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Stellungsanzeiger für ferngesteuerte, motorangetriebene Vorrichtungen
Es sind bereits Überwachungseinrichtungen bekannt, bei welchen die Antriebsmotoren
verstellbarer Organe durch Hilfsmotoren überwacht werden, die Anzeigeorgane betätigen.
Bei den bekannten Einrichtungen werden die beiden Motoren elektrisch miteinander
gekuppelt, und zwar derart, daß sowohl die einzelnen Phasen ihres Stators als auch
ihres Rotors miteinander leitend verbunden werden. Die Einschaltung des Antriebsmotors
wird bei diesen bekannten -Einrichtungen durch zwei Synchronmaschinen bewirkt, die
gegeneinan@dergeschaltet sind und deren Drehzahl durch einen Regulierwiderstand
verändert werden kann, mit Hilfe dessen die Felderregung ihrer Antriebsmaschinen
reguliert wird. Bei den bekannten Einrichtungen sind aus diesem Grunde besondere
Ein- und Ausschaltvorrichtungen für beide Motoren nicht vorgesehen, und der Gleichlauf
des überwachten und des überwachenden Hilfsmotors wird lediglich durch die elektrische
Kupplung beider Motoren bewirkt. Die bekannten Einrichtungen haben demnach den Nachteil,
daß zwischen dem überwachten Motor und dem überwachenden Motor eine große Anzahl
von Verbindungsleitungen benötigt wird und daß der Aufwand an Schaltmitteln, Hilfsmotoren
u. dgl. sehr groß ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht
darin, daß die einzelnen Motoren dauernd Strom verbrauchen, so daß auch die Betriebskosten
der bekannten Einrichtungen recht erheblich sind.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen Stellungsanzeiger zu schaffen,
der ohne Geber arbeitet und bei dem in vielen Fällen besondere Leitungen fortfallen
können. Gemäß der Erfindung wird die Überwachung des Antriebsmotors für das verstellbare
Organ durch einen an das Netz unmittelbar angeschlossenen und von der Arbeitsweise
des zu überwachenden Motors unabhängigen Hilfsmotor vorgenomtnen, der die gleiche
Laufcharakteristik wie der überwachte Motor aufweist und- der zusammen mit dem überwachten
Motor ein- und ausgeschaltet wird. Für Antriebsmotoren mit annähernd konstanten
Drehzahlen werden deshalb erfindungsgemäß Hilfsmotoren verwendet, deren insgesamt
zurückgelegter Weg bei gleichzeitiger Ein- und Ausschaltung beider Motoren einschließlich
deren An- und Auslauf in einem bestimmten Verhältnis stehen. An Stelle von Synchronkleinmotoren
können selbstverständlich auch andere Antriebsorgane konstanter Drehzahl, beispielsweise
Klinkschaltwerke oder Motoren anderer Art, wie überhaupt jedes beliebige Schaltwerk
Verwendung finden.
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Der neue Anzeiger kommt also für ferngesteuerte Vorrichtungen in Frage,
deren Laufcharakteristik bekannt ist. Dieses ist bei dem größten Teil-der elektromotorisch
angetriebenen
Vorrichtungen der Fall; so z. B. werden ferngesteuerte
Drehzahlverstell-vorrichtungenJ -Regler, Anlasser, Schieber, Ventile, Drosselklappen,
fast stets durch Drehstromasynchronmotoren angetrieben. Da deren Belastungsverhältnisse
genügend genau bekannt sind, ist bei der praktisch konstanten Drehzahl und den praktisch
stets gleichen An- und Auslaufzeiten ihre Laufcharakteristik gegeben.
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Für Wechselstromanlagen ist neben dein Ferraris-Motor vor allem der
Kleinsynchroninotor als Hilfs-, d. h. als Anzeigemotor besonders geeignet. Durch
die Anordnung von Doppelmagnetsystemen, Doppelmotoren o. dgl. ist in einfachster
Weise die meist notwendige Umkehrung der Drehrichtung zu erziel--n. Es ist natürlich
ebenfalls möglich, durch Wendegetriebe, Wendekupplungen oder ähnliche Vorrichtungen
einen Hin- und Rücl.flauf des Anzeigers zu bewerkstelligen.
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In Abb. i ist als Beispiel ein Doppelsynchronmotor io für die Anzeigevorrichtung
gewählt. Der Motor iod kann nur in der einen Drehrichtung, der andere, iob, nur
in der anderen Richtung wirken. Die beiden Motorläufer sitzen auf einer gemeinsamen
Achse, welche mit dem Getriebe i i in Verbindung steht. Hier wird die Drehzahl auf
das notwendige Maß herabgesetzt. Der zurückgelegte Weg bzw. die jeweilige Stellung
ist an der Skalenscheibe 1z abzulesen. Diese Scheibe kann mittels Reiter und Kontaktfedern
o. dgl. in bestimmten Stellungen Signal- und Schaltvorgänge auslösen.
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Mit dieser Anzeigevorrichtung iäßt sich ein Stellungswähler verbinden,
durch welchen in bekannter Weise die gewünschte Lage des Verstellantriebes beordert,
die Steuerung von Verstellantrieb und Anzeigevorrichtung eingeleitet und überwacht
wird. Es soll hier angenommen werden, daß für den Verstell-und Anzeigemotor zwei
gemeinsame Umkehrrelais vorgesehen sind.
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Der Stellungswähler besteht beispielsweise, wie in Abb. a daigestellt,
aus einer kleinen Kontaktwalze 14 mit zwei klauenartig isoliert ineinandergreifenden
Kontaktringen 14" und rdb. Auf dieser Walze schleifen drei Kontaktfedern i;", i5b,
15, die an einem gemeinsainen Arm 15 isoliert befestigt sind. Dieser Arm kann durch
ein kleines Handrad 15,1 gedreht werden.
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15b ist mit der einen Phase verbunden, 15, mit dem Rechtslauf-, 15,
mit dem Linkslaufrelais. In der gezeichneten Stellung ist das Linkslaufrelais eingeschaltet,
Verstell- sowie Anzeigenrotor laufen dann so lange, bis 15, auf die durch Schraffur
gekennzeichnete isolierte Stelle der Kontaktwalze gelangt. Hier fällt das Relais
ab, und der Verstell- sowie auch der Anzeigemotor bleiben stehen. Von dieser neutralen
Stellung aus kann wieder eine beliebig andere eingestellt werden, ja, auch während
des Laufes ist der Kontaktstern ohne Fehlmessung verstellbar. Für manche Betriebe
ist es angezeigt, den Kontaktarm mit einem Hemm- oder Bremsgetriebe zu versehen,
um so plötzliches Schalten von Links- auf Rechtslauf zu verhindern. Soll der Kontaktarm,
während des Laufes verriegelt sein, so ist ein elektromagnetisches Gesperre o. dgl.
vorgesehen.
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Abb. 3 zeigt als Beispiel, wie eine Anzeige= vorrichtung in Verbindung
mit einem elektrischen Verstellantrieb, Schützen- und Druckknopfsteuerung zu schalten
ist.
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Es stellen dar: a den Verstellmotor, b' den drehmoment- oder
wegabhängigen Endschalter, h' die Umkehrschütze, k die Druckknopftafel mit
den Einschaltdruckknöpfen k1 und lz, somze dem Haltedruckknopf k3. d stellt die
Anzeigevorrichtung mit den Motoren d1 und d. für Rechts- und Linkslauf dar. Durch
die Schalter e und ä kann die Anlage spannungslos gemacht werden.
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Sind e und i' geschlossen und wird beispielsweise k1 gedrückt, so
erhält hi Strom, und die Haupt- und Hilfskontakte dieses Schalters werden geschlossen.
Die Selbstspeisung der Schützspule erfolgt über k3, Endschalter b' und h,'.
Durch Hilfskontakt h5 wird die Anzeigevorrichtung mit dem Motor d1 eingeschaltet.
Löst der Endschalter b' aus oder wird der Haltedruckknopf k3 gedrückt, so bleibt
der Verstellmotor sowie auch der Anzeigemotor stehen. Erst nach Abfallen des Schützes
hl' kann in der entgegengesetzten Richtung eingeschaltet werden.
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Abb. q, zeigt eine Steuerung, bei der infolge der geringeren Entfernung
zwischen Bedienungsstand und Verstellgetriebe keine Schütze Verwendung finden. Besonders
bemerkenswert ist, daß neben den drei Hauptleitungen für den Verstellmotor a, nur
eine Steuerleitung erforderlich ist, welche den drehmomentabhängig arbeitenden Endschalter
b mit dem Steuerschalter verbindet. e ist der Hauptschalter, c der Steuerschalter
mit der Nullspannungsspule cl, d die Anzeigevorrichtung mit den beiden Synchronmotoren
d1 und d.. In einer bestimmten Stellung der Anzeigevorrichtung wird der Schalter
d4 geöffnet und nach Weiterlaufen der Anzeigevorrichtung sofort wieder geschlossen.
Bei Schieber- und Ventilantrieben für Dampfleitungen ist es erwünscht, daß der Kontakt
d4 nur in einer Drehrichtung, und zwar während des Ventilöffnens; betätigt wird,
damit das Ventil nur in dieser Zwischenstellung, der sogenannten Anwärmestellung,
stehenbleibt.
Das Wiedereinschalten erfolgt entweder von Hand oder
selbsttätig durch Kontaktmanometer oder sonstige Schaltvorrichtungen. Reiter- und
Kontaktausfiihrungen, die nur in-einer Drehrichtung wirken, sind an sich bekannt.
In den Endstellungen schließt die Anzeigevorrichtung den Kontakt d3 entgegen der
Wirkung der Kontaktfeder und bringt die Alarmvorrichtung f, Glocke, Hupe o. dgl.
zum Ansprechen. Da das Getriebe der Anzeigevorrichtung nicht selbsthemmend ist,
öffnet sich der Kontakt, sobald der Synchronmotor durch b oder c abgeschaltet wird.
Der Kleintransformator g liefert den Strom für die Signal- oder Alarmvorrichtung.
Er ist ohnehin auch dann notwendig, wenn die Stellungsanzeige als Leuchtbild gewünscht
wird.
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Wird der von Hand betätigte- Schalter c nach oben bewegt und ist,
wie üblich, der Hauptschalter e geschlossen, so ergeben sich folgende Verbindungen:
R über q. und 5 mit Klemme U des Verstellmotors und S über 6 und 3 mit V. Diese
Klemme ist über Endschalter b, Schalter (Anwärmekontakt) d, und Nullspannungsspule
c1 mit U verbunden. In der angenommenen oberen Schalterstellung ist der Synchronmotor
d1 durch die Kontaktei und 2 kurzgeschlossen, und zwar während des ganzen Schaltvorganges,
da d4 in dieser Laufrichtung (Ventilschließen) nicht geöffnet wird. Der Synchronmotor
d2 liegt parallel zur Nullspannungsspule c1 und läuft so lan.-e, bis entweder b
geöffnet wird oder der Schalter c von Hand in die Mittelstellung geführt wird.
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Soll der Verstellantrieb in die andere Richtung laufen (Ventilöffnen),
so muß der Schalter nach unten bewegt werden. Die Klemme V ist auch hier wieder
über b, d4 und c1 mit U verbunden. In dieser Schalterstellung liegt jedoch d1 über
d4 parallel zu c1, und zwar über die Kontakte?, und 5. Durch diese Kontakte
ist gleichzeitig der Synchronmotor d2 kurzgeschlossen. Öffnet sich d4, so wird die
Nullspannungsspule c1 stromlos und c ausgeschaltet. ?Nach Wiedereinschalten von
c läuft der Verstellmotor a und die Anzeigevorrichtung d weiter, sofern
b
geschlossen ist. Erst nachdem d4 wieder geschlossen ist, ist der Schalter
c durch c1 verriegelt.
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Zur Auslösung drehrichtungs- oder wegabhängiger Signale, zur Betätigung
von Fortschaltkontakten o. dgl. können beliebig viele Kontakte entsprechend d3 angeordnet
werden.
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Zur Betätigung von Geräten, die für Netzspannung ausgelegt sind, Signalvorrichtungen
o. dgl. in Abhängigkeit vom Schalter c sind die jeweiligen Stromkreise beispielsweise
über Klemmen 4 bzw. Schalter b zu speisen. Ebenfalls kann zur Vermeidung dauernden
Stromdurchganges der Spartransformator g über Schalter c gespeist- werden bzw. ein
evtl. notwendiges _Niederspannungsnetz durch entsprechendes Anzapfen der Spule c1
erhalten werden. Zum leichten Erkennen von Störungen empfiehlt es .sich, parallel
zur Spule c1 eine Kontrollampe zu legen.
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Aus Schalterstellung, also Leuchten der Kontrollampe, Anzeigebild
und Alarmsignal, sind Störungen zu erkennen.
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Abb.5 zeigt, daß bei Schützensteuerung mit nur zwei Steuerleitungen
gesteuert und angezeigt werden kann, ohne weitere Hilfsrelais in Anspruch zu nehmen.
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Die Bezeichnungen stimmen sinngemäß mit denen der beiden vorhergehenden
Beispiele überein.
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Sind i und e geschlossen und wird der Schalter c' nach oben bewegt,
so fließt der Strom von R über i, 6', _', h3, Spule h., U, b-f' nach T. Das rechte
Schütz zieht an, und der Verstellantrieb läuft beispielsweise rechtsherum. Durch
das Schließen von ha werden zwei weitere Stromkreise geschlossen: R, i,
cl',
3', 5', h, b, e, T und R, Z, I', :2', dh 3',
5',
h, b, e, T. Die Nullspannunggsspule c1' liegt parallel zum
Synchronmotor d,, und beide liegen in Reihe mit h, und b. d, ist durch die
Kontakte i', 2' kurzgeschlossen.
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In der unteren Schalterstellung ist d1 durch die Kontakte 2', 3' kurzgeschlossen,
d. liegt parallel zu c1' und in Reihe mit IIi@fslijontakt li, und Endschalter
b.
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Die vorgenannten Beispiele zeigen, wie einfach sich die neue Anzeigevorrichtung
mit mehr oder weniger bekannten Schaltbildern vereinigen läßt, ohne neue Leitungen
in Kauf nehmen zu müssen.