DE293702C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 293702 - ; KLASSE 21c. GRUPPE

Bei Mehrphasenserienmotoren, welche durch Bürstenverschiebung gesteuert werden, ist es bekanntlich erforderlich, den Drehsinn des Drehfeldes stets im Sinne der Drehrichtung der Maschine einzustellen. Werden solche Motoren aber zum Heben und Senken von Lasten verwendet, dann kann man bei jeder Drehrichtung der Maschine die Verstellung der Bürsten nach der einen und anderen Seite

ίο vornehmen, und kann dadurch für dieselbe Drehrichtung einen motorischen oder generatorischen Betrieb der Maschine erreichen. Es ist daher für solche Betriebe nicht ohne weiteres möglich, den Drehfeldumschalter mit der Bürstenverstellvorrichtung fest zu kuppeln. Andererseits läge aber in der Kupplung beider Vorrichtungen ein bedeutender Vorteil, da hierdurch die unabhängige Bedienung mehrerer Schalter beim Anlassen wie auch ein unrichtiges Schalten selbst vermieden werden könnte.

Um trotzdem auch für die genannten Betriebe cliesen Vorteil zu erreichen, hat man künstlich eine Eindeutigkeit zwischen beiden Bewegungen, also der des Drehfeldschalters und der der Bürstenverstellvorrichtung, für jede Einschaltung der Maschine vom Stillstand aus geschaffen derart, daß unabhängig von der Art des weiteren Betriebes der Maschine (ob sie als Motor treibt oder z. B. als Bremsgenerator eine Last senkt) jedesmal beim Einschalten die Bürsten stets erst auf Motorbetrieb zu stellen sind. Man könnte die Anordnung natürlich auch so treffen, daß die Bürsten stets erst auf Generatorbetrieb gestellt würden. Nachdem dann der Drehfeldschalter der jeweils gewählten Drehrichtung entsprechend zufolge der Kupplung mit der Bürstenbrücke eingestellt ist, wird diese Kupplung selbsttätig durch mechanische Einrichtungen wieder aufgehoben, so daß die Stellung des Drehfeldschalters für den weiteren Betrieb der Maschine in der gleichen Drehrichtung nunmehr nicht mehr beeinflußt werden kann.

Diese mechanischen Einrichtungen sind aber relativ schwer und teuer, so daß sie für kleine Betriebe, z. B. Aufzugsbetrieb, kaum in Frage " kommen. Auch erfordern sie meist eine erste weite Auslage der Bürsten zum Schließen des Drehfeldschalters, was sich besonders beim· Lastsenken unangenehm bemerkbar macht, besonders wenn es sich um große Lasten handelt. In solchem Falle bringt nämlich das unbedingt zunächst erfolgende Übergehen auf Motorbetrieb die Last zu schnellem Falle und es vergeht bei dem zum Schließen des Drehfeld.-schalters erforderlichen langen Steuerhebelweg eine verhältnismäßig lange Zeit, ehe die Bürsten nach Lösung der Kupplung des Drehfeldschalters auf die andere Seite umgestellt werden können und der Motor in Generatorbremsschaltung die Last senken kann.

Es ist nun Gegenstand vorliegender Erfindung, eine Einrichtung zum Steuern von Drehstromserienmotoren durch Bürstenverschiebung, bei welcher der Drehfeldumschalter ebenfalls,

wie oben angegeben ist, gemäß der ersten Auslage der Bürsten betätigt wird, ohne daß die oben geschilderten Nachteile dabei auftreten. Zu diesem Zwecke wird die Kupplung des Drehfeldschalters mit der Bürstenbrücke auf elektrischem Wege hergestellt und gelöst, da man in diesem Falle die einleitende, zur Betätigung des Drehfeldschalters erforderliche Bürstenbewegung außerordentlich klein halten

ίο kann.

Bei der Ausführung des Erfindungsgedankens sind verschiedene Gesichtspunkte zu beachten. Erstens muß eine Einrichtung A vorhanden sein, welche bei der im richtigen Sinn erfolgten einleitenden Bürstenbewegung den Drehfeldschalter im richtigen Sinne schaltet, zweitens eine Einrichtung B, welche die Drehfeldschalterstellung nach der Einschaltung, des Drehfeldschalters unabhängig von der Bürstenverschiebung macht, solange der Drehsinn der Maschine derselbe bleibt. Schließlich muß eine Einrichtung C vorhanden sein, welche bei Umkehr der Bewegungsrichtung der Maschine oder bei im unrichtigen Sinn erfolgter einleitender Bürstenbewegung den Motor vom Netz abschaltet, damit ein Lauf gegen das Drehfeld auf alle Fälle vermieden wird.

Der Erfindungsgegenstand sei an Hand der Figur näher erläutert.

Es bedeutet M einen Dreiphasenserienmotor mit dem Läufer L und dem Ständer S. Wie aus der Figur ersichtlich ist, befindet sich der Läufer und der Ständer in Serienschaltung. Der Motor wird durch den aus den Schaltern U₁ und U₂ bestehenden Drehfeldumschalter ans Netz angeschlossen. Der Widerstand für die Nutzbremsung R ist in die Verbindungsleitung zwischen Motor und den Drehfeldumschaltern U₁ und U₂ gelegt und kann durch den Schalter η kurzgeschlossen werden. Diese beiden Schalter U₁ und U₂ werden durch die elektrisch betätigten Relais V₁ und Y₂ geschaltet, die ihrerseits in Abhängigkeit von Drehrichtung und Geschwindigkeit jdes Motors erregt werden. Hierzu dient eine Kontaktvorrichtung A, welche aus den Kontaktflächen A₁ und A₂ und den Schleifkontakten K, K₁, K₂ besteht. Die Kontaktflächen U₁ und k₂ sind starr mit der Bürstenverstellvorrichtung verbunden, so daß einer Verdrehung der Bürsten nach einer Richtung eine Verschiebung der Flächen A₁ und k₂ nach der gleichen Richtung entspricht. In dieser Weise wird je nach der Verschiebung entweder Kontakt K₁ oder K₂ mit einer der Netzleitungen (z. B. der mittleren) verbunden. Über die Kontakte K₁ und K₂ fließt der Erregerstrom den Wicklungen der Relais r_x und Y₂ zu, wobei aber jeder dieser Relaiswicklungen ein vom jeweils anderen Relais gesteuerter Schalter Ji₁ und A₂ vorgeschaltet ist. Diese Schalter sind bei ruhendem Motor,, also vor Beginn der Betriebsperiode, geschlossen. Tritt ein Relais in Tätigkeit, so schließt es den betreffenden Schalter U₁ (oder U₂) und öffnet gleichzeitig den Schalter A₁ (oder A₂), so daß beide Relais nie gleichzeitig Strom führen können. Die Relaiswicklungen Y₁ und Y₂ sind mit ihren anderen Enden nicht unmittelbar an eine zweite Netzleitung angeschlossen, sondern über eine Schaltvorrichtung C, welche in Abhängigkeit von der Drehrichtung des laufenden Motors vermittels einer Rutschkupplung γ betätigt wird. Sjund S₂ sind Anschläge, welche den Weg der Verstellung dieser Schaltvorrichtung begrenzen. Die Kontakte a, b, c berühren in der Mittellage die Kontaktfläche d." Nun ist a- und c mit den freien Enden der Relaiswicklungen Y₁ und Y₂ verbunden, δ dagegen über den Schalter s mit der zweiten Netzleitung.

Bei Verdrehung von d nach der einen oder anderen Richtung wird einer der beiden Kontakte α und c vom Netz abgeschaltet. Dies geschieht aber erst, wenn der Motor eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, da durch den Überbrückungskontakt A, welcher α und c verbindet, bei Stillstand die Wirksamkeit der Schaltvorrichtung C verhindert wird. Erst durch die Wirksamkeit des Zentrifugalschalters ζ wird die Überbrückung von α und c aufgehoben und der gerade freie Kontakt a oder c vom Netz abgeschaltet.

Ist ein Relais Y₁ bzw. Y₂ einmal erregt worden, so schließt es selbst den zugehörigen Überbrückungskontakt h[ bzw. Ή_%). welcher die Erregung des betreffenden Relais aufrechterhält unabhängig von der Einrichtung A₁ mithin ohne Rücksicht darauf, ob die Bürsten in der verstellten Lage stehenbleiben oder in die entgegengesetzte Lage über die Mittelstellung hinaus hinübergeschoben werden. Die Schalter h[ und ti-₂ stellen die oben erwähnte Einrichtung B dar. Um die Erregung wieder abzuschalten und den Motor stillzusetzen, ist die öffnung des Schalters s notwendig.

Der Betrieb gestaltet sich nun in folgender Weise. Werden die Bürsten beispielsweise im Uhrzeigersinn verstellt, dann werden zufolge mechanischer Verbindung mit der Bürstenbrücke die Kontaktflächen A₁ und k₂ ebenfalls im Uhrzeigersinn gedreht. Hierdurch *werden k₂ und K leitend verbunden, während K₁ vom Netz abgeschaltet bleibt. Von K₂ fließt der Erregerstrom für das Relais Y₂ über den Schalter A₁ durch die Relaiswicklung nach den Kontakten α und δ und schließlich über den Schalter s zum Netz zurück. Das so erregte Relais schließt die Schalter U₂ und A!> und öffnet den Schalter A₂ gleichzeitig. Durch den Schalter U₁ wird die Schaltvorrichtung A derart überbrückt, daß das Relais Y₂ erregt bleibt,

auch wenn die Bürsten und damit die Schaltvorrichtung A in die andere Lage gedreht werden. Durch das ^öffnen des Schalters A₂ wird der Erregerkreis von Y₁ unterbrochen.

Nimmt man nun an, daß beim ersten Einschalten stets erst auf Motorbetrieb übergegangen werden soll, und daß der Verschiebung der Bürsten im Uhrzeigersinn eine Drehfeldrichtung und Motordrehrichtung gegen den

ίο Uhrzeigersinn entspricht, dann wird auch durch die Rutschkupplung r die Kontaktfläche d der Vorrichtung C gegen den Uhrzeigersinn gedreht und damit der Kontakt c abgeschaltet. Diese Abschaltung wird aber erst effektiv, wenn der Überbrückungsschalter k durch die Wirkung des Zentrifugalschalters geöffnet wird. Entsprach die einleitende Bürstenbewegung, wie im vorliegenden Fall festgesetzt ist, dem Motorbetrieb, geschah sie also im richtigen Sinne, so wird die Schaltvorrichtung B ohne Einfluß auf den Betrieb bleiben, da nur stets der mit dem unerregten Relais " (also Z₁) verbundene Kontakt c abgeschaltet wird.

Anders ist es jedoch, wenn die einleitende Bürstenbewegung im unrichtigen Sinn erfolgt ist, was im betrachteten Falle dem Betrieb der Maschine als Bremsgenerator entspricht, dann würde die Schaltvorrichtung C jetzt den Motor abschalten. Man wird zu dieser falschen Bürstenbewegung leicht verleitet, wenn z. B. beim Senken von schweren Lasten die Maschine lediglich als Generator arbeiten soll. Stellt man die Bürsten in einem solchen Falle sogleich, d. h. ohne, wie erforderlich ist, erst auf Motorbetrieb zu schalten, in die entsprechende Lage, dann wird auch das Drehfeld durch den Drehfeldschalter von vornherein für die entgegengesetzte Drehrichtung der Maschine eingestellt, und sie läuft in Wirklichkeit als Generator gegen das Drehfeld. In dem gewählten Erläuterungsbeispiel wäre der Vorgang folgender. Die Bürstenbrücke werde einleitend gegen den Uhrzeigersinn verschoben und, da es sich um den Generatorbetrieb handelt, in dieser Stellung belassen. Durch die Drehung der Kontaktflächen k_v k₂ ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn wird K₁ mit K und damit mit der mittleren Netzleitung verbunden. Der Erregerstrom fließt von K₁ über den Schalter A₂ der Relais wicklung r_r zu, von dieser über die Kontakte c und b über den Schalter s ans Netz zurück. Das Relais Y₁ tritt in Tätigkeit und schaltet jetzt den Umschalter U₁ und den Schalter h[, öffnet dagegen den Schalter A₁. Das Drehfeld · ist also im umgekehrten Sinne (Uhrzeigersinn) geschaltet wie vorher. Die Drehrichtung der Maschine, die von der schweren Last in der vorigen Richtung durchgezogen wird, ist aber dieselbe geblieben, nämlich umgekehrt dem Uhrzeigersinn, da es sich ja um generatorischen Bremsbetrieb handelt. Durch die Rutschkupplung r wird also die Vorrichtung C wieder nach der gleichen Seite gedreht wie oben beschrieben ist, und wieder wird der Kontakt c geöffnet. Jetzt ist diese Öffnung aber von Einfluß auf den Betrieb. Denn, wenn jetzt der Zentrifugalschalter den Überbrückungsschalter k öffnet, dann wird dadurch der Erregerstrom des Relais Y₁ unterbrochen und der Schalter U₁ fällt wieder heraus. Der Motor wird also bei dieser im unrichtigen Sinn erfolgten einleitenden Bürstenbewegung selbsttätig wieder vom Netz abgeschaltet, so daß ein Lauf gegen das Drehfeld selbsttätig verhindert ist.

Der Schalter s wird bei Aufzugsbetrieb zweckmäßig als Türkontakt ausgebildet, er kann aber auch in Abhängigkeit von den Verhältnissen des Betriebes in anderer Weise selbsttätig betätigt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist durch Fig. 2 dargestellt. In dieser Figur ist die Bedeutung der Buchstabe'h die gleiche wie in Fig. i. Ein Unterschied besteht in der Anordnung des Widerstandes R für die Nutzbremsung. Da bei Heben und Senken von Lasten für die Senkbewegung vorwiegend der generatorische Betrieb in Frage kommt, für die Hubbewegung dagegen nur der motorische Betrieb, kann man den Widerstand R vor den für die Abwärtsbewegung der Last als den Generatorbetrieb in Frage kommenden Schalter, also vor den Schalter U₁ legen und den Kurzschließer η entbehren. Bei dieser Betriebsweise des Drehstromserien motors läßt sich auch eine Vereinfachung insofern anbringen, als der Schalter AL wie es die Fig. 2 zeigt, in Fortfall kommen kann, da für die Hubbewegung nur motorischer Betrieb in Frage kommt und die Tendenz, den Steuerhebel falsch auszulegen, daher nicht vorhanden sein wird.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung von Drehstromserienmotoren durch Bürstenverschiebung, bei welcher während des Einschaltens der Drehfeldschalter mit der Bürstenbrücke gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen der Bürstenbrücke und dem Drehfeldschalter ; nach seiner Einschaltung auf elektrischem Wege selbsttätig gelöst wird, so daß im weiteren Betriebe eine Verschiebung der Bürsten über die Mittellage nach rückwärts ohne Einfluß auf die Drehfeldschalterstellung bleibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehfeldschalter (U₁, U₂) für jede Drehrichtung

durch je ein elektrisches Relais (r_lt r₂) gesteuert wird, welches den Strom über eine in Abhängigkeit von der Stellung der Bürstenbrücke verstellte Kontaktvorrichtung (A) erhält, und daß Einrichtungen (B) getroffen sind, welche den Stromkreis des jeweils erregten Relais nach Einschaltung des Drehfeldschalters im richtigen Sinne unabhängig von der weiteren Bewegung der Bürstenbrücke geschlossen erhalten, so daß zur Öffnung dieses Stromkreises besondere Vorrichtungen (Schalter s) erforderlich sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (C) getroffen sind, welche nach Einschaltung des Drehfeldes im unrichtigen Sinne, also bei Lauf der Maschine gegen das Drehfeld, den Stromkreis des jeweils erregten Relais unterbrechen und damit die Maschine vom Netz abschalten, so daß für einen ordnungsmäßigen Betrieb der Maschine die erste Bürstenverschiebung stets in einem bestimmten Sinne (je nach der Wahl: Motorbetrieb oder Generatorbetrieb) vorgenommen werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.