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Einrichtung zum selbsttätigen oder halbselbsttätigen Anlassen von
Elektromotoren Die bekannten Einrichtungen zum selbsttätigen oder halbselbsttätigen
Anlassen von Elektromotoren mit Anlaßschützen arbeiten im allgemeinen mit in die
Schütze eingebauten Verzögerungseinrichtungen oder mit besonderen, von den Anlaßschützen
mechanisch unabhängigen Relais, die durch vom Motorstrom abhängige Strom- oder Spannungsspulen
gesteuert werden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, für die Steuerung der
Anlaßschütze durch Induktion verzögert arbeitende Relais zu benutzen und diese Relais
in Abhängigkeit vom Motorstrom zu erregen und derart zu schalten, daß die Anlaßschütze
nur Hauptkontakte benötigen.
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Alle diese bekannten Schützensteuerungen erfüllen ihren Zweck nur
unvollkommen. Einerseits sind in die Schütze eingebaute Verzögerungseinrichtungen
und Hilfskontakte den Erschütterungen der Schütze und dem Verschleiß ausgesetzt,
andererseits geben die besonderen, von den Anlaßschützen mechanisch unabhängigen
Relais mit vom Motorstrom abhängigen Strom- oder Spannungsspulen leicht zu Fehlschaltungen
Anlaß, besonders wenn sie bei nicht erregter Relaisspule geschlossene Kontakte besitzen.
Zu Beginn des Anlaßvorganges nämlich sind in einem solchen Falle die Ruhekontakte
der Relais noch geschlossen, da ja noch kein Motorstrom fließt und infolgedessen
die Spulen der Relais noch nicht erregt sind. Über die Kontakte der Relais erhalten
also die Schaltspulen der Anlaßschütze beim Einschalten des Motorstromes Spannung,
so daß diese Schütze anzuspringen versuchen und mehr oder weniger große Einschaltbewegungen
ausführen. Bei Schützensteuerungen der letzterwähnten Art kann es also vorkommen,
daß beim Einschalten des Motors die Anlaßschütze ungewollt anspringen und infolgedessen
der Motor übermäßigen Beanspruchungen ausgesetzt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum selbsttätigen oder
halbselbsttätigen Anlassen von Elektromotoren mit Anlaßschützen, deren Schaltstrom
über Kontakte besonderer, von den Anlaßschützen unabhängiger Relais geführt ist,
die mit einer induktiven Zeitverzögerung versehen sind und den Anlaßvorgang so regeln,
daß die Anlaßschütze nur Hauptkontakte benötigen. Gemäß der Erfindung werden die
durch Induktion verzögert abfallenden Relais durch vom Motorstrom unabhängige Spannungsspulen
gesteuert, die die Kontakte dieser Relais vor Beginn des Anlaßvorganges öffnen.
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Durch die Schaltung nach der Erfindung werden alle Störungen restlos
beseitigt, die durch eine unmittelbare Anordnung der Steuerkontakte an den Schützen
oder durch in die Schaltschütze eingebaute Verzögerungseinrichtungen entstehen können.
Insbesondere aber sind Fehlschaltungen, wie sie bei den bisher bekannten Schützensteuerungen
leicht auftraten, durch die Erfindung restlos beseitigt.
Außerdem
ist die Anzahl der Hilfskontakte auf das geringstmöglicheMaß herabgesetzt.
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Bei den bekannten Schaltungen mit Strom-oder Spannungsverzögerung
ist nicht der. Umstand berücksichtigt, daß der Stroigi@"z anstieg in dem Motor anderen
Selbstinduk-,.@; tionsbedingungen unterworfen ist als der "' Stromanstieg in den
Verzögerungseinrichtungen zufolge der andersgearteten Induktivitäten. Es ist daher
leicht möglich, daß die Verzögerungseinrichtungen den Weg für den Schaltstrom früher
freigeben, als bis der :Motorstrom oder die Motorspannung den für die Fortschaltung
der Schütze vorgesehenen Wert erreicht hat. Hierdurch entstehen auch Fehlschaltungen.
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Die Relais werden mit einer induktiven Zeitverzögerung derart ausgerüstet,
daß die Freigabe der Relais in keinem Fall früher erfolgt, als bis der Motorstrom
angestiegen ist.
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Diese induktive Zeitverzögerung wird erreicht durch entsprechende
Wahl der Windungszahl der Relaisspannungsspulen und einer solchen Ausbildung des
Eisenkernes der Relais, daß die Kraftlinien bei angezogenem Anker in einem möglichst
geschlossenen Eisenweg verlaufen.
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Um den zeitlichen Verlauf der Selbstinduktion regulierbar zu machen
und die schädliche, verzögernde Wirkung beim Einschalten der Spulen zu verhindern,
werden vorteilhaft Widerstände entweder parallel oder in Reihe zu den Spulen geschaltet,
die entweder gar nicht oder nur zum Teil bei der Freigabe der Relais kurzgeschlossen
werden.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung besteht darin, daß sie
nur von dem Ström oder nur von der Zeit abhängig sind. Beide Arten erfüllen ihren
Zweck aber nicht vollkommen. Die stromabhängigen Steuerungen lassen sich nur für
eine bestimmte Belastung einstellen. Bei geringeren Belastungen sind die Relais
dann unwirksam.
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Infolge dieses Übelstandes hat man an Stelle der Stromverzögerungen
Zeitverzögerungen angewendet. Da der Anlauf des Motors hierbei nur abhängig von
der Zeit und nicht abhängig von der Belastung ist, muß die Zeitverzögerung mit Rücksicht
auf die Höchstbelastung des Motors eingestellt werden, wodurch der Anlauf des Motors
bei kleinen Belastungen unnötig verzögert wird.
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Diese Übelstände werden gemäß dem weiteren Ausbau der Erfindung dadurch
beseitigt, daß die beiden Verzögerungen vereinigt werden, und zwar in der Weise,
daß die Relais außer der beschriebenen induktiven Zeitverzögerung auch eine durch
den Motorstrom beeinflußbare Verzögerung erhalten. Die vorgesehene, beliebig wählbare
induktive Zeitverzögerung verhindert bei kleinen Lasten zeitabhängig einen zu kurzzeitigen
Anlauf des Motors; bei großen Lasten vergrößert <,.die Stromverzögerung
diese Anlaufzeit last-@:*hängig und verhindert so einen zu hohen .@äufstrom.
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`@'"'#'.bie weiter erfindungsgemäß vorgesehene Regulierbarkeit des
durch die Relaisspulen fließenden Stromes gestattet es, die bei höherer Belastung
wirksame Stromverzögerung während des Betriebes beliebig einstellen zu können und
den hierfür erforderlichen Schalter oder die Schaltkontakte zwangsläufig mit dem
Steuerschalter, Endausschalter u. dgl. zu verbinden. Auch kann man für beide Drehrichtungen
verschiedene Drehmomente hierdurch einstellen.
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Bei Umsteuermotoren treten an den bekannten Schützensteuerungen mit
Anlaßstrombegrenzung dadurch Fehlschaltungen auf, daß die Relais beim Umsteuern
eine wechselnde Bewegungsrichtung ausführen müssen und infolge der Massenträgheit
beim schnellen Schalten nicht folgen können. Diesen Fehler vermeidet die Erfindung
dadurch, daß für jede Drehrichtung in der Eingangsstufe ein besonderes Relais angeordnet
wird. Die Relaiskontakte haben hier nur eine Bewegungsrichtung auszuführen, nämlich
sich zu öffnen oder zu schließen.
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Es ist vorteilhaft, die Spannungsspulen der Relais mit den Schaltspulen
der Schütze hintereinanderzuschalten, weil es dadurch möglich wird, mit dem gleichen
Kontakt die Wirkung der Spannungsspule des Relais durch Kurzschließen unwirksaan
zu machen und gleichzeitig das betreffende Schütz einzuschalten.
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Zweckmäßig werden Widerstände parallel zu den Einschaltspulen der
Schütze geschaltet, um die durch die Selbstinduktion der Schützenspule bewirkte
schädliche Verzögerung aufzuheben und auch beim Öffnen des Relaiskontaktes den durch
die Schaltspule fließenden Strom zu verringern, um so ein Hängenbleiben der Schützen
zu vermeiden.
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Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In der Abb. i ist beispielsweise ein Schaltbild einer Schützensteuerung
für selbsttätigen Anlauf mit Strombegrenzung und induktiver Zeitverzögerung dargestellt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Sobald der Hauptschalter HS eingelegt
wird, verläuft ein Strom von S über io durch die Relaisspulen 1-z nach U-V, durch
die Motorwicklung des durch das Wicklungsdreieck UVW dargestellten anzulassenden
Motors und von W nach T. Ebenso fließt ein Strom von S über io, die
Relaisspulen 3-5 über Widerstände TV" W2, W3
und W4
bzw. über die Schaltspulen der Anlaßwiderstandschütze I und II, ferner über W nach
7'. Unter der Wirkung des durch die Relaisspulen fließenden Stromes werden sämtliche
Relaiskontakte geöffnet, ohne daß hierbei die Schützen I und II infolge ihrer gegenüber
den Eigenwiderständen der Relaisspulen d. und 5 kleinen Widerstände einschalten.
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Durch Einschalten des Umschalters US für Anlassen des Motors in einer
der beiden Drehrichtungen, beispielsweise nach links, wird das Statorschütz S I
und damit der Motor eingeschaltet und die Spannungsspule des Relais -2, die, wie
oben gezeigt, über io an die Phase S geschaltet ist, mit ihrem anderen Ende ebenfalls
über den Hauptkontakt 25 des Schützes I an S gelegt und so über S-IO-2-I2-25-S kurzgeschlossen.
Demzufolge fällt der Relaisanker ab und schließt den Kontakt 28, der die Spannungsspule
des Relais 3 kurzschließt. Die Selbstinduktion der Relaisspule 3 hindert aber das
sofortige Abfallen ihres Relaisankers, und zwar so lange, bis auch der von der Selbstinduktion
des Motors abhängige Stromanstieg seine volle Höhe erreicht hat und die Haltewirkung
der vom Motoranlaufstrom transformatorisch 16 abhängigen Stromspule 13 zur Wirkung
gelangt ist. Wenn dann der Motorstrom zufolge des Anlaufs des Motors auf den Wert
gesunken ist, für den die Haltespule 13 eingestellt ist, fällt der Relaisanker des
Relais 3 ab und schließt die Relaisspule q. kurz und schaltet damit gleichzeitig
die Schaltspule l des ersten Widerstandschützes ein. Dieses schließt seine Kontakte
und schaltet damit die erste Stufe des Anlaßwiderstandes kurz. Das bedingt ein Anwachsen
des Motorstromes und Eintreten der Haltewirkung der Stromspule 14., wie es oben
für die Spule 13 beschrieben ist. Auch hier sichert die Selbstinduktion der Relaisspule
q. ein Abfallen des Ankers, bevor der Stromanstieg erfolgt ist und damit die Haltewirkung
der Spule 14 einsetzt. Der weitere Anlaßvorgang des Motors an den folgenden Schützen,
z. B. 5, erfolgt dann in der gleichen Weise.
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Die durch die Selbstinduktion hervorgerufene Verzögerung läßt sich
innerhalb einer Anlaß- und Fahrperiode so vergrößern, daß gegebenenfalls nur mit
Zeitverzögerung gearbeitet werden kann. Ebenso läßt sich aber während einer solchen
Periode auch die Selbstinduktion so einstellen, daß eine so geringe Verzögerung
durch sie hervorgerufen wird, daß praktisch nur unter Einwirkung der Stromspulen
gearbeitet wird.
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Für die andere Drehrichtung des Motors UVW wird der Umschalter US
nach 8 geschaltet, wodurch das Hauptschütz S II ein' schaltet. Durch den Hauptkontakt
26 wird jetzt die Spannungsspule des Relais i über S-I0-1-11-26-S kurzgeschlossen.
Zufolge Abfallens des Relaisankers i wird dann die Spannungsspule des Relais 3 durch
den Kontakt 27 kurzgeschlossen, worauf der weitere Anlauf sich nach den vorher geschilderten
Schaltvorgängen vollzieht.
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Die Anordnung der Widerstände 17 und 18 mit dem Kontakt 191 und die
veränderliche Anzapfung des Stromwandlers 16 zeigen Beispiele der Regulierbarkeit
des Einschaltstroms. So kann z. B. für den normalen Anlauf des Motors der zulässige
Anlaufstrom durch den Widerstand 17 oder die Anzapfung des Stromwandlers 16 eingestellt
werden un.l für erforderliche höhere Drehmomente durch den beliebig zu betätigenden
Kontakt 191 und den Widerstand 18 verändert werden.
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Die Widerstände W3 und 1T@4 sind zu dein Zweck angeordnet, den Stromanstieg
in den Relaisspulen zu beschleunigen, d..h. die durch die Selbstinduktion der Schützenspulen
beim Einschalten bewirkte Verzögerung der Relais aufzuheben und andererseits einzustellen,
ein sicheres Abfallen der Widerstandschütze I und II trotz des durch die Relaisspulen4-5
fließenden Stromes zu erreichen.
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Die Abb. 2 zeigt ein anderes Beispiel. Hier ist die Einrichtung so
getroffen, daß statt des in Abb. i gezeichneten Relais 3 zwei hier mit 3a und 3b
bezeichnete Relais angeordnet sind, und zwar für jede Drehrichtung eines. Die in
Abb. i vorgesehenen Vorrelais i und 2 sind dabei in Fortfall gekommen. Für die Steuerung
der Relais sind hier beispielsweise die Hilfskontakte 31 und 32 an den Hauptschützen
S I und S I I angewendet.
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Die Wirkungsweise dieses Beispiels ist folgende: Sobald der Hauptschalter
HS eingelegt wird, verläuft ein Strom von S über io über die vier Relaisspulen 3b,
3a, d- und 5 durch die Widerstände W1, W2, WS und W4 bzw. die Schaltspulen der Schütze
I und II über W nach T. Durch die Einwirkung des durch die Relaisspulen fließenden
Stromes werden sämtliche Relaiskontakte geöffnet. Durch Einschalten -des Umschalters
US, beispielsweise nach 7, wird das Statorschütz S I und damit der Motor eingeschaltet,
gleichzeitig wird der Hilfskontakt 31 dieses Statorschützen geschlossen, der die
Relaisspule des Relais 3b auf dem Wege 33-ßb-io-3i kurzschließt. Nach Ablauf der
durch die Selbstinduktion der Spule des Relais 3b bedingten Verzögerung fällt unter
Mitwirkung der Haltestrorilspule i2 wie beim Beispiel nach Abb. i sein Anker ab
und schließt den die Spule des Relais 4. kurzschließenden Kontakt 28; der weitere
Anlaßvorgang vollzieht sich,
wie bei Abb. i beschrieben ist. Für
die umgekehrte Drehrichtung wird der Um-Schalter US nach 8 geschaltet; dadurch wird
das Schütz S II und der Hilfskontakt 32 eingelegt. Dieser schließt die Relaisspule
3" auf dem Wege 34-3,-10-3:2 kurz, wodurch von dem unter der Wirkung der Selbstinduktion
dieser Relaisspule und der Mitwirkung der Haltestromspule 13 abfallenden Anker dieses
Relais 3" die -Spule des Relais 4 über den sich schließenden Kontakt 29 kurzgeschlossen
wird. Der weitere Anlaßvorgang spielt sich, wie oben beschrieben ist, ab.
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Ein weiteres Beispiel, und zwar eine Anlaßschaltun,g für Gleichstrommotore,
zeigt die Abb. 3.
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Hier sind .an den Relais 3-4 die Einschaltkontakte für die Widerstandsschützen
und die Kurzschlußkontakte für die Relais getrennt angeordnet; auch sind unter Fortfall
des Stromwandlers die Haltestromspulen der Relais unmittelbar gespeist, wie überhaupt
die Speisung der Stromspulen in bekannter Weise auf die verschiedenste Art erfolgen
kann, z. B. unmittelbar durch Stromwandler, durch Shunt oder Abzweigung an den Anlaßwiderständen.
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Die Wirkung dieser Schaltung ist folgende: Sobald der Hauptschalter
11IIP eingelegt wird, verläuft ein Strom von M über i o- i i- i 2-29-die Relaisspule
2 nach 15 durch W4 über das Motorfeld E-F, die Widerstände F-26 und über
die drei Stromhaltespulen der Relais 5, 4, 3 nach P. Ein zweiter Stromlauf entsteht
von M über i o- i i- i 2-39-die RelaissPule i-i4-über den -MotorankerB-A-Widerstan.d
W4, E-F-über Widerstände bis 26 und über die Stromhaltespulen der Relais 5 bis 3
nach P. Ein dritter Stromlauf entsteht auf dem Wege von M- i o- z i - i 2- i 3-über
die drei Widerstände Wi, W2, W3 durch die Relaisspulen 3, 4, 5 über 16 nach P. Durch
diese Stromläufe werden die Relaisanker i bis 5 angezogen und sämtliche Kontakte
17 bis 23 geöffnet.
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Wird nun der Umschalter US nach 7 gelegt und dadurch das Hauptschütz
S I über Stromkreis M-io-i i-Spule des Schützes S I-7-9-16-P eingeschaltet, so wird
die Spule des Relais i durch den Hauptkontakt 24 über 1o-11-12-29-1-14-24 kurzgeschlossen.
Gleichzeitig erhält derMotor überM-IO-24-I4-B-A-25-E-F-26-die Stromspulen der Relais
5, 4, 3-16-P Strom. Der nun abfallende Anker des Relais i schließt durch den Kontakt
17 die nächstfolgende Relaisspule 3 kurz, wodurch nach Ablauf der durch ihre Induktion
bewirkten Verzögerung und Absinken des Haltestromes in der Stromspule des Relais
3 der Anker des Relais 3 ebenfalls abfällt und über den Kontakt 22 das erste Widerstandsschütz
T eingeschaltet wird; gleichzeitig wird durch Überbrücken des Kontaktes i 9 die
nächste Schaltstufe des Relais 4, wie oben beschrieben, durch Kurzschließen der
Wicklung desselben gesteuert.
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Für die andere Drehrichtung wird der Umschalter US nach 8 gelegt.
Hierdurch schaltet das Hauptschütz S II ein, das den Motor im umgekehrten Drehsinn
einschaltet und gleichzeitig die Relaisspule des Relais 2 auf dem Wege 27-1o-11-12-29-2-15-27
kurzschließt. Der abfallende Relaisanker 2 schließt dann über den Kontaktschluß
18 die Relaisspule des Relais 3 kurz. Der weitere Anlaßvorgang spielt sich dann,
wie oben beschrieben, ab.
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Bei dieser Schaltung wurden wie bei dein Beispiel nach Abb. i die
Hauptkontakte der Umkehr- oder Hauptschützen S I und S II selbst zumKurzschließendererstenRelaisspulen
benutzt, ebenso könnten aber auch wie in Abb.2 besondere Hilfskontakte 31, 32 an
den Umkehr- oder Hauptschützen S I und S I I hierzu benutzt werden, auch könnten
die Vorrelais i und 2 fortfallen und dafür wie bei der Abb.2 für die erste Abschaltstufe
zwei getrennte Relais mit Stromhaltespulen angeordnet werden.
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Auf allen Abbildungen sind der Einfachheit halber nur Handumschalter
gezeichnet. Es können aber auch Fernsteuerschalter oder automatisch betriebene Kontakte
angewendet und die Relais durch diese gesteuert werden, wobei deren Ansprech- und
Schaltweisen ein Unterschreiten der festgesetzten Anlaufzeit oder Überschreiten
des eingestellten Anlaufstromes verhindert.