DE508685C - Sicherheits-Staenderschalter fuer Drehstrom-Schleifringmotoren - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen bekannt, um das Einschalten von Drehstrommotoren mit Schleif ringanker bei falscher Bürstenstellung oder bei eingeschaltetem Anker zu verhindern. Ferner sind Sicherheitschaltungen bekannt, um bei bestehendem Erdschluß das Einschalten zu verhindern oder bei auftretendem Erdschluß-Fehlerslrom das Abschalten der Motoranlage herbeizuführen.

In beiden Fällen werden sehr verschiedenartige Mittel angewendet. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere ein Ständerschalter für Drehstrommotoren mit Schleifringanker, bei dem beide Wirkungen der erwähnten Schalter zugleich und außerdem Nullspannungsauslösung erzielt wird.

Der Zweck der Erfindung besteht also darin, einerseits eine Einschaltung des Mo-

ao tors zu verhindern, wenn ein Fehler vorliegt, sei es, daß der Anlasser nicht in der richtigen Stellung sich befindet, die Bürsten nicht aufgelegt sind oder daß ein Kurzschluß oder Erdschluß vorliegt. Andererseits soll durch die Schutzschaltung auch selbsttätiges Abschalten des Motors bewirkt werden, wenn während des Betriebes eine Störung auftritt, sei es durch Ausbleiben der Spannung, Erdschluß, Phasenschluß, Phasenunterbrechung oder gegebenenfalls auch bei Überstrom.

Dies wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Hauptschalter sowohl in der Ausschaltstellung als auch in der Einschaltstellung mit einer Verriegelung versehen ist, welche bei geöffnetem Hauptschalter nur dann gelöst wird, wenn Anlasser und Bürsten die richtige Stellung haben und kein Erdschluß besteht, während bei geschlossenem Hauptschalter die Verriegelung zwecks selbsttätigen Abschaltens des Verbrauchers in an sich bekannter Weise dann gelöst wird, wenn ein Erdschluß- oder Fehlerstrom auftritt.

Dabei ist für die Verriegelung des Schalters nur eine einzige Spule vorgesehen, welche durch einen mit dem Hauptschalter gekuppelten Hilfschalter entsprechend umgeschaltet wird. Infolge dieser Anordnung zeichnet sich die neue Schaltung dadurch aus, daß sie bei verhältnismäßig großer Einfachheit allen praktischen Schutzanforderungen gerecht wird.

Auf der Zeichnung ist die Schaltung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei ist ein dreipoliger Hauptschalter 1 verwendet worden, der mit einem dreipoligen Hilfschalter 2 gekuppelt ist. Auf der gemeinsamen Achse 3 der beiden Schalter befindet sich die Sperrscheibe 4, welche mit zwei der Ein- und Ausschaltstellung des Hauptschalters entsprechenden Rasten versehen ist und mit einer ortsfest gelagerten Sperrklinke 5 zusammenarbeitet. Die Sperrklinke 5 steht unter Wirkung einer Feder 7, welche bemüht ist, den Hauptschalter zu verriegeln, woran sie aber bei stromlosem Magnet 6 durch das Gewicht des abfallenden Magnetgestänges 8

gehindert wird, während bei angezogenem Magnetanker die Klinke 5 den Hauptschalter in seiner jeweiligen Ein- oder Ausschaltstellung sperrt.

Zum Schutz gegen Fehlerstrom durch Erdschluß, Phasenschluß oder Phasenunterbrechung ist zur Spule 6, welche vor dem Einschalten als Prüfspule, nach dem Einschalten als Nullspannungspule arbeitet, ein Kurzxo Schlußschalter 10 parallel gelegt, welcher unter dem Einfluß eines Hitzdrahtes 9 steht, der gegebenenfalls auch durch eine Magnetspule ersetzt werden kann. Zum Schutz gegen Einschalten bei falscher Stellung des Anlassers oder der Bürstenabhebevorrichtung ist der Sternpunkt des Anlassers und das Gestänge der Bürstenabhebevorrichtung mit Erde und über die Leitung 12 mit dem rechten Kontakt des Hilfschalters 2 verbunden. Die übriao gen Schaltverbindungen ergeben sich am einfachsten aus der Schilderung der Wirkungsweise, welche für die verschiedenen Schaltvorgänge nachstehend erläutert werden soll. A. Erfüllung der Bedingung, daß der Schalter erst eingeschaltet werden kann, wenn der Anlasser auf Null zurückgedreht ist:

Von der mittleren Phase S geht eine Verbindung zu einem Vorschaltwiderstand 14 über den Hilf schalter 2 und Leitung 12 zum Anlaßhebel 15 des Anlassers. Befindet sich dieser Anlaßhebel nicht in der Nullstellung, so fließt über die Anlaßwiderstände der Strom weiter zu dem zweiten Messer des Hilf schalters, von hier zur Spule 6 und über letztere zur Phase T. Die Spule 6 wird somit erregt. Ihr Anker wird angezogen und der Schalter dadurch verriegelt, da der Klinkenhebel 5 in _ die Sperrscheibe 4 eingreift und hierdurch die Einschaltmöglichkeit aufhebt. B. Erfüllung der Bedingung, daß der Schalter bei kurzgeschlossenen Bürsten nicht eingelegt werden kann:

Der Schaltverlauf ist hier im wesentlichen der gleiche wie unter A, doch führt die Verbindung hinter dem Hilfschalter 2 über Leitung 12 nicht zum Sternpunkt des Anlassers, sondern zu dem geerdeten Hebel E₂ der Bürsten-Kurzschluß- und Abhebevorrichtung. Die Verbindung führt über die Kurzschlußbrücke zurück zu einem Hilfskontakt 16, der an der Bürstenabhebevorrichtung angebracht ist, und von hier weiter über Leitung 22 zum zweiten Messer des Hilfschalters 2 und von dort zur Spule 6.

Die Wirkungsweise ist die gleiche, wie vorher beschrieben, da bei einer Verbindung der Bürsten-Kurzschlußvorrichtung mit dem Hilfskontakt 16, d. h. bei falscher Stellung der Bürstenabhebevorrichtung, ein Einschalten des Schalters 1 unmöglich gemacht wird.

C. Erfüllung der Bedingung, Prüfung auf bestehenden Erdschluß gegen die Ständerphasen des Motors vor dem Einlegen des Hauptschalters:

Der Strom geht hier von der Phase T über die Spule 6 zum ersten Messer des Hilfschalters 2, über die Verbindung 17 hinter dem Schalter 1 zur Phase T, von dort weiter durch die Phasenleitung T über den Erdschluß zum Gehäuse des Motors M, über die Verbindungsleitung 18 zur Erde E₁, über den geerdeten Hebel der Bürstenabhebevorrichtung E₂ zum dritten Messer des Hilfschalters 2 und weiter über den Widerstand 14 zur Phase S.

Besieht also Körperschluß in der Maschine, so wird entsprechend dem soeben angegebenen Stromverlauf die Spule 6 erregt und der Schalter 1 verriegelt. Wird der Körperschluß aufgehoben, so ist die Wiedereinschaltung möglich.

Für den Betrieb, d.h. bei eingeschaltetem Schalter t, ergeben sich folgende Schaltbedingungen :

I. Die Spule 6 wirkt in üblicher Weise als Nullspannungspule, d. h. als Auslöser für den Fall, daß die Spannung ausbleibt. Die Klinke 5 wird in diesem Falle ausgelöst und der Hauptschalter ausgeschaltet. Solange die Spannung besteht und der Schalter eingelegt bleibt, verläuft der Strom über die eingeschaltete Nullspannungspule 6 zum' ersten Messer des Hilfschalrers 2, weiter über eine Brücke 20 zum dritten Messer des Hilfschalters 2 und wieder zurück über den Widerstand 14 zur PhaseS, d. li. die Nullspannungspule wird durch diesen Hilfstrom erregt und der Anker des Nullspannungsauslösers in Einschaltstellung gehalten. In dieser Stellung ist der Schalter 1 durch den Klinkenhebel 5 und das Sperrstück 4 verriegelt. .

II. Bildet sich in dem Motor ein Körperschluß bzw. Erdschluß, so fließt ein Teilstrom über das Gehäuse Λί des Motors durch die Verbindungsleitung 18 zu dem Hitzdraht 9 und weiter zu dem isoliert aus dem Motor herangeführten Sternpunkt der Statorwicklung. Hierbei wird der Hitzdraht, und zwar schon bei sehr geringen Teilströmen, unter der Wirkung der Feder 24 durchgebogen und Hilf schalter 10 geschlossen, so daß die Null- no spannungspule kurzgeschlossen und aberregt wird. Der Nullspannungsanker fällt also ab und löst die Verklinkung des Schalters 1, der damit zum Ausschalten gebracht wird. Die Wiedereinschaltung ist erst dann möglich, wenn der Erdschluß beseitigt ist. Zweckmäßig wird der Hitzdraht mit einer selbsttätigen Kurzschließvorrichtung in üblicher Weise versehen, um beim plötzlichen Auftreten starker Körperschlüsse nicht gefährdet zu werden. An Stelle des Hitzdrahtes kann auch eine Schaltwächterspule mit elektromagnetischer

Wirkung verwendet werden, wobei die gleiche Wirkung erzielt wird, d. h. beim Fließen eines schwachen Hilfstromes durch die Spule die Nullspannungspule kurzgeschlossen und dadurch der Schalter ι zum Ausschalten gebracht wird.

III. Soll die Schutzeinrichtung auch beim Auftreten eines Phasenerdschlusses in den Zuleitungen zum Motor ansprechen, so wird

to der isoliert aus dem Motor herausgeführte Sternpunkt zweckmäßig mit dem Sternpunkt des geerdeten Nulleiters des Systems, z. B. des Transformators, durch die punktiert angedeutete Leitung 2i verbunden. Auch in diesem Falle fließt ein Teilstrom über den Hitzdraht 9 und Erde E₁ zu derjenigen Phase, die Erdschluß hat. Durch diese Erwärmung des Hitzdrahtes wird die gleiche Wirkung erzielt, wie eben beschrieben, d. h. die NuIlspannungspule 6 wird kurzgeschlossen, der Schalter 1 entriegelt und abgeschaltet.

IV. Auch bei Unterbrechung einer Phase tritt mit der unter III. beschriebenen Schaltung eine Erwärmung des Hitzdrahtes und ein selbsttätiges Abschalten des Motors ein.

V. Schließlich können zur Vervollständigung des Schalters in einer oder in mehreren Phasenleitungen auch Höchststromauslöser oder Wärmeauslöser oder kombinierte Höchststrom- und Wärmeauslöser angebracht sein, die entweder mechanisch den Schalter zur Auslösung bringen durch Einwirkung auf den Entriegelungshebel 5 oder durch elektrische Einwirkung auf die Nullspannungspule, z. B. durch Kurzschließen derselben.

Wie leicht ersichtlich, ist durch die neue

Anordnung eine Schutzeinrichtung geschaffen, welche allen Anforderungen des Betriebes in weitestem Maße gerecht wird. Natürlich ist die Schaltung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, sondern sind mancherlei Abänderungen möglich, insbesondere könnte Vorsorge getroffen werden, daß bei geöffnetem Hauptschalter und spannungsführender Zuleitung nicht dauernd ein Strom über den Widerstand 14 und die Spule 6 fließt. Um diesen Stromverlust zu vermeiden, können beispielsweise die Prüfkontakte des Hilfschalters 2 als Vorkontakte ausgebildet sein, so daß bei vollständig geöffnetem Hauptschalter 1 und Hilfschalter 2 die Zuleitung vollständig vom Verbraucherstromkreis abgeschaltet ist, während in der ersten Schaltstufe, d. h. bei Bewegung der Schalter in die auf der Zeichnung dargestellte Lage, die Prüfleitung eingeschaltet wird und erst bei ordnungsmäßiger Anlage die Verriegelung zum vollständigen Einlegen des Schalters gelöst wird.

Die Schutzschaltung ist entsprechend auch für andere Stromverbraucher, z. B. für Transformatoren, zu verwenden. Ferner ist sie auch für andere Stromarten, z. B. Gleichstrom und Einphasenstrom, in sinngemäßer Weise anwendbar. Durch zusätzliche Einrichtungen kann ferner selbsttätige Wieder- G* einschaltung sowie Ferneinschaltung durch Druckknopfbetätigung erzielt werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Sicherheits-Ständerschalter für Drehstrom-Schleifringmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Vorrichtung zur Kontrolle der Anlasser- und Bürstenstellung sowie für Erdschluß- oder Fehlerstrom vorhanden ist, derart, daß der Hauptschalter (1) für die Ein- und Ausschaltung nur eine Klinke (5) und einen Auslösemagneten (6) besitzt, der bei Stromlosigkeit einerseits das Einlegen des Hauptschalters ermöglicht, anderseits das selbsttätige Ausschalten des Hauptschalters bewirkt, und daß der Hauptschalter (1) mit einem als Umschalter ausgebildeten Hilfschalter gekuppelt ist, der bei geöffnetem Hauptschalter die zur Verriegelung dienende Spule (6) mit einer Prüfleitung für den Anlasser (15) und den Bürstenhebelkontakt (16) verbindet, dagegen bei eingelegtem Hauptschalter die _go Spule (6) als Nullspannungspule ans Netz schaltet.
2. 2. Sicherheits-Ständerschalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfschalter (2) durch Anordnung von Vorkontakten als Stufenschalter ausgebildet ist, welcher in der Ausschaltstellung die Prüfleitungen abschaltet, auf der ersten Stufe die Prüfleitungen einschaltet und nach Freigabe des Hauptschalters zusammen mit diesem in die Betriebstellung· gebracht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen