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ÜberIastungschutzeinrichtung für Arbeitsmaschinen Motorschutzschalter
- für Elektromotoren haben in ihrer marktüblichen Form die Eigenschaft, da.ß sie
den Motor verhältnismäßig früher abschalten, als unbedingt erforderlich ist. Ihre
Zeitkonstante ist kleiner als die des Motors. Trotz, alledem gibt es Fälle, in denen
die Arbeitsmaschine selbst noch eines weitergehenden Schutzes bedarf. Hierzu gehören
beispielsweise auf Reibung beruhende mechanische Drehzahlregeleinrichtungen, die
unter Umständen, auch wenn sie -nur kurzzeitig ein höheres Drehmoment übertragen
sollen, Schaden leiden. In vielen Fällen hilft man sich hiergegen durch Abscherstifte
und a_ ndere bekannte mechanische Hilfsmittel.
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Erfindungsgemäß soll die Aufgabe durch eine elektrische Einrichtung
gelöst werden. An sich sind auch solche Einrichtungen schon bekannt. Man hat beispielsweise
außer dem thermischen Motorschutzsuhalter noch -einen magnetischen Schnellauslöser
eingebaut, der während der Anlaufzeit des Motors überbrückt und nach dem Anlauf
durch ein ZeiteIement freigegeben wird. Eine Einrichtung dieser Art ist verhältnismäßig
umständlich und erfordert viele Glieder.
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Bei der nach der Erfindung ausgeführten Einrichtung wird vermieden,
daß durch den hohen Einschaltstromstoß eine Abschaltung der Anlage eingeleitet wird.
Dagegen erfolgt bei Überlastung während des Betriebes eine sichere Abschaltung.
Zu diesem Zweck wirken zwei vom Hauptstrom durchflossene Magnete an einer mechanischen
Einrichtung, z. B. einem Waagebalken, der durch Federn in der Ruhelage gehalten
wird, einander ent= gegen. Solange die Magnete stromlos sind, wird der Waagebalken
durch die Federn in der Ruhelage gehalten. In dieser Lage verbleibt der Waagebalken,
auch wenn der Nennstrom fließt. Tritt aber eine überbelastüng ein, die einen Überstrom
zur Folge hat, dann wird der Waagebalken nach einer Seite gezogen und dadurch die
Abschaltung der Anlage über einen Schützenschalter bewirkt. Dieser Zustand wird
erreicht, weil der eine vom Hauptstrom durchflossene Magnet in seiner Zugwirkung
stärker bemessen wird;
sei es durch eine höhere Amperewindungszahl
bei gleichem Luftspalt zwischen Waagebalken und Magnet oder durch Verkleinern des
Luftspaltes bei gleicher Amperewindungszahl. Solange der Normalstrom fließt, ist
die an dem Waagebalken wirkende Differenzzugkraft so gering, daß die Federkraft
nicht überwunden wird. Tritt aber ein größerer Strom auf, dann wird die magnetische
Zugkraft größer als die Federkraft, so daß der Waagebalken nach einer Seite gezogen
wird, was eine Abschaltung der Gesamtanlage zur Folge hat.
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Damit nun beim Einschalten durch einen höheren Einschaltstromstoß
die Abschaltung nicht eingeleitet wird, erhält die Hauptstrom durchflossene Magnetspule
mit der geringeren Zugkraft eine zusätzliche Spannungsspule, die eingeschaltet wird,
bevor der Hauptstrom fließt. Diese Spannungsspule wird zweckmäßig mittels eines
Druckknopfes, der das Hauptschütz einschaltet, erregt. Durch die Wirkung der Spannungsspule
wird der Waagebalken entgegen der Auslöserichtung gezogen, d. h. entgegen der Richtung
gebracht, in der die Abschaltung der Anlage beim Auftreten eines Überstromes eingeleitet
wird. Der Luftspalt wird an dem mit der zusätzlichen Spannungsspule versehenen Magneten
sehr gering, dagegen an der entgegengesetzten Seite verhältnismäßig groß, so daß
auch beim Fließen des Einschaltstromes, der meist über dem Nennstrom liegt, der
Waagebalken in der durch die Spannungspule gegebenen Richtung liegenbleibt, auch
wenn die Spannungspule abgeschaltet ist. Klingt der Einschal.strom auf den Normalstrom
ab, dann überwiegt die Zugkraft der Feder die des Magneten, und der Waagebalken
geht in die Ruhelage zurück. Tritt dann ein Ü berstrom auf, dann erfolgt die Abschaltung,
wie bereits eingangs erwähnt. !, Ohne Beeinträchtigung des Erfindungsgedankens ist
es natürlich auch möglich, statt des doppelarmigen Hebels die Magnete an einem gemeinsamen
Schubanker angreifen zu lassen.
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Die Abbildung zeigt beispielsweise eine Ausführung der Erfindung.
t ist ein Waagebalken, an dem zwei Magnete 2 und 3 angreifen. Der Magnet 2 trägt
eine Hauptstromwicklung i 2 und eine Spannungswicklung 8, der Magnet 3 nur eine
Hauptstromwicklung 13. Der Magnet 3 erhält entweder eine Spule 13 mit einer
größeren Amperewindungszahl oder er wird mit einem kleineren Luftspalt gegenüber
dem Magneten 2 ausgeführt, wenn der Waagebalken sich in der Ruhelage C-D befindet.
In der Zeichnung ist der Luftspalt i q. zwischen dem Magneten 3 und dem Waagebalken
kleiner gehalten als der Luftspalt 15
zwischen dem Magneten 2 und dem Waagebalken
i. Von der Ruhelage des Waagebalkens i aus hat der Magnet 3 das Übergewicht gegenüber
dem Magneten 2, falls die Spannungsspule 8 auf diesem Magneten abges.4haltet ist.
Ist dagegen der Magnet 2 mit Spannungsspule 8 und der Stromspule 12 erregt, dann
hat er das Übergewicht und wird in die punktierte Lage A-B gebracht. Dadurch vergrößert
sich der Luftspalt 1q. am Magneten 3 und verkleinert sich der Luftspalt 15
am Magneten 2. Die Folge davon ist, daß der Magnet 2 den Waagebalken i noch hält,
auch wenn die Spannungsspule 8 abgeschaltet wird. Erst wenn die Kräfte der Federn
q. die an dem Waagebalken i angreifende Differenzzugkraft der Magnete überwiegen,
wird der Waagebalken in die Ruhe-Stellung zurückgeführt. Dieser Zustand tritt bei
dem zulässigen Nennstrom ein. Beim Auftreten eines Überstromes wird infolge der
größeren Wirkung des Magneten 3 die Ab-Schaltung der Anlage über den Hilfskontakt
5 durch den Schützenschalter erreicht, indem der Waagebalken in die Stellung E-F
gebracht wird.
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Der Verlauf eines Einschaltvorganges ist folgender: Durch Niederdrücken
der Einschalttaste des Druckknopfschalters 7 wird die Schützenspule 6 über den Kontakt
5 an Spannung gelegt. Die Schützenkontakte U-R, V-S usw. werden geschlossen. Gleichzeitig
mit der Spule 6 wird auch die Spannungsspule 8 an Spannung gelegt. Durch die Spannungsspule
8 wird der Waagebalken i in die Lage A-B gebracht. Sobald nun der Schützenschalter
sich in Bewegung setzt, wird der Hilfskontakt 9 geöffnet und damit die Spannungsspule
8 wieder stromlos gemacht. Der Waagebalken i bleibt aber unter Einwirkung der hauptstromdurch-flossenen
Spule 12 in der gestrichelten Lage A-B. Sinkt der Strom auf den eingestellten zulässigen
Nennstrom, dann überwiegen die Federkräfte ¢ und bringen den Waagebalken i in seine
Ruhestellung C-D. Der Motor läuft nun und wird dabei beispielsweise, was aber nicht
zum Erfindungsgedanken gehört, durch den thermischen Auslöser i o in Verbindung
mit dem Hilfskontakt i i überwacht. Die Auslösezeiten des thermisehen Auslösers
i o sind von der Höhe der Überlastung abhängig. Wie oben erwähnt ist bei bestimmten
Arbeitsmaschinen das Bedürfnis vorhanden, sobald eine gewisse Überlastungsgrenze
überschritten wird, eine plötzliche Abschaltung herbeizuführen. Das bewirkt im vorliegenden
Falle der Magnet 3; der, sobald der Waagebalken in der Ruhelage C-Di ist, über den
Magneten 2 das Übergewicht hat. Ist der Strom so weit angestiegen, daß die magnetische
Zugkraft auf den
Waagebalken größer als die der Federkräfte ist,
dann wird der Waagebalken in die Lage E'-F gebracht und die Abschaltung der Gesamtanlage
über den Hilfskontakt 5 herbeigeführt. Die Anlage ist darnach sofort wieder betriebsbereit.
Die Einstellung der Ansprechgrenzen des Magneten ,3 ist möglich durch Veränderung
der Federn ¢ oder durch Änderung der Luftspalte bei den Magneten z und 3 sowie durch
Auswahl der Sättigungsgrade der Magnete. Von diesen Einstellmöglichkeiten können
alle gleichzeitig oder auch nur einige benutzt werden.