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Fortschalteinrichtung für die gestaffelte stromüberwachte Einschaltung
der Motoren von Mehrmotorenantrieben oder von anderen Verbrauchern lief i\lehrinotorenantrieben.
wie sie beispielsweise in der Fördertechnik. Papier- und Textilindustrie od. <1-l.
ange%\ endet Nverden. bestellt vielfach die N otwelldigkeit, daß die Motoren nacheinander
in einer bestimmten Reihenfolge eingeschaltet «erden. Die gestaffelte Einschaltung
der einzelnen Antriebe ist einmal durch die betrieblichen Eigenheiten der Anlage
bedingt. so z. 1>. bei einer Förderanlage, bei der die allfördernden \-or
den zufördernden Bändern in lietriel> genommen \\erden müssen, damit nicht Fördergut
auf noch stcileiitle Fördereinrichtungen geleitet wird. Andererseits inul3 die Einschaltung
schon deshalb gestaffelt \-or sich gehen, weil die gleichzeitige l@inschaltung mehrerer
Motoren oder soiisti'"er Verbraucher zu tiiiztilässigen '-'\etzl>elasttiilgeil führen
würde. i3ei einer bekannten Fortschaltsteuerung für 'Mehrmotorenantriebe sind die
Spulen der Einschaltschütze abwechselnd an zwei Steuersammelschienen angeschlossen,
die von einem Zeitwerk wechselweise an Spannung gelegt werden, so daß die gestaffelte
Einschaltung der Motoren zeitabhängig erfolgt. Bei rein zeitabhängiger Überwachung
der Fortschaltung besteht aber der Nachteil, daß- entweder betrieblich unerwünscht
lange Einschaltzeiten für die Gesamtanlage entstehen oder daß der nächstfolgende
Motor angelassen wird., bevor der Anlaufstrom des zuvor eingeschalteten Motors abgeklungen
ist, was wiederum zu unerwünschten Stromstößen und Netzbelastungen führt. Ein weiterer
Mangel dieser rein zeitabhängigen Überwachung der Schaltfolge besteht darin, daß
auch dann weitergeschaltet wird,
wenn einer der Motoren nicht hochläuft,
also abgebremst ist.
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Man strebt daher an, die Fortschaltung stromabhängig zu überwachen,
weil auf diese Weise sichergestellt wird, daB die Einschaltung eines lfotors von
solchen Mehrmotorenantrieben erst dann erfolgt, werm der Anlaufstrom des zuvor eingeschalteten
Motors genügend abgeklungen ist. Die einfachste Maßnahme hierzu besteht darin, daß
man eine Schaltung verwendet, bei der jedem Motor ein Stromwächter zugeordnet ist.
Eine solche Einrichtung ist aber verwickelt in ihrem Aufbau und kostspielig.
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Neuerdings ist eine Fortschalteinrichtung vorgeschlagen worden, bei
der man mit einem einzigen Stromwächter für die schrittweise Einschaltung einer
an sich unbegrenzten Zahl von Motoren auskommt. Nach diesem Vorschlag wird jeweils
eine Phase aller einzuschaltenden Motoren an eine von einer Hauptphase gespeiste
Hilfsphase angeschlossen, die eine Stromwächterspule enthält. Diese Motorphase wird
beim Einschalten des nüchstfolgenden -Motors von der Hilfsphase ab- und unmittelbar
an die Hauptphase umgeschaltet. Mit anderen Worten heißt das, daß die Stromwächterspule
nach diesem Vorschlag immer nur von dem zu dem gerade eingeschalteten Motor gehörenden
Phasenstrom durchflossen und nacheinander in eine der Phasen der anzulassenden Motoren
geschaltet wird, die nach beendetem Anlassen aus dem Stromüberwachungskreis herausgenommen
und mit allen Phasen an die Speiseleitung angeschlossen werden. Die Art und «'eise,
wie die Schaltgeräte eingelegt werden. ist dabei un-,vesentlich; wesentlich ist
nur, daß der Stromwächterkontakt in einer Steuer- und Verriegelungsleitung liegt,
die, solange sie unterbrochen ist, das Einlegen des nächsten Motorschaltgerätes
verhindert.
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Die Vorteile einer solchen. von einem einzigen Stromwächter überwachten
Fortschalteinrichtung liegen auf der Hand; ihre Anwendung ist jedoch auf solche
Anlagen beschränkt, bei denen die einzelnen Klotoren oder sonstigen Verbraucher
von gleicher oder annähernd gleicher Leistung sind. da man an die Größe des einmal
festgelegten Ansprechwertes des Stromwächters gebunden ist. Aber auch bei 11ehrmotorenantrieben,
bei denen die einzelnen Motoren von unterschiedlicher Leistung sind, kann rnan gelegentlich
mit Vorteil von dieser Fortschalteinrichtung Gebrauch machen, nämlich immer dann,
wenn sich die Gesamtzahl der Motoren in einzelne Gruppen von 'Motoren von gleicher
oder annähernd gleicher Leistung zusammenfassen läßt.
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Die Schaltfolge jeder dieser Motorengruppen wird dann für sich von
je einem Stromwächter überwacht. 1 Iandelt es sich aber, wie es vielfach der Fall
ist, um solche Mehrmotorenantriebe, bei denen Motoren von ganz verschiedener Leistung
vorhanden sind, darin ist die beschriebene Fortschalteinrichtung nicht zu verwenden
bzw. sie macht in logischer Folge wieder die Verwendung von je einem Stromwächter
für _jeden Einzelmotor erforderlich.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Fortschalteinrichtung
für die gestaffelte stromüberwachte Einschaltung der Motoren von Mehrmotorenantrieben
oder für die Einschaltung sonstiger Verbraucher zu schaffen, die nicht mit den :Nachteilen
der bekannten Einrichtungen behaftet ist, also auch die Einschaltung beliebig vieler
Motoren völlig unterschiedlicher Leistung unter Einhaltung kürzester Einschaltzeiten
gestattet.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur stromabhängigen
Überwachung die an einem Widerstand oder an einer Drosselspule od. dgl. in der Gesamteinspeisung
der Motoren infolge der Anlaufströme entstehenden Spannungsspitzen herangezogen
werden, indem sie beispielsweise über einen Transformator und eine Gleichrichteranordnung
einen oder mehrere Kondensatoren auf- und entladen, die mit den beiden Wicklungen
eines polarisierten Relais in Reihe liegen, dessen Kontakte im Fortschaltkreis liegen
und das durch den Lade- und Entladestrom des Kondensators oder der Kondensatoren
in je eine Endlage gesteuert wird.
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Das stromabhängige Überwachungsgerät nach der Erfindung macht also
von der Tatsache Gebrauch, daß die beim Einschalten eines der Motoren ansteigenden
und abfallenden Werte des;.Anlaufstromes eine proportionale Änderung der Größe der
Ladespannung des Kondensators oder der Kondensatoren zur Folge haben. Da bei der
fortlaufenden Zuschaltung der Motoren der an dem Widerstand in der Gesamteinspeisung
entstehende Spannungsabfall anwächst, steigt auch die im Kondensatorkreis auftretende
Spannung verhältnisgleich hierzu an und ist somit ein Maß für die je@veilige Belastung,
die sich aus der Summe der Leistungen aller hinter dem 'Widerstand angeschlossenen
und eingeschalteten lfotoren ergibt. Die Arbeitsspannung des Kondensators wird je
nach der Größe der jeweiligen Anlage, d. h. abhängig von der Anzahl und Größe der
-Klotoren bemessen.
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An Stelle eines einzigen Kondensators können auch mehrere miteinander
in Reihe geschaltete Kondensatoren entsprechender Größe verwendet werden. Auf diese
«'eise können die Arbeitsspannung des Kondensators und damit der Anwendungsbereich
der Fortschalteinrichtung, bezogen auf den Konden@ sator, beliebig vergrößert werden,
so daß die Anwendbarkeit der Fortschalteinrichtung durch die Größe der angehängten
Last kaum eine Begrenzung erfährt. Im übrigen wird der Anwendungsbereich dieser
Einrichtung durch die Größe des Transformators und die Plattenzahl des Gleichrichters
festgelegt. Bei besonders umfangreichen Anlagen kann man sich auch ohne Überbemessung
des Transformators, des Kondensators und des Gleichrichters dadurch behelfen, daß
die Primärwicklung des Transformators auf den Widerstand in der Einspeisung einer
anderen Motorengruppe umgeschaltet wird.
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Um mit Sicherheit ein verfrühtes Fortschalten der Einrichtung zu verhindern,
ist es zweckmäßig, außer dem stromrichtungsabhängigen Relais noch -einempfindlicheres
Hilfsrelais zu verwenden, dessen Kontakt in Reihe mit den Kontakten des polarisierten
Relais im Fortschaltkreis liegt. und das seinen Kontakt öffnet, sobald es erregt
wird. Diese: Hilfsrelais
spricht dann sofort beirn.\l)kli.iigeii
der,Anlaufstronispitze an bzw. bleibt angezogen, da es bereits während des ansteigenden
Astes.der Kurve des Anlaufstromes angesprochen hat. Diese Vereinigung von polarisiertem
Relais und Hilfsrelais bewirkt dann, (laß der Fortschaltkreis erst dann zur Freigabe
wieder geschlossen wird, wenn das polarisierte Relais unter <lern Einfluß des
Entladestromes des Kondensators seinen Kontakt wieder geschlossen hat und (las Hilfsrelais
nicht mehr erregt wird und somit abgefallen ist. Die Entladung des Kondensators
bis auf den Wert der abgeklungenen Spannung am Ausgang des Gleichrichters erfolgt
in weiterer Ausbildurig der Erhndung über einen parallel zum Gleichrichterausgang
liegenden Widerstand. Dieser Entladewiderstand wird zweckmäßig so bemessen, (laß
bei absinkender äußerer Spannung die Entladung des Kondensators möglichst uriverzögert,
aperiodisch folgt, wodurch eine Fortschaltung zum frühestmöglichen Zeitpunkt erzielt
wird.
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In weiterer :lusbildun@g der Erfindung ist es vorteiihaft, einen Hilfskondensator
zu verwenden, der parallel zum Entladungswiderstand geschaltet ist. Die Größe der
zulässigen Arbeitsspannung dieses Hilfskondensators, der die Aufgabe hat, die Gleichspannung
zu glätten, wird zweckmäßig derjenigen des .-'1rl>eitskoiideiisators angepaßt.
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Die Größe des Hilfskondensators ist im übrigen so zu wählen, daß er
zwar einerseits für die Oberwellen der Gleichspannung ein wirksamer Saugwiderstand
ist, (laß jedoch andererseits durch ihn der an den Zugspulen der Relais auftretende
Steuerimpuls keine zu große Schwächung erfährt. Für die Kondensatoren können Elektrolytkondensatoren
hoher Prüfspamiung mit verhältnismäßig sehr kleinen Abmessungen verwendet werden.
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Die eigentliche Fortschaltung kann mittels Schützen oller ähnlichen
Schaltgeräten erfolgen, die z. B. in an sich bekannter Weise über zwei Ansprechsammelschienen
so gesteuert werden, daß die eine ,\nsprechsammelschiene die Schütze der Motoren
mit ungeraden Ordnungstiumm@ern, die andere Ansprechsammelschiene die Schütze der
-Motoren mit geraden Ordnungsnummern speist. Die Ansprechsaminelschienen werden
zweckmäßig unter Zuhilfenahme eines Schrittschaltwerkes an sich bekannter .'\rt
oder mittels Hilfsschützen od. dgl. in Abhängigkeit von den Impulsen des stromabhängigen
Überwachungsgerätes al>w-echselnd an Spannung gelegt.
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Das abwechselnde Anspannunglegen der beiden :\nsl>reclisaininelschienen
kann in an sich bekannter Weise auch mittels eines Zeitwerkes erfolgen, wobei darin
(lern :\titriel) des Zeitwerkes die Kontakte des stromabhängigen Cberwachungsgerätes
vorgeschaltet werden. Während bei rein zeitabhängiger überwacliung auch dann fortgeschaltet
wird, wenn einer der Motoren nicht hochläuft, ist dies frei einer Fortschalteinrichtung,
bei der (lern Zeitwerk das stromabhängige Cl)erw achutigsgerät gemäß der Erfindung
vorgeschaltet ist, nicht möglich. Denn sobald die angestiegene Stromspitze nicht
wieder abklingt, bleibt der .\rbeitskondensator in gleicher Höhe auf-"ehaden, so
daß (las polarisierte Relais nicht mehr zurückschalten kann. Bei einem schon während
des Hochlaufens abgebremsten Motor spricht der sowieso vorhandene thermische Auslöser
an und wirft das Motorschaltgerät wieder heraus. Nach Abkühlung des Wärmeauslösers
erfolgt ein abermaliger Einschaltversuch, falls die Fortschaltein.richtung nicht
von Hand oder selbsttätig abgeschaltet wird, da das polarisierte Relais durch Abschaltung
des nicht hochgelaufenen Motors wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
an Hand dessen die stromabhängige Fortschalteinrichtung gemäß der Erfindung hinsichtlich
Aufbau und Wirkungsweise nachfolgend näher erläutert wird: Es sind I bis VIII die
Motoren eines Mehrmotorenantriebes, die, wie die Zeichnung schon erkennen läßt,
hinsichtlich ihrer Größe bzw. Leistuhg völlig verschieden voneinander sind.
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Die Motoren I bis VIII sind an einem Abzweig RST eines Drehstromnetzes
angeschlossen und sollen beispielsweise in der aus ihrer Bezifferung ersichtlichen
Reihenfolge eingeschaltet werden.. Zu jedem Motor gehört ein Schaltgerät
a, b, c, d, e, f, g und Ir,
beim Ausführungsbeispiel in Form je eines
Einschaltschützes.
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Zur stromabhängigen Überwachung der gestaffelten Einschaltung der
Motoren I bis VIII dient gemäß der Erfindung eine Fortschalteinrichtung, bei der
die an, einem Widerstand i in einer Phasenleitung der Gesamteinspeisung der Motoren
infolge der Anlaufströme entsprechender Spannungsspitzen als Impulsgabe für die
stromüberwachte Fortschaltung herangezogen werden. Die an dem Widerstand. i proportional
zu den ansteigenden und abklingenden Anlaufströmen auftretenden Spannungsimpulse
werden in demTransformator 2 auf einen zweckmäßigen Wert umgespannt, in der,Trockengleichrichteranordnung
3 gleichgerichtet und dienen dann zur Ladung bzw. Entladung des Kondensators 5,
der in Reihe mit einem polarisierten Relais 4 liegt. Das letztere wird durch den
Lade- bzw. Entladestrom des Kondensators 5 jeweils in eine Endlage gesteuert. In
Reihe mit dem polarisierten Relais 4 liegt das noch empfindlichere Hilfsrelais 6.
Die Entladung des Kondensators 5 beim Abklingen des Anlaufstromes auf den entsprechen-den
Wert der Spannung am Ausgang der Gleichrichteranordnung erfolgt über den Entladewiderstand
8, der parallel zum Ausgang der Gleichrichteranordnung geschaltet ist. 7 istein
Hilfskondensator für die Glätturig der Gleichspannung, der parallel zum Entladewiderstand
8 liegt.
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Zur Steuerung der Einschaltschütze a bis 1c dient das Hilfsnetz
mit den Steuerleitungen i und k in Verbindung mit zwei Ansprech.sammelschienen
A und B, die durch den Umschaltkontakt o1 eines Schrittschaltwerkes o abwechselnd
an Spannung gelegt werden. Die Steuerleitungen i und k sind z. B.,
wie nicht weiter dargestellt, von zwei Hauptphasen des Netzes RST abgezweigt. Die
Spule des Schrittschaltwerkes o, dessen Umschaltkontakt o, bekanntlich jeweils nur
nach einem vollen Arbeitsspiel, d. h. jeweils nur beim Ansprechen seinen Umschaltkontakt
umlegt,
beim Abfallen dagegen den Umschaltkontakt in der jeweiligen Lage beläßt, ist an
die Steuerleitung k und eine Abzweigung rra der Steuerleitung i des Hilfsnetzes
angeschlossen. In dieser Abzweigung liegen auch die Kontakte der Relais 4 und 6
des Überwachungsgerätes.
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Bei der gezeichneten Ausgangslage der Fortschalteinrichtung sind die
Einschaltschütze a bis h einmal an die Steuerleitung k des Hilfsnetzes und
andererseits abwechselnd an die Ansprechsanimefschienen A und B angeschlossen. Jedes
der Einschaltschütze steuert einen Umschaltkontakt a2 bis 1121 der die Spulenspeiseleitung
von der zugehörigen Ansprechsammelschiecie A oder B auf je eine Halteleitung
p umschaltet, die an die Steuerleitung i angeschlossen sind. Ferner besitzt jedes
Einschaltschütz einen zugehörigen Schließkontakt a3 bis g3 im Spulenstromkreis des
nächstfolgenden Einschaltschützes, wodurch verhindert wird, daß die Einschaltschütze
ansprechen, bevor das vorhergehende in Tätigkeit getreten ist.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Wird der Steuerschalter
n eingelegt, so wird die Spule des Schrittschaltwerkes o erregt. Dieses spricht
an und schaltet seinen Umschaltkontakt in die Gegenlage, so daß das Einschaltschütz
a über die Steuerleitung k und die Hilfssarnmelschiene A erregt wird.
Das Einschaltschütz a zieht an und schaltet den Motor I ein. Gleichzeitig steuert
Einschaltschütz a seinen Umschaltkontakt a2 in die andere Lage, so daß nunmehr die
Spule des Einschaltschützes a über die Halteleitung p an die zweite
Steuerleitung i gelegt wird. Beim Anziehen des Ein, schaltschützes d wird außerdem
dessen Schließkontakt a3 im Spulenstromkreis des nächstfolgenden Einschaltschützes
b geschlossen.
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Der Anlaufstrom des eingeschalteten Motors I erzeugt am Widerstand
i des Überw achutigsgerätes einen Spannungsabfall, der proportional dem Anlaufstrom
ansteigt und abklingt und über den Transformator 2 und die Gleichrichteranordnung
3 zu einer Ladung und Entladung des Kondensators 5 führt. Zunächst spricht auf den
Ladestrom das empfindliche Hilfsrelais 6 an, so daß sein Kontakt in der Leitung
nc öffnet. Steigt der Ladestrom weiter an, so steuert das polarisierte Relais 4
seinen Kontakt, der mit dem Kontakt des Hilfsrelais 6 in Reihe liegt, in die andere
Endlage. Beim Abklingen der Anlaufstromspitze steuert umgekehrt das polarisierte
Relais 4 um, und anschließend fällt das Hilfsrelais ab, so daß dessen Kontakt
geschlossen wird. In diesem Augenblick wird die Spule des Schrittschaltwerkes o
erneut über die geschlossenen Kontakte der Relais 4 und 6 erregt; das Schrittschaltwerk
o spricht an und steuert seinen Umschaltkontakt zurück in die gezeichnete Lage.
Dies hat zur Folge, daß das Einschaltschütz b über den geschlossenen Schließkontakt
a3 erregt wird. Nunmehr schaltet das l:itrschaltschiitz b den Motor 11 ein,
schaltet sich auf Selbstschaltung um und schließt seinen Schließkorttakt b3 in dem
Spulenstromkreis des Einschaltschützes c des :Motors III, der wiederum erst dann
zuäeschaltet wird, wenn der von demÜberwachungsgerät i bis 8 überwachte Anlaufstrom
des Motors II abgeklungen ist. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich sinngemäß,
bis das Einschaltschütz h den letzten Motor VIII einschaltet.
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Zusammenfassend sei nochmals hervorgehoben, daß durch die Fortschalteinrichtung
gemäß der Erfindung erstmalig erreicht wird, daß mit Hilfe eines einzigen Überwachungsgerätes
eine beliebige Anzahl von Motoren oder anderen Verbrauchern völlig unterschiedlicher
Leistung bzw. Größe stromüberwacht und gestaffelt eingeschaltet werden kann.
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Die Erfindung ist im übrigen nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Hinsichtlich des Fortschaltkreises können an Stelle eines Schrittschaltwerkes,
das in an sich bekannter Ausführung mittels Quecksilberkontakten arbeitet, auch
andere Einrichtungen in Verbindung mit Hilfsschützen oder in Verbindung mit einem
Zeitwerk angewendet werden. Auch hinsichtlich des eigentlichen Überwachungsgerätes
ist die Erfindung nicht auf die gezeigte Vereinigung von Energierichtungsrelais
(polarisiertes Relais) und Hilfsrelais, Kondensator und Gleichrichteranordnung beschränkt.
Abweichungen hinsichtlich der verwendeten Mittel und ihrer Anordnung sind also durchaus
möglich. Kernzeichnend für die Erfindung ist, daß die an einem Widerstand in der
Gesamteinspeisung einer größeren oder kleineren Gruppe von Motoren oder sonstigen
Verbrauchern als Folge des ansteigenden und abklingenden Anlaufstromes bzw. Einschaltstromes
entstehenden Spannungsspitzen für die gestaffelte stromüberwachte Einschaltung der
Motoren eines Mehrmotorenantriebes oder von sonstigen Verbrauchern, elektrischen
Apparaten od: dgl. herangezogen werden.