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Elektromagnetischer Schalter zur Abschaltung des Gegenstroms bei Induktionsmotoren
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schalter zur Abschaltung des Gegenstroms
bei Induktionsmotoren. Bei der Gegenstrombremsung will man erreichen, daß der Gegenstrom.
gerade so lange anhält, daß der Motor schnell zum Stillstand kommt. Wird der Gegenströin
zu früh ausgeschaltet, so läuft der Motor langsam aus; wird @er dagegen zu spät
ausgeschaltet, so läuft @er in der entgegengesetzten Richtung an, was.- bei manchen
Antrieben, z. B. Zuckerzentrifugen: oder Kalandern von Papiermaschinen, unbedingt
vermieden werden muß.
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Es ist bekannt, zur Abs,Ghaltung des Gegenstroms ein Relais zu benutzen,
das an den Läuferklemmen des Triebwerksmotors liegt und -so eingestellt und ausgebildet
ist, daß, es beim Einschalten des. Gegenstroms durch die hierbei über die Stillstandspannung
ansteigende Läuferspannung erregt wird und abfällt, wenn die Läuferspannung bei
abnehmen,-der Drehzahl des. Triebwerksmötors bis annähernd auf die Stillstandspannung
gesunken ist. Ferner ist es bekannt, das die Ab= schaltung des Gegenstroms bewirkende
Relais an die Läuferklemmen eines mit dem Triebwerksmobor gekuppelten Spannungszeigermotors
zu legen, dessen Drehfeld in gleicher Richtung mit dem Läufer umläuft und infolgedessen
bei synchroner Drehzahl die Spannung Null und im Stillstand die Stillsfiandspannung
liefert, womit bezweckt wird, nicht das Abfallen des Relais bei -sinkender Spannung,
sondern des Ansprechen des Relais bei. steigender Spannung zur Auslösung des Schaltvorganges
zu benutzen. In beiden Fällen: treten vor alllem Fehler durch Netzspannungschwankung
en auf, weil diese sich auf den Läufer übertragen, so daB bei einer bestimmten Läuferspannung
die Motordrehzahl
entweder Null oder ein Wert sein kann, der hiervon
nach oben oder unten bis zu i o % . der vollen Drehzahl abweicht. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß sich die Läuferspannung im gleichen Verhältnis wie die Läuferfrequenz
ändert, mithin der vom Relais aufgenommene Strom und damit die Zugkraft des Relais
über einen großen Bereich der Spannung und Frequenz unverändert bleibt und das Relais
gegenüber Geschwindigkeitsänderungen des Motors unempfindlich ist.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, däß eine
der von der Läuferspannung über Gleichrichter gespeisten Spule @entgegenwirkende,
von der Netz- oder Ständerspannung des Motors ebenfalls über einen Gleichrichter
gespeiste Erregerspule auf dem :elektromagnetischen Schalter vorgesehen ist, die
derart bemessen ist, :daß das auf :den Anker ausgeübte Anzugsmoment bei Stillstand
des Motors gleich dem .der von der Läuferspannung erregten Spule ist.
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Es sei erwähnt, daß an sich Differenzrelais mit einer von der Läuferspannung
teines Induktionsmotors gespeisten Spule und einer dieser entgegenwirkenden, von
der Netz- oder Ständers.panVung des Motors gespeisten zweiten Erregerspule bekannt
sind.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Ausführungsform des Relais zusammen mit der übfigen
Schaltung der Steuereinrichtung.
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Abb. 2 ist eine Abänderung in der Ausbilr dung des Relais.
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Der aus dem Drehstromnetz i i gespeiste Triebwerksmotor io wird durch
ein Schütz 12 unter Steuerung durch ',einen Steuerschalter 13 in der Vorwärtsrichtung
eingeschaltet, während zum Gegenstrombremsen das Schütz 14 über ein Zwischenrelais
15 durch einen Haltdruckknopf 16 eingeschaltet wird.
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Im Sekundärstromkreis Ües Triebwerksmotors i o ist ein zusätzlicher
Bremswiderstand 17 angeordnet, der zur Begrenzung des Stroms beim Gegenstrombremsen
eingeschaltet ist und beim Anlassen des Motors aus .der Ruhe durch das Schütz 18
kurzgeschlossen wird. Ferner ist ein Anlaßwiderstand i g vorhanden, der durch :das
Schütz 2o beim Anlassen -kurzgeschlossen werden kann.
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Zur Unterbrechung des Gegenstroms bei erreichtem Stillstand des. Motors
dient ein Relais 21, -auf dessen Kern 2 ia zwei Erregerwicklungen 21b und 2ic gewickelt
sind. Der Anker 2 ic trägt zwei bewegliche Kontaktglieder 2if und 21f, die mit je
zwei festen Kontakten 21d und 2111 zusammenwirken. Durch eine Feder 2 ig wird der
Anker bei aberregtem Relais in die dargestellte Stellung gezogen. Zur Vermeidung
von Ungenauigkeiten beim Arbeiten des Relais 2 i infolge Änderungen der Netzspannung
ist die eine Spule mit .der Primärwicklung und die andere mit der Sekundärwicklung
des Motors io verbunden. Für Motoren, die keine Sekundärarbeitswicklung besitzen,
wie Kurzschlußläufermotoren,, kann die eine Relaiswicklung mit @ einer besonderen
kleinen Sekund;änvicklung des Motors verbunden sein. Die Spulen 2 i b und 21C sind
so gewickelt, daß die von ihnen erzeugten Felder einander entgegenwirken. Da sich
irgendeine Änderung in der Netzspamnuiig auch in der Sekundärspannung des Motors
auswirkt, haben Änderungen in der Netzspannung keinen Ein$uß auf das richtige Arbeiten
der Relais, da sie durch die eben beschriebene Schaltung.der Relaisspulen. ausgeglichen
werden. Die Spule 21b ist über den Ruhe hilfskontakt 1q.a des Gegenstromschützes
14 mit :einer Phase der Läuferklemmen des Motors io verbunden, während die Spule
21@ über die Leitungen 24, 25 und 26 und den Ruhekontakt 21ft mit den Ständerklemmen
des Motors oder, wie dargestellt, mit dem Netz verbunden ist.
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Um den Einfluß der sich mit ändernder Spannung ändernden Frequenz
auf die Relaisspulen auszuschalten, ist der Spule 21b eine Gleichrichteranordnung
27 und der Spule 2 ic eine Gleichrichteranordnung 28 vorgeschaltet, wofür zweckmäßig
Trockengleichrichter in Vollweggleichrichterschaltung verwendet werden. Zur Einstellung
des Gleichgewichts zwischen den Spulen äib und 2ic bei den im Stillstand des Motors
auftretende Spannungen sind Widerstände 2g bis 31 vorgesehen. Das Relais 32 dient
dazu, ein Wiederanlassers des Motors: io nach der Stillsetzung durch Gegenstromgehen
erst nach Rückstellung des Schalters 13 in die Nullstellung zu ermoblichen.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt; Zum Anlassen des
Motors i o wird der Steuerschalter 13 in die Einschaltstellung gebracht, in der
ein Stromkreis. für die Spule des Vorwärtsschützes 12 geschlossen ist, der 'von
der unteren Speiseleitung i i über die Leitung 33, den Steuerschalter
13, die Leitungen 34 und 35, die Ruhekontakte der Relais 32 und 15 sowie
über die Leitung 36 und die Spule des Schützes. 12 zu der obersten Speiseleitung'i
i verläuft. Das Schütz 12 springt an und legt den Motor io im Vorwärtssinn ans Netz.
Gleichzeitig wird ein Erregerstromkreis für die Spule des Bremswzderstandschützes
18 geschlossen; der bis zur Leitung 36 über denselben Weg verläuft wie der eben
heschrier bene Stromkreis und von dort über die Leitungen 37 und 38, die Spule .des
Schützes, i 8 und die Leitung 3g zur obersten Netzphasenleitung
i
i verläuft. Das Schütz 18 schließt den Bremswiderstand-17 kurz, und. gleichzeitig
wird das parallel zur Spule des. Schützes 18 liegende Zeitrelais 40 erregt, das
nach der durch die Verzögerungseinrichtung 40a eingestellten Verzögerungszeit seinen
Kontakt schließt und das. Läuferschütz 2o zum Ansprechen bringt, welches. darauf
den Widerstandsteilig kurzschließt, so. daß der Motor auf seine volle Geschwindigkeit
gebracht wird.
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Um den Motor abzubremsen und schnell zum Stillstand zu bringen, wird
der Druckknopf 16 gedrückt, wodurch das 'Steuerrelais 15 zum Ansprechen gebracht
wird, das. seine Arbeitskontakte schließt, den Rühekontal:t öffnet und dadurch den
Stromkreis für das Vozfwärtsschütz 12, die Schütze 18 und i9 und das Zeitrelais
40 unterbricht. Infolgedessen wird der Motor io vom Netz abgeschaltet. Gleichzeitig
werden von den Schützen 18 und 2o die Kurzschlüsse über die Widerstände 17 und i9
aufgehoben. -Däs Schütz 15 schließt ferner einen Erregerstromkreis für das Gegenstromschütz
14, der von der untersten Netzphasenleitung i i über die Kontakte des Steuerschalters
13, die Leitungen 34, 35 und 41, den mittleren Kontakt des Relais. 15, die Leitung
42, den Ruhehilfslcontak_ t des. Vorwärtsschützes 12 und die Spule des Gegenstromschützes
14 zur obersten Netzphaseilleitung i i verläuft. Das Schütz 14 springt .an und legt
den Motor I o im entgegengesetzten Drehsinn an das Netz, wodurch der Motor schnell
zum Stillstand gebracht wird. Der vom Motor aufgenommene Strom und die Größe -des
Bremsmomentes werden dadurch, daß. .durch die Schütze 18 und 2o die Widerstände
17 und i9 in den Sekundärstromkreis eingeschaltet -wordensind, auf einen zulässigen
Wert begrenzt. Über den Arbeithilfskontakt 14a des Gegenstromschützes 14 wird die
Spule 21b des Relais 2 1 mit einer. Phase der Sekundärwicklung des Motors io verbunden.
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Bei der 'Umpolung des Motors steigt die Sekundärspannung und -frequenz
des Mötors io auf, den doppelten Stillstandswert, und da der Frequenzeinfluß der
an die Spule 21b angelegten Spannung durch dem Gleichrichter aufgehoben wird, ist
die elektromagnetische Kraft der Spule 2Ib ebenfalls verdoppelt. Infolgedessen wird
der Anker 21c des Relais angezogen, so daß der bewegliche Kontaktteil 21f die festen
Kontakte 2Id und der bewegliche Kontaktteil 21f die festen Kontakte 2 ili des Relais
überbrückt. Durch die Kontakte 21d wird der Druckknopf 16 überbrückt, so daß -er
nun losgelassen werden kann. Durch die Kontakte 2 i11 wird die Spule 21C mit der
Primärwicklung des Motors io verbunden.
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Mit sinkender Geschwindigkeit des Motors I o sinkt auch die Sekundärspannung
und damit die elektromagnetische Kraft ,der Spule 21b, und diese wird bei. StiLlstand'des
Motors io gleich der der Spule 21c, so @daß sich die von den beiden Spulen erzeugten
Felder aufheben und der Anker 21c von der Feder 2I9 in die Ofbenlage gebracht wird,
wobei die Kontakte 2Id und 2I'Z geöffnet werden. Da der Druckknopf 16 losgelassen
worden ist, unterbricht das Relais .21 nunmehr den Erregerstromkreis für das Steuerrelais
15, das abfällt und durch Öffnen eeines mittleren Kontaktes der1 Erregerstromkreis
für das, Gegenstromschütz 14 unterbricht. Das Schütz 14 schaltet den Gegenstrom
ab und unterbricht ferner durch Öffnen seines Hilfskontaktes 14a die Verbindung
der Spule 21b .des. Relais 21 mit den Läuferklemmen des Motors io; der Stromkreis
für die Spule 2 i c ist am Kontakt 2 i/' unterbrochen worden.
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Bei der Erregung des Relais 15 durch Schließen des Druckknopfes 16
ist ein Stromkreis für das Relais.32 geschlossen worden, der von der untersten Netzphasenleitung
i i über die Kontakte des. Steuerschalters 13, die Leitungen 34, 35 und 41, den
oberen Kontakt des Steuerrelais 15 und @die Spule des Relais 32 nach der oberen
Netzphasenleitung i i' verläuft. Das. Relais.32 hat infolgedessen angesprochen und
einen vom Relais 15 unabhängigen Haltestromkreis geschlossen, so da.ß das. Relais
32 jauch noch erregt bleibt, wenn durch Aberregung des Relais 21 das Relais-15 aberregt
wird und seine oberen Kontakte öffnet. Das Relais 32 verhindert durch Offen haltung
seines unteren Kontaktes., die Wiedereinschaltung des Vorwärtsschützes, bis es durch
Rückstellung des Steuerschalters 31 in die Ausschaltstellung aberregt wird.
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Bei der Abänderung nach Abb.2 ist statt des Relais 21 in Abb. i, das
auf einem Kern die beiden Spulen trägt, ein Waagebalkenrelais 43 mit den beiden
getrennten Kernen 43b und 43` vorgesehen. Die Spulen 43d und 430 entsprechen den
Spulen 21b und 2I, in Abb, i und sind ebenso wie diese über Gleichrichter
44 und 45 mit den Sekundär- und Primärklemmen des Motors verbunden. Die Kontakte
431 entsprechen den Kontakten, i id-und 21f des Relais 21 in Abb. i.