DE759623C

DE759623C - Safety procedures for multi-phase AC motors

Info

Publication number: DE759623C
Application number: DES136394D
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl-Ing Thewalt
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1939-03-21
Filing date: 1939-03-21
Publication date: 1953-06-08

Description

Sicherheitsverfahren für mehrphasige Wechselstrommotoren Wenn in einem Netz durch einen Kurzschl.uß ein Spannungszusammehbruch auftritt, schaltet man vielfach die im Netz vorhandenen Motoren ab, vor allem, weil sie sonst bei Neuanlauf einen sehr erheblichen Strom aufnehmen würden. Das Abschalten einer Vielzahl von Motoren hat nun. zur Folge, daß eine außerordentlich starke Entlastung des speisenden Netzes eintritt, wodurch Schwierigkeiten in der Energiehaltung auftreten. Dies hat vielfach zu der Forderung geführt, Spannungsrückgangsrelais für, das Abschalten der Motoren überhaupt zu vermeiden. Dies bedingt aber, wie oben erwähnt, daß die Motoren, die in ihrer Drehzahl bei Spannungszusammen.brüchen absinken, bei Anlauf einen sehr hohen Stromstoß erzeugen. Man hat sich nun vielfach so geholfen., daß man zwar Spannungsrückgangsausläser anwandte, diese aber mit einer geringen Verzögerung versah. Man bat auch, vielfach Drosselspulen in die Leitung eingeschaltet, um einen Spannungszusammenbruch auf einen kleineren Teil des Netzes zu beschränken.Multiphase AC Motor Safety Procedures When in a A voltage breakdown occurs due to a short circuit, one switches multiple times the motors available in the network, above all because they would otherwise switch off when restarting would consume very significant electricity. Shutting down a variety of engines has now. as a result, that an extraordinarily strong relief of the feeding network occurs, which causes difficulties in maintaining energy. This has multiple led to the demand for voltage drop relays for switching off the motors to avoid at all. However, as mentioned above, this requires that the motors that decrease in their speed in the event of voltage collapses, and a lot when starting up generate high current surges. One has now helped oneself in such a way that one can indeed release the voltage drop applied, but provided this with a slight delay. They also asked, many times Chokes in the line switched on to cause a voltage breakdown to restrict a smaller part of the network.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsverfahren für mehrphasige Wechselstrommotoren oder Blindleistungsmaschinen, welches es ermöglicht, bei unsymmetrischen Spannungszusamnienhrüchen in vielen Fällen den Motor bzw. die Blindleistungsmaschine in Betrieb zu halten, ohne daß zu hohe Anlaufströme auftreten können. Erfindungsgemäß wird bei unsymmetrischen Spannungszusammenbrüchen die bzw. eine kranke Netzphase von dem Motor abgetrennt. Der Motor entwickelt nämlich, wenn er nur zweiphasig gespeist wird, vielfach ein erheblich größeres Drehmoment, als wenn drei Phasen der unsymmetrischen Spannung auf ihn einwirken. Diese Erhöhung des Drehmomentes bei unsymmetrischen Spannungszusammenbrüchen durch Abschalten einer Phase tritt insbesondere dann auf, wenn eine verkettete Spannung vollkommen zusammenbricht. während die anderen beiden verketteten Spannungen nur wenig in Mitleidenschaft gezogen werd,-n. Aber auch bei anderen unsvmmetrisch-n Spannungszusammenbrüchen. bei denen die Verhältnisse .etwas anders liegen, ergeben sich Fälle, bei denen es zweckmäßig ist, eine Phase abzuschalten und dadurch das Drelntio_rtent zu erhöhen, so daß die Inbetriebhakung des Motors ermöglicht wird.The invention relates to a safety method for multi-phase AC motors or reactive power machines, which makes it possible to use asymmetrical Tension collapse in many cases the motor or the reactive power machine to keep it in operation without excessive starting currents occurring. According to the invention In the event of asymmetrical voltage collapses, the or a sick network phase becomes disconnected from the engine. This is because the motor develops when it is only fed in two phases is, in many cases, a considerably larger torque than if three phases of the asymmetrical Tension to act on him. This increase in torque in the case of asymmetrical Voltage collapses caused by switching off a phase occur in particular when when a chained tension breaks down completely. while the other two chained tensions are only slightly affected, -n. But also with other non-dimensional voltage breakdowns. where the conditions .something are different, there are cases in which it is advisable to switch off a phase and thereby to increase the Drelntio_rtent, so that the engine is started is made possible.

Zur Feststellung der Verhältnisse, bei denen eine einphasige Abschaltung erfolgt, können verschiedene Mittel herangezogen werden. Beispielsweise kann man Spannungsbruchrelais vorsehen. die von den verketteten Spannungen erregt «'erden, oder man kamt Spannungswaagen verwenden, die jeweils. zwei verschiedene verl,;ettet-- Spannungen miteinand; r vergleichen. Aber auch mit Hilfe von Stromrelais kann man feststellen, welche Phase abzuschalten ist. Diese kann man als t h.erstromrelais oder als Stromwaagen ausbilden. Vorzugsweise wird man die Anord nung so treffen, daß die größte Seite des Spannungsdreiecks bei einem Drehstromsvst..m auf den Motor wirksam bleibt.To determine the conditions in which a single-phase shutdown occurs, various means can be used. For example, you can Provide a voltage break relay. who are excited by the linked voltages or you could use voltage balances, each. two different verl,; ettet-- Tensions with one another; compare r. But you can also use current relays determine which phase is to be switched off. This can be called a current relay or train them as current scales. The arrangement will preferably be made in such a way that that the largest side of the voltage triangle with a three-phase vst..m on the motor remains effective.

Uni möglichst genau die Frage zu entscheiden, ob es bei unsymmetrischen Spannungszusammenbrüchen zweckmäßig ist, den Motor einphasig vom Netz zu trennen oder ihn am Netz zu lassen oder ihn vollständig abzuschalten. kann man Drehfeldscheider vorsehen, tvelche die Gröle des rechtsläufigen oder die Größe des linksläufigen Drehfeldes feststellen oder die Größe beider Drehfelder. Man kann dann beispielsweise so verfahren, daß, falls das rechtsläufige Drehfeld einen bestimmten Betrag nicht unterschreitet, die Motoren auch bei unsymmetrischen Spannungszusammnenbrüchen vom Netz -,oder einphasig noch allphasig getrennt werden, daß aber dann. wenn das rechtsläufige Drehfeld einen bestimmten 'Vert unter-. aber einen anderen noch überschreitet. eine- einphasig- Abschaltung erfolgt. währ; nd bei Unterschreiten auch des zweiten Wertes der Motor vollständig vom Netz abgetrennt wird. Ebenso kann man auch bei Heranziehung des linksläufigen Drehfeldes verfahren, indem, wenn dieses einen bestimmten Wert noch nicht erreicht, der Motor mit allen Phasen an das Netz angeschlossen bleibt, während, wenn es diesen Wert übersteigt, aber einen zweiten, höheren Wert noch nicht erreicht, der Motor einphasig vom letz getrennt wird, daß aber bei L`berschreiten des zweiten Wertes der Motor vollständig abgeschaltet wird. 'Man kann auch die Abschaltung des Motors von der Größe des links- und des rechtsläufigen Drehfeldes, insbesondere von dem Verhältnis beider abhängig machen. Durch die Verwendung eines Drehfeldscheiders hat man die Möglichkeit, die Spannungsbruchrelais empfindlicher einzustellen.Uni as precisely as possible to decide the question of whether it is unbalanced In the event of voltage collapses, it is advisable to disconnect the motor from the mains in one phase or leave it on or switch it off completely. one can rotary field separator Provide tvelche the size of the clockwise or the size of the counterclockwise Determine the rotating field or the size of both rotating fields. You can then for example proceed in such a way that if the clockwise rotating field fails a certain amount falls below, the motors even with asymmetrical voltage breakdowns from Mains -, or single-phase still be separated all-phase, but then. if the clockwise Spin box below a certain 'Vert. but still transcends another. one- single-phase shutdown takes place. while; nd when falling below the second value as well the motor is completely disconnected from the mains. Likewise, one can also use it of the counter-clockwise rotating field by, if this has a certain value not yet reached, the motor remains connected to the mains with all phases, while if it exceeds this value, but not yet a second, higher value reached, the motor is single-phase disconnected from the last, but that when L` is exceeded of the second value the motor is switched off completely. 'You can also shutdown of the motor on the size of the left-hand and right-hand rotating field, in particular depend on the relationship between the two. By using a rotating field separator you have the option of setting the voltage break relay to be more sensitive.

In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem mit Hilfe von Spaimungsbruchrelais die Abschaltung des Motors. z. B. eines Drehstromasynchronmotors mit Kurzschlußläufer, erfolgt. An einem Sammelschienensystem i, das über Leitungen 2 gespeist wird, hängt ein Motor 3, beispielsweise ein Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer. Die in den einzelnen \etzphasen R, S, T liegenden Schalter sind mit den Buchstaben r, s und t bezeichnet. Es sind drei Spannungsbruchrelais-1, 5 und 6 vorgesehen, die -von den verketteten Spannungen auf der Sekundärseite des Transformators Tr erregt «-erden. Die @@'icklungen der Relais sind im Dreieck geschaltet. Jedes Relai 3 steuert einen Kontakt 7 bzw. S bzw. 9 iin Stromkreis einer Schaltspule io. 11 bz«-. 12. Jede Schaltspule steuert drei Kontakte, zwei Arbeitskontakte und einen Ruhekontakt. Die Kontakte sind mit id, io" und io'" bzw. mit i i'. i i" und i i'" bz@v. mit 12'. 12". 12"' bezeichnet. Die Auslösespule des Schalters s liegt im Stromkreis des Arbeitskontaktes io" der Spule io und des Ruhekontaktes 12"' aer Spule 12. Im Stromkreis der Ausschaltsh-ule des Schalters t liegt der Arbeitskontakt i i" der Spule ii und der Ruhekontakt iö ". Im Arbeitskontakt der Spule des Schalters r liegt der Arbeitskontakt 12" der Spule 12 und der Ruhekontakt i i"' der Spule i i. Die Arbeitskontakte io', i i' und i2' sind in Reihe geschaltet und liegen im Stromkreis einer Spule rst. Durch die Spule s wird der Schalter, der dasselbe Bezugszeichen trägt, des-Motors gesteuert, entsprechend durch die Spulen t und r die entsprecli-nden Schalter. Die Spule r,, dient dazu. alle drei Schalter gleichzeitig zu öffnen. Tritt nun beispielsweise ein Kurzschluß zwischen den Phasen R und S auf. so spricht das Relais .I an und sehliellt seinen Kontakt 7. Dadurch wird die Spule io erregt und über den jetzt geschlossenen Kontakt io" und den geschlossenen Kontakt ' erfolgt die Erregung der Spule s, und der Schalters wird geöffnet. Die Anordnung ist dabei so. ge- troffen, daß jeweils die größte verkettete Spannung auf den Motor wirksam bleibt. Es ist dabei von der Überlegung ausgegangen, daß infolge des bei einem zweipoligen. Kurzschluß auftretenden induktiven Stromes man beispielsweise bei einem Kurzschluß zwischen R und S ein Spannungsdreieck R', S', T erhält, wie es inFiig. 2 dargestellt ist. Die Schaltung ist ferner so getroffen, daß, wenn zwei verkettete Spannungen zusammenbrechen, auch immer nur eine Phase abgeschaltet wird, was durch die oben dargestellte Abhängigkeitsschaltung geschieht. Würde also beispielsweise im betrachteten Fall auch noch die Spannung ST so weit zusammenbrechen, daß das dort befindliche Relais anspricht, so würde trotzdem nur die Phase R vom Motor abgetrennt werden. Wenn alle drei verketteten Spannungen stark zusammenbrechen, sprechen alle drei Relais an, und über die- Kontakte io', i i' und 12' wird dann die Spule yst erregt, die vorzugsweise mit Verzögerung die Schalter r, s und t gleichzeitig öffnet.In Fig. I of the drawing, an embodiment of the invention is shown, in which the shutdown of the motor with the aid of Spaimungsbruchrelais. z. B. a three-phase asynchronous motor with squirrel cage. A motor 3, for example an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, is attached to a busbar system i, which is fed via lines 2. The switches in the individual network phases R, S, T are labeled with the letters r, s and t. Three voltage break relays 1, 5 and 6 are provided, which - excited by the linked voltages on the secondary side of the transformer Tr «- earth. The windings of the relays are connected in a triangle. Each relay 3 controls a contact 7 or S or 9 iin the circuit of a switching coil io. 11 bz «-. 12. Each switching coil controls three contacts, two normally open contacts and one normally closed contact. The contacts are with id, io "and io '" or with i i'. ii "and i i '" bz @ v. with 12 '. 12 ". 12"'. The trip coil of the switch s is in the circuit of the make contact io "of the coil io and the break contact 12"'of the coil 12. In the circuit of the switch-off coil of the switch t is the make contact ii "of the coil ii and the break contact iö". In the normally open contact of the coil of the switch r is the normally open contact 12 ″ of the coil 12 and the normally closed contact ii ″ of the coil i i. The working contacts io ', ii' and i2 'are connected in series and are in the circuit of a coil rst. The switch, which has the same reference number, des-motor is controlled by the coil s, and the corresponding switches are controlled accordingly by the coils t and r. The coil r ,, is used. open all three switches at the same time. If, for example, a short circuit now occurs between the R and S phases. so the relay .I responds and closes its contact 7. As a result, the coil io is excited and the coil s is excited via the now closed contact io "and the closed contact ', and the switch is opened. The arrangement is as follows overall dripped., that in each case the largest line voltage to the motor remains effective. It is assumed that the consideration that due to the occurring in a two-pole. shorting inductive current, for example, a short circuit between R and S is a voltage triangle R ', S ', T is obtained, as shown in Fig. 2. The circuit is also designed in such a way that if two linked voltages collapse, only one phase is always switched off, which is done by the dependency circuit shown above If the voltage ST also collapse so far that the relay located there responds, only phase R would still be removed from the motor be separated. If all three linked voltages collapse sharply, all three relays respond, and the coil yst is then excited via the contacts io ', ii' and 12 ', which preferably opens switches r, s and t at the same time with a delay.

Die Einrichtung, um den Schalter wieder einzuschalten, wenn der Kurzschluß beseitigt ist, ist in Fig. i nicht dargestellt. Man kann sich dazu anderer oder der gleichen Relais bedienen, die, wenn die Spannung wieder den richtigen Wert hat, die Schalter einlegen. Man brauchte dann den Relais in der Abbildung nur noch zusätzliche Kontakte zu geben.The facility to turn the switch back on when the short circuit is eliminated, is not shown in Fig. i. One can do this to others or operate the same relay that, when the voltage has the correct value again, insert the switches. You then only needed the additional relay in the illustration To give contacts.

Da es vorkommen kann, daß ein zweipoliger Lichtbogenkurzschluß zwischen den Phasen wandert, beispielsweise von den Phasen R, S auf die Phasen T, S, kann man auch die Einrichtung so treffen, daß sie diesem Vorgang folgend jeweils dafür sorgt, da.ß die nicht vom Kurzschluß betroffene verkettete Spannung an den Motor angeschlossen bleibt. Man muß zu diesem Zweck z. B. dafür sorgen, daß, wenn der zweipolige Kurzschluß in einen dreipoligen Kurzschluß übergeht, der Motor nicht sofort allphasig abgeschaltet wird, sondern nur mit einer gewissen Verzögerung, damit, wenn dieser dreipolige Kurzschluß bald in einen zweipoligen zwischen zwei anderen Phasen übergeht, der Motor nicht allphasig abgeschaltet ist. Vielmehr muß die eine Phase wieder an den Motor angeschlossen und jetzt eine dem neuen Kurzschluß entsprechend an, dere Phase durch die Spannungsbruchrelais abgeschaltet werden. Die Wiederein.schaltvorrichtung müßte also beispielsweise so wirken, daß sie beim Übergang von einem zweipoligen Kurzschluß über einen dreipoligen auf einen anderen zweipoligen kurzschluß, sobald letzterer erreicht ist, zunächst die abgeschaltete Phase des Motors zuschaltet und die Abschaltung einer anderen Phase durch " die Spannungsbruchrelais so lange verhindert, bis diese Zuschaltung erfolgt ist.Since it can happen that a two-pole arc short circuit between the phases migrates, for example from the phases R, S to the phases T, S, can you also meet the facility in such a way that they follow this process for each one ensures that the linked voltage to the motor that is not affected by the short circuit remains connected. For this purpose you have to z. B. ensure that when the A two-pole short circuit changes to a three-pole short circuit, but the motor does not is switched off immediately in all phases, but only with a certain delay, so if this three-pole short circuit soon turns into a two-pole between two overrides other phases, the motor is not switched off in all phases. Rather, must one phase reconnected to the motor and now one to the new short circuit accordingly whose phase can be switched off by the voltage break relay. The Wiederein.schaltvorrichtung would have to act, for example, so that when Transition from a two-pole short circuit via a three-pole to another two-pole short-circuit, as soon as the latter is reached, initially the switched off Phase of the motor is switched on and another phase is switched off by "the Voltage break relay prevented until this connection has taken place.

Im Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung nur für einen einzigen Motor dargestellt. Sind mehrere.Motoren vorhanden, so empiiehlt es sich nicht, jeden. Motor einzeln einphasig abzuschalten, sondern in der gemeinsamen Zuleitung zu einer Mehrzahl von Motoren die einphasige Abschaltung vorzunehmen, weil man dadurch erreichen kann, daß, die weniger belasteten Motoren die stärker belasteten durch Zuspeisung in der dritten abgeschalteten Phase unterstützen. Wenn also beispielsweise i das Sammelschienensystem eines Fabrikbetriebes. ist, an welches viele Motoren angeschlossen sind, wird man die einphasige Abschaltung in den, Zuleitungen 2 vornehmen.In the exemplary embodiment, the device is only for a single one Engine shown. If there are several motors, it is not advisable to use them all. Switch off the motor individually in one phase, but in the common supply line to one Majority of motors make single-phase shutdown because you can achieve this can that, the less loaded motors the more heavily loaded by feed support in the third phase that is switched off. So if for example i that Busbar system in a factory. is to which many motors are connected the single-phase disconnection will be carried out in the, supply lines 2.

Bisher war stets davon gesprochen worden, daß bei Störungen eine Phase- unterbrochen wird. Dies ist aber nicht erforderlich. Man kann auch die Anordnung so- treffen., daß in die betreffende Phase ein Widerstand eingeschaltet wird.So far it has always been said that a phase- is interrupted. But this is not necessary. You can also change the arrangement in such a way that a resistor is switched on in the relevant phase.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Safety procedures for multi-phase AC motors, for example asynchronous motors or reactive power machines, characterized in that with asymmetrical voltage breakdowns, z. B. after addressing a Voltage break relay or overcurrent relay, the or a sick network phase of the Motor is disconnected.

2. Security procedures. according to claim i, characterized in that that in three-phase systems with a two-pole short circuit in the network such a sick one Mains phase is separated, that after it has been switched off, the largest side of the still existing voltage triangle remains effective on the motor.

3. Security procedures mach claim i or z, characterized in that the disconnection for a group of motors takes place jointly.

4. Security method according to claim i or one the following., characterized in that the sick network phase is not complete switched off, but instead a resistor switched on in the sick mains phase in front of the motor will.

5. Order to exercise this. Method according to claim i or one of the following, characterized by a relay device, which has an unbalanced Detects a voltage collapse and automatically detects a sick line phase from the motor turns off or into a sick network phase switches on a resistor.

6. Arrangement according to Claim 5, with which in the event of a symmetrical voltage collapse from a certain value to all three phases, preferably with a delay -, Verdc n. characterized in that part or all of the relay device is common for both shutdowns.

7. Security method according to claim 5 or 6, characterized in that also the single-phase or complete shutdown of the motor on the size of the clockwise or counter-clockwise rotating field or the size both or preferably from the ratio of the clockwise to the counterclockwise rotating field is made dependent. To delimit the subject matter of the invention from the prior art the following publication was considered in the granting procedure: Deutsche Patent No. 641 632.