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Einrichtung zur selbsttätigen spannungsabhängigen Steuerung von Anlaß-
und Bremsvorgängen bei Elektromotoren Es sind selbsttätige Anlaßvorrichtungen für
Elektromotoren bekannt, bei denen durch Strom- oder Spannungswächter das stufenweise
Kurzschließen der Anlaßwiderstände veranlaßt wird. In der Regel werden die Stufen
des Anlaßwiderstandes nicht durch die Kontakte der Spannungs- oder Stromwächter
selbA kurzgeschlossen, sondern durch kräftig gebaute Schütze, deren Magnetspulen
durch die Strom- oder Spannungswächter eingeschaltet werden.
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Bei diesen Schaltungen müssen nicht nur ebenso viele Schütze wie Anlaßstufen
vorgesehen werden, sondern auch ebenso viele Strom- oder Spannungswächter, wodurch
der Aufbau derartiger Anlaßschaltumgen erheblich verwickelt und ihr Preis gesteigert
wird. Abgesehen davon muß wegen der ganz verschiedenen Spannungen und Ströme, die
je nach der Größe und Leistung des :Motors an den Anlaßwiderständen auftreten, eine
große Anzahl von verschiedenen Apparategrößen bereitgehalten werden.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile vermieden, indem die Strom-
und Spannungswächter durch ein an sich bekanntes, spannungsempfindliches Gerät mit
mehreren Kontakten ersetzt werden, das in der Lage ist, nacheinander verschiedene
Schütze zu betätigen.
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Die Magnetspule dieses Gerätes wird an die Läuferspannung des anzulassenden
bzw. zu bremsenden Motors angeschlossen. Das bewegliche Glied des Steuergerätes
wird nach Art eines Meßgerätezeigers stetig von der einen in die andere Endlage
über die verschiedenen, . entsprechend dem Anlaß- und Bremsvorgang eingestellten,
auf seinem Wege
liegenden Kontakte hinwegbewegt, welche die Schützen
.teuern.
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Für alle Motoren mit der gleichen Läuferspannung und Stromart, also
z. B. für alle ileiclitrotninotoren, die für dieselb.2 Nennspannung bestimmt sind,
läßt sich unabhängig von ihrer Größe ein und dasselbe Gerät verwenden. Für Motoren
mit anderer Nennspannung kann das Steuergerät ohne Scli«-ieriglc°it durch Anwendung
geeigneter Xiderstände im Stromkreis der Spannungsspule passend gemacht werden.
Auch für Drehstrommotoren ist das gleiche Gerät brauchbar, wenn der Spannungsspule
außer dein zur Abgleichung an die Läuferspannung notwen.;iigenVorschaltwiderstandnoch
Gleichi ichter vorgeschaltet werden. Die Erfindung bringt daher den großen Vorteil
mit sich, dall rille Drelistroni- und Gleichstrommotoren mit bcliebigen Nennspannungen
und Läuferspannungen mit Hilfe ein und desselben Schaltgeräts und der zugehörigen
Schützen angelassen und gebremst werden können, so daß nur eine Ausführung dieses
Schaltgeräts hergestellt und auf Lager gehalten zu werden braucht.
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Es sind zwar bereits Einrichtungen bekannt, bei. denen die Anlaßvorgänge
von 1?l.el:troinotoren in Abhängigkeit von der Ankerspannung gesteuert werden. Bei
diesen bekannten Einrichtungen wird aber für jede Stufe ein besonderer Spannungswächter
vor-5esehen, der, sobald die Ankerspannung seine Ansprechspannung erreicht, schlagartig
von einer Endlage in die andere geht und dabei die betrettende Widerstandstufe unmittelbar
oder über ein Schütz kurzschließt. Bei der Inbetriebsetzung dieser bekannten Einrichtung
mini jeder einzelne Stromwächter für ,jede Regelstufe eingestellt «-erden, was durch
cin entsprechendes Anspannen von Gegenfedern o#ler durch Maßnahme an der Spannungsspule
des Wächters geschieht. Es ist hierbei schwierig, die einzelnen. Spannungswächter
so genau abzustimmen, daß die Stufen rechtzeitig beschaltet und unzulässige Stromstöre
vermieden «-erden. Diese Schwierigkeit tritt besonders bei den letzten Anlaßstufen
auf, bei denen die Ansprechspannungen sehr nähe beieinanderhegen.
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Bei der neuen Einrichtung werden diese Schwierigkeiten vermieden,
da sich das be-#t-egliclie Gliecl des Steuergerätes in Abhängigkeit von der angelegten
Spannung stetig, also nicht stufenweise, von der einen iit die andere Endlage bewegt
und da die An-=prech:pannung für die einzelnen Kontakte durch Veränderung ihrer
Lage leicht und übersichtlich festgelegt werden kann.
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Firner sind aticl, Anlaßvorrichtungen bekannt, b:i (leiten die einzelnen
Schützen, die zum Schalten der Anlaßwiderstä nde dienen, von einem zeitabhängigen
Steuergerät nacheinander geschaltet «erden. Derartige Geräte, die mit einer konstanten
einmal eingestellten 7v itverzögerung arbeiten, haben jedoch gegenüber der Anordnung
nach der Erfindung den Nachteil, daß sie den Anlaßvorgang unabhängig von der Belastung
des anzulassenden Motors sowie unabhängig von den mit diesen verbundenen Schwungmassen
ablaufen lassest.
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Bei Maschinen für wechselnde Belastung, bei denen der Anlaufvorgang
in den einzelnett Fällen finit ganz verschiedener Geschwindigkeit abläuft, ist dies
von besonderem Nachteil, da bei leichtem Anlauf der Anlaßvorgang unnötig verzögert,
bei schwerem Anlauf aber der 1lotoranker durch zu schnelles Kurzschließen der Widerstände
überlastet wird. Diese Nachteile «-erden bei der Erfindung vermieden, da das Steuergerät
lediglich abhängig von der Spannung des Motorankers. also lastabhängig seinen Weg
zurücklegt und die Anlaßschiitzen steuert.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung
dargestellt. Fig. z zeigt das Steuergerät. Es besteht im wesentlichen aus der Spannungsspule
b und dem Drehsystem a. mit einem Kontaktarm e, der die Kontakte e überstreicht.
Das Drehsvstem a. kann beispielsweise nach Art eine-; Weicheisenvoltrneters oder
eines - Drelispulg er, ätes oder eines elektrodynamischen Meßinstrutnents ausgebildet
sein. Die Kontakte e1, e, für die einzelnen Schütze (f,, d= sind als einfache Gleitkontakte
dargestellt, die auf den zugehörigen Schienen f,, f= verschoben werden können.
Der Kontaktarm c trägt ein leitendes Kontaktstück, «-elches die Stromleitung zwischen
der Anschlulischiene f;1 und den Kontakten e, und e. vermittelt. In der Stellung
I des Kontaktarms besteht Kontakt zwischen der Schiene f;, und e,: in der Stellung
1I wird der Kontakt zwischen j;, und e_ geschlossen. In anderen Stellungen wird
kein Kontakt hergestellt. An die Schienen f , und f_ sind die Spannungsspulen <fier
Schütze d" d.. angeschlossen, die die Aufgab haben, Stufen des Anlaß- oder Regelwiderstandes
kurzzuschließen.
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Der Kontaktarm bewegt sich also nicht wie bei bekannten Regeleinrichtungen
lediglich zwischen zwei Kontakten hin und her, sondern bestreicht wie der Zeiger
eines 'Meßinstruments stetig von der einen Endlage bis zur anderen den ganzen Meßbereich
der Ankerspannung von Null bis zum 1-1öc]istwert. Der Kontaktarm c kann also an
den Kontakten e, und e, vorbeistreiclien, d. 1i. die Kontakte nach unten und oben
überschreiten. Sind noch weitere Kontakte auf seinem Wer angeordnet, um mehr Anlaßstufen
zu steuern,
dann würde für fliese Kontakte das gleiche gelten.
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Die Arbeitsweise des Gerätes beim Anlassen eines Gleichstrommotors
ist in Fig. 2 dargestellt. Danach soll der Gleichstrommotor g über den zweistufigen
Anlaßwiderstand lt angelassen werden; die Spannungsspule b des oben beschriebenen
Steuergeräts ist über ihren Vorschaltw iderstarnd i an die Klemmen des Motors g
angeschlossen. An die Kontakte e1 und e2 dieses Steuergeräts sind die Spannungsspulen
der beiden Schütze dl und d2 angeschlossen. Diese Schütze sind in bekannter Weise
mit Selbsthaltekontakten hl und h2 versehen, so daß sie nach. einmaligem Anziehen
ihre Hauptkontakte geschlossen halten, solange Spannung vorhanden ist.
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Das Anlaßgerät wird so eingestellt, daß in spannungslosem Zustand
der Kontaktarm c z. B. in der linker- Endlage liegt und bei voller Spannung am Motoranker
etwa die rechte Endlage erreicht. Die Kontakte e1 und e2 werden dann auf ihren Gleitschienen
f 1 und f2 so eingestellt, wie es die Schaltstufen erfordern. Die Einstellung der
Kontakte kann beispielsweise an Hand des Anlaufdiagramms Fig. 3 bestimmt werden,
in welchem die EMK E an den Ankerklemmen und der Ankerstrom J als Bezugsgrößen gewählt
sind. Je nach der Größe des vorgeschalteten Anlaßwiderstandes stellt sich in bekannter
Weise die Charakteristik i, 2 oder 3 ein. Sind alle Stufen- des Anlaßwiderstands
vorgeschaltet, dann verläuft der Strom nach der Charakteristik i und beginnt mit
dem Wert l,. Der Anker setzt sich in Bewegung und: entwickelt dabei eine Spannung
E. Sobald die Größe El erreicht ist, berührt der Kontaktarm c den Kontakt e1 und
bringt das erste Schütz dl zum Anziehen, wodurch der Anlaßwiderstand ft entsprechend
verringert wird und der Strom auf die Charakteristik 2 übergeht (stark: gezeichnete
Linien im Diagramm). Beim Erreichen der Spannung E2 kommt auch das zweite Schütz
d. zum Anziehen, wodurch der Anlaßwiderstand lt vollständig überbrückt tu rd der
Motor g in seinem normalen Betriebszustand: (Kennlinie 3) übergeführt ist. Natürlich
können auch mehr Widerstandstufen und entsprechend mehr Schütze und Kontakte am
Steuergerät vorhanden sein.
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Soll das Gerät zum Anlassen von Drehstrommotoren verwendet werden,
so ist zu beachten, daß hierbei die Anker- oder Läuferspannung, welche an den Schleifringen
gemessen werden kann, unmittelbar nach dem Einschalten (bei Stillstand. des Motors)
ihren Größtwert erreicht und bei Anlauf immer weiter absinkt. Das Gerät würde also
zunächst voll ausschlagen und dann langsam in die Ruhelage zurückkehren. Um die
damit verbundenen Schwierigkeiten zu beheben, wird erfindungsgemäß der an den Schleifringen
gemessenen Spannung eine konstante t-jegenspannung entgegengesetzt, so daß im Drehsystem
des Steuergerätes die Differenz zwischen den beiden Spannungen zur Wirkung kommt.
Dabei ist Bedingung, daß die Spannungen beim Einschalten beide annähernd zu gleicher
Zeit auftreten. Es wird daher vorzugsweise als Gegenspannung die an dem Ständer
des Motors meßbare Spannung verwendet. Es ist möglich, die beiden Spannungen auf
getrennte Spulen. des Drehsystems einwirken zu lassen; störend ist dabei aber unter
Umständen, da00 ' die beiden Spannungen mindestens im weiteren Verlauf des
Anlaßvorganges stark verschiedene Frequenzen annehmen. Erfindungsgemäß «-erden daher
die beiden Spannungen je für sich durch einen Gleichrichter gleichgerichtet und
dann in Gegenschaltung gegeneinandergeschaltet, wie aus Fig.-I ersichtlich ist.
In dieser `bedeutet m den anzulassenden Drehstrommotor, lt das Drehstromnetz und
o deti dreiphasigen Anlaßwiderstand. Die an den Schleifringen gemessene Spannung
wird durch einen Gleichrichter p1 (Drehstromschaltung) unter Zwischenschaltung eines
Transformators q1 gleichgerichtet. Ihr entgegengeschaltet wird die von den Ständerphasen
über den Gleichrichter p2 mit dem Transformator q2 abgeleitete Gleichspannung. Die
Spannung wird den. beiden Widerständen r1 und r2 zugeführt, an die die Spannungsspule
des beweglichen Gliedes a des Anlaßgerätes angeschlossen ist. Die Schütze dl, d2,
d3 für die verschiedenen Anlaßstufen werden von. den Kontakten el, e2, e, des Steuergerätes
betätigt. Die Schaltung wirkt so, dai.l beim Anlassen die Differenz zwischen den
beiden an den Widerständen r1 und r. abgegriffenen Gleichspannungen, also auch der
Strom in der Spule des Steuergerätes, gleich Uull ist. Sobald der Motor in
zu laufen beginnt, wird mit steigender Drehzahl die Schleifringspannung kleiner,
so daß ein Unterschied zwischen den Spannungen entsteht, der Strom in der Spule
des Steuergeräts wächst und das bewegliche Glied dieses Geräts langsam zum Ausschlag
bringt. An Stelle der Ständerspannung kann auch die Spannung einer andern Stromquelle,
z. B. einer Batterie, in die Schaltung eingeführt werden, die etwa durch einen Hilfskontakt
am Ständerschalter gleichzeitig mit dein Motor ein- und auszuschalten wäre.
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Ebenso wie zum Anlassen kann das beschriebene Gerät auch zum Steuern
von Bremsvorgängen verwendet «-erden.