DE614266C - Sicherheits- und UEberwachungsschaltung fuer elektrische Mehrmotorenantriebe von kraftschluessig gekuppelten Arbeitsmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 7. JUNI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 62 oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Januar 1934 ab

Für den Antrieb von Arbeitsmaschinen größerer räumlicher Ausdehnung erweist sich der elektrische Mehrmotorenantrieb als überaus vorteilhaft, weil auf diese Weise lange mechanische Leistungsübertragungsmittel mit ihren großen Verlusten und ihrem Wartungsbedürfnis fortfallen.

Sind die einzelnen Glieder der räumlich, namentlich in der Längsrichtung, ausgedehnten Arbeitsmaschinen bereits durch ein für die Arbeitsmaschine an sich gegebenes Glied mechanisch gekuppelt, so kann durch dieses Bindeglied nach Maßgabe seiner Festigkeit eine gewisse Leistung zwischen den einzelnen Abschnitten- der Arbeitsmaschine übertragen werden. Deshalb braucht auch, wenn einer oder mehrere der Antriebsmotoren des Vielfachantriebes aus irgendeinem Grunde mit ihrer Antriebsleistung ausfallen, nicht sofort die ganze Arbeitsmaschine stillgesetzt zu werden, was eine Betriebsstörung bedeuten würde, sondern kann vorerst in Betrieb bleiben, solange nicht die durch das an sich vorhandene mechanische Bindeglied übertragbare Grenzleistung überschritten wird und solange nicht die übrigen noch in Betrieb befindlichen Motoren des Vielfachantriebes überlastet werden. Da die ungewollte Stillsetzung der Arbeitsmaschine stets eine Betriebsstörung bedeutet, so ist diese durchaus nicht erwünscht, solange nicht Überlastungsgefahr besteht. Sowohl die durch das obenerwähnte mechanische Bindeglied übertragbare Grenzleistung als auch die Überlastbarkeit der Antriebsmotoren des Vielfachantriebes ist aber voraus feststellbar. Man kann also festlegen, wieviel Motoren des Vielfachantriebes maximal ausfallen dürfen, ehe die Arbeitsmaschine im ganzen zum Schutz gegen Überbeanspruchung entweder der Arbeitsmaschine selbst oder ihrer Antriebsmotoren selbsttätig stillgesetzt wird. Bei einer räumlich ausgedehnten Arbeitsmaschine ist nebenbei zur leichteren Überwachung die Meldung der ausgefallenen Motoren an einer zentralen Stelle erwünscht. Zur Überwachung dieser Vorgänge wird erfindungsgemäß eine Einrichtung benutzt, die unabhängig davon, welche von den η Motoren ausfallen und·unabhängig von der zeitlichen Reihenfolge und der Geschwindigkeit der Aufeinanderfolge des Ausfallens die Arbeitsmaschine erst dann stillsetzt, wenn eine vorherbestimmte Anzahl Motoren ausgefallen ist und somit Überlastungsgefahr besteht.

Als einfachstes und übersichtlichstes Beispiel einer derartigen Arbeitsmaschine von größerer räumlicher Ausdehnung mit einem elektrischen Mehrmotorenantrieb sei eine in

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

Ernst Wüstling in Berlin-Wilmersdorf.

Fig. i dargestellte stark geneigte Kettenbahn größerer Leistung und großer Länge gewählt. Die Aufgabe dieser Anlage ist, in geringem Abstand voneinander an der Kette a angehängte Wagen b entgegen der Schwerkraftkomponente auf ansteigender, schiefer Ebene aufwärts zu ziehen.

Die Ausführungsmöglichkeit des üblichen Antriebes der Zugkette am oberen Ende det ίο Strecke durch einen einzigen entsprechend kräftigen Motor mit Kettenrad ist bei großer Länge der schiefen Ebene, bei großer Steigung und dichter Wagenfolge, d. h. also bei großer spezifischer Belastung, nach oben begrenzt, weil die sich bis zum oberen Ende der Strecke addierenden Zugkräfte der Einzellasten eine sehr schwere oder gar praktisch nicht ausführbare Kette bedingen wurden. Daher wird hier ein verteilter Vielfachantrieb ao angewendet, bei dem die Zugbeanspruchung der Kette α nur der Last eines Triebabschnittes entspricht. Die Kette möge, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, durch η über die Länge der Strecke verteilte Motoren C₁, c₂... c_n gleicher Leistung durch Kettenräder angetrieben werden. Die Motoren sind z. B. in ihrer Leistungsfähigkeit so bemessen, daß η—3 Motoren die erforderliche Gesamtleistung aufzubringen vermögen; dementsprechend sei die Zugfestigkeit der Kette so gewählt, daß sie den Zug von drei Triebabschnitten aufzunehmen vermag. Der Ausfall von ein bis drei beliebigen Motoren bedeutet somit für diese Anlage noch keine Betriebsstörung; erst wenn irgendein Motor als vierter ausfällt, ist eine selbsttätige Stillsetzung erforderlich, um Überlastungen zu vermeiden.

Um einen sicheren Schutz der einzelnen Motoren des Vielfachantriebes zu erreichen, muß jeder Motor einzeln durch einen Schutzschalter gegen Überlastung geschützt werden. Das Herausfallen eines Schutzschalters und damit der Ausfall eines bestimmten Motors läßt sich leicht in bekannter Weise durch Meldehilfskontakte am Schalter nach einer zentralen Überwachungsstelle melden.

Nun soll aber in dem angezogenen Beispiel nichts geschehen, wenn maximal bis zu drei Motoren ausfallen, dagegen die Anlage stillgesetzt werden, wenn irgendein vierter Motor ausfällt. Von den vorhandenen η Motoren können aber drei beliebige ausfallen, die zeitliche Reihenfolge und die Geschwindigkeit der Aufeinanderfolge des Ausfallens können ganz verschieden sein, und schließlich können mehrere Motoren gleichzeitig ausfallen. Für die vorerwähnte Sammeleinrichtung, die all diesen Vorgängen Rechnung trägt, können verschiedene mechanische oder elektrische Apparate verwendet werden, sofern sie nur die vorstehend gestellten Forderungen erfüllen.

Die Sammlung der Abfallimpulse kann an den Schutzschaltern der Motoren selbst oder durch Fernübertragung an einer Zentralstelle erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel für die erste Art zeigt Pig. 2. An den 11 elektrisch fernbetätigten Schutzschaltern (I₁, d₂ ... d_n der Motoren C₁, C₂ ... befinden sich in Reihe oder auch parallel geschaltete Hilfskontakte f_lt f₂... f_n* die durch Widerstände überbrückt sind. In diesen Stromkreis ist ein spannungs- oder stromempfindliches Relais g geschaltet. Die Hilfskontakte können die ihre Klemmen überbrückenden Widerstände beim Herausfallen der Schalter kurzschließen oder auch umgekehrt sie beim Einschalten des Schalters überbrücken. Auf jeden Fall tritt dann, wenn von den η Schaltern (I₁ oder folgende χ herausfallen, in dem Hilfsstromkreis eine Widerstands- und damit eine

p· Stromänderung, z. B. nach AJ= —'-„- ein,

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die dazu benutzt wird, den Vielfachantrieb der Arbeitsmaschine mit Hilfe des genannten Relais g bei einer bestimmten Größe der Stromänderung, d. h. bei einer bestimmten Anzahl von ausgefallenen Motoren, insgesamt abzuschalten.

Die zweite Ausführungsart mit Übertragung an eine Zentralstelle wird gewählt werden, wenn schon eine zentrale Anzeige der ausgefallenen Motoren, wie oben geschildert, verlangt wurde und dadurch ohnehin schon (n + 1) Hilfsleistungen erforderlich sind.

Erfolgt zum Beispiel die Anzeige der ausgefallenen Motoren durch aufleuchtende Signallampen Zt₁, h_z ... h_n, wie in Fig. 3 dargestellt (vgl. /₂₎ A₂), so kann die Summe der Signallampenströme über ein Relais g geleitet werden, das bei einem bestimmten Strom entsprechend einer bestimmten Anzahl von ausgefallenen Motoren den gesamten Vielfachantrieb abschaltet.

Geschieht die Anzeige der ausgefallenen Motoren durch Relais i, so können diese, wie Fig. 4 zeigt, in einem ähnlichen Vorgang wie in Fig. 2 Widerstände h überbrückt oder ein- no geschaltet werden oder auch sonstige Spannungsquellen summiert oder subtrahiert werden, so daß die Gesamtabschaltung dann durch ein Relais g erfolgen kann.

Ferner ist natürlich auch eine mechanische Summierung der Abfallimpulse in verschiedenster Ausführung möglich, indem zum Beispiel nach Fig. 5 die Hilf srelais I₁ ... i„ der ausfallenden Motoren ihre Anker m auf einem jemeinsamen Waagebalken 0 fallen lassen, der bei bestimmtem Übergewicht kippt und die Gesamtabschaltung vornimmt.

In dem für die Arbeitsmaschine mit Vielfachantrieb angezogenen Beispiel einer Ktettenbahn hat diese der Schwerkraft entgegen Hubarbeit zu leisten. Zum Halten der Last nach dem Abschalten der Motoren und besonders, wenn die Bahn auch abwärts zu fördern hat, werden zum Stillsetzen und Halten Bremsen benötigt, die entsprechend dem Arbeitsprinzip der Maschine ebenfalls als Vielfachbremsung an jedem Triebabschnitt angreifen müssen, um eine Überlastung der Zugkette zu vermeiden. Alle Bremsen müssen beim Anfahren und Stillsetzen gleichzeitig gelüftet bzw. geschlossen werden. Die erforderlichen ti Bremsen werden zweckmäßig elektrisch oder durch ein anderes Kraftmittel gleichzeitig fernbetätigt; bei elektrischer Betätigung jedoch nicht in der sonst z. B. für Hebezeuge üblichen Parallelschaltung mit den Motoren, weil trotz Ausfall eines Motors oder einer bestimmten Maximalzahl von Motoren keine. Bremse schließen darf. Die Betätigung der Bremsen muß daher zentral erfolgen, und zwar beim Einschalten der Antriebe mit geringer Voreilung gegenüber den Motoren und beim Ausschalten mit geringer Nacheilung. Außerdem muß eine Überwachung vorgesehen werden, die eine Einschaltung oder Inganghaltung der Antriebsmotoren verhindert, wenn auch nur eine beliebige Bremse infolge irgendeiner Störung nicht öffnet oder während des Betriebes schließt.
Diese Bedingungen werden· gemäß Fig. 6 in einfachster Weise dadurch erfüllt, daß die gewünschte Nacheilung ohne besondere Zeitrelais, nur durch die Zeitkonstanten (Schließzeiten) der erforderlichen Hilfsrelais und der ferngesteuerten Schalter selbst erzielt wird, und daß die Bremsen s der Motoren C₁ ... in Reihe geschaltete Hilfskontakte p erhalten, die ein Hilfsschütz r betätigen, das mit seinen Arbeitskontakten t die gleichzeitige Einschaltung der Motoren besorgt, mit den Kontakten ν das Steuerschütz w für die Bremsen geschlossen hält und mit seinem Ruhekontakt χ die Ausschaltung der Motoren besorgt.

Ähnliche Betriebsverhältnisse, wie sie oben für die Kettenbahn geschildert wurden, liegen auch bei anderen ausgedehnten Arbeitsmaschinen, wie Transportanlagen, Bandförderern, Textilmaschinen, Papiermaschinen u. ä., vor, kurz überall dort, wo Arbeitsvorgänge zwangsläufig hintereinandergeschaltet sind und ein durchgehendes Kraftübertragungsglied (Kette, Seil, Band o. dgl.) vorhanden ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Sicherheits- und Überwachungsschaltung für elektrische Mehrmotorenantriebe von kraftschlüssig gekuppelten Arbeitsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine für alle Motoren gemeinsame Überwachungseinrichtung erst nach Ausfall einer vorherbestimmten Höchstzahl von Antriebsmotoren die selbsttätige Abschaltung der restlichen Motoren und damit die Stillsetzung der Arbeitsmaschine herbeigeführt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausfallenden Elektromotoren die Überwachungseinrichtung elektrisch durch Leitwertänderungen eines oder mehrerer Hilfsstromkreise oder mechanisch durch Ablegen von Gewichten auf eine Waage beeinflussen.

3. Schaltung für elektrische Mehrmotorenantriebe nach Anspruch 1 mit Stillsetzung durch Vielfachbremsung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall einzelner Antriebsmotoren bis zur Höhe der vorherbestimmten Höchsitzahl von Motoren die zugehörigen ,Bremsen nicht einfallen.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das unzulässige Einfallen auch nur einer Bremse der Vielfachbremseinrichtung das selbsttätige Abschalten aller Antriebsmotoren und das Einfallen aller Bremsen bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen