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Umschalter mit drei Schaltstellungen, insbesondere zum Anlassen von
Wechse.lstrommotoren Die Erfindung hat einen Umschalter zum Gegenstand, der infolge
seiner besonderen Bauart geeignet ist, ohne Vornahme grögerer Änderungen, lediglich
durch Auswechseln von Kontaktstücken, den Betriebszustand von verschiedenen Arten
von Wechsel- und Drehstrommotoren zu beeinflussen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zwei Reihen von je drei festen, unverändert bleibenden Kontaktstellen
eine wenigstens an den Ansatzstellen der Kontaktstücke isolierende Traverse um zwei
verschiedene Achsen schwenkbar angeordnet ist, -die die festen Kontakte in Richtung
ihrer Schwenkebene beiderseits überragt und zu beiden Seiten gegenüber den ortsfesten
Kontakten an entsprechenden drei Punkten Ansatzstellen für auswechselbare Kontaktstücke
verschiedener Form und Größe besitzt sowie mit Anschlußklemmen für biegsame Stromzuleitungen
versehen ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für :den Umschalter nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Fig. i bis 3 den Umschalter in seinen
drei Schaltstellungen Aus (Fig. i), Anlassen (Fig. 2) und Betrieb (Fig. 3) für eine
bestimmte Kontaktanordnung. Fig. q. zeigt die Stellung Anlassen bei einer andern
Kontaktanordnung und Fig. 5 die Stellung Betrieb bei einer dritten Kontaktanordnung,
während in Fig. 6 eine weitere Kontaktanordnung dargestellt ist, und zwar in der
Anfangsstellung entsprechend Fig. i. In Fig. 7 ist die Isoliertraverse mit den auf
ihr befestigten Kontaktstücken geinäß Fig.5 perspektivisch herausgezeichnet. Die
folgenden Fig. 8 bis 16 veranschaulichen Folgeschaltungen von Wechsel- und Drehstrommotoren,
die mit dem Umschalter nach der Erfindung hergestellt werden können.
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In Fig. i bis 7 bedeuten i und :2 die Stromzuführungen zu den festen
Schalterkontakten 3 und q., die als Wälzkontakte ausgebildet und mittels Federn
5 auf die abgebogenen Enden der stromzuführenden Metallstäbe i und 2 gepreßt werden.
Die beweglichen Kontaktstücke
6, ; , 8, c) sind auf die Isoliertraverse
io geschraubt, die tun die. Achse i i schwenkbar in dein Hebel 12 gelagert ist.
Dieser ist selbst um eine Achse i3 schwenkbar, die am Gehäuse 1d. des Schalters
sitzt. Die Isoliertraverse io besitzt zwei einander gegenüberliegende Endflächen
zum Anschrauben der beweglichen Kontaktstücke 6, ; , 8, c, die sich in allen ihren
Stellungen auf einander .eiitgegengesetzten Seiten der festen KontaktstÜcke 3 und
d. befinden (in der Zeichnung oberhalb tuid unterhalb derselben). Die Befestigungsschraube
i5 der beweglichen Kontaktstücke 6 und 9 bildet zugleich die Klcninischraube für
die biegsame Stroinanschlut)leitung 16 zu ;fiesen Kontaktstücken, die mit passenden
Kabelschrauben i; versehen sind. Die Kontaktstücke ; und 8 sind mittels Schrauben
i9 auf zwei Vorsprüngen 18 befestigt, die zwischen den drei Kontaktstellen liegen,
wie aus Fig. .1., 5 und ; ersichtlich.
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Zur Schwenkung der Traverse io um die Achse i i in die Lage nach Fig.
2 dient die Kraft 2o, die von Hand oder mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch
und elektromotorisch ausgeübt werden kann. Während sie wirkt, ist die Schwenkbewegung
des Hebels 12 um die Achse 13 gesperrt. Beim Ausführungsbeispiel dient dazu der
Riegelei, der in eine Nase am Hebel 12 eingreift und uin den Punkt 23 am Gehäuse
1d. gegen die Feder 24. schwenkbar ist. Der Riegel 21 kann durch irgendeine Auslösekraft
oder durch den Stift 25 des "Zeitwerks 26 zurückgestoßen werden. Hierdurch wird
die Schlief'lkraft 2;, die am Hebel 1,2 angreift, frei und bringt den Schalter in
die Endlage gemäß Fig. 3. Die Schließkraft -2; wird zweckmäliiä durch eine Feder
ausgeübt.
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Will man auch in der Ausschaltlage Kontakt dann kann man gemäß Fi<>#.6
t<t machen, auf der Gegenseite der Traverse io Kontakt stücke 22 anbringen, die
so geformt sind, daß sie in dieser Lage bereits einen gewissen Kontaktdruck auf
die federnden Gegenkontakte 3 t oder .I) ausüben. Die Schraube i; kann dieses Kontaktstück
:2 finit dem auf der andern Seite der Traverse befindlichen Kontaktstück 9 entweder
leitend verbinden oder von ihm isoliert sein.
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Auch zur Rückführung des Schalters in die Ausschaltlage (Fig. i )
dient zweckmäßig eine Feder, die nach Lösen einer Freilaufkupp Jung, die in den
Schalterantrieb eingeschaltet ist, wirksam wird. Diese Freilaufkupplung kann durch
Relais aller Art in bekannter Weise gelöst werden, sei es elektromagnetisch oder
thermisch oder auch von Hand. Alle diese Teile sind jedoch, weil an sich bekannt
i und ohne Zusammenhang finit der eigentlichen Erfindung, besonders aber weil sie
die Übersichtlichkeit der Zeichnung stören würden, in dieser nicht veranschaulicht.
Der Schalter kann auch in Ü1 arbeiten.
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Im folgenden soll nun noch an Hand der Fig. 8 bis 16 eine Reihe von
Anwendungsmöglichkeiten für den neuen Umschalter beschrieben werden, der in der
Regel dazu bestimmt ist, zwei zeitlich aufeinanderfolgende Schalte vorgänge auszuführen,
von denen der erste unmittelbar, sei es von Hand, sei es mittelbar durch Druckknopf-
oder Fernsteuerung, elektromagnetisch oder elektromotorisch eingeleitet wird, während
der -zweite ohne weiteres Zutun durch das einstellbare Zeitwerk ausgelöst wird.
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Der Schalter nach Fig: i bis 3, bei welchem die Traverse io lediglich
mit Verbindungskontakten 6 ausgerüstet ist, lädt sich beispielsweise in der Schaltung
Fig. 8 zur Erzielung des sanften Anlaufs von Kurzschlußankermotoren verwenden. Der
Ständer 28 des Drehstrommotors ist über Bimetallauslöser 29 an die festen Kontakte
3 des Unischalters angeschlossen, dessen feste Kontakte .4 über den stromlos schaltenden
Schalter 3i am Netz 30 liegen. In einer, zwei oder allen drei Phasen ist in die
Leitung 16, die von der beweglichen Kontaktbrücke 6 zum Schalter 31 führt,
ein Widerstand 32 eingeschaltet. Diese Widerstände sind in der dargestellten Anlaufstellung
vorgeschaltet und bewirken den sanften Anlauf; in der Betriebsstellung sind sie
kurzgeschlossen.
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Gemäß Fig. 9 ist ein zweistufiges Anlassen dadurch möglich, daß man
einen stromschaltenden Schalter 33 vorschaltet. In der ersten Stufe wird der gesamte
Widerstand 32 cingeschaltet, in der zweiten, dargestellten Stufe ein Teil des Widerstandes
und in der dritten Stufe der gesamte Wi=derstand kurzgeschlössen.
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Fig. io zeigt seine Verwendung als Stern-Dreieck-Schalter, insbesondere
zum Anlassen von Kurzschlußankerinotoren, wobei die Kontaktstücke nach Fig. `l.
verwendet «-erden. In der Zeichnung ist die Sternschaltung hergestellt, die nach
Ablauf des Zeitwerks 26 in (lie Dreieckschaltung übergeht, wobei die Kontaktschiene
j in die abgehobene (gestrichelte) Lage geht und die festen Kontakte 3 und d. durch
die Kontaktbrücken 6 miteinander verbunden «erden.
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Auch für das Anlassen eines Einphaseninotors läßt sich die Kontaktanordnung
nach Fig. ..1. verwenden. Gemäß Fig. t i wird in der Anlaufstellung durch die Kontaktschiene
j die eine Netzphase über den `'Widerstand (Drosselspule, Kondensator) 34 an die
Hilfsphase 35 der Ständerwicklung 28 des ;Motors gelegt. In der Betriebsstellung
sind wieder die festen Kontakte 3 und 4 durch die beweglichen Kontakte
6
überbrückt, und die Schiene 7 ist abgehoben. Von den drei festen Kontakten ,I ist
einer ohne Verbindung, der zweite an den Widerstand 34 angeschlossen und der dritte
dauernd mit seinem Gegenkontakt 3 durch die Leitung 36 verbunden, um in der Anlaufstellung
die Netzverbindung der Hilfsphase 35 herzustellen.
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Fig. 12 zeigt eine Schaltung für schwer anlaufende Drehstrommotoren.
Hier ergibt sich in der Regel die Schwierigkeit, daß .die thermischen Auslöser,
weil ihre Zeitkonstante verhältnismäßig klein ist, vorzeitig ansprechen, wenn sie
auf den Nennstrom des Motors eingestellt sind. Stellt man sie anderseits so hoch
ein, daß sie durch den Anlaufstrom nicht ausgelöst werden, so ist der Motor im Betrieb
nicht mehr richtig geschützt. Bei der dargestellten Ausführung sind die beiden Auslöser
29 in den Phasen R und T. so hoch eingestellt, daß sie durch den Anlaufstrom
nicht zum Auslösen gebracht werden, während der Auslöser 38 in der Phase S auf den
Motornennstrom eingestellt ist. Dieser wird in der Anlaufstellung durch zwei Umgehungsleitungen
36, 37 und .die Kontaktschiene 7 kurzgeschlossen. Da die Schiene 7 in der Betriebsstellung
abgehoben wird, wird dabei der Auslöser 38 wieder eingeschaltet. Zu diesem Zweck
muß der eine bewegliche Kontakt verkürzt sein, also die Form 9 entsprechend Fig.
5 haben, während in den beiden andern Phasen die Brückenform 6 nach Fig. 3 oder
q. bestehen bleibt. Der Auslöser 38 bietet als einziger den Überlastungsschutz im
Betrieb, was zulässig ist, weil die Ströme in den drei Phasen eines Drehstrommotörs
praktisch gleich sind, während die beiden Auslöser gegen Störungen im Anlauf sowie
bei Erd-und Windungsschlüssen ansprechen.
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Der Schalter mit verkürzten Kontakten 9 nach'Fig. 5 läßt sich vor
allem zum Anlassen von Schleifringankermotoren mit einstufigem Läuferwiderstand
verwenden. Die Schaltung ist in Fig. 13 dargestellt. In der Anlaßstufe wird
die Ständerwicklung 28 durch Einschalten der ersten Schaltstufe an das Netz
30 gelegt, wobei die verkürzten Kontakte 9 der Traverse zo den Anschluß der
festen Kontakte 3 über :die Verbindung 16 an das Netz 30 vermitteln. Der
Läufer 39 wird dabei induziert und schickt Strom durch den Anlaßw"iderstand 4o,
wodurch der Motor anläuft. In der Betriebsstellung wird der Widerstand :Io durch
die Kontaktbrücke 8 kurzgeschlossen.
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Ein anderes Verwendungsgebiet des Schalters mit Kontakten nach Fig.
5 bilden Motoren mit Polumschaltung. Bei dem in Fig. 14 dargestellten Motor in Dahlander-Schaltung
wird. für die größere Polzahl der Schalter nach Fig. 5 eingeschaltet, während zur
Her-Stellung der kleineren Polzahl ein gewöhnlicher dreipoliger Schalter 33 dient.
Beim Einschalten des Umschalters wird sofort, also ohne Zeitwerk, auf die Endstellung
(Fig. 3 j " geschaltet und damit einerseits die Motorwicklung 28 mit den Klemmen
.Ir zur Erzielung der höheren Polzahl ans Netz 30 gelegt, anderseits werden
die Klemmen .I2 durch die Traverse 8 kurzgeschlossen. Zwecks Umschaltung auf die
kleinere Polzahl wird der Umschalter ausgeschaltet und der Schalter 33 geschlossen.
Für jeden der beiden Schalter sind hier besondere Auslöser 29, 29' vorgesehen.
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Weitere Schaltungen sind möglich, besonders mit gewissen Abänderungen
der Kontaktform. So läßt sich z. B. das Anlassen mittels Anlaßtransformators mit
Hilfe des Umschalters nach der Erfindung bewerkstelligen, wie aus den Fig. 15 und
16 hervorgeht. Gemäß Fig. 15 wird ein Anlaßtransformator-I3 mit nur zwei bewickelten
Kernen von dreien in sog. V-Schaltung verwendet. Die wicklungslose Phase S benötigt
dementsprechend am Umschalter andere Kontaktstücke. `@"ährend in den Phasen R und
T der Schalter mit Kontaktstücken 9 und z2 gemäß Fig. 6 ausgerüstet ist, besitzt
der Schalter der Phase S ein Kontaktstück4.5, das ähnlich wie das Stück22, aber
als Kontaktbrücke, also doppelseitig Kontakt machend, ausgebildet ist. In der ersten
Schalterstellung sind die Kontakte 3, 9 der Phasen R und T offen, die Kontakte d.,
22 ge-. schlossen; in Phase S sind die festen Kontakte 3 und 4 durch die Brücke
45 verbunden. Züm Einschalten bei verminderter Spannung, also Anschluß des Motors
8 an die Anzapfung.I4 des Transformators, wird der Schalter 33 geschlossen. Zugleich
kann das Zeitwerk in Betrieb gesetzt «erden. Um auf volle Spannung zu gehen, wird
nach Ablauf des Zeitwerks die Mittelstellung des Schalters übersprungen und gleich
auf die Endstellung übergegangen. Dabei werden die genannten Kontakte sämtlich geöffnet
und die Kontakte 3, 9 der Phasen R und T geschlossen. Die Kontaktbrücke .i5 dient
dabei zum öffnen des Transformatornullpunktes. (Die Isoliertraverse ro ist natürlich
nur einmal vorhanden, obwohl in der schematischen Darstellung ihr Ouerschnitt dreimal
erscheint.) Zur Schaltung des dreiphasig bewickelten Anlaßtransformators läßt sich,
wie Fig. 16 zeigt, in Verbindung mit einem zusätzlichen dreiphasigen Schaltschütz
oder Selbstschalter 46 die Bauart des Umschalters nach Fig. -d. mit .der Kontaktbrücke
6 und der Sternpunktschiene 7 verwenden. In dieser ist wieder die Mittelstellung
des Umschalters aufgezeichnet. In .der Anfangsstellung sind in normaler Weise die
festen Kontakte 3 von der Brücke 6.
und damit vom Netz
30 sowie die festen Kontakte q. von der Schiene; getrennt. Beim Einschalten
wird die dargestellte Schaltung hergestellt, in welcher der Nullpunkt des Anlaßtransformators
43 durch die Schiene 7 geschlossen und der Motor 28 an die Anzapfun gen=q.q. des
Transformators 4.3 angelegt ist. In der folgenden Endstellung wird zunächst die
Nullpunktschiene 7 abgehoben, dann durch die Brückenverbindung 6 zwischen 3 und
q. jede Phasenwicklung des Transformators .a.3 in sich kurzgeschlossen und zugleich
durch Erregen der Einschaltspule 47 das Schütz 46 geschlossen, wodurch der Motor
28 unmittelbar ans Netz gelegt wird.