could also be achieved by a suitable damping device mechanical nature can be prevented under all circumstances. Because contactor 9 has responded, the starting resistor 6 has been bridged and the current increases turn on. As a result, relay 21 opens. However, contactor 9 holds his Armature firmly, since in the tightened state it only requires: vain lower holding current. Dex current in the main circuit gradually falls back to its normal value, and Relay 21 responds for the second time. In that moment arises at the ends deir voltage poles 9 a strong inductive voltage drop, because when the Contactor deir by the contact closure of 21 caused amplification of the direct current A greater self-induction opposes in the contactor coil than when it is not switched on Contactor. The inductive voltage increase at the contactor 9 brings the voltage poles of the Relay 22 to respond. This picks up the contactor io and starting resistance 7 becomes bridged. Now the same process is repeated as before; the current in the main circuit increases, the relays 21 and 22 interrupt, the current falls to its normal Value; now relay -, i responds first, then relay 22. The inductive voltage peak is now also created on coil io and causes that Response of the voltage coil of relay 23, so that contactor i i also responds.

Bei dieser Bemessung der Vorschaltwiderstände 31 bis 33 sind die Fortschaltestromstärken voneinander abhängig, weil jedes Hilfsrelais erst nach dem vorhergehenden ansprechen kann und während dieser Zeit der Strom noch etwas abklingt. Deshalb hat es auch keinen Zweck, die nächstfolgenden Hilfsrelais auf größere, Fortschaltestromstärken einzustellen, in der Absicht, auf diese Weise die Fortschaltedauer zu verkürzen. Eine Verlängerung der Fortschaltedauer dagegen ist durch Einstellung der einzelnen Stromspulen auf fortlaufend geringere Werte ohne weiteres möglich. Es kann jedoch mitunter die Verkürzung der Fortschalte;dauer als Bedingung gestellt sein.With this rating, the series resistors 31 to 33 are the incremental currents interdependent, because each auxiliary relay only responds after the previous one can and during this time the current dies down a little. That's why it has No point, the next following auxiliary relays to larger, incremental currents with the intention of shortening the increment time. An extension of the switching time, however, is by setting the individual Current coils to continuously lower values are easily possible. However, it can sometimes the shortening of the update duration must be made as a condition.

In diesem Falle wird man den V orschaltwiderstand der Spannungspule jedes einzelnen der Relais 21 bis 23 relativ klein bemessen, so daß diese Spulen ihren Anker schon dann anziehen, wenn beim Schließen des vorhergehenden Schützes die Spannungserhöhung auftritt. Auch bei Verwendung eines großen Vorschaltwiderstandes tritt bereits beim Schließen jedes Schützes eine Spannungserhöhung ein; sie: ist aber nur bei kleinem Vorschaltwiderstand wirksam und läßt sich in diesem Falle durch geeignete Ausführung des Schützes (z. B. mit gearingem Luftspalt in der Ruhestellung) noch beträchtlich steigern.In this case one becomes the pre-switching resistance of the voltage coil each of the relays 21 to 23 sized relatively small, so that these coils already tighten their armature when closing the previous contactor the increase in voltage occurs. Even when using a large series resistor a voltage increase occurs as soon as each contactor closes; she is but only effective with a small series resistance and can be passed in this case Suitable design of the contactor (e.g. with a gearing air gap in the rest position) still increase considerably.

Bei Wahl eines kleinen Vorschaltwiderstandes spricht also die Spannungspute! des nächstfolgenden Hilfsrelais bereits während des Einschattens de.s Schützes an. Der Anker der Spannungspute muß hier mechanisch oder elektrisch so verzögert werden, daß er erst nach dem Schließen der Hauptkontakte des Schützes, das die Stromsteigerung im Hauptstromkreis und damit das Anziehen der Stromanker für die Hilfsrelais bewirkt, seine Endstellung erreicht. Der Vorschaltwiderstand kann so klein gewählt werden, daß die Spannungspute, z. B. von 22, ihren Anker auch dann hält, wenn Relais 21 öffnet. Damit lassen sich die Fortschalte.ströme unabhängig voneinander einstellen.When choosing a small series resistor, the voltage turkey speaks! of the next auxiliary relay is already on while the contactor is shading. The anchor of the voltage turkey must be delayed mechanically or electrically so that that it is only after closing the main contacts of the contactor that the increase in current causes in the main circuit and thus the tightening of the current armature for the auxiliary relays, reached its end position. The series resistance can be selected as small as that the tension turkey, z. B. of 22, its armature also holds when relay 21 opens. This allows the incremental currents to be set independently of one another.

Die Anwendung dex Erfindung für das selbsttätige Anlassen eines Drehstromasynchronmotors mittels Schütze zeigt Fig. 3. Hier bedeutet 38 den Asynchronmotor, der primärseitig aus einem Netz R, S, T gespeist wird und sekundärseitig auf .einen Widerstand 39 geschaltet ist, zu dem die Widerstände 40, ¢1 und ¢2 allmählich parallel geischaltet werden sollen. Diese werden von den Schützen 9, to und ii in derselben Weise wie in Fig. i die Widerstände 6, 7 und 8 geschaltet. @ Auch die übrigen Bezeichnungen sind dieselben geblieben wie in Fig. i. Es ist hier jedoch nur eine einzige Stromspule 34 vorgesehen, welche die drei Ruhekontakte 35, 36 und 37 der Hilfsrelais 21 bis z3 steuert. Wirksam ist in diesem Falle immer dasjenige Relais, dessen Spannungspule beim Abfallen des Stromankers angezogen hat. Die Wirkungsweise der Anordnung ist bezüglich der Änderung des Scheinwiderstandes der Schützenspule dieselbe wie bei Gleichstrom. Während aber in einem Gleichstromkreis bei Änderung des Vorwiderstandes nur eine Spannungspitze auftritt, bleibt bei Wechselstrom die erhöhte Spannung so lange bestelhen, als der Vorwiderstand nicht geändert wird. Da die; Widerstände 15, 16 und 17 in der Schaltung nach Fig.3 unmittelbar an die Netzleitung angeschlossen werden, so ergibt sich bezüglich der Zahl der an den gemeinsamen Anker der Stromspule 3¢ heranzuführenden Verbindungsleitungen,eine Vereinfachung gegenüber Fig. i. Die Vereinfachung aus der Schaltung nach Fig. 3 kann natürlich auch bei der Gleichstromschaltung nach Fig. i angewendet werden.The application of the invention for the automatic starting of a three-phase asynchronous motor by means of contactors is shown in Fig. 3. Here 38 means the asynchronous motor, which is fed on the primary side from a network R, S, T and on the secondary side is connected to a resistor 39, to which the resistors 40 , ¢ 1 and ¢ 2 are gradually to be connected in parallel. These are switched by the contactors 9, to and ii in the same way as the resistors 6, 7 and 8 in FIG. @ The other designations have also remained the same as in Fig. I. However, only a single current coil 34 is provided here, which controls the three normally closed contacts 35, 36 and 37 of the auxiliary relays 21 to z3. In this case, the relay whose voltage coil has picked up when the current armature dropped is always effective. The mode of operation of the arrangement with regard to the change in the impedance of the contactor coil is the same as for direct current. While in a direct current circuit only a voltage peak occurs when the series resistance changes, with alternating current the increased voltage remains as long as the series resistance is not changed. Since the; Resistors 15, 16 and 17 in the circuit according to FIG. 3 are connected directly to the power line, this results in a simplification compared to FIG. The simplification from the circuit according to FIG. 3 can of course also be applied to the direct current circuit according to FIG.

Claims

PA TE N TANTSPRÜCHE: i. Contactor control for electrical circuits, in particular for electric motors, in which the contactors are controlled by auxiliary relays, characterized in that the change in the magnetic circuit caused by the response of any contactor and thus the impedance of the contactor coil is used to control the next: contactor.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the special auxiliary relay (2i, 22, 23) assigned to each contactor (9, io, ii) in a manner known per se is influenced by the main current.

3. Arrangement according to claims i and 2, characterized in that that each auxiliary relay (21, 22, 23) has a series resistor (15, 16, 17) bridged to the coil of the contactor assigned to it (9, io, ii).

arrangement according to claims i to 3, characterized in that each auxiliary relay consists of one There is a current coil (25) and a voltage coil (2q.) Each with an armature and only has a closed position.

5. Arrangement according to claim ¢, characterized in that that the voltage coil (2q.) of the auxiliary relay as a normally open contact, the current coil (25) on the other hand acts as a normally closed contact.

6. Arrangement according to the. Claims i to 5, characterized in that, also in front of the voltage coil of each auxiliary relay (21, 22, 23) a series resistor (31, 32, 33) is connected.

7. Arrangement according to claims i to 5, characterized in that the voltage coil of the: first Auxiliary relay (21) is fed from the network (i), while that of each additional auxiliary relay (22, 23) parallel to the coil of the contactor that responds earlier in the sequence (9, i o) lies. B.

Arrangement according to Claims 1 to 7, characterized in that that the auxiliary relay (21, 22, 23) only. part of the series resistor (15, 16, 17) bridged to the contactor coil (9, io, i i) and that this part. adjustable is.

9. Arrangement according to claims i to 8, characterized in that. Everyone Normally closed contacts of the auxiliary relay can be controlled by a single Stromsp-Lyle, (34.)!., "1o.

Arrangement according to Claims i to 9, characterized in that the series resistors (15, 16, 17) of the contactor coils (9, io, i i) placed in the immediate power supply line will. i i.

Arrangement according to claims i to io, characterized in that the series resistor (3i, 32, 33) in front of the voltage coil of each auxiliary relay (21, 22, 23) is relatively small and a damping device is used for the voltage pump.

12. Arrangement according to claims i to i i, characterized in that the entire control of a master roll (14) is operated, which also allows intermediate levels to be set.