DE820316C

DE820316C - Switching device for the protection of three-phase motors

Info

Publication number: DE820316C
Application number: DEJ482A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Jung
Original assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1950-02-07
Filing date: 1950-02-07
Publication date: 1951-11-08

Description

Schaltgerät für den Schutz von Drehstrommotoren In allen neuzeitlichen Betrieben werden die Drehstrommotoren vor der Gefahr des 2-Phasen-Laufes, der Unterspannung und der einer zu hohen Stromaufnahme durch Motorschutzschalter verschiedenster Bauart und Hersteller geschützt.Switching device for the protection of three-phase motors In all modern The three-phase motors are operated against the risk of 2-phase operation and undervoltage and too high a current consumption by motor protection switches of various types and manufacturer protected.

So verschieden die Schutzschalter der einzelnen Hersteller auch . konstruiert sein mögen, das eine haben sie alle gemeinsam, daß bei Vorhandensein einer Gefahr für die zu schützende Maschine die Auslösung des Schaltvorganges mittels eines thermischen Vorganges durchgeführt wird.As different as the circuit breakers from the individual manufacturers. may be constructed, they all have one thing in common, that if they are present the triggering of the switching process by means of a danger for the machine to be protected a thermal process is carried out.

Es ist nun jedem Fachmann seit langem bekannt, daß alle diese Schutzgeräte mit der thermischen Auslösung, vielleicht theoretisch, niemals aber in der Praxis mit iooo/oiger Sicherheit ihre Schutzaufgabe durchführen. Es ist bekannt, daß alle diese Schutzschalter, wenn sie zufriedenstellend arbeiten sollen, ständig von einem erfahrenen und sehr gewissenhaften Fachmann überwacht werden müssen, auch die Feineinstellung des Bimetallstreifens und der Stand der Stellschrauben korrigiert werden muß. Die erforderliche hochqualifizierte Kraft ist oft nicht verfügbar. Der Betriebselektriker verfügt häufig nicht über die notwendige große Sorgfalt: Das hier beschriebene und in der Zeichnung schematisch dargestellte Gerät ist entwickelt worden, um für Drehstrommotoren einen Schutz zu haben, der tatsächlich, und zwar auch in der täglichen Praxis einwandfrei arbeitet und trotzdem keine dauernde Überwachung und Nacheinstellung durch eine erste Fachkraft erfordert.It has long been known to any person skilled in the art that all of these protective devices with thermal tripping, perhaps theoretically, but never in practice carry out their protective task with 100% security. It is known that all these circuit breakers, if they are to work satisfactorily, constantly from one experienced and very conscientious professional must be monitored, even the fine adjustment of the bimetallic strip and the position of the adjusting screws must be corrected. the The highly qualified work required is often not available. The industrial electrician often does not have the necessary great care: the one described here and The device shown schematically in the drawing has been developed for three-phase motors to have a protection that actually works perfectly, even in daily practice works and still no permanent monitoring and readjustment by a first specialist required.

Bei den Vorarbeiten zur Konstruktion des Gerätes wurde es sehr bald klar, daß eine solche Aufgabe mit einem Gerät mit thermischer Auslösung nicht gelöst werden kann. Das hier beschriebene Gerät führt daher den Schaltvorgang auf anderem, rein elektromagnetischem Wege herbei.During the preparatory work for the construction of the device became it very soon became clear that such a task could be carried out with a device with thermal tripping cannot be resolved. The device described here therefore performs the switching process in another, purely electromagnetic way.

Das Gerät in seiner vollen Zusammensetzung besteht aus einer Reihe von Teilgeräten und bietet Schutz: i. gegen das Ausbleiben einer der drei Phasen des Drehstromes, 2. gegen einen unzulässig hohen Spannungsabfall, 3. gegen eine zu hohe Stromaufnahme.The device in its full composition consists of a number of sub-devices and provides protection: i. against the absence of one of the three phases of the three-phase current, 2. against an impermissibly high voltage drop, 3. against a current consumption too high.

Welcher Spannungsabfall als unzulässig betrachtet werden soll, kann auf einer Skala mittels eines Zeigers, der mit der Einstellschraube verbunden ist, mit großer Genauigkeit eingestellt werden. Es ist möglich, das Gerät bereits bei einer Verminderung der Spannung um 5%, also rund io V, abschalten zu lassen.Which voltage drop is to be regarded as impermissible can be on a scale by means of a pointer connected to the adjusting screw, can be set with great accuracy. It is possible to have the device already at a reduction in voltage of 5%, i.e. around io V, to be switched off.

Desgleichen kann auf einer anderen, einer Meßgerätskala, genauestens eingestellt werden, welche Erhöhung der Stromaufnahme als unzulässig betrachtet werden soll und zur Abschaltung führen muß.The same can be done very precisely on another, a measuring device scale set which increase in current consumption is considered impermissible should be and must lead to shutdown.

Diese zwei Einstellungen sind leicht vorzunehmen, sie bedürfen keiner dauernden Überwachung und keiner Nacheinstellung. Eine erfahrene Fachkraft ist zur Bedienung nicht erforderlich.These two settings are easy to make, they do not require any constant monitoring and no readjustment. An experienced specialist is required Operation not required.

Den wichtigsten und Hauptteil des Schaltgerätes bildet ein Drehfeldsystem A-B, ähnlich einem normalen Drehstrommotor.The most important and main part of the switchgear is a rotating field system A-B, similar to a normal three-phase motor.

In einem Statorblechpaket A, ausgerüstet mit einer Drehstromwicklung, ist ein Rotor B drehbar gelagert, der eine verkettete 2-Phasen-Wicklung trägt. In Serie mit ihr liegt ein Widerstand, der dazu bestimmt ist, eine unzulässige Wärmeentwicklung aufzunehmen. Der Rotor B ist auf Spitzen gelagert, da er ein besonders leichtes Spiel haben muß.In a stator core A, equipped with a three-phase winding, a rotor B is rotatably mounted, which carries a linked 2-phase winding. In Series with it lies a resistance which is intended to prevent an impermissible heat development to record. The rotor B is mounted on tips because it is a particularly light one Must have game.

Durchfließt nun ein dreiphasiger Wechselstrom die Wicklung des Stators A, so hat wie bei jedem anderen Drehstrommotor der Rotor B das Bestreben, die Bewegung des Drehfeldes im Stator A mitzumachen. Dieses kann er jedoch nur eine kurze Strecke, denn bald wird er in seiner Drehung gehemmt durch eine an der verlängerten Welle des Rotors angreifende Feder i sowie durch einen ebenfalls auf der Rotorwelle angebrachten Anschlagskontakt3, der jetzt den entsprechenden Gegenkontakt :2 berührt. Der Rotor B befindet sich also jetzt in einer scheinbaren Ruhelage, besitzt aber tatsächlich in sich das Bestreben, die Bewegung des Drehfeldes im Stator A weiter mitzumachen. Er drückt aus diesem Grunde die Kontakte 3 und :2 aufeinander und spannt die Feder i.A three-phase alternating current now flows through the winding of the stator A, like any other three-phase motor, the rotor B tends to move of the rotating field in stator A. However, he can only do this a short distance, because soon it will be hindered in its rotation by an elongated shaft of the rotor acting spring i as well as by one also attached to the rotor shaft Stop contact 3, which now touches the corresponding mating contact: 2. The rotor B is now in an apparent rest position, but actually has the endeavor to continue with the movement of the rotating field in stator A. For this reason, it presses contacts 3 and: 2 together and tensions the spring i.

Fällt jetzt eine der drei Phasen des Drehstromes im Stator weg, so bekommt die Feder i das Übergewicht und zieht den Rotor B zur entgegengesetzten Seite. Schon bei sehr geringer Bewegung des Rotors zur anderen Seite entsteht in ihm, da jetzt zwei Phasen im Stator A noch Spannung haben, das Bestreben, eine weitere, rückläufige Drehung aufzunehmen. Der bewegliche Kontakt 3 auf der Rotorwelle wird hierdurch von seinem Gegenkontakt 2 gelöst, und diese Phase ist endgültig unterbrochen. Bei weiterer Drehung des Rotors schlägt dann noch der Anschlag 5 auf die Kontaktzunge 15 und trennt diese vom Kontaktstift 4, wodurch die zweite Phase im Stator A unterbrochen wird.If one of the three phases of the three-phase current in the stator drops out, so the spring i gets the preponderance and pulls the rotor B to the opposite one Page. Even with very little movement of the rotor to the other side, in since two phases in stator A still have voltage, the endeavor to establish a further, record reverse rotation. The moving contact 3 on the rotor shaft will thereby released from its mating contact 2, and this phase is finally interrupted. When the rotor continues to rotate, the stop 5 hits the contact tongue 15 and separates it from the contact pin 4, whereby the second phase in the stator A is interrupted will.

Aber nicht nur bei völligem Wegfall einer Phase in der Statorwicklung geht dieser beschriebene Vorgang vonstatten.But not only if a phase in the stator winding is completely lost the process described takes place.

Je nach der Einstellung einer Einstellschraube io, die sich am Kontakt 2 befindet, und sehr genau eingestellt werden kann, genügt auch schon ein Sinken der Spannung, um die Zugfeder i das Übergewicht über das Drehungsbestreben des Rotors B bekommen zu lassen und so den Abschaltungsvorgang durchzuführen.Depending on the setting of an adjusting screw io, which is located on the contact 2 is located and can be set very precisely, a descent is sufficient the tension to the mainspring i the predominance over the tendency of the rotor to turn B and carry out the shutdown process.

Der Stator A wird unter Spannung gesetzt durch eine Druckknopfbetätigung. Er liegt im Nebenschluß der Hauptleitung.The stator A is energized by pressing a button. It is in the shunt of the main line.

Auf der Welle des Rotors befinden sich außer der Kontaktzunge 3 und der Anschlagzunge 5 noch zwei weitere Anschlagzungen 13 und 14.In addition to the contact tongue 3 and are located on the shaft of the rotor the stop tongue 5 has two further stop tongues 13 and 14.

Macht der Rotor B, wenn eine der Phasen des Drehstromes wegfällt, seine oben beschriebene Drehbewegung, so treffen diese Anschlagzungen 13 und 14 auf die Kontaktzungen 7 und 9 und drükken sie hinunter. Es wird auf diese Weise die Verbindung der Kontaktzungeil 7 und 9 mit den Kontaktstiften 6 und 8 gelöst.Does the rotor B, if one of the phases of the three-phase current fails, its rotational movement as described above, these stop tongues 13 and 14 strike on the contact tongues 7 and 9 and push them down. It gets that way the connection of the contact tongue part 7 and 9 with the contact pins 6 and 8 is released.

Das Kontaktpaar 6 und 7 liegt im Stromkreis des Haltestromes eines angeschlossenen Schaltschützes C. Durch den Schaltvorgang des Phasenwächters wird daher der Haltestrom des Schaltschützes unterbrochen. Das Schaltschütz trennt daraufhin den zu schützenden Motor vom Netz.The contact pair 6 and 7 is in the circuit of the holding current of a connected contactor C. The switching process of the phase monitor is therefore the holding current of the contactor is interrupted. The contactor then disconnects the motor to be protected from the mains.

Das Kontaktpaar 8 und 9 bildet die Verbindung des Drehfeldsystems mit der Überstromauslösung. Es liegt in Serie mit der Primärwicklung eines kleinen Hochspannungstransformators D, die beim Abschaltungsvorgang stromlos gemacht wird, durch die Trennung der Kontakte 9 und 8, durch Niederschlagen der Zunge 14 auf die Zunge 9.The contact pair 8 and 9 form the connection of the rotating field system with the overcurrent release. It is in series with the primary winding of a small one High-voltage transformer D, which is de-energized during the shutdown process, by separating the contacts 9 and 8, by laying down the tongue 14 on the Tongue 9.

Die Zuleitungen der Sekundärwicklung dieses Trafos sind verbunden einmal mit dem Zeiger eines normalen Amperemeters A:IIP, und ferner mit dem verstellbaren Zeiger eines in dieses Amperemeters isoliert eingebauten Kontaktgebers 12.The leads of the secondary winding of this transformer are connected once with the pointer of a normal ammeter A: IIP, and also with the adjustable one Pointer of a contactor 12 built into this ammeter in an insulated manner.

Der verstellbare Zeiger des Kontaktgebers 12 ist über der Meßskala des Amperemeters so angebracht, daß der Zeiger des Amperemeters etwa i mm unter ihm hindurchläuft, ohne ihn zu berühren. Ist jetzt der Zeiger des Kontaktgebers 12 auf eine bestimmte Amperezahl eingestellt, und zeigt der Zeiger des Amperemeters bis auf diese Amperezahl, so springt ein Funke von dem Zeiger des Amperemeters zu dem Zeiger des Kontaktgebers über. Der Stromkreis der Sekundärwicklung ist für einen kurzen Moment geschlossen, und zwar über ein dazwischenliegendes Hochspannungsrelais E. Durch diesen kurzen Stromstoß unterbricht das Hochspannungsrelais E, das in eine beliebige Phase des Dre'hfeldsystemsA-B eingeschaltet ist, diese Phase, und der Phasenwächter seinerseits nimmt nun wieder seine oben beschriebene Tätigkeit auf. Er unterbricht den Haltestrom des Schaltschützes, wodurch die zu schützenden Motoren vom Netz getrennt werden.The adjustable pointer of the contactor 12 is above the measuring scale of the ammeter attached so that the pointer of the ammeter is about 1 mm below runs through him without touching him. Is now the pointer of the contactor 12 set to a certain amperage, and shows the pointer of the ammeter except for this amperage, a spark jumps from the pointer of the ammeter the pointer of the contactor. The secondary winding circuit is for one closed for a short moment, via an intermediate high-voltage relay E. This short current surge interrupts the high-voltage relay E, which is in a any phase of the rotating field system A-B is switched on, this phase, and the The phase monitor, for its part, now resumes its activity as described above on. It interrupts the holding current of the contactor, causing the motors to be protected be disconnected from the grid.

Es ist auch möglich, das Amperemeter mit zwei Kontaktgebern auszurüsten, einen für Überstrom und einen für Unterstrom. Bei Auslaufen eines Lagers z. B. kann in der Phase, in der das Überstromgerät liegt, die Belastung höher oder auch geringer werden. In letzterem Falle schaltet der Kontaktgeber für Unterstrom eine Phase des Drehfeldsystems ab, und der Schaltungsvorgang nimmt seinen Lauf.It is also possible to equip the ammeter with two contactors, one for overcurrent and one for undercurrent. When a camp runs out z. B. can in the phase in which the overcurrent device is located, the load is higher or lower will. In the latter case, the contactor switches a phase of the for undercurrent Rotating field system, and the switching process takes its course.

Bei einer auch möglichen Verwendung je eines Überstromgerätes für jede Phase fällt das 2-Zeiger-Gerät natürlich fort.With a possible use of an overcurrent device for the 2-pointer device is of course omitted for each phase.

Durch Verstärkung der Abmessungen des Drehfeldsystems ist es auch möglich, das Schaltschütz ganz einzusparen und die Abschaltung der Hauptzuleitung zu den zu schützenden Motoren vom Phasenwächter selbst vornehmen zu lassen. Außer der Verstärkung der Abmessungen von Stator, Rotor und Welle ist nur noch die Anbringung einiger weiterer Kontakte auf der verlängerten Rotorwelle erforderlich.By reinforcing the dimensions of the rotating field system, it is too possible to completely save the contactor and the disconnection of the main supply line to be carried out by the phase monitor itself for the motors to be protected. Except The only thing left to reinforce the dimensions of the stator, rotor and shaft is the attachment some further contacts on the extended rotor shaft required.

Es kann vorkommen, daß in das Netz, in welches die zu schützende Motorenanlage mit dem Phasenwächter eingeschaltet ist, des öfteren weitere starke Motoren eingeschaltet werden. Durch die starken Einschaltstromstöße fällt dann jedesmal die Spannung für kurze Zeit unter Umständen erheblich.It can happen that in the network in which the motor system to be protected is switched on with the phase monitor, more powerful motors are often switched on will. Due to the strong inrush currents, the voltage for short time under certain circumstances.

In diesem Falle würde der Phasenwächter jedesmal die zu schützende Motorenanlage abschalten. Um dieses zu vermeiden, wird der Kontakt 3 auf -- mit einer Verzögerung ausgerüstet, so daß eine nur kurzfristige Spannungsverminderung nicht zur Abschaltung führt. Diese Verzögerung ist regulierbar.In this case, the phase monitor would switch off the motor system to be protected each time. In order to avoid this, contact 3 is set to - with a delay so that a short-term reduction in voltage does not lead to disconnection. This delay is adjustable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Switching device to protect three-phase motors against the risk of 2-phase operation, especially for controlling a contactor, as a result characterized in that a switching operation is made electromagnetically by a rotating field system, similar to a normal three-phase motor, i.e. consisting of from a stator with dynamo sheets and a winding for three phases as well as one Rotor with linked 2-phase winding and a series resistor, however, the rotor when winding the stator with the push button switch voltage is applied, bridging two groups of contact pairs (2, 3 and 4, 5) can only move a short distance following the rotating field, since it is at this rotary movement tensions a spring (i) with a counterweight and after a short time a contact tongue (3) presses against a contact (2) via which one of the phases is now the stator winding runs that also in: liisfall a mains phase and the resulting Collapse of the rotating field a spring (i) with counterweight, the excess weight getting, the contacts (2 of 3) separates by turning the rotor backwards so that a Phase of the rotating field of the switching device separating, and finally with this reverse rotation two more stops (5 and 13), which are also located on the shaft, against makes two tongues strike (7 and 15), thereby separating these tongues from two Contacts (4 and 6) and thus the interruption of the holding current of a contactor, which is on the contacts (6 and 7) and the interruption of a further phase the rotating field of the switching device, which is located on the contacts (4 and 15) will.

2. Switching device according to claim i, characterized in that one of the contacts (2) is represented by a spring leaf, which by means of a threaded rod in its height as well as its sensitivity can be adjusted, and the sensitivity of the spring leaf made visible at the same time by means of a pointer on a scale so that it is possible to switch off the switching device not only when a phase is lost, but also perform the shutdown process when the voltage is reduced allow.

3. Switching device according to claim i or 2, characterized in that the Contact (3,: 2), which triggers the actual start of the switch-off function of the device, is equipped with a delay, whereby it is avoided that the device already performs its function whenever there is only a short-term decrease in tension.

4. Switching device according to claim i to 3 using a normal ammeter with built-in Contactor and an associated pointer on the measuring scale, characterized in that that the pointer of the ammeter does not touch the contactor, but about 1 mm runs freely under him, but from a high voltage transformer with high voltage Current is charged, so that when the pointer of the ammeter has a certain amperage, which is set with the pointer of the contactor and as an impermissible overcurrent is viewed, a spark is reached between the pointer of the ammeter and the Contactor skips through which a high-voltage relay is addressed, which performs a switching movement.

5. Switching device according to claim 4, characterized in that that in addition to the contactor for overcurrent shutdown, another separately to be switched on Contactor for undercurrent is installed, which is on the same high-voltage relay works like the overcurrent contact and triggers the shutdown process in cases in which, as a result of purely mechanical faults in the machine to be protected, a Phase and precisely the one in which the device is switched on is underloaded, z. B. as a result of reducing the air gap on one side of the stator to be protected Motor due to a bearing leak.

6. Switching device according to claim i to 5, characterized characterized that the rotating field system as a switching device for failing or sinking Voltage cooperates with the overcurrent or overcurrent and undercurrent device, where the high-voltage relay (D) interrupts any phase of the rotating field system, if it is by skipping a spark between the pointer of the ammeter and the contactor is addressed so that the rotating field system can now start working.

7th Switching device according to Claims 1 to 6, characterized in that the extended Rotor shaft still further contacts are attached and the device parts are strengthened are designed so that the device takes over the functions of the contactor itself can.