-
Elektromagnetischer Umschalter, insbesondere für Sterndreieckschaltung
Bekanntlich machte es bisher Schwierigkeiten, einen Sterndreieckschalter für synchrone
Drehstrommotoren mit Kurzschlußanker zu bauen, der durch ein einziges Magnetsystem
und einem einmaligen Magnetankeranzug gesteuert werden kann und aus einer Ausschaltstellung
heraus die Sterndreieckumschaltung der Motorwicklung herstellt. Die Einschaltung
des Schalters aus der Ausschaltstellung in die Sternstellung und die Schaltung des
Haltestromes bei Druckknopfschalterbetätigung muß sofort nach angetippter Schließung
des Spulenstromkreises und die Umschaltung aus der Sternstellung in die Dreieckstellung
sowie die Schaltung (öffnen) der Sparhilfskontakte zeitverzögert, gehemmt durch
ein Zeitverzögerungselement, dessen Umschaltzeit einstellbar ist, erfolgen, wobei
der Leistungsverbrauch des Magnetsysterns in mäßigen Grenzen zu halten ist.
-
Durch den elektromagnetischen Sterndreieckschalter nach der Erfindung,
der die gewünschte Umschaltung bei nur einmaligem Ankeranzug bewerkstelligt, wird
ein sicheres, keine Fehlschaltung zulassendes Ein- und Umschalten gewährleistet.
-
Bisher bekannt sind selbsttätige Sterndreieckumschalter, die aus mehreren
Sc.hützsysteme:n (Magnetsystemen) zu einer Steuerung -zusammengebaut sind, wobei
zum zeitverzögerten Umschalten der Schützsysteme ein Zeitrelais verwendet oder durch
das Sternschütz ein zeitverzögerndes Umschaltelement gesteuert wurde. Letztere Ausführungen
arbeiten nicht einwandfrei, was zu Kurzschlüssen in der Motorwicklung führen kann.
-
Außer diesem selbsttätigen Sterndreieckumschalter ist noch ein gleichartiger
Umschalter bekannt, der bei einmaligem Magnetankeranzug aus der Ausstellung über
die Sternstellung zur zeitverzögerten Dreieckstellung umschaltet; jedoch ist bei
diesem durch die hängende Anordnung des Ankers der Leistungsverbrauch und die Abmessung
des Magnetsystems übermäßig groß; auch nutzt sich die verwendete Klinkenanordnung
vorzeitig ab und führt hierdurch zu Fehlschaltungen.
-
Zu bemerken ist, daß bei allen selbsttätigen Sterndreieckumschalterriein
besonderer Netzschalter benötigt wird, der als Schütz, Walzenschalter oder als Hebelschalter
ausgeführt sein kann.
-
Der neue Sterndreieckschalter wird an Hand der Figuren beschrieben,
und zwar zeigt Fig. r das Sterndreieckumschaltschütz in der Aus-Stellung, und zwar
in der Seitenansicht, Fig. :2 in der Sternstellung von der anderen Seite, Fig. 3
in der Dreieckstellung,
Fig. 4 in der Dreieckstellung von vorn;
die Isolierleiste 36 mit Zubehör ist nur in die linke Hälfte eingezeichnet.
-
Fig. 5 zeigt die Kontaktstellungen des Sterndreieckumschaltschützes
in der Aus-Stellung, Fig.6 in der Sternstellung und Fig. 7 in der Dreieckstellung.
-
Fig. 8 zeigt die Gesamtschaltung mit llebelschalter 46, den Mo@torwicklüngen
47, den Grobsicherungen 48 und den Feinsicherungen -49; 50 ist das Sterndreieckumschaltschütz,
51 ein Hilfsschalter und (wahlweise zu diesem) ein Druckknopfschalter 52.
-
Fig. 9 ist eine Einzeldarstellung des Ankerhebels und Fig. io des
Umschalthebels.
-
Das Sterndreieckumschaltschütz, betätigt durch nur ein Magnetsystem
bei nur einmaligem Magnetankerzug, besteht aus dem Magnetkörper i mit Anzugspule
2, der Ankerhebellagerung Bügel 3 und dem Lagerbolzen 4. Ferner sind auf dem Lagerbolzen
4 gelagert der Ankerhebels (Fig.9) mit dem Sternanschlag 6 und den Dreieckanschlag
7 sowie der zeitverzögerte Umschalthebel 8 (Fig: io).
-
Im Ankerhebel 5 ist auf dem Mitnehmerbolzen 9 der Anker io mit der
Druckfeder ii beweglich gelagert sowie in den beiden Lagerungen 12 die Umschaltbrücke
13, die umschaltbar ist zwischen dem Sternanschlag und dem Dreieckanschlag. Zwei
Kippfedern 14, die aufgehängt sind zwischen den beiden Aufhängenasen 15 (Fig. ¢)
an der Umschaltbrücke 13 und in den Aufhängelöchern im zeitverzögerten Umschalthebe18,
bewirken die Umschaltung der Umschaltbrücke 13 je nach Lage des Umschalthebels 8
zur Lagerung 12 der Umschaltbrücke 13.
-
Der Umschalthebel 8 wird bei angezogenem Anker io, der augenblicklich
von dem Elektromagneten i mit der Anzugspule 2 angezogen wird, durch die beiden
Druckfedern 16 der Ankerhebelbewegung langsam, zeitverzögert nachgezogen, gehemmt
durch das Pendelheinmwerk 17, in dessen Zahnrad 18 die am Umschalthebel 8 gelagerte
Zahnstange i9 eingreift. Das zeitverzögerte Nachziehen des Umschalthebels 8 erfolgt
nicht bei Ankerabfall, d.li. bei Ausschaltbewegung des Schalters, sondern nur bei
Ankeranzug und in etwa der zurückzulegenden Bewegung, während das letzte Sechstel
der Umschalthebelbewegung in Momentschaltung der Ankerhebelbewegung nachgezogen
wird, da die Zahnstange i 9 von dem Zahnrad 18 des Pendelhemmwerkes abspringt. Diese
Momentschaltung des Umschalthebels 8 wird benötigt, um den Sparschalter 2o (Fig.
4 und 5) mittels des am Umschalthebel 8 befestigten Isolierstückes 21 zu öffnen
und mittels der beiden Anschläge 22 des Umschalthebels 8 die Umschäftbrücke
13 von den Sternanschlägen 6 gegen die Dreieckanschläge 7 zu stoßen. Dies
wird unterstützt durch die beiden Zugfedern 14.
-
Die Zahnstange i9 ist nur bei Ankeranzug in Eingriff mit dem Zahnrad
18 des Pendel-..hemmwerks. Bei Ankerabfall schnellt die Zahnstange i9 ohne Eingriff
über das Zahnrad 18 hinweg, infolgedessen erfolgt die Aus-Schaltung des ganzen Systems
augenblicklich: bewirkt durch das Eigengewicht der Schalthebel und der 13- Dies
kann unterstützt werden durch .eine Rückzugfeder 23 (Fig. 3), die zwischen Magnetkörper
i und Ankerhebel 5 aufgehängt ist. Diese Feder ist nicht unbedingt erforderlich.
-
Das Pendelhemmwerk, cJas als bekannt vorauszusetzen ist, arbeitet
wie folgt: Das äußere nur einseitig arbeitende Zahnrad ist durch eine Achse 24 (Fig.
i) mit einem größeren Zahnrad 26 im Innern des Gehäuses 25 starr verbunden. Dieses
greift in ein kleineres Zahnrad 27 ein, das wiederum mit einem größeren Nockenrad
28 starr verbunden ist, in dessen Nocken auf dem Gesamtumfang des Nockenrades nunmehr
das Pendel 29 eingreift, das ein verschiebbares Gewicht 30 zum Einstellen
der Umschaltzeit besitzt.
-
Der Ankerhebels hat ztlm Schalten des Haltestromes bei Druckknöpfsteuerung
des Spulenstromkreises eine elastische Schaltbrücke 31 (Fig. 4), die bei Ankeranzug
die unteren Ruhekontakte 3a (Fig. 5) öffnet und die oberen Arbeitskontakte 33 schließt
und dadurch den Haltestrom schaltet.
-
Der Umschaltbrückenkörper, der die Sternverbindung 34 (Fig. i) mit
den drei auswechselbaren Sternkontakten 35 herstellt, bildet außerdem noch die starre
Verbindung der beiden Lagerungen 12 an der Umschaltbrücke 13. Die Umschaltbrücke
13 trägt außerdem noch eine Isolierleiste 36, auf der die Dreieckkontakte 37 isoliert
voneinander und vom Umschaltbrückenkörper befestigt sind: Die Dreieckkontakte 37
haben bewegliche Zuleitungen 38 von drei festen Kontakten 39 (Fig. 3) aus,
die auf der Grundplatte 4o montiert sindundmit drei Anschlußklemmen 41, auch aus
den Schaltbildern (Fig. 5 bis 7) ersichtlich, verbunden sind. Die beweglichen Zuleitungen
38 stellen mit den Dreieckkontakten 37 über gelenkige Kniekontakte 42 eine, die
Umschaltbewegung der Umschaltbrücke 13 nicht beeinflussende, gutleitende Verbindung
durch ein flüssiges Leitmittel zwischen der Kontaktlagerung her.
-
Die drei festen Kontakte 43 (Fig. 4 bzw. in Fig. 5 bis 7:
U, V, W auf der Grundplatte 4o) können als Kontaktfinger mit Klötzkontakt
oder als Rollenkontakt 44 ausgebildet : sein und geben den Stern- und Dreieckkontakten
der Umschaltbrücke beim Ein- und
Umschalten nach, bedingt durch
die Druckfedern 45, die auf die Kontaktfinger einwirken. Bei Verwendung von Rollenkontakten
mit flüssigem Leitmittel zwischen der Kontaktlagerung ist der Kontaktdruck höher
als bei Verwendung eines Klotzkontaktes. Die festen Kontakte sind mit elektromagnetischer
Blasung versehen, um ein einwandfreies -Um-und Ausschalten des Schalters zu gewährleisten.
-
Der Schaltvorgang des Sterndreieckumschaltschützes ist nun folgender:
Der Spulenstromkreis kann durch Hilfs-oder Druckknopfschalter gesteuert werden.
Der Elektromagnet i kann mit einer oder zwei Spu:lenwicklungen versehen sein, wobei
die Dauerbelastung der Anzugspule dem Dauerleistungsverbrauch des Magnetsystems
angepaßt werden kann. Bei Verwendung nur einer Spulenwicklung bleibt der Sparschalter
20 unbenutzt.
-
Beim Schließen eines Hilfsschalters 51 bzw. beim Drücken eines Druckknopfes
52 (Fig. 8) »Ein« erhalten die Spulenwicklungen der Anzugspule 2 des Magnetkörpers
i Strom. Der Anker io und mit ihm der Ankerhebel 5 mit Zubehör wird plötzlich angezogen.
Die mit dem Ankerhebel 5 gekuppelte Schaltbrücke 31 (Fig. d. und 5), schaltet den
Arbeitskontakt 33 und schließt dadurch den Haltestrom der Anzugspule 2, so daß beim
Loslassen des Druckknopfes »Ein« der Spulenstromkreis nicht unterbrochen wird. Bei
einem Sterndreieckumschaltsch.ütz mit Hilfsschalter werden diese Ruhe- und Arbeitskontakte
für die Schützbetätigung nicht gebraucht.
-
Beim Ankeranzug wird die im Ankerhebel 5 gelagerte Umschaltbrücke
13 (Fig. 2) von der Aus-Stellung in die Umschaltstellung gebracht. Die Umschaltbrücke
13 liegt normal in der Null-Stellung an den Dreieckanschl<igen 7 des Ankerhebels
5. Benn Ausschalten, ehe der Anlaßvorgang beendet ist, also wenn das Schütz noch
in der Sternstellung steht, kann es vorkommen, daß die Umschaltbrücke 13 in der
Aus-Stellung gegen die Sternanschläge 6 des Ankerhebels 5 zu liegen kommt. Dies
begünstigt den nachfolgenden Schaltvorgang, da, bevor die Stern- oder Dreieckkontakte
die festen Kontakte 43 berühren, keine Umschaltung der Umschaltbrücke zu erfolgen
braucht.
-
Während des Ankeranzuges und ehe die Dreieckkontakte 37 die Kontaktfinger
44 der festen Kontakte 43 auf der Grundplatte 4o berühren können, erfolgt schon
die Umschaltung der Umschaltbrücke 13 von den Dreieckanschlägen 7 gegen die Sternanschläge
6 am Ankerhebel 5, denn der Ankeranzug ist sehr schnell. Der Lagerteil 12 der Umschaltbrücke
13 muß der Ankerbewegung folgen. Die Umschaltbrücke und ihre Kontaktteile machen
infolge ihrer Massenträgheit eine Abwärtsdrehung in die Sternstellung. Dies wird
noch kräftig dadurch unterstützt, daß die in der Umschaltbrücke 13 und in dein der
Ankerbewegung, gehemmt durch das Pende-Ihemmwerk, langsam nachfolgenden Schalthebel
8 aufgehängten Zugfedern 14 unter den Drehpunkt der Umschaltbrücke gebracht werden,
somit die Abwärtsdrehung der Umschaltbrücke unterstützen, ehe die Kontakte sich
berühren.
-
Nach dem Umlegen der Umschaltbrücke 13 in die Sternstellung und nachdem
sich die Steuerkontakte 35 gegen die Kontaktfinger 44. der festen Kontakte 43 bzw.
U, V, l1% in Fig. 5 bis 7 der Grundplatte 4o gelegt haben, wodurch die Sternverbindung
der Motorwicklung hergestellt worden ist, zieht der Ankerhebel 5 mittels der beiden
Druckfedern 16, durch die der zeitverzögerte, gehemmte Umschalthebel 8 mit dein
Ankerhebel 5 verbunden ist, gehemmt durch das Pendelhemmwerk, den Umschalthebel
8 der vorausgegangenen Ankerbewegung nach, und zwar innerhalb etwa 5/c seines Weges
zeitverzögert und. etwa das letzte Sechstel seines Weges in Momentschaltung. Während
des Nachziehens des Umschalthebels 8 wird die Federaufhängung der Zugfedern 14 in
dem Umschalthebel 8 nach oben über den Drehpunkt der Umschaltbrücke 13 gebracht,
wobei während des langsamen Nachfolgens des Umschalthebels 8 in Richtung des Ankerhebels
5 der Federzug der Zugfedern 14 auf die Umschaltbrücke 13 so schwach einwirkt, daß
ihre Umschaltung nicht erfolgen kann. Erst beim Abspringen der Zahnstange i9 vom
Zahnrad 18 des Pendelhemmwerks 17, also im letzten Sechstel der Schaltbewegung des
Umschalthebels 8, stoßen die an diesem befindlichen Anschläge 22 mit schnellem,
kräftigem Stoß die Umschaltbrücke 13 vom Sternanschlag 6 gegen den Dreieckanschlag
7.
-
Diese Stoßbewegung unterstützen nun die weiter nach oben ziehenden
Federn i- und sichern hierdurch die Umschaltung aus der Stern- in die Dreieckstellung.
Dabei legen sich die Dreieckkontakte 37 gegen die Kontaktfinger 44 der festen Kontakte
.43 und stell-en folgende Verbindung der Motorwicklung unter Zwischenschaltung der
Betriebssicherungen her: UY, VZ, in Fig. 5 bis 8 TI-W. Die Netzanschlußklemmen R,
S, T werden mit der Motorwicklung unter Zwischenschaltung eines Netzschalters 46
(Fg. 8) verbunden, und zwar mit den Klemmen Y, Y, Z.
-
Innerhalb der Momentschaltung des Umschalthebels 8 wird auch der Sparschalter
o bewegt, der nach der Umschaltung eine der beiden Spulenwicklungen (Fig. 8) abschaltet.
Die
noch in Betrieh bleib-ende Spulenwicklung ist dem Dauerleistungsverbrauch des Magnetsystems
angepaßt.
-
Die Zeitverzögerung der Umschaltbewegung des Umschalthebels 8 läßt
sich mit dem Gewicht 30 am Pendelhemmwerk 17 einstellen und der Anlaßzeit des Motors
anpassen.
-
Das Sterndreieckschütz wird durch öffnen des Hilfsschalters oder bei
Betätigung des Spulenstromkreises mit Druckknopfschalter durch Drücken des Knopfes
nAusa unterbrochen und durch die Einwirkung der Druckfedern 45 der festen Kontakte
43 auf die Umschaltbrücke 18 sowie durch das Gewicht der Umschaltbrücke und durch
die Rückzugfeder 23 in seine Aus-Stellung zurückgebracht. Die Rückzugfeder kann
gespart werden, da eine einwandfreie Ausschaltung auch ohne diese sichergestellt
ist. In der Aus-Stellung des Schützes sind die - Dreieckkontakte 37 oder, falls
schon vorher abgeschaltet -wird, die Sternkontakte 35 von den Kontaktfingern 44
der festen Kontakte 43 abgehoben worden. Der Motor wird hierdurch stillgesetzt.