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Umkehrschützensteuerung für Gleichstrommotoren Die Erfindung betrifft
eine Schützensteuerung für Gleichstrommotoren, welche insbesondere zum Steuern von
Reversiermotoren bestimmt ist, wie sie beispielsweise zum Antrieb von Umkehrwalzenstraßen
o. dgl. dienen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den von dem Motor beim
Reversieren aufgenommenen Strom im Augenblick des Umschaltens von der vollen Vorwärtsdrehzahl
auf die volle Rückwärtsdrehzahl auf einen Wert zu begrenzen, den der Motor sicher
aushalten kann.
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Gemäß der Erfindung ist ein an der Ankerspannung liegendes Relais,
unter dessen Vermittlung zum Zwecke der Begrenzung des beim Umsteuern auftretenden
Bremsstromes selbsttätig Zusätzwiderstände in den Ankerkrefs geschaltet werden,
von der Richtung der Ankerspannung abhängig, und die zum Schalten der Schutzwiderstände
dienenden Schütze werden derart gesteuert, daß die beim Umschalten der Motorspannung
eingeschalteten Schutzwiderstände bei Umkehrung der Richtung der Ankerspannung wieder
ausgeschaltet werden.
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Umkehrschützensteuerungen,beidenenbeim Umsteuern Widerstände in den
Ankerkreis geschaltet werden, um den Bremsstrom zu begrenzen, sind an sich bekannt.
Es ist zunächst versucht worden, diese Widerstände in Abhängigkeit von der Drehzahl
des umzusteuernden Motors zu schalten. Die Widerstände werden eingeschaltet, sobald
die Geschwindigkeit des Motors unter einen bestimmten Wert sinkt. Bei der Umkehrschützensteuerung,
welche - Gegenstand der Erfindung ist, wird .dagegen der Schutzwiderstand in dem
Augenblick in den Stromkreis des umzuschaltenden Motors eingeschaltet, in dem der
Motorschalter umgelegt wird. Die Erfindung hat daher der bekannten Einrichtung gegenüber
den Vorteil, daß die Einschaltung des Schutzwiderstandes von der Drehzahl und ,der
Drehrichtung des Motors vollständig unabhängig ist. Würde' man die bekannte geschwindigkeitsabhängige
Einschaltung eines Widerstandes bei Reversierschaltungen anwenden, so würde in dem
ersten Augenblick nachdem Umschalten des Motors noch kein Schutz gegen Überstrom
vorhanden sein. Der Schutzwiderstand würde vielmehr erst eingeschaltet werden, wenn
eine bestimmte Zeit nach dem Umschalten die Drehzahl des Motors um einen bestimmten
Wert gesunken ist, was bei Antrieben, bei denen große Schwungmassen umzusteuern
sind und bei denen daher die Antriebsmotoren nach dem Umschalten noch verhältnismäßig
lange die vor dem Umschalten vorliegende Drehrichtung und Umlaufgeschwindigkeit
beibehalten,
von großem Nachteil ist, weil .der Motor unverhältnismäßig
lange Zeit den erhöhten Strom aushalten muß.
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Bei einer anderen, dem gleichen Zweck dienenden Umschalteinrichtung
wird der Schutzwiderstand durch ein Relais geschaltet, welches an der Ankerspannung
des Motors liegt und etwa bei 7o % der induzierten Spannung anspricht. Wird bei
dieser Umsteuerungseinrichtung die Drehrichtung des Motors geändert, so kann der
Schutzwiderstand erst in .den Ankerkreis eingeschaltet werden, wenn die Ankerspannung
unter den Wert von 70 °/o gesunken ist. Da im Augenblick des Umschaltens noch .die
volle induzierte Spannung im Anker vorhanden ist, spricht das Relais erst -eine
gewisse Zeit nach dem Umschalten an. Der Schutzwiderstand ist daher auch bei dieser
Schützensteuerung gerade in dem Augenblick, in dem die Gefahr der Überlastung für
den Motor am größten. ist, nicht in den Motbrstromkreis eingeschaltet.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt das Schaltungsschema einer Schützensteuerung für
einen Motor 6, der über Vorwärts- und Rückwärtsschütze 3 und 4 an ein Gleichstromnetz
i und 2 angeschlossen ist. Der Anlaßwiderstand 7 besteht aus drei Stufen 54, 55
und 56, die durch Schütze 11, 12 und 13 kurzgeschlossen werden können. Außer diesen
Schützen ist noch ein Hauptschütz 5 vorgesehen, welches den Motor ein- und ausschaltet.
Die einzelnen Stufen des Widerstandes 7 werden in bekannter Weise durch Zeitrelais
14 und 15 geschaltet, deren Erregerspulen von der Spannung der Widerstandsstufe
abhängig sind, welche der jeweils zu schaltenden Stufe vorangeht. Der Motor wird
durch einen Walzenschalter io auf Vorwärts- oder Rückwärtslauf geschaltet.
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Von den drei Widerstandsstufen des Anlaßwiderstandes 7 dient der Teilwiderstand
56 als Schutzwiderstand und wird daher durch das ihm zugeordnete Schütz i1 beim
Umsteuern .des Motors eingeschaltet und wieder ausgeschaltet, sobald die Spannung
des Ankers ihre Richtung wechselt. Bei .der Anordnung nach Fig. i wird das Schütz
i i durch ein Relais 1o8 gesteuert, welches mit einer konstanten Erregung 123. ,und
einer von der Ankerspannungsrichtung abhängigen veränderlichen Erregung 61 ausgerüstet
ist. Je nach der Drehrichtung wird durch dieses Relais der Kontakt i i i in Abhängigkeit
von der Spannungsrichtung mit einem der beiden Kontakte 11o und 112 verbunden.
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Beim Anlassen des Motors, "beispielsweise für Vorwärtslauf, wird der
Motor zunächst in üblicher Weise durch Einschalten der Schütze 3 und 5 unter Vermittlung
des Walzenschalters io an das Gleichstromnetz i und 2 angeschlossen. Die Widerstände
54, 55 und 56 werden in Abhängigkeit von der an ihnen liegenden Spannung, d. h.
in Abhängigkeit von dem Strom des Motors, nacheinander ausgeschaltet, bis der Motor
unmittelbar an das Netz angeschlossen ist. Die Kontakte iio und iii des Relais io8
sind in dieser Stellung miteinander verbunden, und es ist dadurch der Erregerstromkreis
des Schützes i i eingeschaltet.
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Wenn der Motor durch Umlegen der Schaltwalzen io von Vorwärts- auf
Rückwärtsstellung auf entgegengesetzte Drehrichtung umgeschaltet wird, so wird das
Vorwärtsschütz 3 ausgeschaltet und das Rückwärtsschütz 4 eingeschaltet. Gleichzeitig
werden die Widerstandsschütze 11, 12 und 13 ausgeschaltet, so daß der volle Anlaßwiderstand
7 im Ankerstromkreis liegt. Wenn das Rückwärtsschütz 4 ,des Motors 6 eingeschaltet
ist, hat die Erregerspule 61 des Umschaltrelais io8 noch die gleiche Spannungsrichtung
wie bei Vorwärtslauf des Motors, weil die Drehrichtung des Motors zunächst noch
nicht geändert ist. Infolgedessen bleiben die Kontakte iio und iii des Relais io8
geschlossen, bis der Ohmsche Spannungsabfall des Ankers dessen induzierte Spannung
überwiegt. Der Stromkreis des Schützes i i, der jetzt über die Kontakte i i i und
112 führt, ist während dieser Zeit geöffnet. Sobald die Spannung des Ankers des
Motors 6 ihre Richtung umkehrt, ändert sich die Erregung der Spule 61 des Relais
io8, so daß der Kontakt iii nach rechts gezogen und mit dem Kontakt i12 verbunden
wird. Das Schütz ii wird dadurch eingeschaltet, und der Widerstand 56 wird kurzgeschlossen.
Von diesem Augenblick verläuft der weitere Steuervorgang des Motors bis zur vollen
rückwärtigen Drehzahl wie beim Anlassen aus dem Stillstand.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt,
deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß die von der Richtung der Ankerspannung
abhängigen Relais gleichzeitig als Zeitrelais ausgebildet sind und die Schutzwiderstände
erst eine bestimmte Zeit nach der Umkehr der Ankerspannungsrichtung ausschalten.
Die Schutzwiderstände bleiben bei dieser Schützensteuerung länger eingeschaltet
als bei der Steuerung nach Fig. i, so daß dadurch für besonders schwere Antriebe
noch eine zusätzliche Sicherheit für den Schutz,des Motors gegen Überlastung erreicht
wird.
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Wie aus dem Schaltungsschema der Fig. 2 zu entnehmen ist, stimmt diese
Schaltung mit derjenigen nach Fig. i weitgehend überein. Für die Vorwärts- und Rückwärtsschütze,
die
Anlaßwiderstände und deren Schütze, die Zeitrelais und die Schaltwalzen
sind daher auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten. Im Gegensatz zu .der Schaltung
nach Fig. i wird das Schütz i i, durch das die Widerstandsstufe 56 kurzgeschlossen
wird, durch zwei Relais 8 und 9 gesteuert, von denen das eine (Relais 8) für Vorwärtsbetrieb
und das andere (Relais 9) für Rückwärtsbetrieb bestimmt ist. Die Relais haben je
eine an der Ankerspannung des Motors 6 liegende Erregerwicklung und eine zweite,
an konstanter Spannung liegende Erregerwicklung, wobei von der letzteren die Zeit
abhängt, die zwischen der angezogenen Stellung der Relais und dem Schließen der
Arbeitskontakte verstreicht.
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Wird der Motor 6 beispielsweise für Vorwärtslauf eingeschaltet, so
ist die Spule 23 des Relais 9 eingeschaltet, während die Spule 31 des Relais 8 ausgeschaltet
ist. Die Kontakte des Relais 8 sind daher geschlossen und diejenigen des Relais
9 geöffnet. Die Kontakte des Relais 9 bleiben geöffnet, solange sich der Motor in
der Vorwärtsrichtung-dreht -und die Wirkungen der Spulen 62 und 23 des Relais sich
unterstützen.
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Wird der Motor von Vorwärts- auf Rückwärtslauf durch die Schaltwalzen
io umgeschaltet, so wird das Vorwärtsschütz 3 ausgeschaltet und das Rückwärtsschütz
4 eingeschaltet. Zur gleichen Zeit wird die Spule 3 i des Zeitrelais 8 erregt, und
dessen Kontakte öffnen den Erregerstromkreis des Schützes ii der Widerstandsstufe
56. Die Haltespule 62 des Zeitrelais 9 ist noch für die ursprüngliche Drehrichtung
erregt und wirkt so lange, wie der Motor in der Vorwärtsrichtung umläuft. Erst wenn
der Motor zum Stillstand gekommen ist :und wenn sich daher die Richtung der Ankerspannung
des Motors ändert, kehrt die Erregung der Spule 62 ihre Richtung um, und das Zeitrelais
9 beginnt abzufallen. Die Zeit, die dann bis zum Schließen der Relaiskontakte verstreicht,
hängt von der Federeinstellung und von der Bemessung der Erregerspulen des Relais
ab. Wenn bei der Schützensteuerung nach Fig.2 die Schaltwalze io aus der vollen
Vorwärtsstellung in die Nullstellung und dann wieder in die Vorwärtsstellung gebracht
wird, so winde das Schütz i i sofort nach dem Ansprechen des Schützes 3 erregt,
da die Spule6i des Relais 8 dessen Kontakte geschlossen hält. Es ist dies ein Vorteil
der Schützensteuerung, bei der noch eine zusätzliche Zeitabhängigkeit für die Schaltung
der Widerstandsstufe 56 vorgesehen ist.