DE808857C

DE808857C - Device for protecting multiphase motors against overload in the event of failure of one or more phases

Info

Publication number: DE808857C
Application number: DEK904A
Authority: DE
Inventors: Alfred Krone
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-08
Filing date: 1949-12-08
Publication date: 1951-07-19

Description

Vorrichtung zum Schutz von Mehrphasenmotoren gegen Überlastung bei Ausfall einer oder mehrerer Phasen Drethstrommotoren laufen betriebssicher, wenn sie nicht stark überlastet und besonders nicht durch Einpihasenlauf gefährdet werden. Dieser tritt dann ein, sobald von den drei Phasen der Zuleitung irgendwie ein Draht unterbrochen wird. So kann durch Kurzschluß eine Sicherung durchbrennen, ohne daß an der Betriebsstelle des Motors dies bemerkt wird; die übrigbleibende Phase wird im Motor stark überlastet und in der Ständerwicklung, welche dafür nicht vorgesehen werden kann, glüht ein Stück aus oder brennt durch.Device for protecting multiphase motors against overload Failure of one or more phases Dreth current motors run reliably if they are not heavily overloaded and especially not endangered by single-phase running. This occurs as soon as a wire is somehow drawn from the three phases of the supply line is interrupted. A fuse can blow through a short circuit without this is noticed at the point of operation of the engine; the remaining phase becomes Heavily overloaded in the motor and in the stator winding, which are not intended for this can become, glows out a bit or burns out.

Man hat dafür als Schutz empfindliche Sicherungen, sowie thermisch ansprechende Schalter. gebaut und den Motoren vorgeschaltet, aber bei der wechselnden Höhe des Betriebsstroms und den wechselnden Ausgangstemperaturen sind diese nicht genau genug einstellbar und können daher nicht sicher genug schützen. Schalten sie dabei nicht dreiphasig ab, so wird das Übel noch größer; sie schalten bei kleiner Überlastung schon einseitig ab, wenn der Motor noch nicht wirklich gefährdet ist, sie veranlassen aber sicher Einphasenlauf; und die Motorenwicklung wird zerstört. Die Erfindung bezieht sich dementsprechend auf eine Vorrichtung, die beim Ausbleiben schon einer Phase ohne Be- dienungshilfe unbedingt sicher ans rie#htund je nach _W# etatigungs orm ganza@fet, rrierere-Sahaltvoräne verän aTa# gibt. .... -@ Die Vorrichtung gemäß der Erfindung macht von dem Gesetz Gebrauch, daß die Summe der drei einzelnen Phasenströme gleich Null ist, und weiterhin, claß die Summe der Produkte Windungszahl anal Stromstärke je Phase ebenfalls gleich Null ist, also daß der Fluß dreier isbliert auf einen gemeinsamen Eisenkern gewickelter und in die drei Drehstrompihasen eingeschalteter Windungen oder genau gleichgefertigter Magnetspulen gleich Null ist.Sensitive fuses and thermally responsive switches are used as protection. built and connected upstream of the motors, but with the changing level of the operating current and the changing output temperatures, these cannot be set precisely enough and can therefore not provide reliable enough protection. If they do not switch off in three phases, the evil becomes even greater; they switch off on one side in the event of a small overload, if the motor is not yet really at risk, but they certainly cause single-phase operation; and the motor winding is destroyed. The invention relates accordingly to a device which, if there is no phase, is already unaffected service help absolutely sure to touch and ever according to _W # etatigungs orm Ganza @ fet, Rrierere-S ahaltvoräne changed aTa # gives. .... - @ The device according to the invention makes use of the law that the sum of the three individual phase currents is equal to zero, and furthermore, the sum of the products of the number of turns per phase is also equal to zero, so that the flux is three isbliert on one common iron core wound and in the three three-phase phases connected turns or exactly identically manufactured magnet coils is equal to zero.

Je nachdem, ob die gemeinsame Rückleitung, mit Erde oder Null bezeichnet, benutzt wird oder nicht, wirkt bei Ausfall einer Phase die Vorrichtung gemäß der Erfindung.Depending on whether the common return line is designated with earth or zero, is used or not, the device acts according to the failure of a phase Invention.

Zufolge der entstandenen Unsymmetrie spricht die dreiphasige Magnetspule an.As a result of the resulting asymmetry, the three-phase magnetic coil speaks at.

Wird im E-Werk z. B. der ganze Strom abgeschaltet, d. h. sind alle drei Phasen ohne Strom, so sprechen die Vorrichtungen gar nicht an und bleiben in Ruhe. Für die Sicherung bei Wiedereinschaltung des Stroms sind bedarfsweise 1>esond°re Maßnahmen nötig.Is z. B. all electricity switched off, d. H. are all three phases without power, the devices do not respond and stay in Quiet. For the fuse when the power is switched on again, 1> esond ° re are required Measures necessary.

In Fig. I a und I b ist die Prinzipsohaltung dargestellt. m ist das gemeinsame Magneteisen, welches beliebig geschlossen sein kann oder einen beweglichen.Arnker a vor sich legen haben kann. Auf dem Magneteisen sind drei getrennte, aber gleich große Spulen Sp I, Sp 11, Sp III angebracht. In jeder Phase Ph I bis III liegt je eine Spule, die alle entweder gemäß Fig.Ia in Serie mit den jeweiligen Motorphasen oder, wie Fig. I b zeigt, im N'ebenschluß zum Motor unter Spannung liegen.In Fig. I a and I b, the principle is shown. m is the common magnetic iron, which can be closed at will or can have a movable arm a in front of it. Three separate but equally large coils Sp I, Sp 11, Sp III are attached to the magnet iron. In each phase Ph I to III there is a coil, all of which are energized either in series with the respective motor phases as shown in FIG. 1a or, as shown in FIG.

In den folgenden Zeichnungen sind drei verschiedene Betätigungsarten aufgezeichnet. Die nächste Zeichnung in Fig. 1I behandelt den direkt betätigten Schalter. In dieser Zeichnung ist das gemeinsame Magneteisen mit m bezeichnet, welches vor seinen beiden Polschuhen p-p den gemeinsamen Anker a liegen hat. Dieser wird durch Federn f zurückgehalten.Three different types of actuation are shown in the following drawings. The next drawing in Figure 1I deals with the direct operated switch. In this drawing, the common magnet iron is denoted by m, which has the common armature a in front of its two pole pieces pp. This is held back by springs f .

Auf dem gemeinsamen Magneteisen m sind drei Spulen mit gleicher Amperewindungszaihl angeordnet, welche durch je eine Phase eines z. B. angeschlossenen Drehstrommotors durchflössen werden.On the common magnet iron m there are three coils with the same number of ampere turns arranged, which each by a phase of a z. B. connected three-phase motor be flowed through.

Sind die drei Ströme aller drei Phasen gleich groß, hat die zusammengesetzte Magnetwicklung der drei Spulen Sp I, Sp 1I und Sp III die Wirkgröße Null, d. h. die periodengemäß versetzten Magneteinzelwirkungen heben sich gegenseitig auf. Wird aller eine Phase abgeschaltet oder beliebig ini Werk oder auf der Straße unterbrochen,i.si. fie- ses eichgewidht aufi-ehohen und der gemeinsame i YL d-# a.an. Durch Auslösen agnet zieht der irrceT und unter Wirkung der Feder s, f wird der Winkelhebel h freigegeben und ihebt den dreipoligen Schalter von seinen sechs Kontakten ab. Damit ist der Motor ganz stromlos geworden und vor weiterer einphasiger Stromzuführung geschützt. Das Wiedereinschalten geschieht durch Einklinken des Hebels h und des Schalters durch den Druckknopf d. Nur Wirbelstromläufer und Motoren mit automatischem Anlasser dürfen damit ohne weiteres wieder in Betrieb gesetzt werden. Solche mit Schleifringanker müssen aber neu angelassen werden.If the three currents of all three phases are the same, the composite magnetic winding of the three coils Sp I, Sp 1I and Sp III has the effective variable zero, ie the individual magnetic effects offset according to period cancel each other out. If all one phase is switched off or at any time in i Work or interrupted on the road , i .si. fie This is calibrated on the same and the common i YL d- # a.an. By triggering agnet pulls the pulse and under the action of the spring s, f becomes the angle lever h is released and i lifts the three-pole switch from its six contacts. This means that the motor is completely de-energized and protected against further single-phase power supply. It is switched on again by latching the lever h and the switch with the push button d. Only eddy current rotors and motors with an automatic starter may be put back into operation without further ado. However, those with slip ring anchors must be restarted.

Eine zweite Anordnung ist in Fig. 111 wiedergegeben. Sie bildet einen Transformator, welcher als I'rimär\vic#Klulig 3 unabhängige, z. 13. hochohmige Spulen Sp I bis III besitzt. Die Wirkspule, welche auch die Sekundärspule ist, kann beliebig der Betätigungsforderung entsprechend aus einer schwach- oder starkdrahtigen Wicklung bestehen.A second arrangement is shown in FIG. 111 . It forms a transformer which, as primary \ vic # Klulig 3 independent, z. 13. Has high-resistance coils Sp I to III. The active coil, which is also the secondary coil, can consist of a weak-wire or thick-wire winding, depending on the actuation requirement.

Die drei primären Wicklungen befinden sich auf dem einen Schenkel eines geschlossenen Magneteisens m, auf dem gleichen oder anderen Schenkel dieses Magneteisens m ist die Wirk- oder Sekundärspule aufgebracht. Diese Anordnung kann beliebig geändert werden. Lieäen alle drei primären Spulen gleichmäßig untervoller Spannung, so werden keine freien Kraftlinien erzeugt und auch keine Sekundärspannung oder -strom erzeugt. Auf einem zwischengeschalteten Amperemeter A oder Voltmeter h ist sichtbar, daß kein Sekundärstrom fließt. Dagegen wird das Ausbleiben einer Phase in den drei Spulen S'p I bis III sofort durch Ausschlag auf dem Volt- oder Amperemeter zu sehen sein; es können damit beliebige weitere Signal- und Schaltvorgänge getätigt werden, z. B. Umschaltungen auf andere Maschinen oder Stromreserven eingeleitet werden.The three primary windings are on one leg a closed magnetic iron m, on the same or the other leg of this Magnetic iron m is applied to the active or secondary coil. This arrangement can can be changed at will. All three primary coils lie equally under full Tension, no free lines of force are generated and no secondary tension either or electricity generated. On an intermediate ammeter A or voltmeter h it can be seen that no secondary current is flowing. On the other hand, the absence of a Phase in the three coils S'p I to III immediately through a deflection on the volt or Ammeter can be seen; Any further signaling and switching processes can thus be used be made, e.g. B. Switchovers to other machines or power reserves are initiated will.

Die dritte Anordnung (Fig. IV) betrifft Anzeigerinstrumente, die das Ausbleiben einer Phase in einem Drehstromnetz direkt anzeigen. Sie können aber auch durch Berühren des Zeigers an einem Hilfskontakt in geeigneter Weise andere Schaltvorgänge auslösen, sowie Licht- und Alarmvorrichtungen betätigen.The third arrangement (Fig. IV) relates to indicator instruments that use the Display the absence of a phase in a three-phase network directly. But you can too by touching the pointer on an auxiliary contact in a suitable manner other switching processes trigger and operate light and alarm devices.

Bei diesem Anzeigeinstrument handelt es sich z. B. um ein Weicheiseninstrument, dessen 'kleiner Blechanker a auf der drehbaren Zeigerwelle b befestigt ist. Eine Feder f, welche z. B. gleichzeitig als Stromzuführung; eines Relaisstromkreises dient, dient als Rüokeholfeder für den Zeiger.This display instrument is z. B. a soft iron instrument whose 'small sheet metal anchor a is attached to the rotatable pointer shaft b. A spring f, which z. B. at the same time as power supply; A relay circuit is used as a rüokeholfeder for the pointer.

Entsprechend geformte Polschuhe p des Magneteisens m umfassen den Blechankera. Die drei Phasenspulen Sp I bis III befinden sich wieder auf dem gemeinsamen Magneteisen, das mit den Polschuhen p in Verbindung steht. Zweckmäßig können die drei Phasenspulen als hochohmige Voltmeterspulen gewickelt sein. Sie halten in bezug auf Magnetwirkung sich gegenseitig das Gleichgewicht, wenn die einzelnen PQiasenströme bzw. Spannungen gleich sind, so daß kein Ausschlag des Zeigers erfolgt. (Stellung O = in Ordnung.) Ist aber eine Phase fortgeblieben, so stellt sich der sofort auf die Marke Störung, zeig!,_die Störung an und betätigt über den Hilfskontakt c und über das Relais die gewünschten .Schalimrgänge. Es sind natürlich noch andere Varianten möglich, die hier nicht aufgeführt sind.Correspondingly shaped pole pieces p of the magnetic iron m include the Sheet anchors. The three phase coils Sp I to III are again on the common Magnetic iron that is connected to the pole pieces p. Appropriately, the three phase coils be wound as high-resistance voltmeter coils. You keep in relation on magnetic action mutually equilibrium when the individual PQiasen currents or voltages are equal so that the pointer does not deflect. (Position O = okay.) But if a phase has remained, it stands up immediately the mark malfunction, show!, _ the malfunction and activated via the auxiliary contacts c and the desired .switching channels via the relay. There are of course other variants possible, which are not listed here.

Da Hochspannungsmotoren direkt an hochgespannten Drehstrom gelegt werden können, muß es auch möglich sein, sie gegen Einphasenlauf zu sichern, indem man die DreipIliasenspulen sinngemäß an die drei Hochspannungsplinsen legt. Da dies nicht direkt möglich ist, werden die drei Hochspannungsphasen einzeln hera'lige@#,-andelt, und zwar beliebig in Spannungs- oder Stromtöpfen, isolierte und besonders geschützte Strom- und Spannungswandler, meist für Meßzwecke, und dann erst für die Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet in sinngemäßer Weise wie die niedergespannten Ströme und Spannungen. Auch hier tritt die Wirkung erst bei Ausfall einer Phase über die Strom-und Spannungstöpfe ein. Durch die magnetische Wirkung des gemeinsamen Magneteisens können auch hier alle vorgesehenen Schalt- und Signalvorgänge eingeleitet werden. Hierbei ist unerheblich, in welcher Verkettung die Spulen zusammengefaßt werden, nur müssen diese für Hochspannung und Niederspannung gleichartig erfolgen.Because high-voltage motors are placed directly on high-voltage three-phase current it must also be possible to secure them against single-phase operation by the three-ply coils are placed on the three high-voltage pins in a similar manner. As this is not possible directly, the three high-voltage phases are individually described @ #, - andelt, in any voltage or current pots, isolated and specially protected Current and voltage converters, mostly for measuring purposes, and only then for the Device according to the invention used in a manner analogous to the low-tensioned Currents and voltages. Here, too, the effect only occurs when one phase fails about the current and voltage pots. Due to the magnetic effect of the joint Magnetic iron can also initiate all switching and signaling processes will. It is irrelevant in which chain the coils are combined only these must be done in the same way for high voltage and low voltage.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for protecting multiphase motors against overload in the event of failure of one or more phases, consisting of a coil for each phase, which are connected to the individual phases of the motor current, characterized in that the coils are arranged on a common magnet iron in such a way that with the same The magnitude of the phase currents, the magnetic fluxes of the same in the 1-magnet iron cancel each other out, but if one or more phases fail this equilibrium is canceled and the resulting flux then acting in the magnet iron provides a force and actuation effect to protect the multiphase motors, in particular to switch them off, is exploited.

2. Device according to claim i, characterized in that the composite, but only in the event of one or two-phase failure Acting magnetic effect for any actuation of a three-pole switch, for Supply of a transformer coil or a display instrument is used (Fig. 1I to IV).

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that the phase coils are connected to the network via transformers in high-voltage systems to protect the motors. 'Energized publications: German Patent Publication Nos 29i 311, 674 539, 7o9 6 8 7 73 0 733, 737 579..