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Anlaß- und Zuschalt-Schützsteuerung für Gleichstrommotoren mit Anlaßgenerator
Bei Mehrmotorenantrieben werden die Teilmotoren meistens auf Druckknopfbefehl selbsttätig
angelassen und auf die Betriebsspannung zugeschaltet. Hierzu verwendet man beispielsweise
Anlaß-Schützsteuerungen, welche zeit- oder ankerstromabhängig einen Anlaßwilerstand
im Ankerstromkreise des Motors stufenweise kurzschließen oder die Fellerregung eines
Anlaßgenerators zeit- oder ankerstromabhängig stufenweise erhöhen. Für mehrere o-er
alle Teilmotoren kann dabei ein gemeinsamer Anlaßwiderstand oder Anlaßgenerator
mit zugehöriger Anlaß-Schützsteuerung vorgesehen werden, welcher der Reihe nach
auf die einzelnen Teilmotoren durch Schütze geschaltet werven kann. Die Verwendung
von Anlaßvorwiderstän3en ist bei größeren Motorleistungen unwirtschaftlich; zweckmäßiger
sind hierfür Anlaßgenera-Loren. Der Anlaßgenerator dient bekanntlich zum Hochfahren
des Motors auf eine Drehzahl, bei welcher die Anlaßspannung gleich der Betriebsspannung
geworden ist, auf die der Motor übergeschaltet werden soll. Ein Nullspannungsrelais
überwacht die anwachsende Anlaßspannung und vergleicht sie mit der Betriebsspannung.
Nach erfolgter Überschaltung wird der Anlaßgenerator in bekannter Weise selbsttätig
abgeschaltet. Stimmen Anlaßspannung und Betriebsspannung im Augenblick der Zuschaltung
nicht genau überein, oder ändert sich die Betriebsspannung oder die Erregung des
Anlaßgenerators unmittelbar nach der Zusch'altung, dann treten Ausgleichströme auf,
welche den Anlaßgenerator überlasten und. Drehzahlstörungen bei andern von der Betriebsspannung
gespeisten Motoren hervorrufen können.
Diese Gefahr ist bei Anlaßgeneratoren
mit selbsttätiger Anlaß-Schützsteuerung besonders groß, weil die Schutzsteuerung
die Anlaßspannung iri grober Stufenfolge steuert, so daß Gleichheit der. Anlaßspannung
mit einer beliebigen Betriebsspannung nur einen Augenblick lang als rasch veränderlicher
Durchgangszustand innerhalb der selbsttätig fortschreitenden Höherregelung der Anlaßgeneratorspannung
besteht. Erfolgt die Parallelschaltung beispielsweise in einem Augenblick, in welchem
sich das Erregerfeld des Anlaßgenerators innerhalb einer Schaltstufe noch in sehr
raschem Aufbau befindet, dann können trotz des richtig überwachten Parallelschaltungszeitpunktes
Ausgleichströme entstehen, welche den Anlaßgenerator überlasten und auf die Betriebsspannung
zurückwirken. Bei Mehrmotorenantrieben kann eine stoßartige Drehzahlstörung der
bereits im Betrieb befindlichen Arbeitsmaschinen infolge solcher Ausgleichströme
bewirken, daß das in Bearbeitung begriffene Gut, z. B. eine Papierbahn, reißt u.
dgl. mehr. Bei zu frühzeitiger Parallelschaltung besteht die Gefahr einer Überlastung
des Betriebsspannungsgenerators; je weniger zusätzliche Belastung dieser Generator
im Augenblick erträgt, um so größer ist die Gefahr des Ansprechens seiner Überstrom-Sicherheitseinrichtungen,
das heißt der Stillsetzung des ganzen Mehrmotorenantriebs.
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Durch die Erfindung sollen diese insbesondere bei Gleichstrommehrmotorenantrieben,
z. B. Papiermaschinenantrieben od. dgl.; schwerwiegenden Nachteile, welche die bisher
bekanntgewordenen Anlaß- und Zuschalt-Schützsteuerungen für Gleichstrommotoren mit
Anlaßgenerator aufweisen, vermieden werden.
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Diese Aufgäbe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der in bekannter
Weise selbsttätig mit zeit- oder ankerstromabhängiger Folgeschaltung der Anlaßschütze
gesteuerte Anlaßvorgang von einem Spannungsdifferenz- oder Spannungsverhältnisrelais
überwacht wird, welches bei Gleichheit oder bei einer vorbestimmten Spannungsdifferenz
oc.er prozentualen Überhöhung der Anlaßspannung, verglichen mit der Betriebsspannung,
den Motor über ein Hilfsschütz vom Anlaßgenerator abschaltet; unmittelbar danach
wird dann, z. B. mittels eines Kontaktes desselben Hilfsschützes, das Betriebsschütz
des Motors angesteuert, welches den in der Zwischenzeit in seiner Drehzahl nur wenig
abgefallenen Motor an die Betriebsspannung anschaltet.
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Die bisherigen Schwierigkeiten einer wenn auch nur kurzzeitigen Parallelschaltung
eines Anlaßgenerators mit fortwährend steigender Erregung zur Betriebsspannung sind
dadurch vermieden. Der etwa noch mögliche, aber vermeidbare Überschaltstromstoß
bedeutet nunmehr nur noch einen verhältnismäßig geringen Energieausgleich zwischen
dem Generator der Betriebsspannung und dem zugeschalteten Motor, nicht mehr, wie
bei Parallelschaltung des Anlaßgenerators auf die Betriebsspannung, einen Energieausgleich
zwischen dem Anlaßgenerator bzw. dem Netz seines Antriebsmotors und dem Betriebsspannungsgenerator.
Durch geeignete Auslegung der überwachten Spännungsdifferenz oder des Spannungsverhältnisses
von Anlaß- und Betriebsspannung im Augenblick der Abschaltung des Anlaßgenerators
durch das Hilfsschütz, kann man den Drehzahlabfall des während der Überschaltung
kurzzeitig ungespeisten Motors berücksichtigen, derart, daß cer Motor im Augenblick
der Zuschaltung an c:ie Betriebsspannung praktisch keinen Strom aufzunehmen braucht
und erst bei weiterem Drehzahlabfall beginnt, seinen betriebsmäßigen Laststrom anzufordern.
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Als den Anlaßvorgang überwachendes Spannungsdifferenz- oder Spannungsverhältnisrelais
kann beispielsweise ein an sich bekanntes elektromagnetisches o-' er elektrodynamisches
Kontaktgerät mit zwei Spannungsspulen entgegengesetzten Wirkungssinnes dienen, dessen
Ansprechwert gegebenenfalls mittels Widerständen, parallel oder in Reihe zu den
Steuerspulen oder durch Windungszahlunterschiede einstellbar ist.
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Eine selbsttätige Anlaß- und Zuschalt-Schützsteuerung nach der Erfindung
kann auch gemeinsam für mehrere nacheinander anzulassende und zuzuschaltende Motoren
vorgesehen werden, einschließlich des Überwachungsrelais und des Hilfsschützes zur
Abschaltung des Anlaßgenerators. Dies ist beispielsweise wichtig für auf Drückknopfbefehl
selbsttätig nacheinander anzulassen e und in Betrieb zu bringende Teilmotoren eines
Gleichstrommehrmotorenantriebs, z. B. eines Papiermaschinenantriebs. Durch an sich
bekannte Verriegelungen unzulässiger Druckknopfbefehle kann gegebenenfalls dafür
gesorgt werden, daß die Reihenfolge der anzulassenden Motoren zwangläufig eingehalten
werden muß.
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Die Erfindung ermöglicht die Inbetriebnahme eines Teilmotors bei beliebiger
Betriebsspannung in um so kürzerer Zeit, je niedriger die Betriebsspannung, z.B.
die für das Einziehen einer Papierbahn erforderliche Spannung ist, im Gegensatz
zu den bekannten, von der Betriebsspannung gespeist anlaufenden Motoren mit Ankervorwiderstand
sstufen und Zeitwächtersteuerung der Anlaßschütze, bei welchen die Dauer eines Anlaßvorgangs
unabhängig von der Höhe der Betriebsspannung immer dieselbe ist.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt das grundsätzliche Schaltbild einer
Anlaß- und Zuschalt-Schützsteuerung nach der Erfindung, welche für mehrere Teilmotoren
gemeinsam vorgesehen -ist unter Weglassung der an sich bekannten Anlaß-Schützsteuerung
für den Anlaßgenerator und aller für die Erfindung unwesentlichen betriebsmäßigen
Verriegelungen. Es sind zwei Teilmotoren i, 2 eingezeichnet, welche mittels des
Anlaßgeneratorsatzes q. auf Druckknopfbefehl selbsttätig anzulassen und auf die
Betriebsspannung 3 zuzuschalten sind; die Steuerleitungen 2o bis 24 sind jedoch
für den Anschluß noch weiterer Teilmotoren vorgesehen. Der Anlaßgenerator wird von
einem Drehstrommotor angetrieben, welcher aus dem Netz 5 gespeist ist und über das
Schütz 6 eingeschaltet werden kann. In an sich bekannter Weise wird dann über nicht
gezeichnete Zeitwächter die Anlaßgeneratorerregung stufenweise selbsttätig erhöht,
nachdem ein Teilmotor durch Druckknopfbefehl an den Anlaßgenerator angeschaltet
ist.
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Für jeden Teilmotor ist ein Einschaltschütz 12 bzw. 1q. und ein Betriebsschütz
13 bzw. 15 vorgesehen mit Selbstschaltekontakten nach erfolgter Ansteuerung.
Das
Einschaltschütz 12 des Teilmotors i beispielsweise erhält Einschaltbefehl vom Druckknopf
17, das des Motors 2 vom Druckknopf i9; Ausschaltdruckknöpfe sind 16 bzw. 18. Die
Steuerspannung für die Schützspulen und die Fellerregung 26 des Anlaßgenerators
liefert das Netz 7.
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Den Anlaßvorgang überwacht ein Spannungsverhältnisrelais 8 mit zwei
Spannungsspulen entgegengesetzten Wirkungssinnes, welche von der Betriebsspannung
und von der anwachsen 'en Anlaßspannung gespeist sind uni deren Steuerspulenkreise
mittels einstellbarer Vorwiderstäne abgleichbar sind; cfiese Spulen sind dauernd
eingeschaltet, so daß zu Beginn eines Anlaßvorgangs die Wirkung d.er Betriebsspannungsspule
den einen Relaiskontakt (in der Figur oben) geschlossen hält.
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Der Stromverlauf beim Schließen des Druckknopfkontaktes 17 ist leicht
zu verfolgen: über dien »Halt«-Druckknopfkontakt 16 zur Einschaltschützspule 12
und weiter über den Ruhekontakt des Betriebsschützes 13 zum »Ein«-Druckknopfkontakt
17 uni zur Steuerleitung 2,1; von da zum rechten Arbeitskontakt des Überwachungsrelais
8 und über den Ruhekontakt eines Verriegelungsschützes ii und eines Zeitrelais 27
zurück zum Netz 7. Im Augenblick der Ansteuerung von 12 wird der Motor i an die
Leitung 2o angeschlossen. Ferner schaltet ein Arbeitskontakt desselben Schützes
über die Steuerleitung 23 das Verriegelungsschütz ii und das Hilfsschütz 9 an, wobei
letzteres die Leitung 2o mit dem Anlaßgenerator verbindet. Die zweite Anlaßgeneratorleitung
ist dauernd mit der einen Betriebsspannungsleitung verbun' en. Das Einschaltschütz
12 hält sich fest über die Steuerleitung 22, welche nach Ansprechen des Verriegelungsschützes
ii über einen Arbeitskontakt dieses Schützes gespeist wird. Ein weiterer Arbeitskontakt
25 schaltet das Schütz 6 des Motors des Anlaßgenerators ein und veranlaßt damit
in der Folge das Einsetzen einer an sich bekannten, nicht gezeichneten, z. B. über
Zeitwächter selbsttätig gesteuerten Anlaß-Schützsteuerung, welche die Anlaßspannung
stufenweise zum Anwachsen bringt. Gleichzeitig öffnet der Ruhekontakt von ii den
Stromkreis der Steuerleitung 2q., so daß während eines einmal angesteuerten Anlaß-
und Zuschaltvorgangs kein anderer Teilmotor auf Druckknopfbefehl angesteuert werden
kann.
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`'Fenn der Anlaßvorgang so weit gediehen ist, daß das Überwachungsschütz
8 anspricht, dann schließt der zweite Arbeitskontakt desselben (in der Figur unten)
den Steuerspulenstromkreis eines Zusatzschützes io, welches sich danach festhält
und einen Ruhekontakt öffnet, der das Hilfsschütz 9 zum Abfallen bringt, so daß
der Teilmotor im Sinne der Erfindung vom Anlaßgenerator abgeschaltet wird. Gleichzeitig
aber steuert ein Arbeitskontakt des Schützes io, über einen Ruhekontakt des abgefallenen
Schützes 9, die Steuerleitung 21 und über einen Arbeitskontakt des Einschaltschützes
12 die Steuerspule des Betriebsschützes 13 an, welches sich danach selbst
festhält und .den Teilmotor auf die Betriebsspannung zuschaltet. Ein weiterer Arbeitskontakt
28 des Schützes io dient zur Ansteuerung des Zeitrelais 27 in der Speiseleitung
der Schützspulen io, ii, so daß kurz nach vollen'eter Zuschaltung des Teilmotors
an die Betriebsspannung diese Schütze abfallen uni für einen neuen Anlaßvorgang
bereit sind. Das Einschaltschütz 12 schaltet ab, wenn sich der Arbeitskontakt des
Verriegelungsschützes ii beim Abfallen cesselben öffnet.
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Die Überschaltung eines Teilmotors von Anlaß- auf Betriebsspannung
erfolgt auf c:iese Weise innerhalb einer so kurzen Zeit, daß eine praktisch stoßfreie
Zuschaltung eines beliebigen Teilmotors möglich ist bei kürzester, von der Höhe
der Betriebsspannung abhängiger Anlaßzeit, auch bei Verwen _ung an sich bekannter
Anlaß-Schützsteuerungen mit Zeitwächtern zur selbsttätigen Höherregelung der Spannung
des Anlaßgenerators an Stelle ankerstromabhängiger Schützsteuerungen, welche als
gemeinsame Steueranordnungen für mehrere Teilmotoren unterschiedlicher Leistung
weniger geeignet sind.