DE578669C - Gegenstrombremssteuerung fuer Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

Durch die steigende Schalthäufigkeit der Motoren im Kran- und Walzwerksbetrieb wird man immer mehr dazu gezwungen, selbsttätige Steuerungen zu verwenden; besonders wichtig ist dabei eine einfache und sichere Überwachung der Gegenstrombremsung. Es ist bekannt, den Bremsvorgang durch Spannungsrelais (Bremswächter) zu überwachen. Dies geschieht nach folgendem Prinzip: Während des Bremsens wird im Anker eines Gleichstrommotors eine elektromotorische Kraft erzeugt, die sich zur Netzspannung addiert. An dem Bremswiderstand liegt also eine Spannung, die gleich der Summe der Netzspannung und der elektromotorischen Kraft des Ankers ist.

Liegt der eine Pol des Netzes an der einen Klemme des Ankers, während die andere Klemme mit dem Widerstand verbunden ist, der seinerseits an dem anderen Pol des Netzes liegt, so gibt es bei einer bestimmten Drehzahl des Motors im Widerstand einen Punkt, der das Potential der mit dem Netz verbundenen Motorklemme besitzt. Der Ohmsche Spannungsabfall im Widerstand bis zu diesem Punkt ist somit gleich der elektromotorischen Kraft des Ankers; in diesem Punkt wird der Widerstand angezapft. Man kann diesen Punkt für die höchste Drehzahl, von der aus der Motor abgebremst wird, unschwer errechnen. Legt man nun die Spule eines Spannungsrelais mit einem Pol an die mit dem Netz verbundene Motorklemme, mit dem anderen Pol an die Anzapfung des Widerstandes, so ist die Spule bei Beginn des Brems-Vorganges stromlos.

Sinkt infolge des Bremsvorganges die Drehzahl des Motors, so sinkt damit gleichzeitig die elektromotorische Kraft des Ankers, und das Relais nimmt einen im Verhältnis zum Drehzahlabfall steigenden Strom auf. Das Relais wird so ausgelegt, daß es seinen Kontakt dann schließt, wenn die Motordrehzahl, also die elektromotorische Kraft des Ankers, Null ist. In diesem Fall ist die Spannung am Relais ^gleich dem Omschen Spannungsabfall im Widerstand bis zur Anzapfung.

Bei den bisher ausgeführten Schaltungen wurden für jede Bremsstufe zwei Bremswächter vorgesehen, und zwar wirkte je ein Bremswächter bei einer der beiden Drehrichtungen.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Schaltung, bei welcher für jede Bremsstufe nur ein einziger Bremswächter für beide Drehrichtungen erforderlich ist. Dies wird dadurch erzielt, daß der Bremswächter bei beiden Drehrichtungen des Ankers parallel zum Anker und einem Teil des Widerstandes

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Wilhelm Helias in Berlin-Wilmersdorf.

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liegt und daß beim Gegenstromgeben das Feld reversiert wird oder daß man den Anker und den Widerstand beim Reversieren als eine Einheit betrachtet und die Strom-5 richtung in beiden gemeinsam umkehrt.

Es ist besonders günstig, die Bremswächter durch Hilfskontakte, beispielsweise an den Umkehrschützen, vom Motor oder Widerstand beim Reversieren abzuschalten, so daß ίο die Spulen der Bremswächter nicht in einem geschlossenen Stromkreis liegen. Durch diese Anordnung wird vermieden, daß der Bremswächter infolge des langsamen Abklingens des Erregerstromes beim Reversieren, d. h. wenn die Erregerspannung Null ist, in seiner Lage gehalten wird.

Die Abb. 1 bis 4 zeigen Schaltungsbeispiele der Erfindung, während in Abb. 5 ein vollständiges Ausführungsbeispiel für eine komplette Anlaß- und Bremssteuerung dargestellt ist. Die Schaltung in Abb. 5 ist im Prinzip dieselbe wie in Abb. 1.

In allen Abbildungen ist 3 der Anker und 2 das Feld des Motors; die Ankerklemmen sind mit A₁ B, die Feldklemmen mit B, F bezeichnet. 1 ist der Umschalter, 4 der Bremswiderstand und 5 der Bremswächter. Der Widerstand 4 ist im Punkte K angezapft. Mit P, N sind die Netzleitungen bezeichnet. Im Schaltungsbeispiel gemäß der Abb. 1 ist eine Klemme des Ankers dauernd mit einer Klemme des Widerstandes verbunden. Der Umschalter 1 reversiert, wie aus der Zeichnung unmittelbar hervorgeht, das Feld. Mit dem Umschalter ist ein Hilfskontakt 16 verbunden, welcher beim Reversieren den Stromkreis des Bremswächters 5 unterbricht. Es sei nun angenommen, die linke Stellung des Umschalters des Schalters 1 entspricht dem Fahrbetrieb. Dann fließt durch den Motor der Stromkreis auf folgendem Wege: Von der Netzleitung P über den einen Pol des Umschalters, durch das Feld 2 in Richtung E-F durch die andere Klemme des Umschalters, den Anker 3 des Motors in Richtung A-B, den Widerstand 4 zur Netzleitung N. Der Bremswächter ist nun zwischen die Anzapfung K des Widerstandes 4 und die Klemme A des Ankers 3 geschaltet. Zwischen diesen beiden Punkten besteht im Normalbetrieb eine Spannungsdifferenz, so daß die Spule des Brems wach ters 5 erregt ist und in dieser seinen Kontakt schließt. Dadurch wird der zwischen den Punkten L-M liegende Teil des Widerstandes 4 kurzgeschlossen. Zum Anlassen des Motors werde der übrige Teil des Widerstandes 4 in an sich bekannter, in Abb. ι nicht dargestellter Weise kurzgeschlossen.

Soll nun reversiert werden, dann wird der Umschalter 1 in die andere Stellung (nach rechts) bewegt. Dadurch wird vor allem durch den Hilfskontakt 16 der Stromkreis für den Bremswächter 5 unterbrochen, so daß dieser Bremswächter seinen Kontakt öffnet und den Teil M-L des Widerstandes 4 einschaltet. Dieser Teil des Widerstandes liegt dann mit dem Anker in Reihe, während der übrige Teil noch kurzgeschlossen ist.

Beim Weiterbewegen des Umschalters 1 werden die rechten Kontakte geschlossen, so daß nunmehr folgender Bremskreis besteht: Von der Netzleitung P über den Umschalter, das Feld 2 in der Richtung F-B, den anderen Pol des Umschalters;, den Anker 3 in der Richtung A-B, den Widerstand 4 zur Netzleitung N. Die Spannung des Netzes und die elektromotorische Kraft des Ankers 3 sind nun in Reihe geschaltet, so daß ein hoher Strom durch den Widerstand 4 fließt. -Durch diesen Strom wird der Motor abgebremst. Wie bereits erwähnt, ist die Anzapfung K in jenem Punkte angebracht, in welchem am Anfang der Gegenstromsteuerung dasselbe Potential herrscht wie im Punkt A Die Spule des Bremswächters 5 bleibt also unerregt, so daß der Widerstand 4 vorgeschaltet bleibt. Erst wenn die Drehzahl des Ankers 3 auf Null herabgesunken ist, so daß ein genügend großer Spannungsunterschied zwischen dem Punktet und K herrscht, ist die Erregung des Bremswächters 5 so groß, daß dieser seinen Kontakt schließt und damit den Teil L-M des Widerstandes 4 kurzschließt.

Bei dem Schaltungsbeispiel gemäß Abb. 2 ist ebenfalls eine Klemme des Ankers mit einer Klemme des Widerstandes 4 verbunden. In diesem Falle wird aber nicht das Feld reversiert, sondern der Anker und der Bremswiderstand werden gemeinsam vom Umschalter 1 gesteuert. Der Fahrstromkreis verläuft von der Netzleitung P über das Feld 2, den einen Pol des Umschalters 1, den Anker 3 und den Widerstand 4 in der Richtung A-B, den anderen Pol des Umschalters 1 zur Netzleitung N. Wenn reversiert wird, so verläuft der Bremsstromkreis, wie sich unmittelbar aus der Zeichnung entnehmen läßt, durch das Feld 2 in demselben Sinne wie beim normalen Betrieb, durch den Anker 3 und den Wider- no stand 4 dagegen im entgegengesetzten Sinne . B-A. Die Wirkungsweise des Bremswächters 5 sowie des Hilfskontaktes 16 ist dieselbe wie beim vorher beschriebenen Schaltungsbeispiel.

Bei dem Beispiel gemäß Abb. 3 ist eine Klemme A des Ankers mit der einen Netzleitung und eine Klemme 0 des Widerstandes 4 mit der anderen Netzleitung verbunden. Das Feld 2 sowie der Umschalter 1 sind zwisehen Anker und Widerstand geschaltet. Beim Reversieren wird das Feld umgepolt.

Aus der Zeichnung läßt sich die Wirkungsweise dieser Schaltung entnehmen. Der Hilfskontakt 16 am Umschalter ι ist hier unbedingt erforderlich, da ohne ihn die Spule des Bremsrelais auch bei abgeschaltetem Motor an Spannung liegen würde.

Bei der Schaltung gemäß Abb. 4 ist ein Punkt des Widerstandes mit einer Klemme des Feldes verbunden. Der Motor wird dato durch reversiert, daß die Stromrichtung im Feld und Widerstand gleichzeitig umgekehrt wird. Bei normalem Betriebe fließt der Strom von der Netzleitung P über den Anker 3, den rechten Pol des Umschalters i, den Widerstand 4, das Feld 2 in der Richtung F-E, den anderen Pol des Umschalters 1 zur Netzleitung A⁷. Wird der Umschalter zum Reversieren in die rechte Stellung bewegt, dann ändert sich nicht die Drehrichtung im Anker. Im Feld und Widerstand dagegen hat der Strom nun die Richtung E-F. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß, da Anker und Widerstand nicht gemeinsam reversiert werden, der Anzapfungspunkt K' des Widerstandes 4 in der Mitte des Widerstandes angebracht sein. Bei dieser Schaltung kann man außerdem nur eine einzige Bremsstufe verwenden, während bei den anderen bereits beschriebenen Schaltungen mehr Bremsstufen angeordnet werden können. Wird nur eine Bremsstufe gebraucht und will man die Schaltung 4 anwenden, so ist dies mit Rücksicht auf die Spannungsverhältnisse im allgemeinen auch nur dann möglich, wenn der Motor von seiner Nenndrehzahl aus abgebremst wird. In 'diesem Falle ist die EMK des Ankers annähernd gleich der Netzspannung, so daß der Punkt K' in der Mitte des Bremswiderstandes liegt und bei Umkehren des Widerstandes stets der gleiche Widerstand zwischen der Ankerklemme und dem Punkt K' liegt. Der Widerstand der Feldwicklung des Motors ist hierbei natürlich zu berücksichtigen.

Die Steuerung ist für Gleichstromhauptschlußmotoren, Nebenschluß- und Kompoundmotoren in gleicher Weise verwendbar. Praktisch wird man für Kompound- und Nebenschlußmotoren meist Schaltung 2 oder Schaltung 4 wählen.

Bei der in Abb. 5 dargestellten kompletten Steuerung ist 1 wieder der Umschalter, welcher aber den Motor nicht direkt, sondern über Umkehrschütze 12, 13 steuert. Diese Schütze sind durch die Sperrkontakte 14 und 15 so gegeneinander verriegelt, daß stets nur ein Schütz eingeschaltet sein kann. 2 ist wieder das Feld und 3 der Anker des Motors. 4 ist der Bremswiderstand, 5 der Bremswächter; 6 ist ein Bremsschütz, welches vom Bremsrelais 5 gesteuert wird und beim Anziehen den Teil L-M des Widerstandes 4 kurzschließt; 7 ist ein von einem Stromwächter 18 gesteuertes Anlaßschütz.

Der Stromkreis der vom Schalter 1 gesteuerten Umkehrschütze 12, 13 ist über Hilfskontakte 8, 9 der Schütze 6 bzw. 7 geführt, welche nur dann geschlossen sind, wenn die Schütze 6 und 7 abgefallen sind, d. h. wenn der gesamte Widerstand 4 eingeschaltet ist. Die Umkehrschütze können also nur dann erregt werden, wenn der gesamte Anlaßwiderstand dem Motor vorgeschaltet ist. Soll nun der Motor in einer Richtung anfahren, so wird der Umschalter 1 beispielsweise nach links bewegt; dann ist für die Spule des Schützes 13 folgender Stromkreis geschlossen: Von der Netzleitung P über die geschlossenen Hilfskontakte 8, 9 der Schütze 6 bzw. 7, den Umschalter 1, den geschlossenen Hilfskontakt 15 des Umkehrschützes 12, die Spule des Umkehrschützes 13 zur Netzleitung N. Das Schütz 13 zieht also an, öffnet den Hilfskontakt 14, so daß das Schütz 12 nicht erregt werden kann, und schließt gleichzeitig die . Hilfskontakte 11 und 17. Durch den Kontakt 11 werden die Kontakte 8 und 9 umgangen, so daß sich das Schütz auch nach Öffnung der letzteren in der Schließlage festhält. Durch den Hilfskontakt 17 wird die Spule des Bremswächters 5 zwischen die Klemme A des Ankers und die Anzapfung K des Widerstandes geschaltet. Der Bremswächter 5 schließt seinen Kontakt, so daß, wie aus der Zeichnung unmittelbar hervorgeht, der Strom für die Spule des Bremsschützes 6 geschlossen ist und dieses den Teil M-L des Widerstandes 4 kurzschließt. Durch die Hauptkontakte des Schützes. 13 ist' nunmehr folgender Stromkreis geschlossen: Von der Netzleitung P über den linken Kontakt des Schützes 13, das Feld 2 (Richtung F-E), den rechten Kontakt des Schützes 13, den Anker 3 (Richtung A-B), die Spule des Strom Wächters 18, den Teil 0-M des Widerstandes 4, den Kontakt des Schützes 6 zur Netzleitung N. Der Strom ist am Anfang so hoch, daß der Kontakt des Stromwächters 18 geöffnet wird und der Stromkreis für die Spule des Schützes 7 geöffnet ist,.obwohl der Hilfskontakt 19 des Schützes 6 bereits geschlossen ist. Sinkt während des Anlaufes des Motors der Strom auf den Einstellwert des Stromwächters, so schließt dieser seinen Kontakt und schließt über den Hilfskontakt 19, wie unmittelbar aus der Zeichnung hervorgeht, den Stromkreis für die Spule des Schützes 7. Dieses zieht an und schließt dadurch auch den Teil O-M des Widerstandes 4 kurz, so daß der Motor unmittelbar an der Netzspannung liegt.

Soll nun mittels Gegenstroms gebremst werden, dann wird der Schalter ι in die andere Stellung bewegt. Sowie der Schalter seine

bisherige Stellung verläßt, wird der Stromkreis für das Schütz 13 unterbrochen, so daß dieses abfälft und se-irte·¹ Hilfskontakte 11 und 17 öffnet. Durch Öffnen des letzteren wird der Stromkreis des Bremswächters 5 geöffnet, so daß dieser ebenfalls, und zwar unverzögert abfällt. Durch Abfallen des Bremsrelais wird der Stromkreis der Spule des Bremsschützes 6 unterbrochen, so daß auch dieses seinen Kontakt öffnet und gleichzeitig durch öffnung seines Hilfskontaktes 19 das Anlaßschütz 7 zum Abfallen bringt. Es sind also sämtliche Schütze abgeschaltet. Sollte eines der Schütze aus irgendwelchen Gründen klebenbleiben, so kann selbst nach Umlegung des Schalters 1 das Umkehrschütz 12 nicht anziehen, da sein Erregerstromkreis über die Hilfskontakte 14, 9, 8 der Schütze 13 bzw. 7, 6 verläuft.

Sind alle Schütze ordnungsgemäß abgefallen, dann ist für die Spule des Schützes 12 folgender Stromkreis geschlossen:· Von der Netzleitung P über die Hilfskontakte 8, 9, den Umschalter 1, den Hilfskontakt 14, die Spule des Schützes 12 zur Netzleitung N. Das Schütz zieht an, so daß das Feld 2 nunmehr reversiert wird und die vom Anker 3 erzeugte EMK mit der Netzspannung in Reihe liegt (vgl. auch Abb. 1). Gleichzeitig wurde durch Schließen des Hilfskontaktes 16 die Spule des Brems Wächters 5 zwischen die Anzapfung K und die Ankerklemme A geschaltet. Der Bremswächter zieht aber nicht an, da die Spannungsdifferenz zwischen dem Punkte und A Null oder sehr klein ist. Erst wenn der Motor eine sehr niedrige Drehzahl bzw. die Drehzahl· Null hat, ist durch Sinken der vom Anker erzeugten EMK der Spannungsabfall zwischen der Klemme A und der Anzapfung K so groß, daß der Bremswächter 5 aii-40" zieht und dadurch das Bremsschütz 6 an Spannung legt. Das Bremsschütz zieht also an und schaltet die Bremsstufe M-L des Widerstandes 4 kurz.

Wird der Umschalter 1 wieder in die NuIllage geführt, dann fallen sämtliche Schütze und der Bremswächter 5 ab, so daß wieder der gesamte Widerstand 4 dem Anker 3 vorgeschaltet ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche:
2. .1. Gegenstrombremssteuerung für Gleichstrommotoren, bei der die Stufen des Bremswiderstandes durch Spannungsrelais überwacht werden, welche zwischen eine Ankerklemme und eine Anzapfung des Bremswiderstandes geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremswächter bei beiden Drehrichtungen des Ankers parallel zum Anker und einem Teil des Widerstandes geschaltet ist. * 2. Gegenstrombremssteuerung nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (B) des Ankers (3) dauernd mit einem Pol (L) des Widerstandes (4) verbunden ist.
3. 3. Gegenstrombremssteuerung nach Ansprach ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (A) des Ankers mit der einen Netzklemme und ein Pol (0) des Widerstandes mit der anderen Netzklemme dauernd verbunden ist und daß das Feld (2) zwischen Anker (3) und Widerstand (4) geschaltet ist.
4. 4. Gegenstrombremssteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (F) des Feldes dauernd mit einem Pol (L) des Widerstandes verbunden ist und daß der Bremswächter (5) zwischen eine Ankerklemme (A) und eine in der Mitte des Widerstandes (4) angebrachte Anzapfung (K') geschaltet ist.
5. 5. Gegenstrombremssteuerung nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten des Motors der, Stromkreis des Brems Wächters unterbrochen wird.
6. 6. Gegenstrombremssteuerung nach Anspruch ι bis 5, gekennzeichnet durch einen Hilfskontakt (16) im Stromkreise des Bremswächters (5), welcher gemeinsam mit dem Umschalter (1) gesteuert wird.
7. 7. Gegenstrombremssteuerung nach Anspruch ι bis 6 für Schützensteuerung, gekennzeichnet durch Hilfskontakte (16,17); welche im Stromkreise des Bremswächters (5) liegen und gemeinsam mit dem Umkehrschütz (12, 13) gesteuert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen