NO318941B1 - Multipolar elektromagnetisk svitsjemodul - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en multipolar elektromagnetisk svitsjemodul som er forbundet med ledningsforbindelser (eng.: line connections) til en multipolar elektromagnetisk hovedsvitsjeinnretning og med lastforbindelser til minst én motor, og som mellom nevnte forbindelser har flere effektstrømledninger forsynt med svitsjepoler, hvis kontakter alltid er alternerende lukket, og styrt av en svitsjende elektromagnet drevet av en elektrisk styrekrets.

Konstruksjonen av motorstyrekretser som består av vendebryter (eng.: reverser), stjerne-delta-starter, hastighetsendringsmekanisme etc, er kjent ved å kombinere flere innretninger (kontaktorer etc), hvis effektforsyninger og styresystemer er sammenkoblet for å danne den ønskede krets. Denne typen system er imidlertid omfangsrikt.

Franske patenter FR 2 758 903 og FR 2 761 521 beskriver en modul av venderbrytertype som er i stand til å svitsje en motor fra foroverdrift til reversert drift og vice versa. Denne modulen er også omfangsrik.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe en svitsjemodul som er i stand til å tilveiebringe integrert motorstyring (reversering av driftsretningen, stjerne-delta-oppstart, etc.) av redusert bredde, dvs. mer eller mindre den samme som bredden for kontaktoren eller den standard elektriske innretningen som den skal brukes parvis sammen med for å utføre den nevnte funksjon. Modulen er således av redusert bredde. Den er også beskyttet av hovedinnretningen som er assosiert med den og forbundet oppstrøms.

Svitsjemodulen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at polene og effektledningene er anordnet for å iverksette en motorstyringsfunksjon slik at reverseringen, stjerne-delta-oppstartingen og fordelingsfunksjonene er styrt, og slik at polstyringssammenstillingen som består av svitsjeelektromagneten og den elektriske styrekretsen, er forskjøvet relativt til de svitsjende polene og lastveiene, i en retning vinkelrett på den bakre festeplaten av modulen, slik at bredden av modulen er redusert og mer eller mindre er identisk med bredden for hovedinnretningen som den er assosiert med.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til utførelsesformer gitt som ikke-begrensende eksempler, og som er vist i de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et kretsdiagram for en svitsjemodul av venderbrytertype, assosiert med en hovedsvitsjeinnretning; Fig. 2 er et kretsdiagram for en stjerne-delta-svitsjemodul, assosiert med en hovedsvitsjeinnretning; Fig. 3 er et kretsdiagram for en svitsjemodul av fordelertype, assosiert med en hovedsvitsjeinnretning; Fig. 4 er et kretsdiagram for en svitsjemodul av hastighetsendringstype, assosiert med en hovedsvitsjeinnretning; Fig. 5 er en perspektivsplittegning som viser det interne arrangementet for en modul i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 6 er et perspektivriss av det nedre avsnittet av modulen som utfører svitsjing i effektkretsen; Fig. 7 er et diagram for en svitsjepol i modulen; Fig. 8 er et detaljert riss av polen, hvor effektledningen for én av de faste kontaktene ikke er vist; Fig, 9 er et tverrsnitt av fig, 7; Fig. 10 er et diagram for en utførelsesform av styrekretsen for elektromagneten i modulen.

Den elektromagnetiske svitsjeinnretningen ifølge oppfinnelsen, merket M i figurene, er utformet for å samvirke med en multipolar elektromagnetisk svitsjeinnretning Ap som kan omfatte en motorbeskyttelsesinnretning av kontaktor-eller kontaktor-/kretsbryter-type. Den kan være inkludert, sammen med innretninger slik som Ap, i standardkretser slik som vendebrytere, stjerne-delta-startersystemer, fordelingssystemer og hastighetsendrende mekanismer.

Hovedsvitsjeinnretningen Ap inneholder, i en enhet, polare effektledninger anbrakt mellom ledningsforbindelser LI, L2, L3 forbundet til fasene i AC-effektforsyningen og lastforbindelser Tl, T2, T3 som kan være forbundet til svitsjemodulen M. Hver effektledning har en bryter eller pol II, 12 eller 13, styrt av hovedelektromagneten E, hvis spole forsynes med effekt av to effektforsyningsforbindelser A2 og A2.

Svitsjemodul M er inneholdt i en enhet Bo, hvis bakside er forsynt med en mer eller mindre plan festebase P som tillater den å være festet til en skinne eller plate. Den har (effekt-)ledningsforbindelser ti, t2, t3 forbundet direkte til nedstrømsforbindelser Tl, T2, T3 for hovedinnretningen AP, og utgangs- eller last-(effekt-)forbindelser U, V, W og u, v, w forbundet til motoren eller motorene.

Svitsjemodulen M kan være montert direkte under innretningen Ap, eller den kan være forskjøvet.

Effektledningene som forløper mellom linjeforbindelser ti, t2, t3 og utgangs- eller lastforbindelsene, er festet med enkle, bistabile triggersvitsjende poler Cl, C2, C3. Disse polene Cl, C2, C3 er aktivert av enbistabil elektromagnet EI tilpasset med en spole Bb, og deres kontakter er alltid alternerende lukket, bortsett fra under svitsjing. Modulen M har ingen lysbueslukkende innretning, og kan derfor ikke opereres under last. Antallet forbindelser ti, t2, t3 er lik antallet forbindelser Tl, T2, T3, antallet poler Cl, C2, C3 er også lik eller mindre enn dette antallet forbindelser.

Poler Cl, C2, C3 og den interne kobling (eng.: wiring) Sc for de assosierte effektledningene utfører en standard motorstyringsfunksjon: vendebryter, stjerne-delta eller fordeling, lav/høy hastighet. Koblingen for effektkretsen for modulen M er avhengig av kontrollfunksjonen utført av denne modulen.

I vendebryter-utførelsesformen vist i fig. 1 er ledningsforbindelse t3 direkte forbundet til lastforbindelse W. Ledningsforbindelser ti og t2 er forbundet (foroverdrift) til lastforbindelser U og V via poler Cl, C2, og etter svitsjing er de samme poler (reversert drift) forbundet til forbindelser V og U, for på den måten å tilveiebringe den alminnelige kryssing av fasene.

I utførelsesformene vist i fig. 2, 3 og 4, utformet for å tilveiebringe henholdsvis stjerne-delta-oppstart, fordeling og hastighetsendring, er ledningsforbindelser ti, t2, t3 anbrakt på én side av modulen, mens lastforbindelser U, V, W (stjerne-delta, første motor eller høyhastighets oppstart) og lastforbindelser u, v, w (stjerne-delta, andre motor eller lavhastighets oppstart) er anbrakt på den andre siden. Forbindelser U, V, W og forbindelser u, v, w er forskjøvet i forhold til hverandre.

En elektromagnet EI av bistabil type, som er inneholdt inne i en svitsjemodul M, og som driver de flyttbare kontaktene for svitsjepolene Cl, C2, C3, er utstyrt med en permanent magnet utformet for å redusere energiforbruket. Nevnte elektromagnet EI drives av den interne styrekretsen Cc vist i fig. 10. Det flyttbare magnetavsnittet av elektromagneten EI, som har en alternerende rettlinjet bevegelse, beveger svitsjepoler Cl, C2, C3 ved hjelp av en skyver Ra. Forskyvningsaksen for denne elektromagneten er fortrinnsvis parallell med festeplanet Pf og forbindelsene.

Svitsjemodulen M er konstruert slik at svitsjepolene Cl, C2, C3 og de assosierte kretsene, sammen med styresammensetningen for polene, som utgjøres av elektromagneten EI og styrekretsen Cc, er forskjøvet eller anbrakt med avstand i en retning perpendikulært til bakre festeflate Pf for modulen, og slik at bredden L av modulen er mer eller mindre lik bredden av hovedsvitsjeinnretningen AP. Bredden L er derfor mindre enn bredden for standardinnretninger som utfører tilsvarende funksjoner. Svitsjepoler Cl, C2, C3 og ledere Sc for kretsen (vendebryter etc.) er inneholdt mot baksiden, mens elektromagneten EI og den assosierte styrekretsen Cc er inneholdt forover.

Hver svitsjepol Cl, C2 eller C3, vist skjematisk i fig. 6, er av vendebrytertype (dvs. kontakten er alltid stengt), og består av en bevegelig kontaktholder Pc som holder to sløyfeformede parallelle ledere Cm 1, Cm2, som bærer bevegelige kontakter, henholdsvis Pl og P2. Disse lederne møtes ved en forbindelse ti, t2, t3. Kontaktholder Pc svinger omkring en pinne Ax og en akse A-A' mellom to ledere Cf 1, Cf2 som holder faste kontakter P3 og P4. Disse lederne er også sløyfeformede og forbundet til én eller to forbindelser U, V, W. I den viste utførelsesformen er aksene perpendikulære til det bakre festeplanet Pf.'

Den bevegelige kontaktholder Pc svinger omkring aksen A-A' mellom en første driftsposisjon hvor kontaktene er lukket, og en andre driftsposisjon hvor kontaktene også er lukket. Strømmen som passerer gjennom bevegelig leder Cml eller Cm2 og i parallelle retninger gjennom den samsvarende faste leder Cfl eller Cf2, frembringer en magnetisk tiltrekningskraft. Denne sløyfeeffekten frembringer et kontakttrykk som er proporsjonalt med strømmen som går gjennom polen. Polene er aldri aktivert under belastning, og gjør det derved mulig å redusere nominelt kontakttrykk og derfor størrelsen av den nødvendige elektromagneten.

De bevegelige avsnitt av elektromagneten driver en skyver Ra som beveger seg i translasjon parallelt med det bakre festeplanet Pf ved å virke på hver polfjær Rp via en komponent Pi.

Faste ledere Cfl, Cf2, sammen med forlengelser eller tilleggsledere som ender i last-(effekt-)forbindelser U, V, W, etc. utgjør en av styrekretsene Sc for motoren eller motorene. Nevnte forlengelser eller tilleggsledere er inneholdt i lastforbindelsessiden av enheten Bo.

Bevegelige ledere Cml, Cm2 for kontaktholderen PC er så langt fira hverandre at de tillater en magnetisk kjerne No å være inneholdt mellom seg. Nevnte magnetiske

kjerne No samvirker med motplater Cpl, Cp2 festet på innsiden av svitsjekammeret som inneholder polen. De bevegelige kontaktdelene Cml, Cm2 er forbundet med et fleksibelt elektrisk bindeledd Tr og en leder slik som Co3 til en ledningsforbindelse slik som t3.

Styreinngangs- og styreutgangsforbindelsene er anbrakt forover. Inngangsforbindelsene A2, Al, Al', Bl, Bl'er utformet for å motta motorkommandosignaler, og utgangsforbindelsene SA1, S21, S22 samvirker med den assosierte hovedsvitsjeinnretningen Ap.

Hovedsvitsjeinnretningen Ap omfatter en låsekontakt Ve som aktiveres av det bevegelige avsnittet av elektromagneten E og som er forbundet til to forbindelser 21 og 22 som kan være forbundet til forbindelser SA1 og SA2 for modulen M

Spolen Bb i elektromagneten EI forsynes med effekt slik at den er polarisert i den ene eller den andre retning. Denne kommandoen kan oppnås ved to ekstra venderbryterkontakter 1 a og lb som er aktivert av det bevegelige avsnittet av den bistabile elektromagneten EI og assosiert med dioder 7a, 7b. Svitsjemodulen M kan omfatte andre tilleggskontakter slik som 3 og 6, som også er aktivert av det bevegelige avsnittet av elektromagneten EI.

For å implementere oppfinnelsen, er kontaktene Bpl som styrer drift i "retning én" og kontaktene Bp2 som styrer drift i "retning to" forbundet til forbindelser Al, A'l, Bl, BM for svitsjemodulen M. "Retning én" forstås å bety én av de to driftsmoduser for modulen, dvs. direkte drift for vendebryteren eller i stjernemodus for stjerne-delta. "Retning to" forstås å bety den andre modusen, dvs. reversert drift eller deltamodus.

Driften av svitsjemodulen vil nå bli beskrevet.

I posisjonen vist i fig. 10 er elektromagneten EI for hovedsvitsjeinnretningen Ap tilført effekt via AV/PÅ-bryteren MA, kontakter Bpl, Bp2 og 6. Effektpoler II, 12 og 13 for hovedsvitsjeinnretningen Ap er i driftsposisjonen "retning én". Svitsjepolene slik som Cl, C2 for svitsjemodulen M er i driftsposisjonen "retning én" (disse polene er alltid i den lukkede posisjon).

For å endre til "retning to", åpner operatøren kontakten Bp2 og lukker den assosierte kontakten Bp2. Åpning av kontakten frakobler effektforsyningen til spolen B i hovedsvitsjeinnretningen Ap. Deretter åpner effektsvitsjer 11-13 for hovedsvitsjeinnretningen Ap.

Lukking av kontakten Bp2 forårsaker at spolen Bp i modulen M blir energisert, og veksler derved over svitsjekontaktene slik som Cl, C2. Tilleggskontaktene for modulen M veksler over, og effekt ledes til elektromagneten E i hovedsvitsjeinnretningen Ap, slik at effektsvitsjene 11-13 beveges.

Elektromagneten EI i svitsjemodulen M kan bare veksle over når effektkontaktene 11-13 er åpne. Denne sikkerhetsfunksjonen er sikret ved låsekontakten Ve. Videre lukker kontaktene 11-13 når kontaktene i svitsjemodulen M er i den korrekte stilling.

For å unngå frakobling av effektforsyningen mens elektromagneten EI beveger seg, må tilleggskontaktene endre stilling etter at elektromagneten EI har beveget seg gjennom hele eller det meste av sin vandring. En forsinkelsesinnretning for statusendring kan være assosiert med disse tre kontaktene.

Det er klart at andre versjoner og forbedringer kan tenkes, eller ekvivalente midler benyttes, uten å gå utenfor rekkevidden av oppfinnelsen.

En annen versjon kunne f.eks. unngå bruken av halvledere (dioder eller små beskyttelseskomponenter) i styrekretsen Cc.

Claims (16)

1. Multipolar elektromagnetisk svitsjemodul utformet for å være forbundet ved linjeforbindelser (ti, t2, t3) til en elektromagnetisk hovedsvitsjeinnretning (Ap) og ved lastforbindelser (U, V, W, u, v, w) til minst en motor, og som i en enhet (Bo) har, mellom nevnte forbindelser, flere lastveier utstyrt med svitsjepoler (Cl, C2, C3) hvis kontakter alltid er alternerende lukket og styrt ved en enkel svitsjeelektromagnet (EI) drevet av en styrekrets (Cc), karakterisert ved at svitsjepolene (Cl, C2, C3) og strømledningene (Cfl, Cf2) er anordnet på innsiden av enheten for å utføre en motorstyringsfunksjon slik som vendebryter, stjerne-trekant eller fordeler, og ved at polstyresammensetningen, bestående av svitsjeelektromagneten (EI) og dens styrekretser (Cc), er forskjøvet relativt til svitsjepolene (Cl, C2, C3) og lastveier i en retning perpendikulært til den bakre festeflaten (Pf) for modulen, slik at bredden (L) for modulen er redusert og mer eller mindre identisk med bredden for hovedinnretningen (Ap) assosiert med den.

2. Modul i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hver av svitsjepolene (Cl, C2, C3) består av en bevegelig kontaktholder (Pc) som bærer mobile ledere (Pl, P2) som svinger mellom to ledere (Cfl, Cf2) som bærer faste kontakter (P3, P4) rundt en akse (A-A'), og at de bevegelige avsnitt av elektromagneten (EI) beveger seg parallelt med dette festeplanet (Pf).

3. Modul i samsvar med krav 2, karakterisert ved at hver kontaktholder (Pc) er forsynt med en pinne-eller U-formet polfjær (Rp).

4. Modul i samsvar med krav 3, karakterisert ved at de bevegelige avsnitt av elektromagneten aktiverer en skyver (Ra) som beveger seg i translasjon parallelt med det bakre festeplanet (Pf) ved å virke på pol fjærene (Rp).

5. Modul i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at strømveiene som utfører én av motorstyringsfunksjonene (Sc) er sammensatt av ledere som bærer faste kontakter (Cfl, Cf2) og som forbinder dem til lastforbindelsene (U, V, W), idet nevnte forbindelser er inneholdt i lastforbindelsessiden av enheten (Bo).

6. Modul i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at modulen er av vendebrytertype og omfatter på én side effektforbindelser kjent som ledningsforbindelser (ti, t2, t3), og på den andre siden effektforbindelser kjent som lastforbindelser (U, V, W).

7. Modul i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at modulen er av stjerrie-delta-starter-, fordelings- eller hastighetsendringstype, og omfatter på én side effektforbindelser kjent som ledningsforbindelser (ti, t2, t3) og på den andre side effektforbindelser kjent som lastforbindelser (U, V, W) for en første driftstype, og effektforbindelser kjent som lastforbindelser (u, v, w) for den andre driftstype.

8. Modul i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at hver svitsj epol (Cl, C2, C3) er av sløyfeeffekttype.

9. Modul i samsvar med krav 8, karakterisert ved at hver svitsjepol (Cl, C2, C3) består av en kontaktholder (Pc) som bærer to sløyfeformede parallelle ledere (Cml, Cm2) som bærer de bevegelige kontaktene (Pl, P2) og er forbundet til en forbindelse (ti, Tt2, t3), idet nevnte kontaktholder svinger omkring en akse (A-A') mellom to sløyfeformede ledere (Cfl, Cf2) og bærer faste kontakter (P3, P4) og forbundet til forbindelser (U, V, W).

10. Modul i samsvar med krav 9, karakterisert ved at ledere (Cfl, Cf2) assosiert med de faste kontaktene er forbundet til forlengelser eller ledere som utfører motorstyrefunksjoner og er inneholdt i enheten.

11. Modul i samsvar med krav 9 eller 10, karakterisert ved at de bevegelige ledere (Cml, Cm2) assosiert med de bevegelige kontaktene (P1, P2) er langt nok fra hverandre til å tillate en magnetisk kjerne (No) å være inneholdt mellom dem.

12. Modul i samsvar med krav 11, karakterisert ved at den magnetiske kjernen (No) samvirker med motplater (Cpl, Cp2) festet på innsiden av svitsjekammeret som inneholder polen.

13. Modul i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at de flyttbare lederne (Cml, Cm2) er forbundet med et fleksibelt elektrisk bindeledd (Tr) til en forbindelse.

14. Modul i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at frontpanelet holder inngangsforbindelser (A2, Al, Al', Bl, Bl') utformet for å motta motorkommandosignaler, og utgangsforbindelser (SA1, S21, S22) som samvirker med den assosierte hovedsvitsjeinnretningen (Ap).

15. Modul i samsvar med et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at elektromagneten (E) i hovedinnretningen (Ap) er av bistabil type og aktiverer en tilleggslåsekontakt (Ve).

16. Elektromagnetisk svitsjemodul i samsvar med et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at svitsj eelekrromagneten (EI) er av bistabil type og aktiverer minst én tilleggskontakt (la, lb) som styrer effektforsyningen til spolen (B) i nevnte elektromagnet (EI).