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Anlaßvorrichtung für einen wahlweise mit verschieden großen Netzspannungen
zu betreibenden Drehstrommotor mit mehreren umschaltbaren Teilwicklungen Es ist
bekannt, die Ständerwicklung eines Drehstrommotors derart zu unterteilen, daß sich
verschiedene Schaltungsmöglichkeiten ergeben, die den wahlweisen Anschluß des Motors
an unterschiedliche Netzspannungen erlauben. Dadurch können z. B. fahrbare Arbeitsmaschinen,
Kompressoren, Schweißaggregate usw. entsprechend den beispielsweise auf verschiedenen
Baustellen vorhandenen unterschiedlichen Spannungen umgeschaltet werden.
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Derartige Umschaltungen können entsprechend der jeweiligen Netzspannung
durch Umklemmen vorgenommen werden. Eine Umschaltung mittels Schütze wird meist
zu kostspielig und erfordert zuviel Platz sowie eine große Anzahl von Schützen.
Weiterhin kann es mit Rücksicht insbesondere auf meist schwache Bemessung derartiger
Netze vorteilhaft sein, übermäßig große Einschaltstromstöße dadurch zu vermeiden,
daß man die sich aus der Unterteilung der Wicklungen ergebenden Umschaltmöglichkeiten
dazu benutzt, Anlaßstufen zu schaffen, über die der Übergang auf die Betriebsschaltung
erfolgen kann.
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Man kann zwar die Umschaltung durch einen mechanisch betätigten Reihenschalter
durchführen, derartige Reihenschalter beherrschen jedoch nur recht geringe Schaltleistungen.
Im Hinblick darauf, daß sie geeignet sein müssen, den Kurzschlußstrom eines Motors
abzuschalten, können sie nur entsprechenden
Motorleistungen zugeordnet
werden, bzw. es müssen sehr große Schaltgeräte verwendet werden. Um bei kurzzeitigem
Spannungsabfall oder Ansprechen des Wärmeauslösers eine Abschaltung bewerkstelligen
zu können, wäre hierbei zusätzlich ein für den höchsten Linienstrom bei niedrigster
Spannungsstufe zu bemessender Schutzschalter oder ein größeres Schütz erforderlich.
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Bei der Erfindung handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Weiterbildung
einer Anlaßvorrichtung nach dem Patent 968 728. Die Erfindung bezieht sich
demzufolge auf eine Anlaßvorrichtung für einen wahlweise mit verschieden großen
Netzspannungen zu betreibenden Drehstrommotor mit mehreren umschaltbaren Teilwicklungen,
von denen aus motorfremde Erregerwicklungen gespeist werden. Nach dem Hauptpatent
wird der Anlaufvorgang selbsttätig über Schütze gesteuert, die von einzelnen Teilabschnitten
der Motorwicklungen, unabhängig von der Größe der angelegten Netzspannung, unmittelbar
oder über Vorwiderstände mit annähernd gleicher Erregerspannung versorgt werden.
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Während bei dem Gegenstand des Hauptpatentes der Anschluß des mit
einer unterteilten Wicklung ausgerüsteten Drehstrommotors in der Regel über einen
Sparumspanner erfolgt, kommt dieser bei der Anordnung nach der vorliegenden Zusatzerfindung
in Fortfall. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die
Teilwicklungen des Drehstrommotors mehrere für den Abgriff der Steuerspannung dienende
Anzapfpunkte erhalten, deren Auswahl j e nach der angelegten Spannung selbsttätig
mittels Hilfsvorrichtungen und zwangläufig je nach der Einstellung des mechanisch
betätigten Schaltgerätes mittels weiterer Hilfsvorrichtungen erfolgt.
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Eine weitere, besonders vorteilhafte Vorkehrung nach der Erfindung
besteht in einer Kombination eines mechanisch betätigten Schaltgerätes einer ersten
Gattung, beispielsweise eines Reihenschalters, mit einem oder mehreren elektrisch
betätigten Schaltern einer zweiten Gattung, beispielsweise Schützen, derart, daß
beim Einschalten zuerst das Schaltgerät der ersten Gattung und daraufhin die elektrisch
betätigten Schalter der zweiten Gattung und beim Ausschalten zunächst die Schalter
der zweiten Gattung und dann das Schaltgerät der ersten Gattung schalten, so daß
die Schaltleistung von den elektrisch betätigten Schaltern der zweiten Gattung übernommen
wird und das Schaltgerät der ersten Gattung stromlos schaltet. Die zum zwangläufigen
Schalten dienenden Hilfsvorrichtungen können aus am Schaltgerät der ersten Gattung
vorgesehenen Hilfsvorrichtungen bestehen, die beim Schalten dieses Schaltgerätes
in eine unvorhergesehene, d. h. der jeweiligen Netzspannung nicht entsprechende
Stellung die Speisung der Spulen der Leistungsschalter der zweiten Gattung unterbrechen.
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Die Kontakte der Schalter beider Gattungen können beim Ausschalten
dadurch zu verschiedenen Zeiten in Tätigkeit treten, daß entweder die Steuerspannung
den Betätigungsspulen des Leistungsschalters bzw. der Leistungsschalter der zweiten
Gattung erst durch das Schließen der Kontakte des stromlos schaltenden Schaltgerätes
der ersten Gattung aufgedrückt wird oder daß die Steuerspannung des Leistungsschalters
bzw. der Leistungsschalter der zweiten Gattung durch die Betätigung des stromlos
schaltenden Schaltgerätes der ersten Gattung so frühzeitig unterbrochen wird, daß
die Kontakte des Leistungsschalters der zweiten Gattung bereits die Hauptstromkreise
unterbrochen haben, bevor die beispielsweise verlängerten Kontakte des stromlos
schaltenden Schaltgerätes der ersten Gattung diese auftrennen und die nächste Schaltung
vorbereiten.
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Die weiteren Ausgestaltungen bzw. Vorteile des Erfindungsgegenstandes
sind im nachstehenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt Abb.
z verschiedene Zusammenschaltungen der Kontakte des stromlos schaltenden Schaltgerätes
und der Leistungsschalter (Schütze) in drei verschiedenen Arbeitsstellungen 1, 2
und 3 des vorgenannten Schaltgerätes in Dreieck-, Doppelstern- und Doppeldreieckschaltung
für verschiedene Netzspannungen (500, 380
und 22o V) und Abb.2 eine beispielsweise
Ausführungsform der Gesamtschaltung nach der Erfindung.
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Mit RST ist das jeweilige elektrische Netz von beispielsweise 5oo
bzw. 38o bzw. 22o V Wechselspannung bezeichnet. An dieses Netz ist über die nicht
näher bezeichneten Sicherungen ein mechanisch betätigtes Schaltgerät A mit mehreren
Schaltstellungen, z. B. ein Reihenschalter, angeschlossen. Dieses Schaltgerät besitzt
außer beispielsweise drei Schaltstellungen 1, 2, 3 noch eine Nullstellung o. Das
Schaltgerät A arbeitet mit elektrisch betätigten Schaltern (Schützen) B, C zusammen,
die zum eigentlichen Ein-, Aus- und Umschalten der unterteilten Ständerwicklung
Xl, X2, Y1, Y2, Zl, Z2 eines Drehstrom-Asynchronmotors dienen.
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Wie Abb. 2 zeigt, liegen bei Netzspannungen von 500, 380 und
22o V in den drei zugehörigen Endschaltstellungen des Schaltgerätes A an den Teilwicklungen
Xl, X2, Y1, Y2, Zl, Z2 annähernd dieselben Spannungen, und zwar 5oo/2 bzw. 220 V.
Bei gleicher Motorleistung fließt also in allen Endstellungen in jedem Stromzweig
etwa der gleiche Strom, so daß die als Wärmeauslöser W ausgebildeten Überstromauslöser
nur für diesen Strom - der z. B. bei 22o-V-Doppeldreieckschaltungden
ten Teil des Stromes in den Motorzuleitungen beträgt - bemessen zu werden brauchen,
so daß der Motor immer gleich gut geschützt werden kann.
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Damit den Spulen der Schütze B, C jeweils eine ihrer Bemessung entsprechende,
also etwa gleiche Betätigungsspannung zugeführt wird, werden besondere, im nachstehenden
noch näher angegebene Vorkehrungen getroffen.
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Die Teilwicklungen X1, Y1, Zl, X2, Y2, ZZ des Motors erhalten mehrere
Anzapfpunkte, z. B. 8,6; 8,Z1"; 8,2, deren Auswahl je nach der angelegten Spannung
(500, 38o oder 22o V) selbsttätig mittels der beispielsweise aus Hilfsschützen
D, E, F bestehenden, in Abb. 2 eingezeichneten Hilfsvorrichtungen erfolgt,
wobei die Zwangläufigkeit dieser Auswahl je nach der Einstellung des mechanisch
betätigten Schaltgerätes A durch weitere an diesem Schaltgerät vorgesehene Hilfskontakte
a1 bis a3 gewährleistet wird, die beim Schalten
des Schaltgerätes
A in eine unvorhergesehene, d. h. der jeweiligen Netzspannung nicht entsprechende
Stellung die Speisung der Spulen der als Leistungsschatter dienenden Schütze B,
C unterbrechen. Den Hilfsschützen D, E, F sind Hilfskontakte dl, e1,
f 1
derart zugeordnet, daß das betreffende Schütz (z.B. E) für die jeweilige
Netzspannung die anderen, für die höhere bzw. niedrigere Ansprechspannung vorgesehenen
Hilfsschütze (z. B. D, F) abschaltet und die Auswahl der gewünschten Steuerspannung
durch seine Kontakte f 2, d3, e3 trifft. Die Abschaltung der der jeweiligen Spannung
nicht zugeordneten Hilfsschütze erfolgt dabei an den Hilfskontakten d2, e2,
e4, f4.
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Außerdem sind den Hilfsschützen D, E, F die in dem oberen linken
Teil der Abb.2 angegebenen Wärmeauslöser W, ein »Ein«- und ein »Aus«-Druckknopf
zugeordnet; die Funktionen der vorstehend angegebenen Hilfsvorrichtungen sowie einer
am Schaltgerät A vorgesehenen Sperrvorrichtung G werden bei der nachstehenden Schilderung
der Wirkungsweise der Schaltanordnung näher erläutert.
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In Abb. i sind die später als die normalen Hilfskontakte der Schütze
B, C öffnenden Kontakte des stromlos schaltenden Schaltgerätes A (Reihenschalters)
durch hakenförmige Verlängerungen ihrer Endteile angedeutet.
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Aus Abb. i ergibt sich auf Grund der vorstehend gemachten Angaben
folgendes Greift man z. B. bei 5oo V Netzspannung (in der Schaltstellung i) die
Betätigungsspannung für die Spulen der Schütze B, C an den Punkten 8 und 6 der gezeigten
Zusammenschaltung von Motorwicklungen, Reihenschalter- und Schützkontakten ab, so
entsteht beim (stromlosen) Schließen des Schaltgerätes A (Reihenschalters) zwischen
den Punkten 8 und 6 zunächst die volle Spannung, da diese Punkte zwischen den Phasen
S und R liegen und die äußeren Kontakte des diese Phasen verbindenden breieckstranges
geschlossen sind. Sie bewirkt das Anziehen der Schütze B, C; damit sind die Stromkreise
geschlossen, und zwischen den Punkten 8 und 6 besteht nach vorstehendem nur noch
die an der Teilwicklung 8-7 herrschende halbe Spannung, also im vorliegenden Falle
250 V.
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Wird das Schaltgerät A (der Reihenschalter) fehlerhafterweise in die
nächste Schaltstellung gebracht, so unterbrechen seine eigenen Hilfskontakte a1,
a2 zunächst die Speisung der Spulen der Schütze C, B, so daß die Schützkontakte
öffnen und die Schaltleistung übernehmen, bevor durch die weitere Bewegung des Schaltgerätes
A seine später öffnenden Hauptkontakte die Schaltung (stromlos) auflösen und beim
Einrasten in die nächste Schaltstellung 3 die folgende Schaltung herstellen.
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Es zeigt sich, daß in dieser zweiten Schaltstellung (mittlere Schaltung
in der oberen Reihe der Abb. i) zwischen den Punkten 8 und 6 auch nach dem Schließen
des stromlos schaltenden Schaltgerätes A eine Potentialdifferenz nicht auftritt,
so daß die SchützeB, C nicht anziehen können und eine den :Motor gefährdende Schaltung
unterbunden wird.
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In der bei 5oo V gleichfalls nicht gewünschten Schaltstellung 3 wird
die Speisung der Schützspulen durch Hilfskontakte a, caes stromlos schaltenden Schaltgerätes
A (s. Abb. 2) ebenfalls unterbrochen.
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Analog vollzieht sich der Schaltvorgang bei 380 V Netzspannung,
wobei gemäß Abb. i die Spannung für die Schützspulen an den Punkten 8, 11 abgegriffen
wird, so daß die immer 'kurzzeitig mit der vollen Netzspannung betätigten Schütze
B, C nach dem Einschaltexl an igo V (gleich der Hälfte von 38o V, Stellung i) bzw.
22o V (Stellung 2) liegen. In der Stellung 3 wird ein den Motor gefährdendes Einschalten
der vom Schaltgerät A hergestellten Schaltung wieder durch einen sich öffnenden
Hilfskontakt a3 am Schaltgerät A verhindert. Die Stellung i dient hierbei als Anlaufstellung
für den Motor mit igo V Spannung an jeder Wicklungshälfte gegenüber der Laufstellung
2 mit 220 V.
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Entsprechend stellt bei 22o V Netzspannung (dritte Reihe der Abb.
i) die Stellung 2 die Anlaufstellung für einen Stern-Dreieck-Anlauf mit der Laufstellung
in Stellung 3 des Schaltgerätes A dar. Hierbei wird die Spulenspannung an den Punkten
B... 2' abgegriffen. In der Stellung i tritt kein Einschalten der Schütze
B,C ein, da zwischen den Anzapfpunkten 8 und 2' keine Potentialdifferenz vorhanden
ist. Die Anordnung bleibt also stromlos, zumal auch eine weitere Anlauf-Vorstufe
im Hinblick auf das ungenügende Motordrehmoment nicht von Interesse ist.
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Aus dem linken oberen Teil der Gesamtschaltanordnung nach Abb. 2 ist
ersichtlich, wie durch eine Anordnung von drei Hilfsschützen D, E, F bewirkt
wird, daß entsprechend der Netzspannung (z. B. 500, 380,
22o V) die Anzapfpunkte
8,6 bzw. 8,11 bzw. 8,2' für die Spulen der Schütze B, C ausgewählt werden. Das Hilfsschütz
D spricht bei der oberen Spannung (z. B. 500 V), das Hilfsschütz F bei der
unteren Spannung (z. B. 22o V) an. Dadurch, daß jedes ansprechende Schütz je durch
Hilfskontakte d2, e2 die Schütze niedrigerer Ansprechspannung bzw. durch die verzögernd
wirkenden Kontakte e4, f4 auch das nicht ansprechende Schütz der höheren
Spannung abschaltet, bleibt nach dem Drücken des »Ein«-Druckknopfes, der infolge
der Anordnung des Hilfskontaktes a4 nur in der Nullstellung des Schaltgerätes A
wirksam ist, jeweils nur ein Hilfsschütz angezogen, das die gewünschte Verbindung
herstellt (Kontakte d3, e3 bzw. f2), wobei dieses Hilfsschütz sich über seinen eigenen
Kontakt dl, e1, f1 an Spannung hält.
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Da infolge der Eigenart dieser Schaltung die Nennströme in den Teilwicklungen
X1, X2, Y1, Y2, Z1, Z2 bei gleicher abgegebener Motorleistung etwa gleich groß sind,
so gewähren die Wärmeauslöser W in jeder Laufstellung einen gleich guten Schutz
der Teilwicklungen. Durch das Ansprechen dieser Wärmeauslöser wird ebenso wie durch
das Drücken des »Aus«-Druckknopfes ein Abfallen des jeweiligen Hilfsschützes D,
E, F und damit der die Schaltleistung tragenden Hauptschütze B, C bewirkt. Ein Wiedereinschalten
der Motorwicklung ist erst nach dem zwangläufig stromlosen Weiterdrehen des Schaltgerätes
A (Reihenschalters) in die Nullstellung möglich.
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Der über die parallel zueinander liegenden Hilfskontakte
b, c der Schütze B, C einschaltbare, am Schaltgerät A vorgesehene
Sperrmagnet G verhindert,
daß, bevor die Schütze abgefallen sind,
das Schaltgerät A so weit gedreht werden kann, daß seine später öffnenden Hauptkontakte
öffnen und dann etwa infolge des Klebens der Kontakte eines Schützes oder der Schütze
die Schaltleistung selbst übernehmen.
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Insgesamt bietet die beschriebene Schaltanordnung gegenüber den bisher
bekannten Anordnungen folgende Vorzüge: Ein Ansprechen der elektrisch betätigten
Schalter (Schütze) und damit ein Einschalten des Motors wird unterbunden, falls
Schaltstellungen des mechanisch betätigten Schaltgerätes (Reihenschalters) eingestellt
werden, die bei der herrschenden Netzspannung eine Überlastung der Motorwicklung
zur Folge hätten bzw. falls in einer Voranlaßstellung nur ein ungenügendes Drehmoment
auftreten würde. Infolge einer besonders gedrungenen Bauart der Anlaßvorrichtung
für den Motor kann diese in einem am Motor angebrachten Schaltkasten vereinigt werden,
so daß ein Schaltgerät entsteht, das ein versehentliches Anscl-ließen des Motors
an ihn gefährdende Spannungen, Fehlschaltungen bei der Wahl unzulässiger Schaltstellungen,
Vergessen von Blockierungen usw. verhindert und einen guten Schutz gegen unmittelbares
Einschalten durch den Bedienenden bzw. ein selbsttätiges Einschalten nach Wegbleiben
und Wiederkehr der Spannung bildet.
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Der Aufwand für die Anlaßvorrichtung ist dadurch gering, daß die Schütze
nur für die Ströme in den Teilwicklungen und der Reihenschalter nur für stromloses
Schalten und für eine Höchstbelastung durch den Nennstrom der Teilwicklung zu bemessen
sind. Für fahrbare Aggregate zum wahlweisen Anschluß an unterschiedliche Spannungen
ergeben sich hierdurch wesentliche Vorteile.