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Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen, Inbetriebnehmen und Abstellen eines Stromerzeugers Bei Vorrichtungen zum automatischen Anlassen und Abstellen von Antriebsmaschinen für Stromversorgungsaggregate, insbesondere für das selbsttätige Anwerfen von Verbrennungsmotoren für Notstromaggregate, ist es bekannt, beim Vorliegen eines Einschaltkommandos durch einen elektrischen Hilfs- motor eine Steuerwelle anzutreiben, deren Aufgabe es ist, einzelne Bedienungselemente derAntriebsmaschine, z. B. Verbrennunaskraftmaschine mechanisch oder elektrisch in einer bestimmten zeitlichen Folge zu betätigen.
Zur Fernsteuerung der Anlass- und Abschaltvor- gänge ist weiterhin bekannt, Schaltkommandos über besondere Steuerleitungen und mittels besonderer Schaltgeräte an das Steuergerät der Kraftmaschine bzw. des Aggregates zu geben. Man kann aber auch an das zu versorgende Verbrauchernetz eine Hi'lfs- stromquelle, z. B. die Anlassbatterie für die Verbrennungsmaschine, legen und diesen Hilfsstromkreis durch ein Relais überwachen, so dass dieses beim Einschalten eines Verbrauchers anspricht und den Anlassvorgang auslöst.
Die Erfindung benutzt diese vorteilhafte Art der Anregung des Anlassvorganges und schafft eine Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen, Inbetriebnehmen und Abstellen eines durch eine Kraftmaschine angetriebenen Stromerzeugers für ein Verbrauchernetz, das bei stillgesetztem Stromerzeuger und abgeschaltetem Verbraucher in Reihe mit einem überwachungs- relais im geöffneten Stromkreis einer Hilfsstrom- quelle liegt, der nach Einschalten mindestens eines Verbrauchers geschlossen ist, so dass das überwachungsrelais anspricht und den Anlassvorgang auslöst.
Die Erfindung besteht darin, dass zum Einleiten und erforderlichenfalls mindestens einmaligen Wiederholens des Anlassvorganges eine zum Steuern eines Anlassrelais dienende Thermokontakt-Kombination in mittelbare Schaltabhängigkeit von dem Überwachungsrelais gebracht ist und d'ass in mittelbare Schaltabhängigkeit vom überwachungsrelais das Verbrauchernetz von dem die Hilfsstromquelle enthaltenden Stromkreis auf den Stromerzeuger vor dessen Inbetriebnahme umgeschaltet und nach Abschalten des letzten Verbrauchers wieder an die Hilfsstrom- quelle geschaltet ist.
Die Einrichtung nach der Erfindung ist in erster Linie für selbständige Stromerzeugereinheiten gedacht, um beispielsweise einzelne Betriebe, Farmen, Häuser oder auch kleinere Orte mit Licht- oder gegebenenfalls auch mit Kraftstrom zu versorgen, wobei zum Betrieb meistens Verbrennungskraftmaschinen in Betracht kommen. Sie kann aber auch für Notstromanlagen verwendet werden. Durch Verwendung von handelsüblichen Bauelementen aus der Schwachstromtechnik kann die Einrichtung nach der Erfindung schaltungstechnisch raummässig äusserst gedrängt gebaut werden und arbeitet besonders stromsparend, wobei eine hohe Gewähr für ein sicheres Anlaufen des Stromversorgungsaggregates gegeben ist. Die gesamte Einrichtung kann z.
B. in einem einzigen Gehäuse untergebracht werden, das kaum mehr Platz einnimmt als das Gehäuse eines grösseren Stromverbrauchszählers.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt. Ein Netz mit den Phasen R, S und T ist über die Kraftsteck- verbindung KS und den Schutzschalter SS an einen Konstantspannungsgenerator G - nachfolgend kurz Generator genannt - angeschlossen.
Der an Masse liegende Nulleiter 0 ist über eine Kraftsteckverbindüng einerseits mit dem Minuspol einer Hilfsstromquel'le (Batterie B) und anderseits über Stecker 2 der Vielfachsteckverbindung VS und der Anschlussklemme a des strichpunktiert angedeuteten Gehäuses für die
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Selbststeuereinrichtung StG einmal unmittelbar und das andere Mal über den Arbeitskontakt erl eines Einschaltrelais ER an den Umschaltkontakt br eines Betriebsrelais BR angeschlossen, dessen Fusskontakt über Verbindung 12 von AK und VS mit dem Ge- neratorsternpunkt verbunden ist.
Zwischen den Phasen R, S, T und dem Nulleiter 0 liegen Verbraucher L1, L2, L3 und M unter Zwischenschaltung von Schaltern v1 bis v4. Für den Antrieb des Ge- nerators G wird beispielsweise eine nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine verwendet, die nachdem Otto- oder Dieselverfahren arbeiten kann bzw. als Glühkopfmotor ausgebildet ist. Die nachfolgend näher beschriebene Einrichtung kann ebenfalls für andere vorkommende Arten von Verbrennungskraftmaschi- nen verwendet werden, welche elektrische Anlassvor- richtungen besitzen.
Der Pluspol der Batterie B ist über eine Sicherung Si und Verbindung 1 von VS und AK mit der Leitung P, der Minuspol über Verbindung 2 von VS und AK mit der Leitung N verbunden. Zwischen diesen beiden Leitungen liegt eine Anzahl von nachfolgend im einzelnen aufgeführten Relais und Schaltungselementen, die die eigentliche Selbststeuerein- richtung bilden.
Über die Arbeitsseite des Umschaltkontaktes iir eines Überwachungsrelais ÜR und die Ruhekontakte srl und grl eines Sperrelais SR und eines Generatorrelais GR ist das Einschaltrelais ER an P und N angeschlossen, während über die Ruheseite des Umschaltkontaktes itr bzw. den diesen parallel geschalteten Arbeitskontakt sr2 des Sperrelais SR und den beiden Kontakten nachgeschalteten Arbeitskontakt rr3 eines Rückholrelais RR ein Abstellrelais AB an P und N gelegt wird. Parallel zu den in Reihe liegenden Kontakten sr2 und rr3 ist noch ein Arbeitskontakt D21 eines von Hand zu betätigenden Tasters angeordnet.
Das Sperrelais SR ist einerseits über einen Arbeitskontakt t2 eines Thermokontaktes T2 und anderseits über die parallel zu t2 liegende Reihenschaltung eines handbetätigten Tasters D 1 und dem Selbsthaltekontakt sr3 an P und N angeschlossen;
eine Meldelampe ML liegt parallel zum Sperrelais. Über den Arbeitskontakt er2 des Einschaltrelais und die Ruheseite eines unterbrechungslos umschaltenden Umschaltkontaktes an2 eines Anlassrelais AN sowie die Ruheseite des Umschaltkontaktes t1 eines Thermokontaktes T 1 ist das Anlassrelais AN in Reihenschaltung seiner beiden Wicklungen I und 1I an P und N gelegt. Zwischen der Arbeitsseite des Umschaltkontaktes an2 und N liegt der Thermokontakt 7'1. Der Thermokontakt T2 ist dagegen nur über den Arbeitskontakt er2 an P und N angeschlossen.
Ein weiterer Thermokontakt T3 ist unter Vorschaltung eines Ruhekontaktes gr2 des Generatorrelais GR und eines Arbeitskontaktes ab3 des Abstell- relais AB ebenfalls an die Hilfsstromquelle B angeschlossen.
Das Rückholrelais RR liegt über dem Ruhekontakt t3 des Thermokontaktes T3 sowie über die parallel angeordneten Arbeitskontakte er4 des Einschaltrelais und rrl (Selbsthaltekontakt) des Rückholrelais an P, wobei parallel zum Rückholrelais RR ein Zündrelais ZR angeordnet ist, zu dem ein Ruhekontakt D22 eines handbetätigten Tasters und ein Ruhekontakt ab 1 des Abstellrelais in Reihe liegen, wobei letzterer Kontakt zwischen die Klemmen 13 und 14 von AK geschaltet ist.
Schliesslich wird noch das Betriebsrelais BR über die parallel angeordneten Arbeitskontakte rr2 und gr3 das Rückhol- bzw. Ge- neratorrelais an die Batteriespannung gelegt. Das bereits genannte Überwachungsrelais ÜR weist zwei Wicklungen I und 1I auf, von denen jede allein zum Ansprechen des Relais ausreicht.
Die Wicklung I ist einerseits an die Leituni P und anderseits entweder über die Ruheseite des Umschaltkontaktes br, den Generatorsternpunkt, den Generator selbst und den eingeschalteten Verbra_2cher an den Nulleiter und den Minuspol der Batterie B, oder über den geschlossenen Arbeitskontakt erl des Einschaltrelais und Verbindung 2 von AK und VS an den Minuspol der Batterie angeschlossen.
Die Wicklung II des Überwachungsrelais ÜR wird über Gleichrichter GL2 und GL3 von einem im Netz angeordneten Stromwandler W gespeist; die Verbindung der genannten Teile wird über die Verbindungen 7 bis 9 von AK und VS hergestellt. Der Stromwandler W ist so ausgelegt, dass er bei etwa halber Nennlast in Sättigung geht. Damit gegebenenfalls bis zum Erreichen der Sättigung auftretende Spannungsüberhöhungen an den Gleichrichtern durch Kurzschlüsse im Verbraucherkreis oder dergleichen verhindert werden können, ist den genannten Gleichrichtern noch ein gegengepolter weiterer Gleichrichter GLI parallel geschaltet.
Die Wicklung II ist so ausgelegt und der Wandler W so bemessen, dass bis zu einem bestimmten Mindestverbrauch das Überwachungsrelais ÜR angezogen bleibt. Dieser Mindestwert ist nach dem kleinsten angeschlossenen Verbraucher bemessen. Den beiden Wicklungen I und 11 sind jeweils noch Kondensatoren C1 bzw. C2 parallel geschaltet, die die Aufgabe haben, ein Abfallen des Überwachungsrelais bei der Betätigung von ER und GR bzw. bei kurzzeitigem Abschalten der Verbraucher während des Betriebes zu verhindern.
Zwischen der Leitung P und Masse sind über den Arbeitskontakt er3 des Einschaltrelais und die Verbindung 11 von AK und VS ein Antrieb für Anlasshilfe (z. B. Starterklappe ziehen), über den Arbeitskontakt anal des Anlassrelais und Verbindung 5 von AK und VS der Anlasser sowie über den Arbeitskontakt zrl des Zündrelais und Nummer 6 von AK und VS, die Zündspule (bei Ottomotoren) bzw. Kraftstofffreigabe (bei Dieselmotoren) zu betätigen. Die Klemmen 3 und 4 von AK sind über einen Arbeitskontakt ab2 des Abstellrelais untereinander verbunden. Bei Ottomotoren mit :Magnetzündung wird hiermit der Abstellbefehl durch Zündungskurzschluss erteilt.
Wird Klemme 3 mit Klemme 1 verbunden, dann kann gegebenenfalls über die Verbindung 4 von AK und VS ein Kraftstoffventil (bei Otto-
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motoren) bzw. ein Abstell-Magnet (bei Dieselmotoren) angeschlossen werden.
Die in der Zeichnung angegebene Schaltung der Selbststeuereinrichtung muss je nach Art der verwendeten Abtriebsmaschine in der unten angegebenen Weise noch ergänzt werden. Es müssen folgende Anschlussklemmen AK im Selbststeuergerät mit Drahtbrücken verbunden werden: 1. Die Anschlussklemmen 1 und 3 bei allen Antriebsmaschinen ausser bei Ottomotoren mit Magnetzündung.
2. Die Anschlussklemmen 13 und 14 bei Ottomotoren mit Abstellung durch Abstellventil bzw. bei Dieselmotoren mit Abstellung durch Abstellmagnet.
3. Die Anschlussklemmen 3 und 15, 4 und 16 sowie 1 und 6 bei Ottomotoren mit Magnetzündung. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Zum Einschalten eines oder mehrerer der vorhandenen Verbraucher L1 und L3 und M werden ein oder mehrere der zugeordneten Schalter v1 bis v4 geschlossen. Dadurch wird die Wicklung I des überwachungsrelais ÜR an die Batterie B gelegt, indem der folgende Stromkreis geschlossen wird: P, ÜR, Wicklung 1, Ruheseite br, Generatorstempunkt, Generator, Verbraucher, Nulleiter und Minus.
Das überwachungsrelais VR spricht an und schliesst mit seinem Umschaltkontakt ür das Einschaltrelais ER an P und N, das heisst an die Batteriespannung, an. Bei Ansprechen des Einschaltrelais ER wird durch den Arbeitskontakt erl die Wicklung 1 des Überwachungsrelais ÜR unmittelbar an die Batterie B angeschlossen;
über den Arbeitskontakt er2, die Ruheseite des Umschaltkontaktes an2 des Anlass- relais AN und die Ruheseite des Umschaltkontaktes t1 des Thermokontaktes T1 werden die beiden Wicklungen I und 1I des Anlassrelais AN in Reihenschaltung an die Batteriespannung gelegt und dadurch das Anlassrelais angeworfen. Gleichzeitig wird durch Schliessen des Arbeitskontaktes er2 stets der Thermo- kontakt T2 an Spannung gelegt.
Der Umschaltkontakt an2 wird bei Ansprechen des Anlassrelais unterbrechungslos umgeschaltet, wodurch die Wicklung I abgeschaltet und der Thermokontakt T1 erregt wird. Das Anlassrelais AN wird nunmehr durch die Wicklung 1I allein gehalten, dessen Arbeitskontakt anl den Anlasser einschaltet. Durch den Arbeitskontakt er3 wird der Stromkreis für die Anlasshilfe und durch den Arbeitskontakt er4 der Stromkreis für das Rückholrelais RR geschlossen, das sich nach seinem Ansprechen durch den Selbsthaltekontakt rrl selbst hält.
Mit seinem Arbeitskontakt rr2 legt es das Betriebsrelais BR an die Batteriespannung. Durch einen weiteren Arbeitskontakt rr3 wird der Stromkreis für das Abstellrelais AB vorbereitet. Das Betriebsrelais BR schaltet durch Umlegen seines Umschaltkontaktes br die Verbraucher vom Batteriekreis auf den Generator G um. Vor dem Umschalten ist für die eingeschalteten Verbraucher und den Generator durch Schliessen des Kontaktes erl ein Parallelpfad hergestellt worden, so dass die Verbraucher beim Um- schalten spannungslos sind. Die Umschaltung vollzieht sich auch leistungslos, da die Generatorspan- nung zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorhanden ist.
Gleichzeitig wird durch das Schliessen des Arbeitskontaktes er4 das Zündrelais. ZR eingeschaltet, das mittels seines Arbeitskontaktes zrl beispielsweise bei Verwendung eines Ottomotors, die Zündspule, bei Verwendung eines Dieselmotors die Kraftstofffreigabe einschaltet. Der Thermokontakt T1 bewegt seinen Umschaltkontakt t1 von der rechten in die linke Lage, sobald er nach Schliessen des Arbeitskontaktes er2 erregt wird. Desgleichen bewegt der Thermokontakt T2 seinen Kontakt t2 in Schliessrichtung. Die Thermokontakte sind so bemessen, dass ihre Umschalt- bzw.
Schliesskontakte bei normalem Verlauf des Anlassvorganges noch nicht umgeschaltet bzw. geschlossen haben, wenn das Einschaltrelais ER wieder stromlos geworden ist nach einwandfreiem Verlauf des Anlassvorganges. Durch die Aussentemperaturempfindlichkeit der Thermokon- takte wird die Zeitdauer der Axtlassvorgänge selbsttätig an die jeweils herrschende Aussentemperatur angepasst und somit auch das Anlassverhalten der Kraftmaschine bei unterschiedlichen Aussentemperaturen berücksichtigt.
Im Normalfall wird der Anlasser den nicht dargestellten Antriebsmotor zum Anlaufen bringen, so dass dieser in kurzer Zeit auf seine Nenndrehzahl hochläuft und der Generator G innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes keine Nennspannung erreicht, so dass die eingeschalteten Verbraucher ordnungsgemäss betrieben werden.
Zwischen einem Generatorausgang und dem Er- reger-Strom-Wandler, der nicht gezeichnet ist, wird das Generatorrelais GR mit seinem einen Wicklungsende über die Anschlussklemme 12 angeschlossen, so dass keine Zusatzerregung durch diesen Stromkreis entstehen kann. Das Generatorrelais GR spricht z. B. bei etwa 70 bis 80% der Nennspannung des Generators an und schaltet durch seinen Ruhekontakt grl das Einschaltrelais ER aus.
Dieses fällt ab und trennt das Anlassrelais AN sowie den Antrieb für die Anlasshilfe von der Batterie und schaltet gleichzeitig durch Öffnen des Arbeitskontaktes erl die Wicklung I des überwachungsrelais ÜR aus. Das überwachungs- relais wird nun mittels seiner vom Wandler W gespeisten Wicklung 1I gehalten. Durch das Abfallen des Anlassrelais wird der Anlasser wieder ausgeschaltet.
Die Stillsetzung des Stromversorgungsaggregates geschieht wie folgt: Durch Abschaltung des letzten Verbrauchers fällt das Überwachungsrelais ÜR ab, so dass über die Ruhestellung des Kontaktes ür das vorbereitete Abstellrelais. AB eingeschaltet wird und bei seinem Ansprechen durch den Ruhekontakt ab 1.
das Zündrelais ZR abgeschaltet, durch den Arbeitskontakt ab2 gegebenenfalls den Kurzschliesser bei Magnetzündung einschaltet und mit dem Arbeitskontakt ab3 den Thermokontakt T3 an die Batteriespannung legt, nachdem die Spannung am Generator
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so weit abgesunken ist, dass das Generatorrelais GR abgeworfen wurde und seinen Ruhekontakt gr2 geschlossen hat. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit öffnet der Therrnokontakt T3 seinen Ruhekontakt t3, so dass der Haltekreis des Rückführrelais RR unterbrochen wird und dieses mit seinem Abfallen auch die Haltekreise des Abstellrelais AB und des Betriebsrelais BR unterbricht.
Das Betriebsrelais BR bringt seinen Kontakt br in die gezeichnete Ruhelage zurück, so dass durch den in der Ruhelage befindlichen Kontakt br das Verbrauchernetz wieder an den die Batterie B enthaltenden Stromkreis angeschlossen und vom Stromerzeuger G getrennt wird. Die gesamte Anlage ist somit wieder in ihren Ausgangszustand überführt und für den nächsten Anlaufvorgang bereit.
In manchen Fällen wird nun die Antriebsmaschine für den Generator nicht gleich beim ersten vorbe- schriebenen Anlassversuch in der geschilderten Weise ansprechen, so dass das Anlassrelais AN nicht durch das Einschaltrelais ER nach erfolgtem Anlauf des Generators abgeschaltet wird, sondern in Abschalt- abhängigkeit vom Thermokontakt T1 gebracht wird.
Dieser Thermokontakt TI wird beim Ansprechen des Anlassrelais AN durch den Umschaltkontakt an2 an die Batteriespannung gelegt, so dass sein Umschaltkontakt t1 zu wandern beginnt und dabei zuerst die Wicklung I des Anlassrelais AN abschaltet. Nach einer bestimmten Zeit, in der normalerweise die Antriebsmaschine angesprungen ist, schliesst der Kontakt t1 die Wicklung I parallel zur Wicklung 1I, so dass die vorher in Reihe liegende Wicklung I gegenerregt wird und den Abfall des Anlassrelais AN herbeiführt.
Dadurch wird nun wegen des, in die gezeichnete Stellung zurückgekehrten Kontaktes an2 der Thermo- kontakt T1 wieder stromlos und lässt seinen Kontakt t1 innerhalb einer bestimmten Zeit in seine gezeichnete Ausgangslage zurückkehren, so dass die Einrichtung wieder startbereit ist. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der beim Ansprechen des Einschaltrelais ER an Spannung gelegte Thermokon- takt T2 seinen Arbeitskontakt t2 schliesst und damit das Sperrelais SR einschaltet. Dies wird durch Aufleuchten der Meldelampe ML angezeigt.
Das Sperr- relais hält sich durch seinen Kontakt sr3 selbst und schaltet durch seinen Arbeitskontakt sr2 das vorerwähnte Abstellrelais AB ein und mittels seines Ruhekontaktes srl das Einschaltrelais ER aus. Die Ansprechzeiten der Thermokontakte T 1 und T2 sind so bemessen, dass die Zahl der hintereinander möglichen Anlassvorgänge auf die Leistungsfähigkeit (Kapazität) der Batterie abgestimmt ist, da bei mehrmaligen erfolglosen Anlassversuchen angenommen werden muss, dass die Zündbedingungen nicht erfüllt sind und der Motor auch bei weiteren Anlassver- suchen nicht anspringen würde.
Der Ruhekontakt srl des Sperrelais verhindert während der Erregung des Sperrelais einen selbsttätigen Anlauf des Motors. Nach Beseitigung der Störung kann durch Betätigen des Drucktasters D 1 das Sperrelais wieder abgeworfen und das Aggregat erneut gestartet werden. Bei Störungen am laufenden Aggregat kann durch Betätigen des Handtasters mit dem Arbeitskontakt D21 und dem Ruhekontakt D22 auch bei angeschlossener selbsttätiger Steuereinrichtung ein Abstellbefehl von Hand erteilt werden.
D21 legt das Abstellrelais AB sofort an Spannung, während D22 das Zünd- relais ZR unterbricht, damit auch bei Abstellen mittels Kraftstoffventil - bei dem durch Betätigen des Abstellrelais AB ein gewisser zeitlicher Nachlauf stattfinden würde - die Antriebsmaschine sofort durch Zündunterbrechung stillgesetzt werden kann. Bei Dieselmotorantrieb ist eine Ruhestromschaltung des Kraftstoffmagneten vorteilhaft. Der Kraftstoffmagnet wird dabei vor Startbeginn durch den Kontakt zrl über Verbindung 6 von AK und VS erregt und gibt dadurch den Kraftstoff für die Einspritzpumpen frei.
Diese Schaltungsart hat den Vorteil, dass bei Unterbrechung der Batteriezuleitung und dem damit folgenden Abfall des Betriebsrelais BR der Maschinensatz selbsttätig stillgesetzt wird, wie dies auch bei den anderen Betriebsarten mit Ottomotoren der Fall ist. Bei Batteriezündung erfolgt bei Unterbrechung der Betriebsanschlüsse ohnedies selbsttätige Stillsetzung. Bei Magnetzündung wird durch die bereits genannte Parallelschaltung der Anschlussklemmen 15 und 16 zu den Anschlussklemmen 3 und 4 der Zündungskurzschlussbefehl bei Ausfall der Batteriespannung durch Schliessen des Ruhekontaktes zr2 erteilt.
Die beschriebene Einrichtung ist, wie bereits erwähnt, in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht und kann mit der Hilfsstromquelle der elektrischen An'lassvorrichtung und deren Hilfseinrichtung sowie mit dem Sternpunkt des Stromerzeugers durch eine lösbare Steckverbindung verbunden werden, wodurch auch bei getrenntem Einbau von einem stark vibrierenden Aggregat ein einfacher und sicherer Anschluss und bei Reparaturen eine leichte Austauschbarkeit gegeben ist. Durch die Verwendung von handels- üblichen Schwachstrombauelementen wird wegen des geringen Stromverbrauches desselben die Hilfsstromquelle nur geringfügig beansprucht, so dass hierfür ohne weiteres eine etwa vorhandene Anlasserbatterie verwendet werden kann.