DE1944236B2

DE1944236B2 - Elektrische Steuereinrichtung für Motoren

Info

Publication number: DE1944236B2
Application number: DE19691944236
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Haese; Dieter Hidde
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-08-27
Filing date: 1969-08-27
Publication date: 1974-09-12
Also published as: FR2059095A5; BE754943A; GB1318445A; DE1944236A1

Description

Zur Steuerung von motorischen Antrieben im Bergbau unter Tage, wie sie beispielsweise bei Hobeln, Schrämmaschinen, Transporteinrichtungen u.dgl. vorhanden sind, ist es bekannt, für jeden Antrieb ein gesondertes Motorsteuergerät zu verwenden. Derartige Motorsteuergeräte bestehen aus einer je nach dem Anwendungszweck verschiedenen Anzahl von Schützen, Überstromauslösem, Stromwandlern und weiteren Bauelementen. Diese Geräte können zu einem auswechselbaren Einsatz für ein druckfestes Gehäuse zusammengefaßt sein (deutsche Patentschrift 977 714).

Wegen der zunehmenden Mechanisierung des Bergbaues hat die Anzahl der benötigten Motorsteuergeräte beträchtlich zugenommen. Deshalb sind bereits große druckfeste Gehäuse mit einem nutzbaren Inhalt bis zu 400 Luern geschaffen worden, in denen mehrere Motorsteuergeräte untergebracht werden könnea

Die spezifischen Kosten für den Einbauraum in druckfesten Gehäusen sind infolge der hohen Anforderungen an die Sicherheit verhältnismäßig hoch. Man ist deshalb bestrebt, den vorhandenen Einbauraum möglichst gut zu nutzen. Dies bringt aber die Gefahr mit sich, daß die Schaltgeräte, Stromwandler und sonstige benötigte Bauelemente in dem Gehäuse unübersichtlich und schlecht zugänglich angeordnet sind. Um Betriebsunterbrechungen so kurz wie möglich zu halten, ist es aber wesentlich, eventuell auftretende Fehler rasch auffinden und beheben zu können.

Es ist zwar bereits bekannt, die für Stromversorgungseinrichtungen in Schlagwetter- oder explosionsgefährdeter Umgebung benutzten Geräte auf plattenartigen Einsätzen beidseitig zu montieren und diese Einsätze in der Längsrichtung eines zylindrischen Einbauraumes eines druckfesten Gehäuses anzuordnen. Auf den Einsätzen sind Klemmleisten vorgesehen, um unterschiedliche Schaltungen der auf dem Einsatz teilweise in leicht auswechselbarer Ausführung vorgesehenen Geräte durch Umklemmen vornehmen zu können (US-PS 3 457 462). Die Wartung oder die Auswechslung von Schaltgeräten macht es jedoch erforderlich, den gesamten Einsatz aus dem Gehäuse herauszunehmen.

Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einer elektrischen Steuereinrichtung für Motoren mit Schützen, Stromwandlern und weiteren Bauelementen, die auf einem rechteckigen Träger angeordnet sind, der als auswechselbarer Einsatz für ein zur Verwendung in Schlagwetter- oder explosionsgeflhrdeter Umgebung bestimmtes druckfestes Gehäuse ausgebildet ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrischen Geräte in solcher Verteilung auf den Einsätzen und die Einsätze selbst derart in dem druckfesten Gehäuse anzuordnen, daß neben einer einfachen Montage der Einsätze eine gute Zugänglichkeit zu nicht wartungsfreien Geräten und darüber hinaus eine Entfernbarkeit dieser Geräte bei im übrigen an Ort und Stelle verbleibendem Einsatz erreicht wird. Dies wird gemäß der Erfindung

dadurch erreicht, daß der Einsatz als Rahmen in Form eines schmalen Rechtecks ausgebildet ist, der an seiner der Gehäuseöffnung zugewandten Vorderseite nur die in Steckkontaktvorrichtungen aufgenommenen Schütze und an seiner der Gehäuseruckwand zugekehrten Rückseite Stromwandler, Stromschienen und Klemmstellen für zu- und abführende Leitungen α dgl. in fester Anordnung trägt Der Rahmen läßf sich verhältnismäßig leicht in das druckfeste Gehäuse einsetzen, da die Schütze, deren Gewicht im allgemeinen beträchtlich ist, von dem Rahmen abnehmbar sind Die Schütze brauchen erst nach dem Einsetzen und Anschließen des Rahmens in dem druckfesten Gehäuse auf den Rahmen aufgesetzt zu werden. Ferner kann ein von einer Störung betroffenes Schütz gesondert aus dem drackfesten Gehäuse herausgenommen werden, während der Rahmen in dem Gehäuse verbleibt und Kabel und Leitungen nicht abgeku.nmt zu werden brauchen.

Die Gestaltung d-_. Einsatzes als schmaler rechteckiger Rahmen kommt dem Wunsch nach leichter Einsetzbarkeit in das druckfeste Gehäuse entgegen. Zweckmäßig wird man die «öhe des Rahmens entsprechend der Höhe des Einbau aumes bemessen. Die Breite des Rahmens kann auf die Breite des Einbauraumes des druckfesten Gehäuses derart abgestimmt sein, daß sich je nach der Gehäusebreite zwei, drei oder mehr Rahmen nebeneinander aufstellen lassen. Der Einbauraum weist hierbei eine übersichtliche Gliederung auf, da sich die Schütze auf der Vorderseite der Rahmen befinden und die Fläche der Rahmen etwa auf die Summe der Grundflächen der Schütze beschränkt « erden kann.

Ein weitgehend einheitlicher Aufbau der Rahmen läßt sich dadurch erzielen, daß der Rahmen für die Hauptstrombahnen ν in zwei übereinander angeordneten Schützen mit Steckkontaktvorrichtungen versehen ist, die an der Vorderseite des Rahmens Kontaktmesser und an der Rückseite des Rahmens Klemmstellen besitzen. Die Schütz; lassen sich so schalten, daß entweder zwei Antriebe unabhängig voneinander mit gleichbleibender Drehrichtung gesteuert werden können oder andererseits en Antrieb mit wechselnder Drehrichtung, d.h. im Wendebetrieb gesteuert werden kann. Der Obergang von der einen Betriebsart zur anderen kann dadurch erleichtert werden, daß die Stromzuführung zu den Schützen ausgehend von gemeinsamen Klemmstellen über Stromschienen an der Oberseite des oberen Schlitzes und an der Unterseite des unteren Schützes erfolgt, wobei zwei der zu dem einen Schütz führenden Stromschienen gekreuzt sind, und daß die Klemmstellen der den abgehenden Anschlüssen der Schütze zugeordneten Steckkontaktvorrichtungen in zwei parallelen Reihen zwischen den Schützen angeordnet sind. Beim Obergang zur Steuerung eines Antriebs im Wendebetrieb genügt es dann, die zwischen den Schützen übereinanderliegenden Klemmstellen paarweise miteinander zu verbinden und an die Verbindungsstellen über einen Satz der vorgesehenen Stromwandler den Antrieb anzuschließen.

Durch weitere Maßnahmen kann die Handhabung des Rahmens und seine Montage in dem druckfesten Gehäuse erleichtert werden. Beispielsweise kann der Rahmen mit Führungsschienen versehen sein, auf welche die Schütze mit Gleitstücken aufgesetzt werden können. Diese Führungsschienen nehmen das Gewicht der Schütze auf und führen die Schütze in der richtigen Stellung auf die Steckkontaktvorrichtungen zu. Je nach dem Gewicht der Schütze kann man beidseitig oder nur einseitig von ihnen die Rahmen mit Führungsschienen versehea Ferner können die Rahmen mit Füßen versehen sein, die eine keilförmige Ausnehmung zum Obergreifen einer Schiene besitzen. Am oberen Ende kön-

S nen die Rahmen mit Laschen für Befestigungsschrauben versehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

ίο Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Rahmen in einer Vorderansicht und einer Rückansicht;

F i g.3 zeigt den Rahmen von der Seite teilweise im Schnitt und teilweise in der Ansicht entlang der Linie HI-!IIinFig.2;

is F i g. 4 und 5 dienen zur Erläuterung, wie die an dei Rückseite des Rahmens befindlichen Klemmstellen bei der Umstellung des Rahmens auf Wendebetrieb geschaltet werden;
F i g. 6 und 7 zeigen den Aufbau von Steckerleisten

»o mit denen die Schütze versehen sein können, um sie aul die Steckkontaktvorrichtungen des Rahmens aufsetzen zu können. Den Aufbau der Steckerleisten an den

Schützen zeigen die F i g. 8 und 9. Der in F i g. 1 gezeigte Rahmen 1, der aus Stahlblech

as hergestellt sein kann, hat eine rechteckige Grundform und ist an seinen Längsseiten durch abgewinkelte Schenkel 2 und 3 begrenzt An dem Rahmen 1 sind Steckkontaktvorrichtungen 4,5,6 und 7 angebracht, die zur Führung der Hauptströme von zwei Schützen 10 und ti (F i g. 3) zur Steuerung von Drehstrommotoren vorgesehen sind. Dementsprechend weist jede dieser Vorrichtungen drei Kontaktmesser 12 auf, die mit Steckerleisten der Schütze zusammenwirken, wie noch erläutert wird. Die Steckkontaktvorrichtungen 4 und 7 befinden sich in der Nähe der Ober- bzw. der Unterkante des Rahmens 1 und die Steckkontaktvorrichtungen 5 und 6 etwa in der Mitte des Rahmens 1. Das Schütz 10 ist hierbei zwischen den Steckkontaktvorrichtungen 4 und 5 und das Schütz 11 zwischen den

Steckkontaktvorrichtungen 6 und 7 angeordnet

An der Rückseite des Rahmens 1 (Fig.2) sind die Steckkontaktvorrichtungen 4. 5. 6 und 7 mit Klemmstellen versehen, die schematisch als Kreise dargestellt und mit 13 bezeichnet sind. Diese Klemmsteilen können als Schraubverbindungen für Kabelschuhe und Schienen ausgebildet sein. Die Stromeinspeisung zu den Schützen 10 und U geschieht über gemeinsame Klemmstellen 14, die im Zuge von Stromschienen 15, 16 und 17 angeordnet sind. Diese Stromschienen sind in Fig.2 abgebrochen dargestellt, um die darunter befindlichen Stromwandler sichtbar zu machen.

An die Steckkontaktvorrichtungen 5 und 6, über welche die Hauptströme die Schütze 10 und U verlassen, sind Stromwandler für die Oberstromüberwachung und die Strommessung angeschlossen. Diese Wandler sind fest aii der Rückseite des Rahmens 1 aufgebaut Wie die F i g. 2 zeigt, sind an die Klemmstellen 13 der Steckkontaktvorrichtungen 5 drei Stromwandler 20 für die Uberstromüberwachung angeschlossen, wobei zwecks Erreichung ausreichend großer Abstände zwischen den anzuschließenden Leitungen der linke Wandler 20 an die mittlere Klemmstelle 13 angeschlossen ist Auf den linken Wandler 20 folgt ein weiterer, auf dem Rahmen 1 fest angeordneter Stromwandler 21 für die Strommessung. Die freien Primärenden der Stromwandler 20 und 21 bilden Klemmstellen 22 für die Zuleitungen zu einem Motor.

Die gleiche Anordnung von Stromwandlern befinde)

sich unterhalb der Steckkontaktvorrichtung 6. Demgemäß sind an die Klemmstellen 13 der Steckkontaktvorrichtung 6 spiegelbildlich zu der beschriebenen Anordnung drei Stromwandler 23 für die Überstromüberwachung und unterhalb des linken Stromwandlers 23 ein weiterer Stromwandler 24 für die Strommessung angeordnet Die für den Anschluß eines weiteren Antriebes vorgesehenen Klemmstellen an den zuletzt genannten Wandlern sind mit 25 bezeichnet. Die Sekundäranschlüsse der genannten Stromwandler sind ebenso wie die zugehörigen Überstromauslöser nicht dargestellt Die Auslöser, die vorzugsweise elektronischer Bauart sein können, lassen sich ebenfalls auf dem Rahmen 1 oder außerhalb dieses Rahmens anordnen.

Die Stromschienen 15 und 16 sind kurz vor dem Anschluß an die Klemmstellen 13 der Steckkontaktvorrichtung 7 gekreuzt so daß die mittlere und die rechte der Klemmstellen 13 der Steckkontaktvorrichtung 6 gegenüber den entsprechenden Klemmstellen 13 der Steckkontaktvorrichtung 5 in der Phasenlage vertauscht sind. Sollen daher die Schütze fO und 11 zur Steuerung eines Antriebes im Wendebetrieb benutzt werden, so genügt es, die übereinanderliegenden Klemmstellen 13 der Steckkontaktvorrichtungen 5 und 6 durch je ein Verbindungsstück 26 zu verbinden, wie dies in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist Das Verbindungsstück 26 besitzt einen Ansazt 27, dessen Höhe ebenso groß wie die der zu den Wandlern führenden Anschlußschienen 30 ist Dadurch kann das Verbindungsstück 26 sowohl benutzt werden, wenn die Besetzung des Rahmens 1 mit Stromwandlern von vornherein auf den Wendebetrieb ausgelegt ist wobei nur ein Satz der beschriebenen Stromwandleranordnung benötigt wird. Dieser Fall liegt der Fig.4 zugrunde, in der Stromschienen 30 nur nach unten, d. h. zu den Wandlern 23 und 24 führen.

Andererseits kann der Rahmen auch so ausgerüstet sein, daß er im Bedarfsfall zur Steuerung von zwei Antrieben verwendbar ist wobei beide Sätze von Stromwandlern 20 und 21 sowie 23 und 24 benötigt werden und das Verbindungsstück 26 weggelassen wird Will man dennoch den Rahmen für den Wendebetrieb benutzen, so kann das Verbindungsstück 26 in gegenüber F i g. 4 umgedrehter Lage verwendet werden, so daß sowohl die zu den Stromwandlern 20 und 21 führenden Stromschienen 28 als auch die zu den Wandlern 23 und 24 führenden Stromschienen 30 angeschlossen werden können. Dies ist in F i g. 5 dargestellt Der Ansitz 27 weist dabei nach außen.

Der Rahmen 1 ist mit Durchbrechungen 31 und 32 (F i g. 1) versehen, durch die hindurch die Stromwandler 20,21 sowie 23,24 bei abgenommenen Schützen 10 und 11 zugänglich sind. Zur Verbesserung der Obersichtlichkeit sind in F i g. 1 die Stromwandler und Stromschienen nicht eingezeichnet Der Rahmen 1 besitzt eine weitere ovale Durchbrechung 33, die mit einer Gummimanschette 34 ausgekleidet ist um Leitungen für Steuerzwecke und eventuell vorgesehene Hilfsschalter der Schütze durch den Rahmen führen zu können. Zum Anschluß dieser Leitungen an die Schütze können ebenfalls Steckverbindungen dienen.

Um die Schütze 10 und 11 auf einfache Weise mit den Kontaktmessern 12 der Steckkontaktvorrichtungen 4 b*s 7 in Verbindung bringen zu können, sind die Schütze mit Steckerleisten 40 versehen, wie sie in den F i g. 6 und 7 dargestellt sind. Die Steckerleisten 40 besitzen ein Gehäuse 41 aus Isolierstoff, das Füße 39 mit einseitig offenen Langlöchern 43 zur Befestigung am Rahmen der Schütze besitzt. Das Gehäuse 41 hat drei Kammern 48, die beidseitig offen sind, wobei die untere öffnung 44 trichterartig erweitert ist Diese Erweiterungen übernehmen die Führung der Schütze 10 und U beim Aufsetzen auf den Rahmen. Jede der Kammern 48 enthält zwei Reihen von je drei Kontaktstücken 46, deren Enden 47 abgerundet oder ballig geformt sind. Blattfedern 50, die sich gegen die Wandungen der Kammern 48 abstützen, sorgen für den Anpreßdruck

ίο zwischen den Kontaktstücken 46 und den Kontaktmessern 12. Zwischen die Blattfedern 50 und die Kontaktstücke 46 ist jeweils ein Isolierstück 51 eingelegt In den Kammern 48 sind die Kontaktstücke 46 durch eine Isolierstoffplatte 49 gesichert, die eine öffnung zum

Durchtritt eines der Kontaktmesser 12 besitzt In F i g. 6 ist die Isolierstoffplatte 49 der rechten Kammer

48 fortgelassen, um die Kontaktstücke 46 vollständig zu zeigen.

Wie die F i g. 8 und 9 zeigen, sind die Steckerleisten

»o 40 auf gegenüberliegenden Seiten der Schütze 10 bzw. 11 angeordnet. Die elektrische Verbindung der Klemmstellen 53 des Schützes mit den Kontaktstücken 46 ist durch Winkelstücke 54 hergestellt die zwischen die Kontaktstücke 46 eingreifen. Ist ein mit einer Stecker-

*S leiste 40 versehenes Schütz auf die Kontaktmesser 12 aufgesetzt so ergeben sich an der Verbindungssteile durch die paarweise Anordnung der Kontaktetücke 46 jeweils zwei parallele Strombahnen. Oberlast- oder Kurzschlußströme führen daher zu einer Erhöhung der

Kontaktkraft so daß auch bei derartigen hohen Strömen eine sichere Kontaktgabe aufrechterhalten wird

An dem Rahmen 1 sind beidseitig Führungsschienen 60 mit abgeschrägten Vorderkanten 61 angebracht vm das Aufsetzen der Schütze Ϊ0 und 11 zu erleichter«.

Hierzu sind die Schütze mit je zwei Gleitstücken 42 versehen, die auf die Führungsschienen 60 aufgesetzt werden können. Die Führungsschienen übernehmen das Gewicht der Schütze und führen das Schütz derart gegen den Rahmen, daß die Steckerleisten 40 in der richtigen Stellung auf die Kontaktmesser 12 gelangen. Die endgültige Befestigung der Schütze geschieht mir tels Schrauben, die durch Augen 64 am Rahmen der Schütze in Gewindelöcher 65 am Rahmen 1 (Fig. 1) eingeschraubt werden. Je nach dem Gewicht der Schüt ze können eine oder beide Führungsschienen weggelas sen werden.

Zur Befestigung in einem druckfesten Gehäuse ist der Rahmen 1 an seinem unteren Ende mit Füßen 70 versehen, die je eine keilförmige Ausnehmung 71 besit-

zen (F i g. 3). Die eine Kante 72 dieser Ausnehmungen verläuft dabei parallel zu den Längskanten des Rahmens 1, so daß beim Aufsetzen des Rahmens auf eine Schiene 73, die fest im Inneren des druckfesten Gehäuses angeordnet sein kann, der Rahmen mit dieser Kante 72 gegen die Schiene 73 gezogen werden kann. An seinem oberen Ende hat der Rahmen 1 Laschen 74 mit nach oben offenen Langlöchern 75, durch die Schrauben in entsprechende Gewindelöcher im Inneren des druckfesten Gehäuses eingeschraubt werden können.

In dem Raum zwischen den Füßen 70 und den Laschen 74 besitzt der Rahmen 1 Auflageflächen 76 (F i g. 1) für Kabel bzw. Leitungen 80, die, wie in F i g. 3 gezeigt ist mittels Schellen 78 festgebunden sein können.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Rahmen mit zwei Schützen versehen. Man kann jedoch auch drei oder mehr Schütze je Rahmen vorsehen, um eine noch größere Vielfalt in der Funktion zu erzielen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuereinrichtung für Motoren mit Schützen, Stromwandlern und weiteren Bauelement ten, die auf einem rechteckigen Träger angeordnet sind, der als auswechselbarer Einsatz für ein zur Verwendung in Schlagwetter- oder explosionsgefährdeter Umgebung bestimmtes druckfestes Gehäuse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz als Rahmen (1) in Form eines schmalen Rechtecks ausgebildet ist, der an seiner der Gehäuseöffnung zugewandten Vorderseite nur die in Steckkontaktvorrichtungen (4,5, 6,7) aufgenommenen Schütze (10,11) und an seiner der Gehäuserückwand zugekehrten Rückseite Stromwandler (20,21,23,24), Stromschienen (ί 5.16, 17) und KJemmstellen (13,22,25) für zu- und abführende Leitungen u. dgL in fester Anordnung trägt

2. Elektrische Steuereinrichtung itach Anspruch 1, ao dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) mit Steckkontaktvorrichtungen (4,5,6,7) für die Hauptstrombahnen von zwei übereinander angeordneten Schützen (10, U) versehen ist, die an der Vorderseite des Rahmens (1) Kontaktmesser (12) und an der »5 Rückseite des Rahmens (1) Klemmstellen (13) besitzen.

3. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu den Schützen (10, 11) ausgehend von gemeinsamen Klemmsteilen (14) über Stromschienen (15,16, 17) an der Oberseite des oberen Schützes (10) und an der Unterseite des unteren Schützes (U) erfolgt, wobei zwei der zu dem einen Schütz (11) führenden Stromschienen (15, 16) gekreuzt sind, und daß die KJemmstellen (13) der den abgehenden Anschlüssen der Schütze (10, H) zugeordneten Steckkontaktvorrichtungen (5,6) in zwei parallelen Reihen zwischen den Schützen (10,11) angeordnet sind (Fi g. 1).

4. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) Durchbräche (31, 32) besitzt, durch die bei abgenommenen Schützen (10,11) die Stromwandler (20, 21,23,24) zugänglich sind.

5. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) mit Führungsschienen (60) und die Schütze (10, 11) mit einem Gleitstuck (42) zum Aufsetzen auf die Führungsschienen (60) versehen sind

6. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütze (10, 11) mit Steckerleisten (40) versehen sind, deren Gehäuse (41) an den zum Aufsetzen auf die Kontaktmesser (12) der Steckkontaktvorrichtungen (4, 5, 6, 7) bestimmten Enden (44) trichterförmig erweitert sind (F i g. 7).

7. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) an seinem unteren Ende Füße (70) zum Aufstellen auf entsprechenden Aufnahmeteilen des druckfesten Gehäuses und an seinem oberen Ende Laschen (74) für Befestigungsschrauben besitzt (F i g. 1,3).

8. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße (70) eine keilförmige Ausnehmung (71) zum Übergreifen einer Schiene (73) besitzen (F i g. 3).

9. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungskante (72) der keilförmigen Ausnehmung (71) parallel zu den Längskanten des Rahmens (1) verläuft

<^Fig-³⁾-

10. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) an seiner Ober- und seiner Unterseite von den Laschen (74) bzw. den Füßen (70) seitlich begrenzte Anlageflächen (76) für Leitungen bzw. Kabel (80) besitzt (Fig. 2.3).