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Abhängigkeits- und Sicherheitsschaltung für elektrische Anlagen In
elektrischen Anlagen mit mehreren mechanisch voneinander unabhängigen Antrieben
ist es vielfach aus Sicherheitsgründen erforderlich, für das Ein- und Ausschalten
der einzelnen Antriebsmotoren eine bestimmte Schaltfolge sicherzustellen. Dies wird
bei bekannten Anordnungen dadurch erreicht, daß die Steuerstromkreise der einzelnen
selbsttätig auslösbaren Motorschalter so miteinander verbunden sind, daß beim Auslösen
eines Schalters auch alle anderen Schalter öffnen. Nachdem sämtliche Schalter ausgelöst
haben, spricht ein Relais an und steuert die das Schließen der Schalter überwachenden
Stromkreise derart, daß diese nur in einer vorbestimmten Reihenfolge wieder eingelegt
werden können.
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Häufig reichen jedoch diese bekannten Anordnungen nicht aus, insbesondere
bei Anlagen mit stetigen Förderern, Bekohlungs-, Speicher- oder Aufbereitungsanlagen,
überhaupt bei allen Betrieben mit Förderern für Stück- und Massengüter oder bei
Arbeitsmaschinen, bei denen das Gut mehreren Arbeitsgängen in einer vorbestimmten
Reihenfolge unterworfen ist. Hier besteht nämlich die Forderung, daß das beschickende
Förder- oder Arbeitselement jeweils erst dann in Tätigkeit gesetzt werden kann,
wenn die abfördernden bzw. verarbeitenden Elemente bereits im Betriebe sind. Weiter
ist erforderlich, daß bei Außerbetriebnahme eines Elementes, sei es durch Ausschalten
des. Anlassers oder des Motorschalters von Hand oder selbsttätig, sofort die ganze
Anlage, zum mindesten sämtliche zufördernden Elemente, zwangsläufig stillgesetzt
werden. Wird diese Reihenfolge bei der Ein- und Ausschaltung nicht gewahrt, so tritt
durch Anhäufung von Material, das nicht abgefördert wird, eine Betriebstörung ein.
Als Beispiel hierfür diene eine Kohlenaufbereitungsanlage mit einem zufördernden
und einem abfördernden Förderband, zwischen denen ein Kohlenbrecher und eine Siebvorrichtung
eingeschaltet sind. Bei einer derartigen Anlage darf einerseits das zufördernde
Band erst dann in Betrieb genommen werden, wenn das abfördernde Band sowie der Kohlenbrecher
und die Siebvorrichtung bereits im Betrieb sind. Andererseits müssen beim Ausfallen
des abfördernden oder eines Zwischenelementes, z. B. der Siebvorrichtung, sofort
die vorhergehenden Elemente, also im vorliegenden Falle der Kohlenbrecher und das
zufördernde Band, stillgesetzt werden. Eine weitere Forderung, die an derartige
Anlagen zwecks Verhinderung von Betriebstörungen gestellt wird, ist der Nullschaltungszwa.ng
für die Anlasser sowie in Verbindung hiermit,. insbesondere bei Drehstromanlagen,
die
zwangsläufige Steuerung der Motorschalter derart, daß bei Stillsetzung der Anlage
durch Ausschalten der Anlasser die Motoren vom Netz getrennt werden. Bei ganz oder
teilweise eingeschaltetem Anlasser würde nämlich das Einlegen des Motorschalters
ein Verbrennen der Feldspulen hervorrufen. Andererseits würde, wenn beim Stillsetzen
der Anlage der Netzschalter nicht geöffnet wird, eine Gefährdung des Bedienungspersonals
durch Berührung spannungsführender Teile möglich sein. Außerdem könnten die Anlaßwiderstände
verbrennen, die nach den neuen »Regeln und Normen für Anlassera des V. d. E. in
der Nullstellung in dem Läuferkreis eingeschaltet bleiben müssen, da sie dann dauernd
von starkem Strom durchflossen werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Abhängigkeits- und Sicherheitsschaltung
für Anlagen mit vorbestimmter Schaltreihenfolge, bei welcher sämtliche vorerwähnten
Bedingungen in einfacher und sicherer Weise und mit geringem Kostenaufwand erfüllt
werden. Bei dieser Anordnung werden sämtliche Motorschalter durch ein Steuerschütz
derart gesteuert, daß die ganze Anlage abgeschaltet wird, wenn beim Einschalten
des oder der Motoren der zweiten Gruppe nicht alle Anlasser der vorher eingeschalteten
Motoren sich in der Betriebstellung befinden oder wenn nach Inbetriebsetzung der
Anlage einer dieser Anlasser aus der Betriebstellung herausbewegt wird. Das Steuerschütz
selbst wird durch den zuerst einzulegenden Motorschalter und außerdem durch Hilfskontakte
an den Anlassern der einzelnen Motoren gesteuert. Ein besonderer Vorteil der neuen
Schaltung besteht darin, daß die Schalt- und Steuergeräte nur geringe Änderungen
gegenüber der normalen Ausführung aufweisen. Abgesehen von den Vorzügen für die
Herstellung, besteht dadurch die Möglichkeit des nachträglichen Einbaues in bereits
vorhandene Anlagen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung für
eine Drehstromanlage mit vier Motoren dargestellt. Die Anordnungen können jedoch
ohne weiteres auch für Gleichstrom angelegt werden. In Abb. i ist d der Schalter
für den Motor, der erst dann eingeschaltet werden darf, wenn die übrigen Teile der
Anlage, die die Netzschalter a; b und c besitzen, in Betrieb sind. Die Schalter
werden von Handeingelegt und besitzen Nullspannungsauslösung. Ihre Nullspannungsspulen
aa, bo, ca, da sind einerseits so angeschlossen, daß jede einzelne nur dann erregt
werden kann, wenn der Schalter des vorhergeschalteten Motors eingelegt ist und besitzen
andererseits eine gemeinsame Rückleitung, die über den Kontakt kl eines Steuerschützes
k und über einen Handschalter i zurück zum Netz führt- e, f, g, h
sind die zu den einzelnen Motoren gehörenden Anlasser, die mit Ausnahme des letzten
je zwei Hilfskontakte e1, f l, g1 bzw. e2, f2, g2 besitzen,
von denen die ersteren in der Nullstellung, die letzteren in der Betriebstellung
des Anlassers geschlossen sind. Der Anlasser h des letzten Motors besitzt nur einen
in der Nullstellung geschlossenen Hilfskontakt hl. Das Steuerschütz k ist mit einem
Haltekontakt k2 versehen. Außerdem ist eine Reihe von Druckknöpfen in, m2, in, vorhanden,
mit welchen die Anlage von verschiedenen Stellen aus stillgesetzt werden kann. Der
Motorschalter a besitzt einen Vorkontakt a1, über den der Stromkreis des Steuerschützes
k geführt ist.
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Die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. i ist folgende: Zunächst
sei angenommen, daß, wie in der Zeichnung dargestellt, alle Motorschalter sowie
das Steuerschütz k offen sind und sämtliche Anlasser sich in der Nullstellung befinden.
Wird nun der Schalter i geschlossen und der Motorschalter a des ersten Motors eingelegt,
so schließt dessen Vorkontakt a1 zunächst einen Hilfsstromkreis, der von der Netzphase
T über a1, die Druckknöpfe ml, in, in, sodann über die in Reihe geschalteten und
in der Nullstellung der Anlasser geschlossenen Kontakte hl, g1, f1, e1 zur Spule
des Steuerschützes k und von da über Schalter i zum Netz zurückführt. Das Steuerschütz
k springt nunmehr an und legt durch das Schließen des Kontaktes k1 die Nullspannungsspule
a, des Motorschalters a an Spannung (Phasen R und T), so daß der Schalter
a
eingeschaltet bleibt. Die Anlage kann also nur dann in Betrieb gesetzt werden,
wenn sämtliche Anlasser sich in der Nullstellung befinden, da andernfalls der Anspringstromkreis
des Steuerschützes k unterbrochen wäre. Nach dem Schließen des Schalters a können
nun gleichfalls die Motorschalter b, c und d nacheinander eingelegt werden. Für
das Steuerschütz k besteht nach dem Schließen seines Kontaktes k2 ein Selbsthaltestromkreis,
der von der Phase T über Kontakt a., die Druckknöpfe in und dann nur noch über den
einen Hilfskontakt hl des Anlassers h für den an letzter Stelle einzuschaltenden
Motor führt. Es sind also nunmehr die Kontakte e1, f1 und g1 überbrückt, und die
Anlasser e, f, g können in ihre Betriebstellung bewegt werden. In dieser wird über
die in Reihe geschalteten Hilfskontakte e2, f2 und g2 eine zweite Selbstspeiseleitung
für das Steuerschütz k gebildet, die den Kontakt hl überbrückt. Infolgedessen kann
nunmehr vermittels des Anlassers h der letzte Motor in Betrieb genommen werden,
ohne daß das Steuerschütz k abfällt. Würde dagegen der Bedienungsmann fälschlicherweise
den Anlasser h einschalten, bevor die Anlasser e, f, g sich in der Betriebstellung
befinden, so wäre der Haltestromkreis über e2, f2, g2 nicht geschlossen, und das
Steuerschütz k
würde durch Öffnen des Kontaktes hl stromlos,
wodurch sämtliche Motorschalter zum Abfallen gebracht werden. Das ' gleiche tritt
ein, wenn während des Betriebes der Anlage einer der Anlasser e, f, g aus der Einschaltstellung
herausbewegt wird. In beiden Fällen muß der Anlaßvorgang von Anfang an wiederholt
werden. Bemerkt sei noch, daß die Druckknöpfe in, ryt2, m3 stets im Stromkreis der
Schützspule k
liegen und somit jederzeit gestatten, die gesamte Anlage stillzusetzen,
gleichgültig, ob sie bereits ganz im Betrieb oder sich gerade in der Ein- oder Ausschaltung
befindet.
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Wie aus vorstehendem ersichtlich, ist durch die beschriebene Schaltung
eine zwangsläufige Einschaltreihenfolge zwischen den Antrieben ct bis c einerseits
und dem Antrieb d. andererseits gegeben. Ferner wird erzwungen, daß beim Einschalten
des ersten Motors a alle Anlasser sich in der Nullstellung befinden müssen. Diese
Schaltung genügt dann, wenn es nur darauf ankommt, die Einschaltung eines oder mehrerer
Antriebsmotoren (zweite Gruppe) so lange zu sperren, bis alle übrigen (a bis c)
(erste Gruppe) in Betrieb sind. Da jedoch innerhalb der einzelnen Schaltvorrichtungen
ct bis c kein Nullschaltungszwang zwischen jedem Schalter und dem zugehörigen Anlasser
besteht, so kann bei nicht genügend geschultem Personal eine Gefährdung der zu den
Schaltern b und c gehörenden Motoren dadurch eintreten, daß die Schalter erst dann
eingelegt werden, wenn die Anlasser bereits in die Betriebstellung gebracht worden
sind.
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Diese Gefahr wird vermieden durch die Schaltung nach Abb. z, bei der
für das Schaltgerät jedes einzelnen Antriebsmotors Nullschaltungszwang besteht und
somit eine vollkommene Schaltreihenfolge ohne jede Einschränkung gewährleistet ist.
Im wesentlichen werden hier die gleichen Schaltelemente verwendet wie bei Abb. Z,
jedoch besitzen die Motorschalter der Zwischenelemente b und c je zwei Hilfskontakte,
der Motorschalter rt besitzt deren drei, der Schalter d des zuletzt einzuschaltenden
Motors ist nur mit einem Hilfskontakt versehen. Außerdem besitzt der Anlasser 1t
einen zweiten, in der Nullstellung geschlossenen Hilfskontakt h2. Die Stromkreise
der Nullspannungspulen sind außer über Hilfskontakte an dem jeweils vorher einzulegenden
Motorschalter noch über je einen in der Nullstellung des eigenen Anlassers sowie
in der Einschaltstellung des Anlassers des vorher eingeschalteten Motors geschlossenen
Hilfskontakt geführt.
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Zur Inbetriebsetzung der Anlage ist wieder zunächst der Handschalter
i zu schließen. Alsdann kann durch Einlegen des Motorschalters ca das Steuerschütz
k zum Anspringen gebracht werden, wenn der Anlasser e sich in der Nullstellung befindet.
Der Anspringstromkreis des Steuerschützes k verläuft von der Phase R über Schalter
i, die Schützspule, Kontakt e1, der in Nullstellung des Anlassers e. geschlossen
ist, über einen Vorkontakt a2 am Motorschalter a nach Phase S. Durch das anspringende
Steuerschütz k wird gleichzeitig der Stromkreis für die Nullspannungspule a. von
der Phase S über den Kontakt k1, die Druckknöpfe in, bis ron3, die Spule ao und
über einen weiteren Vorkontakt a1 im Motorschalter a nach Phase
R
geschlossen. Das Einschalten des Motorschalters a ist somit vom Anspringen
des Steuerschützes k und dieses wiederum von der Nullstellung des Anlassers a abhängig.
Es besteht also ein vollkommener Nullschaltungszwang zwischen Schalter a und dem
zugehörigen Anlasser e. Ferner verläuft der Haltestromkreis des Steuerschützes k
über den Kontakt h2, der in der Nullstellung des zu dem letzten Motor zugehörigen
Anlassers h geschlossen ist, so daß das Steuerschütz k nur dann angezogen bleibt,
wenn beim Einschalten des ersten Anlassers e der Anlasser des an letzter Stelle
einzuschaltenden Motors (zweite Gruppe) in der Nullstellung steht. Soll jetzt Schalter
b eingeschaltet werden, so muß zuvor der Anlassere in die Betriebstellung gebracht
werden, da der Stromkreis der Nullspannungspule b, von der Phase S über den Kontakt
k1, die Druckknöpfe in, den Kontakt e2 und einen Kontakt a3 im Motorschalter a zur
Spule b, verläuft. Geschlossen wird dieser Stromkreis beim Einschalten des Schalters
b über dessen Vorkontakt b1 und über einen Kontakt f 1, der in der Nullstellung
des Anlassers f geschlossen ist. Für das Einschalten des Motorschalters b ist also
Vorbedingung, daß Schalter a eingelegt, Anlasser e eingeschaltet und Anlasser
f ausgeschaltet ist. Es besteht also auch hier vollkommene Schaltreihenfolge und
Nullschaltungszwang zwischen Schalter b und dem zugehörigen Anlasser f. Nach dem
Schließen jedes Schalters werden die Kontakte e1, f 1 usw. durch unmittelbare
Verbindung der Nullspannungspulen ae, b, usw. mit der Motorphase R überbrückt, so
daß dann die Anlasser aus der Nullstellung herausbewegt werden können, ohne daß
ein Motorschalter ausgelöst wird. So können alle Schaltelemente in nachstehender
Reihenfolge eingeschaltet werden: Schalter ct, Anlasser e, Schalter b, Anlasser
f, Schalter c, Anlasser g, Schalter d.
In diesem Zustand ist der Kontakt
lag, der im Haltestromkreis des Steuerschützes k liegt, durch die drei in
Reihe geschalteten Kontakteg2, f 2, e2 überbrückt, so daß nunmehr auch der Anlasser
lt bzw. die Anlasser der zweiten Gruppe d eingeschaltet werden können, ohne daß
das Steuerschütz k abfällt. Hiermit ist dann der Einschaltvorgang beendet. Die Anlage
wird normalerweise am einfachsten durch Niederdrücken eines der drei Druckknöpfe
in,
die den Haltestromkreis des Steuerschützes k unterbrechen, außer
Betrieb gesetzt. Bevor sie dann erneut eingeschaltet werden kann, müssen noch die
einzelnen Anlasser in die Nullstellung gebracht werden.
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Wird während des Betriebes der letzte Motor bzw. die zweite Gruppe
Motoren, welche das zu bearbeitende oder zu fördernde Gut der Anlage zuführt, durch
Ausschalten des oder der Schalter d oder des oder der Anlasser lt stillgesetzt,
so hat dies keinerlei Einfluß auf die bearbeitenden bzw. abfordernden Elemente a
bis c. Diese arbeiten vielmehr, solange sie noch mit Material versehen sind, normal
weiter und laufen dann leer. Anders verhält es sich dagegen, wenn einer der Motoren
a bis c stillgesetzt wird, sei es durch Ausschalten eines Motorschalters oder eines
Anlassers. Löst z. B. Schalter b aus irgendeinem Grunde aus, so fallen sämtliche
dahinterliegenden Schalter c, d usw. heraus, da durch Öffnen der Vorkontakte b3
bzw. c3 an den Schaltern die Nullspannungspulen nacheinander spannungslos werden.
Es laufen dann nur noch die vor dem auslösenden Schalter liegenden Motoren weiter.
Wird ein Motor durch Ausschalten seines Anlassers, z. B. g, stillgesetzt; so wird
der über die Kontakte e2, f 2, g. und die Druckknöpfe in verlaufende Selbsthaltekreis
des Steuerschützes k durch Öffnen des Kontaktes g2 unterbrochen, Steuerschütz k
fällt ab, wodurch ao spannungslos wird, und der Motorschalter a öffnet. In Abhängigkeit
hiervon lösen dann, wie oben beschrieben, sämtliche anderen Schalter nacheinander
aus.
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Ist eine Anlage durch Herausfallen eines einzelnen Schalters und in
Abhängigkeit hiervon durch Auslösen der dahinterliegenden Schalter teilweise stillgesetzt
worden, so muß zum erneuten Wiedereinschalten die ganze Anlage zunächst stillgesetzt
werden, da jeder Motorschalter nur in der Nullstellung des zugehörigen Anlassers
eingelegt werden kann und hierbei der Haltestromkreis des Steuerschützes k unterbrochen
ist.
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Die Schaltung nach der Erfindung ist in gleicher Weise verwendbar,
wenn die Schalter außer der Nullspannungs- auch noch Höchststromauslösung besitzen
oder wenn an Stelle der Nullspannungspulen Auslösespulen für Arbeitsstrom vorgesehen
sind. Ebenfalls können bei Anlagen mit Regulierbetrieb die in der Einschaltstellung
geschlossenen Kontakte e2, f 2
und g2 auf eine größere Zahl von Stellungen
ausgedehnt werden. Schließlich sei noch erwähnt, daß die Zahl der Elemente bzw.
Motoren nicht beschränkt ist, sondern in beliebiger Weise vergrößert werden kann.