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Österreichische PATENTSCHRIFT ? 15588.
ÖSTERREICHISCHE SCHUCKERT-WERKE IN WIEN.
Schaltungseinrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Gleichstrommotoren und Mehrphasen- Induktionsmotoren.
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magnetischer, auf verschiedene Spannungen justierter Relais parallel zum Motoranker zu legen und durch diese entsprechend der allmählich steigenden Gegenspannung des Ankers die einzelnen Widerstandsstufen der Reihe nach kurz zu schliessen. Derartige Relaisanlasser sind u. a. in den D. R. P. Nr. 120873, 136569, 138399 und 139471 beschrieben.
In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen sind die bei diesem bisher üblichen Verfahren auftretenden Verhältnisse graphisch dargestellt. Die Kurve k zeigt den Verlauf der Ankerspannung als Funktion der Zeit ?'. Die Relais-im vorliegenden Falle sind deren drei angenommen-sind auf die Spannungen E', E", jE""einjustiert, d. h. wenn die Ankorspannung den Wert E' erreicht, wird der Anker des ersten Relais angezogen und die erste Widerstandsstufe kurzgeschlossen, bei E'' wird die zweite oder erste und zweite, bei E''' die dritte oder erste, zweite und dritte Stufe kurzgeschlossen und schliesslich steigt die Ankerspannung noch bis auf den Wert E der Netzspannung.
Das vorstehend charakterisierte bisher übliche Verfahren zeigt folgende Mängel :
1. Damit die Relais richtig arbeiten können, muss die Netzspannung sehr konstant
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es, wenn die Netzspannung zu gering ist. Sinkt dieselbe unter den Wert E''' oder gar E'', so bleibt die letzte bezw. bleiben die letzten beiden Widerstandsstufen eingeschaltet, der Motor läuft doppelt verlangsamt, einerseits infolge mangelnder Netzspannung, andererseits infolge der Stromdrosselung und die Anlasswiderstände können sich übermässig erhitzen.
2. Die Relais sind für verschiedene Spannungen zu wickeln, erfordern daher eine genaue Berechnung und höhere Herstellungskosten als bei gleichartiger Wicklung : ausserdem besteht ihre Wicklung aus vielen Windungen dünnen Drahtes, daher sind sie empfindlich gegen äussere Einflüsse. Für höhere Spannungen wird man überdies seine Zuflucht zu Vorschaltwiderständen hoher Ohmzahl nehmen müssen, die wiederum kostspielig und empfindlich sind.
3. Das Verfahren ist nur anwendbar für Gloichstrommotoren, nicht aber für Ein-und Mehrphasen-Induktionsmotoren, weil bei, diesen die Ankerspannung mit steigender Touren- zahl fällt.
4. Will man das Verfahren nicht nur zum Anlassen, sondern auch zum Abbremsen des Nachlaufes, z. B. von Gleichstrommotoren verwenden, so kommt man zu sehr kompli- zierten Konstruktionen und Schaltungen, wie das angezogene Patent 139471 zeigt.
Alle diese Fehler werden bei dem vorliegenden Anlassvorfahren vermieden, dessen
Arbeitsweise auf folgender Überlegung basiert.
Wird der Motor wieder, wie oben angenommen, mit Hilfe von drei Widerstandsstufen angelassen, so steigt beim Einschalten des Motors (Fig. 1) die Stromstärke zunächst auf den Wort J, an ; beginnt der Motor zu laufen, so steigt die Gegenspannung langsam auf
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den Wort E' entsprechend einer bestimmten Tourenanzahl an, dabei fällt gleichzeitig die Stromstärke allmählich auf den Wert J' herab. Wird nun in diesem Augenblicke'/"die erste Widerstandastufe kurzgeschlossen, so steigt die Stromstärke wieder auf einen höheren Wort, z. B. J't an. Erhöht sich hierauf die Tourenzahl wiederum um ein bestimmtes Mass, so sinkt die Stromstärke wieder auf einen geringen Wert, z. B. J"herab, um beim Kurzschliessen der zweiten Widerstandsstufe auf den Wert J"1 anzusteigen.
Dieselben Erscheinungen treten beim Ausschalten jeder folgenden Widerstandsstufe auf und nach dem Kurzschliessen der letzten Stufe sinkt die Stromstärke schliesslich auf den der Belastung des Motors entsprechenden Wert J herab. Die Kurve i für den Verlauf des Ankerstromes hat daher eine sägenartige Form.
Statt nun die Relais bei steigender Spannung wirken zu lassen, ist die Einrichtung zum Anlassen nach vorliegender Beschreibung darauf basiert, die Relais bei sinkendem Strom selbsttätig weiterschalten zu lassen, d. h. die Relais sind nicht'mit Spannungswick- lungen versehen, sondern im wesentlichen mit Hauptstromwicklungen ; ist daher nach der
Zeit T die Stromstärke auf den Wert. 1' gefallen, so fällt der Anker des ersten Relais
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höheren Wert J'l'so dass vorläufig die übrigen gleichfalls im Hauptstrom liegenden Relais nicht abfallen können. Erst wenn wiederum nach der Zeit T"die Stromstärke auf einen bestimmten Wert gefallen ist, wird durch das nächste Relais eine Widerstandsstufe kurzgeschlossen u. s. w.
Fig. 2 stellt die Strom-und Spannungsverhältnisse beim Anlassen eines Ein-und Mehrphasen-Induktionsmotors dar. Bei einem solchen nimmt die Spannung zwischen zwei Klemmen des Rotors nicht zu, sondern ab. Die Spannungskurve k hat daher eine fallende Tendenz, die Stromkurve i dagegen hat im wesentlichen die gleiche sägenartige Form wie in Fig. 1. Es ist daher einleuchtend, dass das neue Anlassverfabren, welches nur auf der Stromstärke basiert ist, in gleicher Weise für Ein-oder Mehrphasenmotoren wie für Gleichstrommotoren anwendbar ist.
Die Fig. 3 und 3a zeigen die zur Ausübung des Verfahrens erforderlichen Einrichtungen in einfachster schematischer Form. Hiebei sind a, b, c drei Relais, welche ledig- lich mit Hauptstromwicklung versehen sind und welche der Reihe nach die Widerstands- stufen tel, M, tog, welche in den Ankerstromkreis des Motors cl eingeschaltet sind, kurz- schliessen sollen. Wird der Hebelscha1ter e eingeschaltet, so verläuft ein Strom von + über er e, Nebenschlusswicklung f nach-, ein zweiter Strom von + über e, Anker d, Kontakt" ! bis l, k-i, h-g, durch die Serienwicklungen a, b, c der Relais nach-zurück.
Durch den hiebei auftretenden Strom werden die drei Anker n, o, p emporgehoben (Fig. 3a), so
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die Stromstärke infolge der steigenden Tourenzahl des Motors auf einen Wert J", so fällt der Anker n des ersten Relais a ab und schliesst die Widerstandsstufe 1. mittels der
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mit steigender Tourenzahl allmählich wieder herab. Sinkt hiebei der Strom z. B. auf den Wert. J", so lässt das zweite Relais b seinen Anker o los und schliesst die zweite Widerstandsstufe 1l'2 kurz. Das Spiel erneuert sich, d. h. die Stromstärke steigt zunächst wieder
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und schliesst die letzte Widerstandsstufe w3 kurz.
Bei dieser Anordnung ist es erforderlich, die Stromstärken J', J",.J"', auf welche die Relais eingestellt sind, etwas verschieden voneinander zu wählen (J-' > J" > J""'), damit nicht heim Sinken der Stromstärke gleich mehrere Widerstandsstufen kurzgeschlossen werden.
Fig. 3 zeigt ausserdem noch, dass die beschriebene Relaisschaltung ohne weiteres zum Abbremsen des Motornachlaufs benützt werden kann. Wird nämlich der Hebelschalter in seine Ruhelage (Fig. 3) zurückgebracht und der Kontakt q geschlossen, so arbeitet der
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nach d fliesst. Ist der Motor separat erregt, so wird die ! ! remswirkung eine kräftigere ; im vorliegenden FaMe würde das Feld des Motors nur durch Remanenz gebildet, wobei die Bremswirkung schwächer ist. Der erste Stromstoss, welcher bei dieser Nachlaufabbremsung vom Anker ausgeht, wird wiederum in gleicher Weise wie beim Anlassen des Motors die
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Reihe nach eine Widerstandsstufe nach der anderen kurzgeschlossen werden, so dass der Nachlauf des Motors bei grösster zulässiger Stromstärke in denkbar kürzester Zeit abgebremst wird.
Fig. 4 zeigt die Anwendung der Schattungseinrichtung bei Ein-oder MehrphasenInduktionsmotoron. Erhält mittels des dreipoligen Schalters a-b-c der Stator Strom, so
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Kontaktplatte des Ankers k mittels eines elastischen Kabels bewirkt wird. In gleicher Weise wie oben für den Gleichstrommotor beschrieben, schalten die übrigen Relais die
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auf den Wert J" bezw. J''' gefallen ist.
Auch bei Drehstrommotoren würde eine selbsttätige Nachtaufbremsung möglich sein, wenn man z. B. unter Verwendung einer besonderen Gleichstromquelle q in ausgeschalteter Stellung der Hebelschalter a b (c) Gleichstrom in die Statorwicklung des Drehstrommotors hineinschickt. Es wird jedoch von dieser Möglichkeit weniger Gebrauch gemacht werden können, da eine besondere Gleichstromquelle nicht immer zur Verfügung sein wird.
In der Schaltung gemäss Fig. 4 sind die Relais als Einphasenmagnete dargestellt und nur in den einen Rotorstromkreis eingeschaltet Man kann jedoch die Magnete ebensoweit) als zwei- oder dreipolige Mehrphasenmagnete ausführen und ihre Wicklung in mehren' oder sämtliche von den Schleifbürsten ausgehende Leitungen hineinlegen.
Es sei noch erwähnt, dass es, besonders wenn grosse Stromstärken in Frage kommen, sowohl für Gleichstrom wie für Wechselstrom genügt, wenn man nur einen Teil des Anker- stromes durch die Relaiswicklung sendet.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Schaltungen können noch in einigen Punkten verbessert werden. Zunächst ist der grosse, wenn auch nur einen Moment dauernde Strom- stoss, welcher sofort beim Einschalten infolge des Kurzschlusses der sämtlichen Widerstands- gruppen auftritt, unangenehm und weiterhin kann es erwünscht sein, die Werte J',. 1",. Jllt des Ankerstromes, bei welchen die Relais die Widerstandsstufen der Reihe nach kurz- schliessen sollen, gleich zu machen, ohne dabei ein gleichzeitiges Abfallen mehrerer Relais befürchten zu müssen. Diese Forderungen sind in den Schaltungen der Fig. 5-8 erfüllt.
Sollen beim Einschalten des Stromes durch den Hebelschalter a die Widerstände
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gehoben sind und dass der Kontakt e des Hebetschalters bereits Strom erhält, bevor di'' Relais e herabfallen können. Auf diese Weise wird sicher vermieden, dass heim Einst-haltcn die Widerstände kurzgeschlossen sind.
Eine andere Ausführungsform, welche dem gleichen Zweck dient, ist in den Fig. G bis 8 dargestellt. Hier wird ein besonderes Hilfsrelais a (Fig. 6) dazu benützt, durch die Kontakte b, c in Ruhestellung den Ankerstromkreis zu unterbrechen. Ausserdem erhalten die Anlassrelais je eine Hilfswicklung d, e, f, welche vorteilhaf zwischen die Kontakte b, c
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der eigenen Hauptstromwicklung, den Widerstand M'g und einen Teil der Hauptstromwicklung des nächsten Relais ; kurz u. s. w.
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der Anker k des Hilfsrelais a angezogen, nachdem durch Kurzschliessen der Abhängigkeitskontakte z1-z6 die Spule a Strom erhalten hat. Bei Ausschaltung des Hebolschalters l kehren alle Relais in ihren Anfangszustand (Fig. 6) zurück.
Fig. 7 zeigt dieselben Verbesserungen in ihrer Anwendung auf einen Drehstrommotor.
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die Anker der Anlassrelais u, v, x vorteilhaft aus je zwei Teilen bestehen, damit nicht beim Kurzschliessen die Spulen d, e, f drosselnd auf die Wicklungen u, v, x einwirken können. Statt eines einfachen Hebelschalters ist im vorliegenden Fall ein doppelpoliger Umschalter l1-l2 gewählt, so dass die ganze Einrichtung einen Umkehr-Relaisanlasser für einen Drehstrom-Induktionsmotor darstellt.
Es dürfte als eine Komplikation angesehen werden, dass zur Verhinderung eines grossen Stromstosses beim Einschalten ein besonderes Hilfsrelais a erforderlich ist. Wie Fig. 8 zeigt, ist jedoch in vielen Fällen ein besonderes Hilfsrelais gar nicht erforderlich, wenn die Unterbrochungskontakte b, c (Fig. 6 und 7) mit anderen ohnehin erforderlichen Einrichtungen verbunden werden können. Fig. 8 stellt z. B. in einfachster schematischer Form unter Fortlassung aller Nebenapparate eine selbsttätige Druckknopfsteuerung für Auflage dar, für welche ein elektromagnetischer Umschalter a-b, der die Drehrichtung des Motors bestimmt, ohnehin erforderlich ist.
Dieser Umschalter wird im vorliegenden Falle derart angeordnet, dass er erst zur Wirkung kommt, d. h. dass er erst dann den Hauptstrom einschaltet, wenn sämtliche Anlassrelais mittels ihrer Ililfsspulen die Anlasswiderständo vorgeschaltet haben. Dies wird am besten durch eine Verfolgung der Stromläufe erläutert : Es sei der Druckknopf c betätigt ; dann fliesst von + aus ül) er c ein Strom über die Spule a und die Hilfsspulen g, f, e der Anlassrelais nach -. Die Widerstände der Hilfsspule sind nun derart gewählt, dass der die Spulen a, g, f, e durchfliessende Strom noch nicht imstande ist, mittels der Spule a den Umschalter zu bewegen, wohl aber mittels der Spulen g, f, e die Relaisanker anzuheben.
Erst wenn durch Anziehen der An- lassrelais die Abbängigkeitskontakte zl-zg geschlossen sind, wird der Strom, welcher die Spule a durchfliesst, derartig verstärkt, dass die Spule a des Umschalters zur Wirkung kommen kann. Die Hilfsspulen j, 9 dül'fen durch die Abhängigkeitskontakte z1-z6 nicht vollständig kurzgeschlossen werden, da sonst die Anker der Anlassrelais sofort wieder abfallen würden ; es ist daher in den über die Kontakte z1-z6 führenden nebenstromkreis ein entsprechender Widerstand h hineingelegt, welcher ein gänzliches Verschwinden des Stromes in den Hauptspulen g, f, e verhütet.
Ist nun der die Drehrichtung des Motors bestimmende Umschalter i-k in eine seiner Endlagen gekommen, so werden durch einen Kontakt die Hilfsspulen e, f, g des Relaisanlassers vollständig kurzgeschlossen, da nun-
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kann, um sie danu nach entsprechender Steigerung der Tourenzahl bezw. Abnahme der Stromstärke der Reihe nach abfallen zu lassen.
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