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Selbsttätige oder halbselbsttätige Anlaß- bzw. Umkehr-Anlaßvorrichtung
fär Elektromotoren. Im'Fauptpatent 375935 wurde eine Vorrichtung zum selbsttätigen
Anlassen von Gleichstrom- bzw. W echselstrommotoren mittels Schützen beschrieben,
wobei Beschleunigungsrelais benutzt werden, die von diesen Schützen unabhängig sind,
kennzeichnend für besagte Verrichtung ist, daß die Beschleunigungsrelais auf rein
elektrischem Wege gesperrt bzw. entsperrt werden, ohne jedwede mechanische Verbindung
zwischen Schützen und Relais, sowie daß die Sperrspulen der Relais in Reihe in einem
besonderen Sperrstromkreis geschaltet sind, welcher vom sogenannten Meisterkontroller
abhängig sein kann oder nicht.
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In den bei'iegznden Zeichnungen zeigt Abb. z das Schaltungsschema
nach dem Hauptpatent für den Fall eines Dreiphaseninduktionsmotors mit umkehrbarer
Drehrichtung, wobei das Anlassen mittels eines Meisterkontrollers geschieht. Es
soll hiervin zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung eine
kurze Beschreibung gegeben werden.
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Der in starken Strichen gezeichnete Hauptstromkreis ist von den Sammelschienen
der Schalttafel abgezweigt und enthält außer einem Hauptschalter Ig und auf jeder
Phase einer Bleisicherung F auf zwei dieser Phasen je ein Überstremrelais RM zum
Schutze des Motors gegen unzulässiges Steigen der Stromstärke. Das eine Relais R.U
ist direkt an eine Klemme A des Alotors angeschlossen; die beiden anderen Phasenleitungen
spalten sich in je zwei Zweige, die derart verlaufen, daß der Strom je nach der
gewünschten Drehrichtung die eine oder die andere der beiden als doppelpolige Apparate
gezeichneten Wendeschützen Cinl, Cm, durchläuft, wonach diese Zweige, in
üblicher Weise gekreuzt, wieder paarweise zu den beiden Statorklemmen B und C geführt
werden. Von den Rotorklemmen führen drei Leitungen zu den entsprechenden Phasen
des Anlaßwiderstandes RD, welche an den Punkten D" El, F1 bis D2, E2, F2 usw. in
Stufen geteilt sind, die nacheinander durch Schließen der sogenannten Anlaßschützen
Cd" Cd., Cd, usw. kurzgeschlossen werden. Hier sind die Anlaßschützen
als doppelpolige Apparate der Nebenschlußtype gedacht, welche somit zwei Phasen
beherrschen, während die dritte Phase über die Hauptstromspule (auch Regulierspule
genannt) eines Beschleunigungsrelais zu einem den drei Phasen gemeinsamen Nullpunkt
führt. Die zwangläufige Verbindung beider Schützenpole ist in der Abbildung durch
einen unterbrochenen Strich angedeutet.
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Der Kontrollstrcmkreis, der von einer beliebigen Stromquelle, also
auch, wie in Abb. s gezeigt, mittels einer Abzweigung zwischen zwei Netzleitungen
von dem den Motor speisenden Netze gespeist werden kann, verläuft genau wie im Hauptpatent
angegeben; die dort gewählten Bezeichnungen der Hilfsstromkreise dürften aber zweckmäßig
insofern geändert bzw. ergänzt werden, als die Spulen der Wendeschützen und diejenigen
der Anlaßschützen tatsächlich in zwei parallelen Zweigen liegen. Der die Spulen
der eigentlichen Steuerschützen, das ist der Wendeschützen, enthaltende Stromkreis
soll nunmehr als »Steuerstromkreis«, der die Spulen der Anlaßschützen enthaltende
Stromkreis aber als »Schaltstromkreis« bezeichnet werden; rechnet man den »Sperrstromkreis«
hinzu, so findet man, daß der Kontrollstromkreis in drei (anstatt zwei) dünndrähtige,
mit dünnen Strichen gezeichnete Stromkreise zerfällt, die nachfolgend in folgender
Ordnung beschrieben werden sollen
Sperr-, Schalt- und Steuerstromkreis.
Als gemeinsamer Schutz für dieselben sind die Sicheningen Fi, F2 vorgesehen.
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i. Sperrstromkreis. Derselbe geht von der Sicherung F, über Zusatzwiderstand
Ra zu den in Reihe befindlichen Sperrspulen der Beschleunigungsrelais
Ra, Ra. usw. und v-)n da ab zur Spule des Minimalrelais Rin, dessen Klemme
h mit der gleichnamigen Klemme des Meisterkontrollors lla verbunden. ist. Das entsprechende
Segment der Meisterwalze berührt diese Klemme ständig und steht letztere lediglich
in der Null- bzw. Haltestellung mit der Klemme a des Meisterkontrollors in leitender
Verbindung; von dieser Klemme ,- führt eine Leitung zur gleichnamigen Klemme des
Minimalrelais Risa und von da aus über die Hilfskontakte der Maximalstromrelais
R.'17, R117 zur Sicherung F. auf Phase L.. Sobald das Rel;.is RM erregt wird, werden
seine Hilfskontakte @, 7r überbrückt.
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Schaltstromkreis. Der Schaltstromkreis der Anlaßschützen geht ebenfalls
von der Sicherung F, ab: er speist dann einzeln die parallel abgezweigten Spulen
der Anlaßschützen Cd,, C , usw., deren zweites Ende über die
Hilfsschalter c, cd, e, f der Beschleunigungsrelais Ra, Ra, usw. bzw.
an die entsprechenden Klemmen c, d, e, f des Meisterkontrollors angeschlossen
ist. Genannte Hilfsschalter können nur dann geschlossen werden, wenn das jedem derselben
zugehörige Relais entsperrt w,)rden und der die Hauptstromspule dieses Relais durchfließende
Strom unter einen bestimmten Wert gefallen ist. Der Schaltstromkreis wird erst dann
geschlossen, wenn die Meisterwalze auf eine Betriebsstellung gebracht wird, da nämlich
die Klemmen c, rl, e, f des Meisterkontrollors der Reihe nach durch die Walzensegmente
mit der Klemme da in Verbindung gebracht werden, von wo aus der Stromweg bis zur
Sicherung F. mit dem Sperrstromkreis gemeinsam verläuft.
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Steuerstromkreis. Derselbe ist an den gleichen Punkten wie die vorigen
abgezweigt und teilt sich gleich nach Sicherung F, in zwei Teile, wovon der eine
die Spule der Hauptschütze Cnai und der andere die Spule der Hauptschütze Ciia,
speist, ersterer bei Klemme i, letzterer bei Klemme 2 des Meisterkontrollors Anschluß
findend. Steht die Meisterwalze auf der Nullstellung, sn ist der Steuerstromkreis
unterbrochen; wird dieselbe aber auf irgendeine Betriebsstellung gerückt, dann wird
je nachdem Schütze Cm, oder Schütze Cin. gespeist und schließt sich der Strom über
Klemme h des Meisterkontrollors und bei im übrigen gemeinsamen Verlauf wie im Sperr-bzw.
Schaltstromkreis hinter Sicherung F2 zu.
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Die magnetischen und elektrischen Konstanten der Beschleunigungsrelais
sind derart gewählt, daß die von deren dünndrähtigen Spule (Sperrspule) auf den
Anker ausgeübte Anziehungskraft nicht nur zum Festhalten des einmal angezogenen
Ankers, sondern zum Anziehen des gesamten beweglichen Teiles des Relais ohne Mitwirkung
irgendeiner anderen Verrichtung genügt; außerdem wird die Sperrspule im gewünschten
Augenblick durch Kurzschließen ihrer Windungen unwirksam gemacht und sind zu diesem
Zweck deren beiden Enden bzw. zu den Klemmen eines von der unmittelbar vorangehenden
Schütze getragenen Plilfsschalters , k, l geführt, so daß die Schließbewegung
der Schütze besagte Sperrspule ungeachtet der Drehrichtung des Motors kurzschließt.
Ausnahmsweise wird die Sperrspule der ersten Beschleunigungsrelais an die parallel
geschalteten Hilfsschalter Si, S2 der Wendeschützen Cini, Cm. oder der Hauptschütze,
wenn der Motor konstante Drehrichtung besitzt, angeschlossen.
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Nun kann die Ausführung des in Reihe mit den Sperrspulen vorgesehenen
Zusatzwiderstandes unter Umständen, und zwar besonders bei Wechselstrom, auf Schwierigkeiten
stoßen, da die betreffenden Spulen eine verhältnismäßig hohe Spannung benötigen,
falls der sie durchfließende Strom auf einen noch zulässigen Wert begrenzt bleiben
soll.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine selbsttätige
oder halbselbsttätige Anlaßvorrichtung für elektrische Motoren nach dem Hauptpatent,
in deren Sperrstromkreis die Schaltspule der die gewünschte Drehrichtung bestimmenden
Haupt- bzw. Wendeschütze abweichend vom Hauptpatent mit den Sperrspulen der sämtlichen
Beschleunigungsrelais oder auch nur des ersten dieser Relais in Reihe geschaltet
ist. Da der Zusatzwiderstand Ra (Abb. i) in Wegfall kommt, so wird dem Fauptpatent
gegenüber eine ziemlich wichtige Vereinfachung der Anlage erzielt.
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Abb. 2 zeigt das Schaltbild, welches sich aus dem Fundamentalschema
dadurch ergibt, daß man erfindungsgemäß den im Sperrstromkreis ursprünglich vorgesehenen
Zusatzwiderstand durch die Wicklung der Spule der einen oder der anderen Hauptschütze
ersetzt. In Abb. 2 sowie in den falgenden Abbildungen haben die Buchstaben dieselbe
Bedeutung wie vorhin. Die Haupt- oder Wendeschützen sowie die Anlaßschützen sind
immer noch Apparate der N ebenschlußtype, das ist mit nur einer mit dünnem Draht
bewickelten Spule; dieselben sind schematisch dargestellt durch deren Hauptkontakte,
deren magnetische Blasspule in Reihe mit den Hauptkontakten, deren Schaltspule und
deren Hilfsschalter bzw. -kontakte, welche in veränderlicher Anzahl vorhanden sind.
Die Hilfsschalter sind ausnahmslos solche von der s.--)genannten Öffnungstype, d.
h. dieselben werden
beim Öffnen der Schützen, wjzu sie gehören,
selbst geöffnet und beim Schließen besagter Schütze durch ein metallisches Stück
- gewöhnlich eine mit dem Ankersystem zwangläufig bewegte, von demselben aber elektrisch
isolierte Metallscheibe - geschlossen. Zum richtigen Verständnis der Schaltung ist
daher der Drehungssinn der Schützenanker an sich gleichgültig.
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Die das Anlaufen des Motors in der einen oder der anderen Drehrichtung
einleitenden Schützen Cm werden bei Motoren mit umkehrbarer Drehrichtung
Wendeschützen, bei Motoren mit fester Drehrichtung Hauptschützen genannt. Die das
allmähliche Kurzschließen der Widerstandsstufen besorgenden Schützen Cd
heißen
Anlaßschützen; zu jedem derselben wird ein mit demselben Index bezeichnetes Beschleunigungsrelais
zugeordnet; z. B. gehört das Relais Ra, zur Schütze Cd,, Rat zu Cd. usw.
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Bei Abb.2 sind die Hauptstromkreise des Ständers und des Läufers des
Motors genau so angeordnet wie bei Abb. i.
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Der Sperrstromkreis geht von der Sicherung F1 zur Sperrspule des Beschleunigungsrelais
Ral, von hier durch die in Reihe geschalteten Sperrspulen der sämtlichen anderen
Beschleunigungsrelais zu den beiden parallel angeordneten Spulen der Haupt- oder
Wendeschützen Cm., Cm. und von da aus zu den Klemmen i, a des Meisterkontrollers
; wird letzterer auf irgendeine Betriebsstellung gerückt, dann schließt sich der
Stromkreis über Klemmeh des Kontrollers, Hilfskontakte der Relais RM und Sicherung
F2 an die Phasenleitung L2 an. Die Klemme g des 1Zeisterkontrollers steht mit der
gleichnamigen Klemme des MinimalrelaisRfta in ständiger leitender Verbindung, und
von dem der Klemme h entgegengesetzten Ende der Spule dieses Relais geht eine Leitung
zur Sicherung F1. Der Sperrstromkreis und der Steuerstromkreis sind daher hintereinander
geschaltet und zu einem einzigen Stromkreis vereinigt.
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Der Schaltstromkreis, der die Spulen der AnlaPschützen speist, zweigt
ebenfalls von der Phasenleitung L;, ab und teilt sich nach der Sicherung F, in zwei
parallele Zweige; jeder Zweig enthält eine Unterbrechungsstelle, welche von einem
rechts von Cna, bzw. Cm. dargestellten, sich gleichzeitig mit diesen Haupt-bzw.
Wendeschützen öffnenden bzw. schließenden Hilfsschalter t,, t2 kontrolliert wird;
dann treten die beiden Zweige wieder zusammen, um sich, wie bei Abb. i, wiederum
zur Speisung der Spulen der Anlaßschützen in eine entsprechende Anzahl parallel
liegender Zweige zu spalten, die über die Hilfsschalter c, d, e, f
der Beschleunigungsrelais
zu den gleichbezeichneten Klemmen des Meisterkontrollers führen; von hier aus wird
der Stromkreis, wenn besagter Kontroller auf »Betrieb« steht, der Reihe nach durch
je eine Schützenspule, dann über das entsprechende Walzensegment, Klemme h des Kontrollers,
Klemmen lt und g der Minimalrelais Rm, Hilfskontakte der Maximalrelais RM und Sicherung
F2 bei Leitung L2 geschlossen.
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Ebenso, wie es bei Abb. i der Fall war, schließt jede Anlaßsghütze
bei ihrer Schließbewegung, und zwar mittels eines Hilfsschalters j, k,
1, die Sperrspule des in der beim Anlassen vorgeschriebenen Reihenfolge nächstfolgenden
Relais kurz; hier wird wiederum die Sperrspule des ersten Relais Ral mittels eines
Hilfsschalters S1, S2 kurzgeschlossen, welcher der die gewünschte Drehrichtung bestimmenden
Haupt- bzw. Wendeschütze zugeordnet und links von der fraglichen Schütze dargestellt
ist.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen Wird der Hauptschalter Ig
geschlossen und steht die Kurbel des Meisterkontrollers in der Nullstellung, dann
fließt zwischen L2 und L; ein Strom über F1, Spule des Minimalrelais RS, Klemmen
h und g des Meisterkontrollers, Kontakt g des Minimalrelais Rm, Hilfskontakte der
Überstromrelais Rill und Sicherung F2. Das Relais Rin zieht seinen Anker an und
werden somit seine Klemmen h und g überbrückt, wobei die diese Klemmen mit den gleichnamigen
Klemmen des Kontrollers verbindenden Leitungen ausgeschaltet werden. Der Sperr-
und Steuerstromkreis ist stromlos sowie ebenfalls der Schaltstromkreis.
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i. Rechtslauf. Die Kurbel der Meisterwalze wird nun _auf die Stellung
»i - Rechtslauf« gerückt. Dann werden die Klemmen 1 und h durch die Walzensegmente
in Verbindung gebracht, und es fließt sofort ein Strom in dem Sperr- und Steuerstromkreis.
Die sämtlichen Sperrspulen der Beschleunigungsrelais werden zusammen mit der Spule
der Wendeschütze Csn, erregt; infolgedessen unterbrechen genannte Relais den Schaltstromkreis
bei den Kontakten c, d, e, f und verhindern somit die Erregung der Spulen
der Anlaßschützen; zugleich schließt sich die Wendeschütze Cfnl, welche einerseits
den Ständer des Motors unter Strom setzt und anderseits ihre beiden Hilfsschalter
s, und 1l schließt. Der Motor läuft an; gleichzeitig wird die Sperrspule des Relais
Ra, kurzgeschlossen und werden die Hilfskontakte t, der Schütze Gin., leitend überbrückt,
so daß der Schaltstromkreis hier wiederhergestellt ist. Sobald der beim Anlaufen
entstandene Stromstoß vorüber ist, fällt der Anker des Relais Ral und schließt bei
c den Schaltstromkreis. Die Anlaßschütze Cd., kann demnach erregt werden, sobald
die Kurbel des Meisterkontrollers auf Stellung?, gerückt wird; geschieht dies, dann
schließt sich die Schütze Cd,.. Dieselbe schließt die Stufe DDl, EEl, FF,, des Anlaßwiderstandes
kurz und entsperrt zugleich
das nächstfolgende Relais Rat. Der Anker
des letzteren fällt aber erst dann in seine Ruhelage zurück, wenn der beim Schließen
der Schütze Cd,
entstandene Stromstoß vorüber ist und die Drehzahl des Motors
von neuem entsprechend zugenommen hat. Das Anlassen setzt sich in dieser Weise allmählich
fort, bis der Anlaßwiderstand RD durch Schließen der Schütze Cd4 vollständig kurzgeschlossen
ist. Das Anlassen verläuft übrigens genau in derselben Weise, nur in regelmäßigem
Tempo, falls die Kurbel des Meisterkontrollers von vornherein und mit einem einzigen
Ruck auf die letzte Stellung für Rechtslauf gebracht wird.
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2. Abstellen des Motors. Um den Motor stillzusetzen, genügt es, die
Kurbel des Meisterkontrollers auf die durch »Stillstand« bezeichnete Nullstellung
zurückzubringen. Der Schaltstromkreis wird hierdurch in den verschiedenen Anlaßschützen
in umgekehrter Reihenfolge unterbrochen, wodurch sich dieselben öffnen und die Stufen
des Anlaßwiderstandes wieder eingeschaltet werden; dann wird der Sperr- und Steuerstromkreis
durch den Hilfsschalter t1 der Schütze Cm, unterbrochen, welch letztere sich öffnet
und hiermit den Strom im Stator des Motors unterbricht. Das Offnen der Anlaßschützen
hat zugleich zur Folge, daß die Sperrspulen der Beschleunigungsrelais nacheinander
wieder in den Sperrstromkreis eingefügt werden. Im Gegensatz zu dem, was in dem
Falle der Abb. x geschah, werden die Beschleunigungsrelais hierbei nicht wieder
gesperrt und erfolgt dieses Sperren nur auf der ersten Betriebsstellung für Rechts-
bzw. Linkslauf.
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3. Linkslauf. Soll der Motor in umgekehrter Richtung laufen, dann
wird die Kurbel der Meisterwalze auf Stellung »i - Linkslauf« gerückt; der Sperr-
und Steuerstrom fließt nunmehr durch die Spule der Wendeschütze Cm, womit der Ständer
des Motors eingeschaltet wird und der Motor in entgegengesetzter Richtung, wie vorhin,
anläuft. Zugleich wird die Sperrspule des Beschleunigungsrelais Ra, durch den Hilfsschalter
S2 der Schütze Cm, kurzgeschlossen; besagtes Relais wird somit entsperrt, während
der Hilfsschalter t. der gleichen Schütze die entsprechende Unterbrechungsstelle
im Schaltstromkreis der Anlaßschützen überbrückt. Anlaßschütze Cd, kann sich nun
schließen, sobald die Kurbel der Meisterwalze auf Stellung »2 - Linkslauf« gerückt
wird, vorausgesetzt jedoch, daß die Drehzahl des Motors inzwischen genügend zugenommen
hat und der Hauptstrom auf den vorgeschriebenen Mindestwert gesunken ist. # Das
Anlassen führt sich bei dieser Drehrichtung in derselben Weise fort, wie oben für
Rechtslauf dargetan. Das Abstellen des Motors geschieht wiederum, indem die Kurbel
der Meisterwalze rasch wieder in die Nullstellung gebracht wird. Wie im Hauptpatent
angeführt, spielt sich das Anlassen in normaler Weise ab, wie rasch auch immer die
Kurbel der Meisterwalze gehandhabt wird; z. B. gesetzt den Fall, der Motor laufe
mit voller Drehzahl bei »Rechtslauf«, so kann die fragliche Kurbel zur Änderung
der Drehrichtung anstandslos mit einem Ruck auf die letzte Stellung für »Linkslauf«
gebracht werden oder umgekehrt. Dem Bedienungsmann ist es lediglich freigestellt,
durch längeres oder kürzeres Anhalten auf einer Zwischenstellung das Anlassen zu
verlangsamen, er kann aber dasselbe unmöglich beschleunigen. Das Anlaufen ist unmöglich,
wenn der Sperrstromkreis irgendeinen Defekt aufweist.
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Wie ebenfalls im Hauptpatent erwähnt, kann der Meisterkontroller durch
einen einfachen Druckknopfschalter für »Stillstand« und einen ebensolchen für jede
Drehrichtung oder auch durch irgendwelche ähnliche, bei selbsttätigen Anlaßvorrichtungen
üblichen Schaltapparate Endausschalter, Schwimmerschalter usw. ersetzt werden.
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Soll beim Motor eine Geschwindigkeitsregelung vorgesehen werden, so
empfiehlt es sich erfindungsgemäß, mit den Spulen der Wendeschützen einen Hilfswiderstand
zu dem Zwecke parallel zu schalten, in den Sperrspulen den zur Anziehung des Relaisankers
nötigen Strom bei sämtlichen Betriebsstellungen der Meisterwalze aufrechtzuerhalten.
In allen Fällen werden die Sperrspulen des Relais, wie im Hauptpatent angegeben,
durch Kurzschließen derselben unwirksam gemacht.
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Abb. 3 und q. zeigen eine beispielsweise Ausführung des Beschleunigungsrelais
für Wechselstrom. Ein gußeisernes U-förmiges Gestell ii ist unmittelbar an der Schalttafel
mittels Schrauben i2 befestigt und ist in dessen oberen Schenkel ein fester, aus
magnetischem Metall bestehender Kern 13 eingeschraubt, dessen unteres Ende in eine
zylindrische Aushöhlung des unteren Schenkels des Gestelles bis zur unteren Fläche
desselben hineinragt, und zwar derart, daß um selbigen Kern ein gewisser unveränderlicher
Luftzwischenraum entsteht. Der Kern 13 trägt eine Spule 1q., welche vom Hauptstrom
des Motors beeinflußt wird.
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Am oberen Teile verbreitert sich der Kern 13 tellerartig zwecks Befestigung
einer Stahlglocke 15, welche die dünndrähtige, sogenannte Sperrspule 16 enthält,
deren Enden in 16' sichtbar sind. Diese Sperrspule ist so bemessen, daß die von
ihr entwickelte magnetische Kraft allein nicht nur dazu genügt, den einmal angezogenen
Kern festzuhalten, sondern um das ganze bewegliche System samt dem Kerne anzuziehen,
ohne hierzu irgendwelche anderen Hilfsvorrichtungen mechanischer oder sonstiger
Art zu benötigen.
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Der zwischen den Wicklungen 14 und 16 gelegere
Teil
des Kernes 13 ist dem Innendurchmesser der Spule 16 entsprechend ausgebohrt; in
dei Bohrung steckt eine dünne Röhre 17 aus Kupfer oder Messing, in welcher sich
ein Kern 18 aus magnetischem Material verschieben kann, der mit einer Messingstange
ig fest verbunden ist. Letztere geht durch den Kern 13 und die Glocke 15 hindurch,
wobei an jedem Ende ein Ring oder Futter 2o, 21 aus urmagnetischem Metall als Führung
vorgesehen ist.
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Eine Unterlagsscheibe 22 aus urmagnetischem Metall ist zwischen dem
Deckel und dem Kerne 18 angebracht, um jede, Festkleben beider Teile zu vermeiden.
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Am unteren Teile der Hessingstange ig ist an derselben mittels eines
Stiftes oder Splintes eine außen mit Gewinde versehene -.Muffe 23 aus Messing befestigt,
worauf ein als Schraubenmutter ausgeführter Anker 24 aus magnetischem Metall verstellt
werden kann. Dieser Anker wird derart eingestellt, daß zwischen ihm und der unteren
Fläche des Gestelles ii ein bestimmter Luftzwischenraum freibleibt ; in solcher
Stellung wird der Scheibenanker 24 mittels einer Muttersicherung 25 festgehalten.
Unterhalb der Gewindehülse wird die Stange ig zwischen die Arme eines am oberen
Ende gegabelten Winkelhebels 26 unter Zwischenschaltung je einer Blattfeder 27 erfaßt,
welche zur Dämpfung derSchwingungen dienen, und besorgt ein am untersten Ende der
Stange ig sitzender, etwa mit Stift befestigter Ring 28 das Mitnehmen des betreffenden
Hebelarmes 26 nach oben. Der Winkelhebel z6 hängt in einem Gabelzäpfen 2g und trägt
am unteren Arme eine vom Hebel isolierte, lose aufgesteckte Kohlenscheibe 30, welche
auf zwei feste Kontakte 31, ebenfalls aus Kohle, zu sitzen kommt. Das Mitnehmen
der Scheibe 3o nach den festen Kontakten 31 geschieht unter teilweisem Zusammendrücken
der Schraubenfeder 32, welche den Zweck hat, jede Stromunterbrechung infolge der
Schwingungen bzw. Stöße, welche von den an demselben Gerüst befestigten sonstigen
Apparate, wie Relais und Schützen, herrühren könnten, zu verhüten.
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Alle von dem wechselnden magnetischen Kraftflusse durchsetzten metallischen
Teile sind in angemessener Weise unterteilt, um einer von den auftretenden Wirbelströmen
herrührenden Erwärmung vorzubeugen. Die Scheibe 22 aus Messing kann jedoch gespalten
sein oder nicht.
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Die vorhin beschriebenenVorrichtungen bieten die gemeinsame Eigenschaft,
daß die Sperrspule des ersten Beschleunigungsrelais durch das Spiel der Haupt- bzw.
Wendeschützen eingeschaltet bzw. kurzgeschlossen wird. Verfolgt man diesen Gedankengang
weiter, so kann man diese Schützen als der ersten Anlaßschütze in der beim Anlassen
gültigen Reihenfolge vorangehend ansehen ; somit liegt der Gedanke nahe, dasselbe
Prinzip auf sämtliche weiteren Beschleunigungsrelais zu erstrecken.
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Abb. 5 zeigt beispielsweise die Verwirklichung dieses Erfindungsgedankens
bei Wechselstrom und Abb. 6 das gleiche bei Gleichstrom. Erfindungsgemäß wird hierbei
die Sperrspule jedes Beschleunigungsrelais mit der Arbeitsspule der in der beim
Anlassen vorgeschriebenen Reihenfolge unmittelbar vorangehenden Schütze in Reihe
geschaltet (z. B. die Sperrspule von Rat mit der Spule der Schütze Cd, usw.), wobei
die jeweils herangezogene Haupt- bzw. Wendeschütze als solche mitgerechnet wird.
Außerdem erhalten sämtliche Schützen, mit Ausnahme der letzten Anlaßschütze, je
einen Hilfsschalter j, h, womit jede derselben das zugeordnete Relais sperrt bzw.
entsperrt.
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Es ist wohl bekannt, daß in einem beliebigen Wechselstromelektromagneten
sowie überhaupt in jedem durch Wechselstrom erregten magnetischen Stromkreise der
Strom in der Spule in direktem Verhältnis mit der Länge des Luftzwischenraumes zu-
bzw. abnimmt. Derselbe ist bei Beginn der Anziehung am größten und fällt am Ende
auf einen kleinen Bruchteil, und zwar bei den hier in Betracht kommenden Schützen
auf etwa 1/g seines Anfangswertes zurück. Da die hierbei zur Verwendung gelangenden
Beschleunigungsrelais nur geringen Hub und deren Kern nur eine geringe Trägheit
besitzt, so ist der bei Beginn der Schließbewegung der Schützen auftretende Stromstoß
besonders willkommen, um zu ermöglichen, daß die Relais ihren Anker raschmöglichst
anziehen.
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Bei Abb. 5 sind die Wendeschützen dreipolig, die Anlaßschützen dagegen
zweipolig gewählt, jede derselben besitzt nur eine Arbeits- bzw. Schaltspule. Jede
Wendeschütze trägt einen Hilfsschalter S1, S2, zum Kurzschließen der Sperrspule
des ersten BeschleunigungsrelaisRa, Alle Anlaßschützen, mit Ausnahme der letzten
Cd, besitzen je zwei zwangläufig angebaute, voneinander und von der Schütze selbst
isolierte Hilfsschalter; letztere sind übereinandergestellt gezeichnet: der obere
mit j bezeichnete Kilfsschalter, z. B. der Schütze Cd." schließt beim Schließen
derselben die Sperrspule des Relais Rat usf. Der untere Hilfsschalter x gestattet,
sobald er sich schließt, daß die Schaltspule der in der Schließreihenfolge nächstfolgenden
Schütze gespeist wird; die letzte Anlaßschütze Cd, trägt dagegen keinen Hilfsschalter.
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Der Meisterkontroller ist hier schematisch dargestellt mit seinen
verschiedenen Klemmen, welche durch Drehung des metallischen, zu diesen Klemmen
konzentrisch angeordneten Sektors mittels des Handgriffes in direkte Verbindung
gebracht werden können. Derselbe besitzt für Stillstand eine Nullstellung und für
die beiden Drehrichtungen je zwei Betriebs-
Stellungen, welche unterhalb
der Abbildung getrennt gezeichnet sind. In allen Stellungen, die die Kurbel einnehmen
kann, bleibt, wie bei den oben beschriebenen Beispielen, die Klemme lt des Meisterkontrollers
mit dem metallischen Sektor in Berührung.
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Die Kontrollstromkreise sind zwischen den Phasenleitungen L2 und L3
abgezweigt; dieselben werden mittels eines zweipoligen Schalters Ia geöffnet und
geschlossen und durch zwei Schmelzsicherungen F1, F, geschützt.
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Der Schaltstromkreis geht von der Sicherung F, ab; er spaltet sich
in ebenso viele Abzweigungen ab, als Anlaßschützen vorhanden sind, um deren Arbeitsspulen
zu speisen, wobei jede Abzweigung zweimal unterbrochen ist; z. B. geht die die Schütze
Cd, speisende Abzweigung durch den Hilfsschalter e des Beschleunigungsrelais Ra,
und durch den unteren Hilfsschalter y der vorangehenden Schütze Cd, Alle diese Abzweigungen
treffen bei der Klemme r des Meisterkontrollers zusammen. Der Sperrstromkreis zweigt
vom Schaltstromkreis nach Sicherung F, ab, speist die Sperrspule des ersten Beschleunigungsrelais
Ra,, und spaltet sich in zwei die Haupt- bzw. Wendeschütze speisende Zweige, wovon
der eine über die Spule von Cisai zur Klemme, der andere über die Spule von Cisa2
zur Klemme q des \leisterkontrollers gelangt.
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Das Minimalrelais Risa wird, wie in Abb. 2, zwischen den Phasen L2
und L3 des Netzes angeordnet; seine Klemmen g und lz sind mit den gleichnamigen
Klemmen des 1leisterkontrcllers verbunden, welche, wie vorhin in der Nullstellung
der Walze, d. h. bei stillstehendem Motor, elektrisch verbunden sind.
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Sind die Schalter Ig und Ia geschlossen und liegt die Kurbel des Meisterkontrollers
auf der Nullstellung, so wird das Minimalrelais Risa erregt, da dasselbe über die
Kontakte g und la des Meisterkontrollers und die nun geschlossenen Hilfskontakte
der beiden Überstromrelais RM an die Leitungen L2 und L;, angeschlossen ist; besagtes
Relais Rm zieht seinen Anker an und setzt demnach seine Klemmen g und 1a in direkte
Verbindung.
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Wird nun die Meisterwalze auf Stellung >:z -Rechtslauf« gebracht,
so werden hierbei durch den Metallsektor die Klemmen p und h des Meisterkontrollers
miteinander verbunden, während die Verbindung zwischen diesem Sektor und der Klemme
g aufhört. Der gemeinsame Steuer- und Sperrstrcm fließt durch die Sperrspule des
ersten Beschleunigungsrelais Ra, die Arbeitsspule der Wendeschütze Cut, Klemme
p und Klemme h des Meisterkontrollers, Kontakte h und g des Minimalrelais und durch
die Kontakte der beiden Maximalrelais; infolgedessen schließt sich die Schütze Cml
und setzt den Motor unter Strom; der Motor läuft an. Die Schütze Cm, hat aber gleichzeitig
ihren ==ilfsschalter S1 geschlossen und dadurch das erste Beschleunigungsrelais
entsperrt ; auf diese Weise wurde der Schütze Cd,, das Funktionieren ermöglicht
bzw. genauer gesagt, freigestellt. Sobald der Hauptstrom unter den vorgeschriebenen
Mindestwert gesunken ist, fällt der Anker des Relais Rai zurück und schließt dessen
Hilfskontakte c, wodurch dem Strom der Weg durch die Spule der Schütze Cd, und durch
die Sperrspule des Relais Ra, geöffnet wird. Alles bleibt jedoch in unverändertem
Zustande, bis der Bedienungsmann die Kurbel des Meisterkontrollers auf Stellung
»2 --Rechtslauf « gebracht hat. Dadurch werden die Klemmen p und h des Kontrollers
mit dessen Klemme y verbunden; der Schaltstromkreis wird infolge der Verbindung
lala über Cd, hergestellt; die Sperrspule von Ra, wird erregt und wird dieses
Relais zeitweise gesperrt; Schütze Cd spricht aber sofart an, schließt die erste
Stufe des Anlaßwiderstandes RD kurz, was einen neuen Stromstoß zur Folge hat und
andererseits die beiden Hilfsschalter y und x schließt, wovon der eine, j, das Relais
Ra, entsperrt, während der andere, x, die entsprechende Unterbrechungsstelle im
Schaltstromkreis der Schütze Cd2 überbrückt. Mit der allmählichen Zunahme der Drehzahl
des Motors fällt der Hauptstrom im Relais Ra, zurück, und sobald die Stromstärke
im Läufer auf den vorgeschriebenen Mindestwert gesunken ist, wird die zweite Unterbrechungsstelle
d desselben Stromkreises geschlossen. Da die Meisterwalze auf Stellung 2 verbleibt,
so wird das Relais Ra, gesperrt und schließt sich bald die Schütze Cd,
und
von diesem Augenblick ab entwickelt sich das Anlassen selbsttätig weiter, bis die
letzte Anlaßschütze Cd, geschlossen ist, wodurch die letzte Widerstandsstufe kurzgeschlossen
wird.
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Nach dem oben Ausgeführten erscheint es überflüssig, auf die Arbeitsweise
der vorliegenden Vorrichtung beim Stillegen des Motors und beim Anlassen mit umgekehrter
Drehrichtung näher einzugehen; in letzterem Falle tritt einfach an Stelle des Punktes
p des Meisterkontrollers dessen Punkt q, wodurch das Schließen der Wendeschütze
Cin. gestattet wird, sobald die Kurbel des Kontroilers auf Stellung »r - Linkslauf«
gerückt wird.
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Das Anlassen geht ganz selbsttätig und in einem vom Bedienungsmann
unabhängigen Tempo vor sich, wenn die Kurbel der Meisterwalze auf einmal von der
Nullstellung auf die Stellung »2 - Rechtslauf« oder »2 - Linkslauf« gerückt wird;
desgleichen gilt beim Umkehren der Drehrichtung, wenn besagte Kurbel mit einem Ruck
von Stellung »2 - Rechtslauf« auf Stellung »a - Linkslauf (c gebracht wird. Dem
Bedienungsmann bleibt es lediglich freigestellt, die Kurbel auf der Stellung = zu
belassen oder zurückzubringen und so das Anlassen zu verzögern.
Die
auf Grund der Abb. 5 für Wechselstrom eben beschriebene Vorrichtung ist ebenfalls
und ohne Schwierigkeit für Gleichstrom anwendbar, für den Fall eines Nebenschlußmotors
ergibt sich das Schaltbild Abb. 6, wobei die Wendeschützen naturgemäß zweipolig
und die Anlaßschützen einpolig sind. Dieselben sowie die Regulierspulen der Beschleunigungsrelais
sind genau so angeordnet, wie im Hauptpatent beschrieben; die Kontrollstromkreise
dagegen sind genau nach Abb. 5 ausgeführt und von einer fremden Stromquelle gespeist
gedacht; es dürfte sich deshalb erübrigen, darauf näher einzugehen.
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Bei den bisher beschriebenen Vorrichtungen für Wechselstrom werden
die Regulierspulen der Beschleunigungsrelais durchweg vom Läuferstrom des Motors
beeinflußt. Nun ändert sich bekanntlich die Frequenz dieses Stromes mit der Drehzahl
des Motors; daraus folgt, daß die betreffenden Spulen am Ende der Anlaufszeit, wo
der Schlupf sehr klein geworden ist, mit Strom von sehr niedriger Frequenz arbeiten,
so daß die von diesem Strome beeinflußte Regulierspule des letzten Beschleunigungsrelais
dem Anker desselben stark geprägte und störende Schwingungen aufdrückt. Diese Schwingungen
werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Regulierspulen der Beschleunigungsrelais
von einem Strom beeinflußt werden;-welcher zugleich mit gleichbleibender Frequenz
pulsiert und der jeweiligen Belastung des Motors proportional bleibt; als solcher
Strom wird vorzugsweise der Statorstrom des Motors benutzt.
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Da andererseits diese Regulierspulen stets erregt bleiben, so bleibt
deren magnetische Anziehungskraft den sämtlichen Änderungen des Hauptstromes unterworfen,
so daß die Beschleunigungsrelais bei Auftreten von kurz andauernden Stromspitzen
den Schaltstromkreis unerwünscht unterbrechen und somit das sogenannte »Schlagen«
der Anlaßschützen verursachen können, d. i. wiederholtes rasches Aus-und Wiedereinschalten
derselben. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß nach erfolgtem
Schließen des Hilfsschalters eines jeden Beschleunigungsrelais die Regulierspule
desselben durch die zugehörige Schütze unwirksam gemacht wird. Zu diesem Zwecke
erhält jede Anlaßschütze einen zusätzlichen Hilfsschalter, welcher die Hilfskontakte
des entsprechenden Beschleunigungsrelais überbrückt und somit das Relais unwirksam
macht, sobald die Schütze geschlossen ist.
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Die Abb. 7 und 8 beziehen sich auf eine selbsttätige Umkehranlaßvorrichtung
mit Druckknopfsteuerung, wobei es aber wohl verstanden bleibt, daß die Vorrichtung
ebenfalls für halbselbsttätiges Anlassen, nach Art z. B. der in Abb. 5 abgebildeten,
anwendbar ist.
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Abb. 7 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zur Beseitigung
sowohl der Schwingungen der Beschleunigungsrelais gegen Ende der Anlaßzeit als auch.
des Schlagens bei evtl. auftretenden, kurz andauernden Überlastungen (sog. Stromspitzen)
am Motor.
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Die Haupt- bzw. Wendeschützen sowie die Anlaßschützen sind hierbei
ebenso angeordnet wie in Abb. 5, mit dem einzigen Unterschied, daß zur Beseitigung
der Schwingungen der Beschleunigungsrelais am Ende der Anlaßzeit die in Reihe geschalteten
Regulierspulen dieser Relais von einem mit der gleichbleibenden Frequenz des Stators
pulsierenden Strome beeinflußt werden. Dieser Strom kann, je nachdem, der volle
Statorstrom sein oder auch ein auf üblichem Wege (von einem Nebenschluß oder einem
Stromtransformator abgezweigt) erhaltener, sich mit diesem proportional ändernder
Strom sein.
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In Abb.7 kann die Verwendung des gestrichelt gezeichneten Stromtransformators
auf diejenigen Fälle beschränkt bleiben, wo die direkte Speisung wegen der im Ständer
des Motors herrschenden Spannung bzw. Stromstärke nicht durchführbar ist.
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Der gemeinsame Steuer- und Sperrstromkreis geht wie der Schaltstromkreis
von der Phasenleitung L, ab, speist die in Reihe befindlichen Sperrspulen der Beschleunigungsrelais
Ra, Rat, Ral und dann die parallel geschalteten Arbeitsspulen der Wendeschützen
Cm, Cira2, wobei der zu Cm, gehörige Zweig zur unteren Klemme des
Druckknopfes für Linkslauf B2 führt. Die oberen Klemmen dieser zwei Druckknopfschalter
sind unter sich und mit der Leitung L1 über drei in Reihe befindliche Unterbrechungsstellen
verbunden; eine der letzteren gehört dem Druckknopfschalter für »Stillstand« an,
und von den beiden übrigen gehört je eine zu einem der Überstromrelais RM. Es können
selbstverständlich beliebig viele Druckknopfschalter benutzt werden, nur muß darauf
geachtet werden, daß sämtliche Schalter für »Stillstand« unter sich in Reihe, sämtliche
Schalter für »Rechtslauf« miteinander parallel und sämtliche Schalter für »Linkslauf«
ebenfalls miteinander parallel geschaltet sein müssen.
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Jede Wendeschütze erhält zwei Hilfsschalter, die übereinander angeordnet
gezeichnet sind. Die beiden unteren Hilfsschalter S1, S2 sind parallel geschaltet
und dienen, wie bei den oben beschriebenen Vorrichtungen, dazu, beim Schließen der
einen oder anderen der Schützen Cifal, Cm, die Sperrspule des ersten Beschleunigungsrelais
Ral kurzzuschließen. Die beiden oberen Hilfsschalter v1, v2 liegen im Nebenschluß
zu den Schaltern für Rechts- bzw. Linkslauf derart, daß jeder dieser Schalter durch
die zur gleichen Drehrichtung gehörige Wendeschütze kurzgeschlossen wird, sobald
diese Schütze angesprochen hat und der Druck auf den (Druckhnopf-) Schalter aufgehört
hat. Das soeben erläuterte
Steuersystem gehört jedoch nicht mit
zur Erfindung und wurde nur des besseren Verständnisses und der Vollständigkeit
halber beschrieben.
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Es mag hier bemerkt werden, daß die Sperrspulen der Beschleunigungsrelais
anstatt, wie eben angeführt, in Reihe unter sich sowie in Reihe mit den Spulen der
Wendeschützen auch ebensogut nach Abb. 5 geschaltet werden könnten. Der Schaltstromkreis
ist von der Hauptleitung L. abgezweigt und führt über die parallel geschalteten
Arbeitsspulen der Anlaßschützen Cdl, Cd, Cd;, zur Hauptleitung L 1,
wobei jeder Zweig bei dem Hilfsschalter des zugehörigen Beschleunigungsrelais eine
Unterbrechungsstelle c, d, c aufweist. Jede Anlaßschütze ist mit einem Hilfsschalter
x, y, : versehen, welcher beiderseits der entsprechenden Unterbrechungsstelle angeschlossen
ist, so daß die Schütze beim Schließen ihrer Hauptkontakte gleichzeitig die Kontakte
c, d, e des zugehörigen Relais kurzschließt und dieses Relais unwirksam macht.
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Auf diese Weise wird, wie bereits angegeben, dem Schlagen der Schützen
bei evtl. auftretenden Stromspitzen vorgebeugt.
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Alle Anlaßschützen, mit Ausnahme der letzteren Cd, besitzen
je einen zweiten Hilfsschalter j, k, welcher jeder derselben gestattet, die
Sperrspule des nächstfolgenden Beschleunigungsrelais kurzzuschließen.
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Auf Grund der obigen ausführlichen Beschreibung versteht sich die
Arbeitsweise der Vorrichtung von selbst und kann ein näheres Eingehen hierauf erspart
bleiben.
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Die Eigenschaft, bei Überlastungen oder, allgemeinerausgedrückt, beimAuftreten
vonStromspitzen, welche ein unzeitiges Ansprechen und Nachfallen der Beschleunigungsrelais
herbeiführen, das »Schlagen« der Schützen zu verhindern, gehört nicht ausschließlich
der Vorrichtung nach Abb. 7 ; das gleiche Ergebnis kann mit den sämtlichen anderen
Vorrichtungen gezeitigt werden, welche sowohl in dem vorliegenden als auch in dem
Hauptpatent vorgeführt wurden. Zu diesem Zwecke werden nach der Erfindung sowohl
die Regulier- als auch die Sperrspulen der Beschleunigunsrelais, mit Ausnahme der
Sperrspule des ersten Relais, in einem einzigen Stromkreise mit geringer Stromstärke
in Reihe geschaltet, welcher von dem vom Netz an den Motor gelieferten Hauptstrom
beeinflußt wird, wobei jede Anlaßschütze beim Schließen ihrer Hauptkontakte mittels
ihres Hilfsschalters gleichzeitig die Regulierspule des zugehörigen Beschleunigungsrelais
und die Sperrspule des demnächst folgenden Relais unwirksam macht. Außerdem werden
die Hilfsschalter der benutzten Relais in Reihe geschaltet; dieselben werden aber,
im Gegensatz zur Anordnung in Abb. 7, beim Schließen der betreffenden Schützen nicht
kurzgeschlossen. Das erste Beschleunigungsrelais wird in derselben Weise wie vorhin
durch den Hilfsschalter der jeweils herangezogenen Haupt- bzw. Wendeschütze gesperrt
und entsperrt.
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Abb. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall eines Wechselstrommotors.
Der Hauptstromkreis im Ständer und im Läufer ist genau wie in Abb.7. Der Schaltstromkreis
ist in gleicher Weise wie vorhin zwischen L" und I_3 abgezweigt, nur werden die
Hilfsschalter c, d, c
der Beschleunigungsrelais nicht mehr kurzgeschlossen.
Außerdem sind selbige Hilfsschalter unter sich in Reihe geschaltet.
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Der Steuerstromkreis unterscheidet sich von dem in Abb. 7 dargestellten
nur dadurch, daß er in Reihe mit der jeweilig arbeitenden Wendeschütze lediglich
die Sperrspule des ersten Beschleunigungsrelais Ra, enthält. Dagegen befinden sich
sämtliche Regulier- und Sperrspulen der Beschleunigungsrelais, mit Ausnahme der
Sperrspule des ersten Relais, in Reihe in einem Stromkreis mit geringer Stromstärke,
welche hier mit der gleichbleibenden Frequenz des Netzes pulsiert und notwendigerweise
durch einen vom Statorstrom gespeisten Stromtransformator geliefert wird. In diesem
Stromkreis werden die betreffenden Spulen vorzugsweise abwechselnd angeordnet, d.
h. in der Reihenfolge Regulierspule von Ra, Sperrspule von Ra, Regulierspule von
Ra, Sperrspule von Ra, usw. und zuletzt Regulierspule des letzten Relais Ra, Jede
Anlaßschütze besitzt nur einen Hilfsschalter j, k, 1, der beim Schließen
derselben zugleich die Regulierspule des zugehörigen Relais und die Sperrspule des
demnächst folgenden Relais kurzschließt; z. B. schließt der Hilfsschalter j von
Cd, zugleich die Regulierspule von Ra, und die Sperrspule von Ra, kurz, der
Hilfsschalter k von Cd. zugleich die Regulierspule von Ra. und die Sperrspule
von Ra,; der Hilfsschalter x der letzten Schütze Cd, schließt nur die Regulierspule
des letzten Relais Ra, a kurz. Es ist ersichtlich, daß am Ende der Anlaßzeit die
sämtlichen Wicklungen der Beschleunigungsrelais kurzgeschlossen sind, was übrigens
ohne Nachteil geschehen kann, es möge ein Stromtransformator oder bei Gleichstrom
ein Nebenschluß (Shunt) zur Verwendung kommen. Da sämtliche Relaisspulen unwirksam
geworden sind, so vermögen evtl. bei normalem Betriebe im Hauptstromkreise vorkommende
Stromspitzen kein Schlagen der Schützen hervorzubringen. Endlich gibt die zur gegenseitigen
Sperrung von Schützen und Relais gewählte Anordnung den wichtigen Vorteil, daß ohne
Anbringung zusätzlicher Hilfsschalter an den Anlaßschützen irgendein Relais weder
entsperrt werden, noch die Speisung der Arbeitsspule der zugeordneten Schütze gestatten
kann, solange
nicht der Anker des vorangehenden Relais seinen '
Hilfsschalter geschlossen hat.