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Phasenausfall-Schutzeinrichtung für drehstromgespeiste
Verbraucher, insbesondere Asynchronmotoren
Es ist bekannt, dass Mehrphasenmotoren beim Fehlen einer Phase nicht anlaufen und dann eine über- mässig hohe Leistung aufnehmen, was in kurzer Zeit eine Verbrennung der Wicklungen zur Folge hat.
Fällt während des Betriebes eine Phase aus, so bleibt der Motor zwar in Betrieb, hat jedoch je nach der augenblicklichen Belastung ebenfalls eine übermässig hohe Stromaufnahme. Zum Schutz der Motoren ist es daher erforderlich, dass sie sofort vom Netz abgeschaltet werden, wenn beim Einschalten oder während des Betriebes eine Phase ausfällt. Es sind Schutzeinrichtungen bekannt, die als Kriterium für eine Ab- schaltung des Motors das Ansteigen des Stromes in den Phasenleitern verwenden. In diesem Fall sind je
Phasenleiter Überstromrelais vorgesehen, über deren Kontakte unabhängig voneinander beispielsweise die
Auslösespule des Netzschalters erregt wird, wenn in einem der Phasenleiter das ihm zugeordnete Über- stromrelais anspricht.
Da bei Drehstrommotoren der Anlaufstrom ein Vielfaches des Nennstromes betragen kann, müssen hier Relais mit thermisch verzögerten Auslösern verwendet werden, um zu verhindern. dass beim Anlauf des Motors schon eine Abschaltung erfolgt. Die Nachteile einer solchen Lösung bestehen in der verzögerten Abschaltung.
Bei einer bekannten Auslösereinrichtung wird als Kriterium für die Abschaltung des Motors das Ausi bleiben des Stromes in einer Phase verwendet. Die entsprechende Einrichtung ist konstruktiv so ausgeführt, dass bei jeder gewollten Ausserbetriebsetzung des Motors eine Auslösung des Schutzschalters unterbunden wird, damit ein nachfolgendes Wiedereinschalten ohne weiteres möglich ist. In den Stromkreis jeder Mo- torphase ist ein Elektromagnet eingeschaltet und die Anker dieser Elektromagnete wirken mechanisch der- art auf einen waagebalkenartigen Auslösemechanismus ein, dass bei Stromführung ebenso wie beim Strom- loswerden aller drei Magnete keine Auslösung des Schutzschalters erfolgt, beim Abfall bzw. beim Anzie- hen nur eines der Magnetanker dagegen eine Auslösung des Schalters durch Verlagerung der auf den ge- meinsamen Auslösemechanismus einwirkenden Kräfte erfolgt.
Dieser Schutzschalter beansprucht sehr viel
Raum und ist wegen seiner komplizierten Auslösemechanik leicht störanfällig und kann insbesondere nur in einer ganz bestimmten Lage eingebaut werden.
Bei einer andern bekannten Phasenausfall-Schutzeinrichtung sind drei von den Strömen der einzelnen
Phasenleiter gespeiste Stromrelais vorgesehen, denen je ein Schliesser zugeordnet ist. Diese drei Kontakte sind in Reihenschaltung in den Selbsthaltestromkreis eines den Motor schaltenden Schützes eingeschaltet.
Werden während des Betriebes im Fehlerfall ein oder mehr Schliesser durch den Abfall eines oder mehre- rer Stromrelais geöffnet, so fällt das Schütz ab und schaltet den Motor aus. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, dass die Schutzeinrichtung ausschliesslich in Verbindung mit Schüt- zen verwendbar ist. Eine Verwendung in Verbindung mit den in der Praxis überwiegend benutzten ver- klinkbaren Leistungsschaltern ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Schutzeinrichtung nicht wirksam werden kann, solange der Ein-Tastschalter noch gedrückt ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Phasenausfall-Schutzeinrichtung für drehstromgespeiste Verbrau- cher, insbesondere Asynchronmotoren, die in Verbindung mit elektrisch steuerbaren Schaltern aller be-
Jiebigen Bauarten verwendet werden kann. Sie ermöglicht dabei im Fehlerfall eine Sofortabschaltung des
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Verbrauchers. Ein wesentlicher weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, dass an die zu verwendenden Relais keine grossen Forderungen hinsichtlich des Halteverhältnisses gestellt werden. Es ist ohne weiteres möglich, billige Hilfsrelais zu verwenden, für deren Ansprech- und Abfallwerte unter Umständen grosse Toleranzwerte zulässig sind.
Die erfindungsgemässe Schutzeinrichtung besteht in an sich bekannter Weise aus drei von den Strömen der einzelnen Phasenleiter gespeisten Stromrelais, über deren zugeordnete Kontakte die Ausschaltung des dem Verbraucher zugeordneten Schalters dann eingeleitet wird, wenn infolge Stromlosigkeit wenigstens eines Phasenleiters eines der drei Relais nicht erregt wird. Erfindungsgemäss ist jedem der drei Relais wenigstens ein Wechsler zugeordnet, und diese drei Kontakte sind in den Auslösestromkreis des zugeordneten, insbesondere verklinkbaren Leistungsschalters derart eingeschaltet, dass der Zustand des Auslösestromkreises für den Fall, dass alle drei Relais gleichzeitig erregt sind, derselbe ist wie für den Fall, dass alle drei Relais gleichzeitig abgefallen sind.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Relais-Schutzeinrichtung sind in der Zeichnung dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l der Zeichnung ist der Verbraucher, beispielsweise ein Motor M, über einen elektromagnetisch betätigbaren Schalter an das Drehstromnetz zu schalten. Es ist angenommen, dass der Schalter bei Unterbrechung des Stromdurchganges im Auslöseglied A abgeschaltet wird (z. B. Nullspannungs-Auslösung). In die vom Schalter zum Motor führenden Phasenleiter R, S, T sind jeweils Strom-Relais U, V, W eingeschaltet, denen jeweils ein Wechsler u, v, w zugeordnet ist.
Der Öffnerteil des ersten Wechslers u ist mit dem Öffnerteil des zweiten Wechslers v und sein Schliesserteil mit dem Schliesserteil des dritten Wechslers w, beispielsweise durch Brücken, verbunden. Eine ebensolche Verbindung besteht zwischen den Wurzeln des zweiten Wechslers v und des dritten Wechslers w sowie zwischen dem Schliesserteil des zweiten Wechslers v und dem Öffnerteil des dritten Wechslers w. Die drei Wechsler werden in den Stromkreis des Auslösegliedes A eingeschaltet, indem dir, Wurzel des Wechslers u einseitig mit der Spule des Auslösegliedes verbunden wird und die Kontaktbrücke zwischen Schliesserteil des Wechslers v und Öffnerteil des Wechslers w mit dem einen Pol der nicht dargestellten Stromquelle.
Im Ruhezustand besteht eine durchgehende Verbindung zwischen den beiden genannten Anschlusspunkten über die Reihenschaltung aller drei Wechsler, so dass der Nullspannungsauslöser A, wie erforderlich, im Ruhezustand erregt ist. Beim Einschalten werden die Wechsler aller drei Relais U, V, W sofort umgelegt, sofern alle drei Phasenleiter Strom führen. Der Stromkreis bleibt dann über die Reihenschaltung aller drei Wechsler geschlossen. Fällt während des Betriebes eine Phase aus, so fällt das in der betreffenden Phase liegende Relais sofort ab und unterbricht durch seinen ihm zugeordneten Wechsler-Kontakt sofort den Stromkreis des Auslösegliedes, so dass der Motorschalter ohne Verzögerung ausgeschaltet wird.
Ist bereits vor dem Einschalten des Motors eine Phase ausgefallen, so sprechen beim Einschalten nur die beiden in den nicht ausgefallenen Phasenleitern angeordneten Relais an, während das dritte Relais nicht erregt wird.
Es werden dann also nur zwei Wechsler betätigt, wodurch der Stromkreis des Auslösegliedes sofort beim Umschalten dieser Kontakte unterbrochen wird ; die Umschaltung der Kontakte erfolgt praktisch ohne Zeitverzögerung.
Die Forderungen, die hinsichtlich der Ansprech- und Abfallwerte sowie der Halteverhältniswerte der Relais zu erfüllen sind, sind abhängig von den Betriebswerten des Verbrauchers. In allen Fällen gilt, dass der Haltestromwert der Relais unterhalb des minimalen Betriebsstromwertes liegen muss. Der Ansprechstromwert der Relais muss so gewählt werden, dass sie mit Sicherheit bei minimalem Einschaltstrom ansprechen. Ist beispielsweise der Motor M in Fig. l der Zeichnung ein Asynchronmotor, dessen Anlaufstrom etwa 4-6mal so gross wie sein Nennstrom ist, so kann man Relais wählen, deren Ansprechstromwert beträchtlich oberhalb des Nennstromwertes liegt.
Der minimale Betriebsstrom solcher Motoren, der Leeraufstrom, beträgt etwa 25% des Nennstromes ; die Relais sind demnach so zu wählen, dass ihr Haltestrom geringer ist als der Leerlaufstrom. Damit ergibt sich ein Halteverhältnis, das sogar noch grösser als 4 sein kann. Es ist demnach möglich, einfache Hilfsrelais mit verhältnismässig schlechtem Halteverhältnis zu verwenden. Es ist nicht erforderlich, dass die Haltestromwert der drei verwendeten Relais genau übereinstimmen, sie können vielmehr innerhalb eines Toleranzbereiches zwischen dem Wert Null und dem minimalen Betriebsstromwert jeden Wert haben.
Auch die Ansprechwerte der drei Relais können innerhalb eines grossen Toleranzbereiches unterschiedlich voneinander sein, sofern sie einen Verbraucher schützen sollen, dessen Phasenströme nach seinem Einschalten schnell genug den Ansprechwert erreichen. Diese Bedingung ist im allgemeinen immer erfüllt ; die sich aus unterschiedlichen Ansprechwerten ergebende Zeitdifferenz beim Schliessen der Wechsler-Kontakte bleibt deshalb geringer als die durch die Trägheit des Schaliermechanismus bedingte Abschalt-Zeitverzögerung und eine Fehlabschaltung ist infolgedessen nicht möglich.
In Fig. 2 der Zeichnung ist eine Schutzeinrichtung dargestellt, bei der ebenfalls der Motor vom Netz
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