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Betriebsabhängige Fernsteuerung für mehrphasige Einzelantriebe Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für elektrische Einzelantriebe (Antriebsmotoren),
mit deren Hilfe z. B. Arbeitsmaschinen industrieller Einrichtungen bzw. Anlagen
betätigt werden. Es handelt sich dabei z.B. um Fördereinrichtungen für Schüttgüter,
Aufbereitungsanlagen für Kohle und Erz, Einrichtungen von Zementfabriken und Trocknungsanlagen
für landwirtschaftliche Erzeugnisse, wie Rübenschnitzel und Futtermittel, oder von
Rohrpost- und Bahnanlagen u. dgl. Bei derartigen Einrichtungen bzw. Anlagen muß
der jeweilige Betriebszustand abhängig von einem anderen gemacht werden. Zu diesem
Zweck wird vielfach die sogenannte Staffelschaltung verwendet, bei der die Motoren
meistens von Schützen geschaltet werden, die in üblicher Weise vorgeschaltete Kurzschlußsicherungen
und thermische Überstromrelais als Motorschutz erhalten können. Die Abhängigkeit
des betreffenden Motors von dem Betriebszustand des davorliegenden Motors wird dadurch
herbeigeführt, daß der Steuer- bzw. Haltestrom für das Schütz von der Schaltstellung
des davorliegenden Schützes abhängig gemacht wird.
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Derartige gebräuchliche Staffelschaltungen verursachen jedoch unter
Umständen in der Praxis erhebliche Nachteile. Obwohl die Forderung darin bestellt,
daß die Einschaltung eines Motors und sein Betrieb von dein ordnungsmäßigen Lauf
der vorangehenden Arbeitsmaschine abhängig gemacht wird, ist bei der angegebenen
Staffelschaltung nur
eine Abhängigkeit von dem Einschaltzustand
des Schützes des davorliegenden Motors vorhanden. Es besteht aber dabei keine Gewähr,
daß die Arbeitsmaschine bei eingeschaltetem Schütz-in der Tat im Betrieb ist. Wenn
dies aber nicht zutrifft, können erhebliche Störungen bzw. Schäden verursacht werden.
So läuft z. B. bei Bruch der Kupplung zwischen dem Motor und seiner Arbeitsmaschine
der Motor leer, während die Arbeitsmaschine stillsteht. Wenn die das Gut heranbringende
Arbeitsmaschine ordnungsgemäß im Betrieb ist, die nächstfolgende Maschine aber infolge
des Kupplungsbruches kein Gut übernehmen kann, so treten unter Umständen große Schäden
auf. So wird im günstigsten Falle das Gut an eine unbeabsichtigte Stelle geschüttet.
Bei geschlossenen Fördereinrichtungen, z. B. bei Kastenförderern, kann sogar die
Transportkette reißen oder bei Schnecken das Gehäuse zerstört werden bzw. andere
mechanische bzw. Personenschäden eintreten.
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Um eine weitgehende Abhängigkeit zu erreichen, wurde bis jetzt in
der Praxis als Steuerspannung z. B. die 5oo bzw. 750 Volt betragende Motorenspannung
verwendet. Die Verwendung derart hoher Spannungen ist zwar zur Erzielung kleiner
Kabelquerschnitte für die Kraftleitungen vorteilhaft; für die Steuerung sind dagegen
kleinere Spannungen (von z. B. i2o und 22o Volt) geeigneter. Dies ist beispielsweise
darin begründet, daß die - bei der Steuerung notwendigen kleinen Hilfs- und Zeitrelais
für Spannungen über 22o Volt vielfach nicht ohne weiteres gebaut werden können.
Kleine Steuerspannungen sind auch mit Rücksicht auf die Gefährdung des Betriebspersonals
dringend notwendig. Höhere Steuerspannungen verursachen dagegen unter Umständen
betriebliche Störungen infolge der Einwirkung der schädlichen Kapazitäten in den
Steuerleitungen, da kleine Apparate mit hohen Innenwiderständen beim Öffnen des
Stromkreises nicht abfallen, so daß der Stromkreis in diesem Falle über den Scheinwiderstand
der Leitungskapazität geschlossen bleibt. Bei der eingangs angegebenen üblichen
Staffelschaltung läßt sich eine getrennte. unterhalb der Spannung des Starkstromkreises
liegende Steuerspannung deswegen nicht anwenden, weil man dabei auch die Sicherungsüberwachung
der den Schützen vorgeschalteten Kurzschlußsicherungen verlieren würde. Es ist deshalb
üblich, den Haltestrom eines Schützes von dem Motorenstromkreis des davorliegenden
Schützes abzuzweigen. Man erzielt hierbei jedoch nur eine teilweise Sicherungsüberwachung,
da der einphasige Steuerstrom nur über zwei Motorensicherungen entnommen werden
kann. Bei der Anwendung dieser Maßnahme tritt somit immer noch der Nachteil auf,
daß beim Durchgehen der dritten Sicherung keine Beeinflussung des Steuerstromkreises
durchgeführt wird. -In den Fällen, in denen eine unbedingte Betriebsabhängigkeit
gefordert ist, hat man ferner sogenannte Drehzahlwächter an der Arbeitsmaschine
angebaut, die beim Erreichen einer bestimmten Umdrehungszahl einen Kontakt schließen,
der das nächstfolgende Motorschütz einschaltet. Diese Einrichtung arbeitet zwar
zuverlässig, sie verursacht #aber große Nachteile in herstellungstechnischer und
wirtschaftlicher Hinsicht. So können im Hinblick auf die voneinander abweichenden
Drehzahlen und die verschiedenen Wellenabmessungen der Arbeitsmaschine nicht Drehzahlwächter
-einheitlicher Bauart verwendet werden. In jedem Falle sind dabei hesondere Übersetzungsgetriebe
und Anbaukonstruktionen erforderlich. Aus diesem Grunde wird der kostspielige Drehzahlwächter
nur in den seltensten Fällen angewandt.
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Zur Vermeidung von hohen Steuerspannungen sind auch bereits Folgeschaltungen
bekanntgeworden, in denen z. B. ein Stromwächter in eine Phase jedes Motors geschaltet
ist. Diese Anordnung hat ebenfalls den Nachteil, daß die Motoren nicht allphasig
überwacht werden, so daß ein Zweiphasenlauf durchaus möglich ist. Außerdem ist der
bekannte Stromwächter lediglich mit einem Kontakt versehen, der bei Einschalten
des Motors anzieht und nach der Inbetriebsetzung wieder abfällt. Dadurch ist eine
Beeinflussung der übrigen Motoren nach Ende des Einschaltvorganges nicht mehr möglich.
Auch kann es vorkommen, daß ein eingeschalteter Motor infolge einer ausgefallenen
Phase. nicht anläuft und trotzdem die übrigen Motoren eingeschaltet werden. Im übrigen
ist bei den bekannten Schaltungen ein erheblicher Aufwand an Hilfsschaltgeräten
erforderlich, ohne daß eine sichere Überwachung der voneinander abhängigen Einzelantriebe
erfolgt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Phasenleitung
ein Stromrelais vorgesehen ist, das unmittelbar Haltekontakte im Stromkreis der
Einschaltschützspule derart betätigt, daß das Selbstschalten des zugehörigen Schützes
jeweils bei Überschreiten des höchstzulässigen Dauerbetriebsstromes und bei Erreichung
der unteren Grenze der aufgehoben wird.
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Durch die Erfindung wird in einer besonders einfachen Weise mit Hilfe
eines einzigen Relais in jeder Phase eine zuverlässige betriebliche Abhängigkeit
durch eine elektrische Überwachungsschaltung erreicht. Hierbei können die vorstehend
angegebenen Nachteile der bekannten Anordnungen bei gleichzeitiger Verwendung von
kleinen Steuerspannungen vermieden werden, wodurch sich erhebliche Vorteile im Hinblick
auf die Relais, die Zuverlässigkeit des Betriebes und die Sicherheit des Bedienungspersonals
ergeben. Durch die Verwendung getrennter Maximal- und Minimalkontakte ist es vor
allem auch möglich, die nachgeschalteten Motoren nicht nur während, sondern auch
nach ziem Ablauf des Einschaltvorganges zu beeinflussen.
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Die weiteren Vorteile, Besonderheiten und Anwendungsmöglichkeiten
des Erfindungsgegenstandes sind in der nachstehenden Beschreibung angegeben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer von der Normal-Stromaufnahme
in allen drei
Phasen betriebsabhängigen Fernsteuerung nach der Erfindung
dargestellt.
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IVh und iV12 sind zwei Einzelantriebe (Motoren), die durch Schütze
7 mit Kurzschlußsicherungen SR, S'5, ST und zur Überwachung jeder einzelnen Phase
vorgesehenen, beispielsweise als thermischer Motorschutz dienenden Stromrelais RR,
RS, RT so geschaltet werden, daß der Motor 11I2 von dem Motor ilIh betriebsabhängig
ist, d. h. daß der Motor 31. nur dann eingeschaltet werden kann, wenn der Motor
1W1 bereits im Betrieb ist. Das Schütz 7 dient zur mechanischen Betätigung des Hauptschalters
mit den Kontakten io, dem Hilfsschalter 8, 9 zugeordnet sind. Jedes Stromrelais
RR, RS, RT ist mit Haltekontakten i, .4 bzw. 2, 5 bzw. 3, 6 versehen, von
denen die Kontakte i, 2 und 3 jeweils bei der Überschreitung der dauernden Stromaufnahme
unterbrochen werden, also als Maximalkontakte dienen, während die Kontakte 4, 5
und 6 erst nach dem Erreichen des Anlaufstromes geschlossen werden und weiterhin
geschlossen bleiben, falls die Stromaufnahme des Motors einen einstellbaren unteren
Wert nicht unterschreitet. Hierdurch wird erzielt, daß der Haltestrom der Spule
des Schützes 7 von der Stromaufnahme jeder einzelnen Phase abhängig ist. Das Schütz
wird somit nur solange in der Einschaltstellung verbleiben, bis die eingestellten
Festwerte der Stromaufnahme nach oben oder nach unten überschritten werden. Sämtliche
Haltekontakte i, 2, 3 und 4., 5, 6 sind in Reihe zueinander und zu der Schützspule
geschaltet. Die Schützspule ist zwischen die Steuerspannungsleitung R' und Rückleitung
0 geschaltet und kann mittels der Taster E und A (Druckknöpfe) ein- bzw. ausgeschaltet
werden, wobei der Taster A mit einem Unterbrechungskontakt ausgerüstet ist.
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Wird der Taster E zwecks Einschaltung betätigt, so wird der Haltestromkreis
zwischen der Steuerspannungsleitung R' und der Rückleitung 0 über die geschlossenen
Maximalkontakte i, 2, 3 und die Schützspule geschlossen. Das Schütz schaltet die
Hauptkontakte io ein, so daß der Motor Ml vom Anlaufstrom durchflossen wird. Der
hohe Anlaufstrom verursacht ein schnelles Ansprechen der thermischen Relais RR,
RS und RT, die jeweils die Kontakte 4, 5 und 6 schließen, so daß der dem Druckknopf
E parallel geschaltete, über den Hilfsschalter 8 geführte Haltestromkreis geschlossen
wird. Der Tastschalter E kann nun losgelassen werden. Man kann den Tastschalter
E mit einem Impulszeitkontakt ausrüsten, der automatisch so lange geschlossen bleibt,
bis die Selbsthaltung über die Kontakte 4, 5 und 6 gesichert ist. Die Selbsthaltung
und der Betrieb des Motors sind also jetzt weiterhin noch von den Kontakten 4, 5
und 6 abhängig. Diese Kontakte bleiben bei der normalen Stromaufnahme, worauf schon
hingewiesen wurde, bis zum Erreichen einer unteren Grenze geschlossen. Da der Motor
Ml nur unter den angegebenen Bedingungen im Betrieb bleibt, ist auch der Motor l.1"
dessen Haltestrom über den Hilfschalter 9 geführt ist, vollkommen betriebsabhängig.
In gleicher Weise wie der Motor M2 können weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte
Motoren eingeschaltet werden.
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Mittels der angegebenen Anordnung wird daher auch eine vollkommene
Sicherungsüberwachung ermöglicht. Sie gestattet, eine von der Motorspannung unabhängige
Steuerspannung zu verwenden. Hierdurch können zugleich die Vorteile einer hohen
Motorspannung und einer kleinen Steuerspannung ausgenutzt werden. Mit Hilfe der
neuen Anordnung wird somit eine vollkommene Betriebsüberwachung mit einfachen elektrischen
Mitteln erreicht, wie man sie bis jetzt in umständlicher und kostspieliger Weise
nur mit dem Drehzahlwächter zu erzielen vermochte.
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Die Schaltung nach der Erfindung kann sinngemäß verschiedene Abwandlungen
erfahren, die sich nach der Art der verwendeten Schalt- und Steuergeräte richten.
Dabei können an Stelle von Schützen und thermischen Stromrelais andere Schaltmittel,
z. B. elektromagnetische Stromrelais, verwendet werden. Die Maßnahmen nach der Erfindung
sind ferner keineswegs auf gebräuchliche Elektromotoren beschränkt, sondern können
sinngemäß auch auf beliebige andere, z. B. auf elektromagnetischer Wirkung beruhende
Geräte, wie z. B. Schrittmotoren od. dgl., angewendet werden. An Stelle von Einzelantrieben
können beispielsweise beliebige Schaltgeräte, wie Leistungs-, Trenn- und Erdungsschalter
bzw. Haupt- und Umschalter, verwendet werden.