DE3230561A1 - Schaltung zur steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen antrieben - Google Patents

Description

• "Schaltung zur Steuerung von
• drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antrieben Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Gleich- oder Wechselstromantrieben, bestehend aus einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Betätigung von im Hauptstromkreis liegenden Kontakten, von denen zwei Kontaktpaare zur Polumkehr als Umschalter geschaltet sind und aus zwei in einem Steuerkreis liegenden Spulen deren Erregung über die Drehrichtung des Antriebes bestimmende Steuerkontakte geschaltet wird.
• Beispielsweise zur Steuerung eines Drehstrommotors erfordert die bisher allgemein übliche Schaltung zwei gleichartige Schütz, deren Anker jeweils mindestens zwei, bei vorgeschriebener allpoliger Abschaltung jedoch drei Arbeitskontakte betätigen. Die Drehrichtungsumkehr erfolgt durch Phasenvertauschung, wozu zwei Arbeitskontakte des einen Schützes mit zwei Arbeitskontakten des anderen Schützes so verdrahtet sind, daß sich zwei als Umschalter wirkende Kontaktpaare ergeben. Die beiden Schütze sind entweder durch mechanische Verbindung ihrer Anker oder elektrisch über Hilfskontakte gegeneinander verriegelt5,0daß ein gleichzeitiges Ansprechen beider Schütze und damit ein Kurzschluß zwischen zwei Phasen verhindert wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, deren Schaltgerät nur noch aus einem einzigen Schütz besteht.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare ein gemeinsamer Kontaktbetätiger vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis beider Spulen liegenden Anker verbunden ist, der eine mittlere Ruhelage hat und von der einen Spule in die eine Endlage, von der anderen Spule in die andere Endlage bewegbar ist.
• Durch die Zusammenfassung und gemeinsame Betätigung zumindest der für die Drehrichtungsumkehr benötigten beiden Kontaktpaare gegebenenfalls aber auch eines dritten Kontaktpaares bei einem Drehstromantrieb mit geforderter allpoliger Abschaltung im Stillstand, wird nicht nur eines der beiden bisher notwendigen Schütze eingespart, sondern es vermindert sich auch der VerdraYr tungsaufwand für die Kontaktpaare. Desweiteren ist auch eine zusätzliche mechanische oder elektrische Verriegelung nicht mehr notwendig, da der Kontaktbetätiger selbst bei infolge eines Fehlers auftretender Erregung beider Spulen im ungünstigsten Fall nur eine seiner beiden Endlagen einnehmen kann.
• Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, daß für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare ein gemeinsamer Kontaktbetätiger vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis beider Spulen liegender Anker verbunden ist, daß der Magnetkreis mindestens einen Dauermagneten enthält, daß zur Erreichung der einen Endlage des Ankers beide Spulen eine gleichsinnige Durchflutung in der einen Richtung, zur Erreichung der anderen Endlage eine gleichsinnige Durchflutung in der entgegengesetzten Richtung und zur Erreichung der Mittellage jeweils gleichgroße, jedoch gegeneinander gerichtete Durchflutungen erzeugen.
• Zusätzlich zu den mit der erstgenannten Lösung erzielten Vorteilen wird mit dieser zweiten Lösung der Steuerleistungsbedarf der Schaltung erheblich vermindert.
• Eine vorteilhafte, nämlich bezüglich der für die Ansteuerung der beiden Spulen vorgesehenen Steuerkontakte besonders einfache Weiterbildung dieser Lösung besteht darin, daß das Wicklungsende der einen Spule und der Wicklungsanfang der anderen Spule über einen gemeinsamen Taster mit einem Arbeitskontakt mit dem einen Anschluß einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und daß der Wicklungsanfang der einen Spule und das Wicklungsende der anderen Spule über je einen Taster mit einem Umschaltkontakt mit beiden Anschlüssen der Gleichspannungsquelle verbunden sind.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Schaltungen nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Schaltung, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Schaltung, Fig. 3 ein Diagramm der Durchflutungsrichtungen und der hierdurch erreichten Ankerbewegungsrichtungen bzw. Ankerstellungen der zweiten Ausführungsform, Fig. 4 einen Schnitt durch ein für die erste Ausführungsform der Schaltung verwendbares Schaltgerät, Fig. 5 einen Schnitt durch das Schaltgerät der Fig. 4 längs der Linie A-A, Fig. 6 einen Schnitt durch ein für die zweite Ausführungsform der Schaltung verwendbares Schaltgerät, Fig. 7 einen Schnitt durch das Schaltgerät nach Fig.6 längs der Linie B-B, Fig. 8 einen Schnitt durch das Schaltgerät der Fig. 6 längs der Linie D-D und Fig. 9 einen Teilschnitt durch das Schaltgerät nach Figur 6 längs der Linie C-C.
• In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer Schaltung zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren, aus einem Drehstomnetz R, S, T, Mp gespeisten Drehstrommotors M dargestellt. Die Phasen R bzw. S bzw. T des Drehstromnetzes sind über Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6 mit den entsprechenden Anschlüssen des Motors verbunden. Jedes Kontaktpaar besteht aus vier Festkontakten und einer beweglichen Kontaktbrücke mit mittlerer Ruhelage, bildet also einen Umschalter mit den drei Stellungen "Ein", "Aus", Ein". Die motorseitigen Festkontakte 4 und 6 der Kontaktpaare 3, 4 und 5, 6 sind durch Drahtbrücken derart kreuzweise miteinander verbunden, daß in der einen Endlage die Phasen S und T im Bezug auf die andere Endlage vertauscht an den entsprechenden Motoranschlüssen anliegen. Die Festkontaktanschlüsse der Kontakte 1, 2, 3.und 5 sind über Drahtbrücken parralelgeschaltet, wobei das Kontaktpaar 1, 2 lediglich dazu dient, den Motor M bei Stillstand allpolig vom Netz zu trennen.
• Die Kontaktbrücken der Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6 sitzen auf einem gemeinsamen Kontaktbetätiger 10, der außerdem die Kontaktbrücke eines weiteren Umschaltkontaktpaares 7, 8 trägt. Der Kontaktbetätiger 10 ist mit dem Anker eines Schaltgerätes verbunden, das zwei getrennte Spulen: MC 1 und MC 2 umfaßt. Während die einen Anschlüsse der Spulen im Punkt A3 zusammengeführt und mit dem einen Pol einer Speisespannungsquelle verbunden sind, bei der es sich beispielshalber um eine Gleichspannungsquelle zwischen 6 und 24 V handeln kann, sind die anderen Anschlüsse Al der Spule MC 1 und A2 der Spule MC 2 über je einen Arbeitskontakt-Taster T1 bzw. T2 im Schaltungspunkt B zusammengeführt, der über einen Ruhekontakt-Taster T3 mit dem anderen Anschluß der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Wegen der hier vorgesehenen und allgemein üblichen Steuerung des Motors M über Tastkontakte ist in ebenfalls bekannter Weise eine Selbsthaltung in jeder der beiden Endstellungen erforderlich, die mittels des bereits erwähnten Kontaktpaares 7, 8 und unter zusätzlicher Verwendung eines Stromsparwiderstandes R verwirklicht ist. Ausgehend von einer mittleren Ruhelage wird der Kontaktbetätiger 10 beim Schließen des Tasters T1 beispielsweise in die dem Linkslauf des Motors M entsprechende linke Endstellung gezogen, bei Betätigung des Tasters T2 über die mittlere Ruhelage hinweg in die dann dem Rechtslauf des Motors M entsprechende rechte Endstellung gezogen und gelangt bei Betätigung des Tasters T3 aus jeder der beiden Endstellungen in die dem Motorstillstand entsprechende mittlere Ruhelage.
• In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Steuerung des Motors M dargestellt. Bei gleicher Anordnung und Verschaltung der Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6 wie im Fall der Figur 1 ist hier der gemeinsame Kontaktbetätiger 10 mit dem Anker eines polarisierten Schaltgerätes mit den beiden Spulen MC 1 und MC 2 verbunden. Das Wicklungsende der einen Spule MC 1 und der Wicklungsanfang der anderen Spule MC 2 sind im Punkt A3 zusammengeführt und über einen Arbeitskontakt-Taster T4 mit dem einen Anschluß einer Gleichspannungsquelle verbunden. Der Wicklungsanfang A1 der Spule MC 1 ist über einen Umschaltkontakt-Taster T5 mit beiden Anschlüssen dieser Gleichspannungsquelle verbunden, ebenso das Wicklungsende A2 über einen weiteren Umschaltkontakt-Taster T6. Wie später noch erläutert werden wird, ist das Schaltgerät so ausgebildet, daß es drei stabile Stellungen hat, so daß also zur Erreichung der rechten und der linken Endlage wie auch der mittleren Ruhelage des Kontaktbetätigers 10 jeweils nur ein kurzer Stromimpuls erforderlich ist. Ausgehend von der gezeichneten mittleren Ruhe lage durchfließt also bei Betätigung des beispielsweise den Linkslauf des Motors M auslösenden Tasters T5 der Steuerstrom die Spulen MC 1 und MC 2 in der einen Richtung, bei Betätigung des dann den Rechtslauf des Motors M auslösenden Tasters T6 hingegen in der anderen Richtung. Wird jedoch der Taster T4 betätigt, so durchfließt der Steuerstrom die beiden Spulen MC 1 und MC 2 in entgegengesetzter Richtung und bringt damit den Kontaktbetätiger 10 in seine mittlere Ruhelage, entsprechend dem Stillstand des Motors M. Infolge dieser besonders einfachen Ansteuerung des Schaltgerätes verbunden mit dem polarisierten Magnetantrieb erübrigen sich Selbsthaltekontakte.
• Das Diagramm der Figur 3 erläutert nochmals die beim Schließen der einzelnen Taster sich in den Spulen MC 1 und MC 2 ergebenden Stromflußrichtungen und die dadurch ausgelösten Bewegungen des Kontaktbetätigers 10.
• Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines für die Schaltung nach Figur 1 verwendbaren Schaltgerätes im Schnitt, Figur 5 einen weiteren Schnitt des gleichen Schaltgerätes längs der Linie A-A in Figur 4. Innderhalb eines Kunststoffgehäuses 20 befinden sich zwei Spulenkörper 21 und 22 für die Spulen MC 1 und MC 2. Die Spulenkörper 21 und 22 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten (vgl. Fig. 5) von einem weichmagnetischen Joch 23 umschlossen, das mit einem Mittelschenkel 23 a zwischen den beiden Spulenkörpern 21 und 22 liegt. An seinen beiden Sirnflächen geht das Joch 23 in in die Bohrung der Spulenkörper 21 und 22 hineinreichende Kernstücke 24 und 25 über. In den Kernstükken 24 und 25 ist eine Führungsstange 26 für einen weichmagnetischen Anker 27 verschieblich gelagert. An die Führungsstange 26 ist ein um eine gehäusefeste Achse 28 drehbarer Hebel 29 angelenkt. Mit dem anderen Ende greift der Hebel 29 in einen Schieber 30 ein, der den Kontaktbetätiger 10 bildet. Der Schieber 30 trägt die Kontaktbrücken der in Figur 1 dargestellten Kontaktpaare 1, 2 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6. Jede dieser Kontaktbrücken besteht aus zwei gleichartigen, gegeneinander gefederten Brückenteilen 31 a und 31 b.
• Die stabile Mittelstellung des Schiebers 30 und damit des Ankers 27 gewährleistet eine Mittelstellungsfeder, die aus zwei vorgespannten Schraubendruckfedern 32 a und 32 b in einer Ausnehmung des Gehäuses 20 besteht. Die einander abgewandten Enden der Schraubenfedern 32 a, 32 b stützen sich ständig gegen entsprechende Flächen des Gehäuses 20 ab. Die einander zugewandten Enden der Schraubenfedern 32 a, 32 b stützen sich in der gezeichneten mittleren Ruhelage sowohl an zwei in die Ausnehmung des Gehäuses 20 hineinreichende Nasen (vgl. auch Fig. 9) als auch an einem Fortsatz 33 des Schiebers 30 ab. Diese Anordnung ist so getroffen, daß bei Bewegung des Schiebers 30 aus seiner Ruhelage infolge Erregung einer der beiden Spulen MC 1 oder MC 2 der Schieberfortsatz 33 jeweils nur die in seiner Bewegungsrichtung liegende Schraubenfeder komprimiert, während die andere Schraubenfeder unter Erhaltung ihrer Vorspannung sich dann nur gegen die Gehäusenasen abstützt.
• In den Figuren 6 bis 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines für die Schaltung nach Figur 2 verwendbaren, polarisierten Schaltgerätes dargestellt. Dessen Kontaktapparat stimmt bezüglich der Motorstromkontakte mit demjenigen des Schaltgerätes nach den Figuren 4 und 5 überein. Hingegen besteht der Magnetantrieb aus einem einzigen Spulenkörper 40, der in zwei Kammern unter teilt ist, von denen die eine die Spule MC 1 die andere die Spule MC 2 enthält. In der Bohrung des Spulenkörpers 40 ist ein Anker 41 verschiebbar gelagert, der beidseits über die Stirnflächen des Spulenkörpers 40 hinausreicht und dort je eine Polplatte 42 bzw. 43 trägt. An zwei gegenüberliegenden Seiten wird der Spulenkörper 40 von zwei innenliegenden, L-förmigen Jochen 44a und 44b, sowie von zwei davon beabstandeten, außenliegenden Jochen 45a und 45b umschlossen. Zwischen den Jochen 44a, 44b und den Jochen 45a und 45b befinden sich quaderförmige Dauermagnete 46a und 46b. Die Polplatten 42 und 43 des Ankers 41 wirken mit den ihnen zugewandten Stirnflächen der Joche 44a, 44b und 45a, 45b zusammen. Die verschiedenen wirksamen Magnet-und Federkräfte sind hierbei so aufeinander abgestimmt, daß das Schaltgerät tristabiles Verhalten hat, also jeweils ein kurzer Stromimpuls genügt, um den Anker in seine linke Endlage, seine rechte Endlage oder seine mittlere Ruhelage zu bringen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1./ Schaltung zur Steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Gleich- oder Wechselstromantrieben, bestehend aus einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Betätigung von im Hauptstromkreis liegenden Kontakten, von denen zwei Kontaktpaare zur Polumkehr als Umschalter gestaltet sind und aus zwei in einem Steuerkreis liegenden Spulen, deren Erregung über die Drehrichtung des Antriebes bestimmende Steuerkontakte geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare (3, 4; 5, 6) ein gemeinsamer Kontaktbetätiger (10) vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis der beiden Spulen (MC1 und MC2) låegenden Anker (27) verbunden ist, der eine mittlere Ruhelage hat und von der einen Spule (MC 1) in die eine Endlage, von der anderen Spule (MC 2) in die andere Endlage bewegbar ist.
2. 2. Schaltung zur Steuerung von drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Gleich- oder Wechselstromantrieben, bestehend aus einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Betätigung von im Hauptstromkreis liegenden Kontakten, von denen zwei Kontaktpaare zur Polumkehr als Umschalter geschaltet sind, und aus zwei in einem Steuerkreis liegenden Spulen, deren Erregung über die Drehrichtung des Antriebs bestimmende Steuerkontakte geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die beweglichen Kontakte zumindest der beiden Kontaktpaare (3, 4; 5, 6) ein gemeinsamer Kontaktbetätiger (10) vorgesehen ist, der mit einem im Magnetkreis beider Spulen (MC 1 und MC 2) liegenden Anker (41) verbunden ist, daß der Magnetkreis mindestens einen Dauermagneten (46 a, 46 b) enthält, daß zur Erreichung der einen Endlage des Ankers (41) beide Spulen (MC 1, MC 2) eine gleichsinnige Durchflutung in der einen Richtung, zur Erreichung der anderen Endlage eine gleichsinnige Durchflutung in der entgegengesetzten Richtung und zur Erreichung der Mittellage jeweils gleichgroße, jedoch gegeneinander gerichtete Durchflutungen erzeugen.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wicklungsende der einen Spule (MC 1) und der Wicklungsanfang der anderen Spule (MC 2) über einen gemeinsamen Taster (T4) mit einem Arbeitskontakt mit dem einen Anschluß einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und daß der Wicklungsanfang (A1) der einen Spule (MC 1) und das Wicklungsende (A2) der anderen Spule (MC2) über je einen Taster (T5, T6) mit einem Umschaltkontakt mit beiden Anschlüssen der Gleichspannungsquelle verbunden sind.