Die Erfindung betrifft eine Stern-Dreieck-Schaltvorrichtung zum Anlassen von Drehstrom-Elektromotoren.
Zum Anlassen von grösseren Drehstrom-Elektromotoren sind Stern-Dreieck-Schalter bekannt, welche aus einem Netzschütz, einem Sternschütz und einem Dreieckschütz bestehen sowie einem elektrischen Zeitrelais, welches auf die entsprechende Umschaltzeit einstellbar ist. Bei diesen bekannten Stern-Dreieckschaltern wird beim Einschalten der Steuerspannung zunächst das Netzschütz eingeschaltet und mittels eines Hilfskontakts im Netzschütz wird auch das Sternschütz eingeschaltet, womit der Motor in Sternstellung an die Netzspannung gelegt wird. Nach Ablauf der eingestellten Umschaltzeit von einigen Sekunden schaltet das elektrische Zeitrelais zuerst das Netzschütz aus und nach kurzer Verzögerungspause von etwa 20 ms schaltet das Zeitrelais das Sternschütz aus und das Dreieckschütz ein. Ein Hilfskontakt am Dreieckschütz schaltet danach auch das Netzschütz wieder ein.
Stern-Dreieck-Schalter dieser Art haben verschiedene Nachteile. Die Verwendung von Kombinationen aus drei Einzelschützen und einem elektrischen Zeitrelais erfordert fünf stromabhängige Wicklungen und eine grosse Zahl von Anschlussklemmen an den Schützen und am Relais, die unübersichtlich verteilt sind. Dies bedingt zahlreiche Drahtverbindungen, welche die Übersichtlichkeit erschweren. Ferner zeigen diese bekannten Stern-Dreieck-Schalter eine gewisse Störanfälligkeit, indem bei Netzausfall oder Manipulationen während des Umschaltens die Schalterbetätigungsreihenfolge gestört werden kann und Überschläge bzw. Kurzschlüsse auftreten können. Schliesslich haben die bekannten Stern-Dreieck-Schalter auch den Nachteil, dass sie relativ gross und teuer in der Herstellung sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, kompakte und billige Stern-Dreieck-Schaltvorrichtung mit geringer Störanfälligkeit zu schaffen, mit welcher die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden können.
Die erfindungsgemässe Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie neben einem Netzschütz ein Umschaltschütz, das zum Umschalten von Dreieck- auf Sternstellung betätigbar ist, eine vom Netzschützmagnet betätigbare Klinke zum mechanischen Verriegeln des Umschaltschützes in der Sternstellung, ein mechanisches Verzögerungs-Hemmwerk zum Ausschalten des Netzschützes nach vorbestimmter Anlaufzeit, ein Dämpfungsglied zum Verzögern des Zurückziehens der Klinke und damit der Freigabe des Umschaltschützes nach dem Ausschalten des Netzschützes während zumindest der Funkenlöschzeit und Mittel zum anschliessenden Wiedereinschalten des Netzschützes aufweist.
Da diese Vorrichtung nur zwei Schütze benötigt, kann sie als kompakte, preisgünstige Einheit mit kleinen Abmessungen gebaut werden. Mit nur zwei strom abhängigen Wicklungen kann ihre Störanfälligkeit gering sein. Ein Öffnen der Stern Kontakte unter Strom ist auch bei Ausfall der Steuerspannung und/oder der Netzspannung bzw. bei Manipulationen während des Anlaufes ausgeschlossen, da das in Sternstellung gebrachte Umschaltschütz mit dem Einschalten des Netzschützes mechanisch verriegelt wird und bis nach dem Öffnen des Netzschützes verriegelt bleibt.
Für das Ein- und Ausschalten des Netzschützes kann ein vom Umschaltschützmagnet bewegbares, mit dem Verzögerungs-Hemmwerk zusammenwirkendes Steuerschaltbetätigungsglied vorgesehen sein. Die Bewegungen dieses Gliedes können mittels eines zweiten Dämpfungsgliedes verzögert werden, so dass das Einschalten des Netzschützes stets erst nach erfolgtem Umschalten des Umschaltschützes stattfindet.
Das mechanische Verzögerungs-Hemmwerk kann ein mechanisches Uhrwerk enthalten. Es kann aber z. B. auch aus einem mit einer Feder vorgespannten Dämpfungsglied bestehen, wobei die Federvorspannung einstellbar sein kann.
Die Dämpfungsglieder können vorzugsweise ölhydraulische Dämpfungsglieder sein, die auch bei hoher Schalthäufigkeit eine lange Lebensdauer aufweisen können.
Das Umschaltschütz und das Netzschütz können vorzugsweise neben den Magnetspulen angeordnete Schaltstössel aufweisen, welche über Wippen betätigbar sind. Eine solche Anordnung ermöglicht eine bequeme Auswechslung dieser Spulen, was eine leichte Umstellung auf andere Steuerspannungen erlaubt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema der gesamten Schaltvorrichtung,
Fig. 2 schematisch eine Ansicht des vorderen Teiles der Vorrichtung und
Fig. 3 ebenfalls schematisch eine Ansicht des hinteren Teiles der Vorrichtung.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, besteht die Schaltvorrichtung im wesentlichen aus dem Umschaltschütz 1, dem Netzschütz 2, dem mechanischen Verzögerungs-Hemmwerk 3 und den ölhydraulischen Dämpfungsgliedern 4 und 5. Mit 24 ist der Elektromotor mit den Motorklemmen bezeichnet.
Anhand der Figuren 2 und 3 wird nachfolgend die Funktionsweise der Schaltvorrichtung beschrieben.
Beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung wird zuerst das Umschaltschütz 1 in Sternstellung geschaltet. Dazu erhält beim Einschalten der an die Klemmen 6 gelegten Steuerspannung die Spule 7 Strom über den Hilfskontakt 8 (Fig. 2), und der Magnet 9 schliesst über die Wippe 10 und den Stössel 10' dieSternkon- takte 11 des Umschaltschützes 1 (Fig. 3).
Die Wippe 10 zieht über die Zugfeder 12 auch den um die Achse 13' drehbaren Mitnehmer 13 nach, und dieser schiebt mittels der Schubstange 14 das Pendel 15 nach rechts (Fig. 2).
An die Schubstange 14 ist das ölhydraulische Dämpfungsglied 4 angeschlossen, das die Bewegungen der Teile 13, 14 und 15 bremst und damit verzögert. Die Schubstange 14 wird vom Hemmhebel 25 des Verzögerungs-Hemmwerkes 3 in einer nicht dargestellten Zwischenstellung aufgehalten, in der das Pendel 15 über dem Hilfskontakt 16 steht und diesen schliesst.
Dadurch erhält auch die Spule 17 über den Kontakt 16 Strom, und der Magnet 18 schliesst über die Wippe 19 und den Stössel
19' die Netzkontakte 20 des Netzschützes 2. Gleichzeitig wird mittels der Zugstange 21 die hintere Klinke 22a unter die Wippe 10 geschoben, welche damit in der eingeschalteten Stellung verriegelt bleibt (in Fig. 3 in gestrichelten Linien dargestellt). Der angeschlossene Elektromotor 24 läuft nun in Sternstellung, d. h. in der Anlaufstellung.
Sobald der Elektromotor eine vorgegebene Tourenzahl erreicht hat, das heisst nach Ablauf der am Verzögerungs Hemmwerk 3 eingestellten Umschaltzeit von beispielsweise etwa 10 Sekunden, entklinkt der Hemmhebel 25 die Schiebestange 14, welche darauf das Pendel 15 in die in Figur 2 mit gestrichelten Linien dargestellte Lage schiebt, so dass die Hilfskontakte 8 und 16 geöffnet und die Spulen 7 und 17 stromlos werden. Die Wippe 10 des Umschaltschützes 1 bleibt vorerst durch die Klinke 22a mechanisch verriegelt, während der Magnet 18 des Netzschützes 2 die Netzkontakte 20 öffnet.
Erst mit diesem Öffnen drückt die Wippe 19 über die Zugstange 21 die Klinke 22a unter der Wippe 10 hervor, wobei die Bewegung der Klinke 22a (die mit der Wippe 19 nur kraftschlüssig verbunden ist) durch das ölhydraulische Dämpfungsglied 5 eine Verzögerung erfährt, so dass sich die Wippe 10 erst nach der Funkenlöschzeit (etwa 20 msec) wieder in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage bewegt und mit Hilfe des Stössels 10' die Sternkontakte 11 öffnet und die Dreieckkontakte 23 schliesst. Durch die mechanische Verriegelung der Wippe 10 wird gewährleistet, dass die Sternkontakte 11 unter allen Umständen geschlossen bleiben, bis die Netzkontakte 20 geöffnet worden sind.
Die durch das Dämpfungsglied 5 gegebene Verzögerung bewirkt dabei, dass die Umschaltung von Stern- auf Dreieckstellung stromlos erfolgt, das heisst, dass bei der Umschaltung die Stromzuleitung vom Netz schon so lange abgeschaltet ist, dass an den Umschaltkontakten keine Schaltfeuer mehr entstehen können.
Von der Wippe 10 werden dann mit einer durch das ölhydraulische Dämpfungsglied 4 bewirkten Verzögerung auch die Schubstange 14 und das Pendel 15 wieder gegen die in Figur 2 nicht dargestellte Zwischenstellung zurückgeführt, wobei der Hilfskontakt 16 wieder geschlossen wird, die Spule 17 wieder Strom erhält und der Magnet 18 über die Wippe 19 und den Stössel 19' die Netzkontakte 20 schliesst. Die Wippe 19 und die Zugstange 21 bewegen sich dabei in die in Figur 3 mit unter brochenen Linien dargestellte Lage zurück, wobei die ebenfalls von der Zugstange 21 bewegte vordere Klinke 22b unter den in der nicht dargestellten Zwischenstellung befindlichen Mitnehmer 13 gezogen wird.
Dadurch werden die Schubstange 14 und das Pendel 15 in dieser Zwischenstellung festgehalten, so dass der Hilfskontakt 16 und die Netzkontakte 20 geschlossen bleiben, während der Hilfskontakt 8 geöffnet bleibt, und der angeschlossene Elektromotor 24 in Dreieckstellung läuft, das heisst auf Voll-Leistung. (Die hintere Klinke 22a macht die Bewegung nicht vollständig mit, da sie am Ende der in der ausgezogen dargestellten Stellung befindlichen Wippe 10 anliegt.)
Nach dem Ausschalten der Steuerspannung an den Klemmen 6 öffnet der Netzmagnet 18 die Netzkontakte 20, wodurch der Elektromotor 24 ausgeschaltet wird und das Schaltsystem wieder in die Ausgangsstellung zurückfällt.
The invention relates to a star-delta switching device for starting three-phase electric motors.
Star-delta switches are known for starting larger three-phase electric motors, which consist of a line contactor, a star contactor and a delta contactor, as well as an electrical time relay which can be set to the corresponding switching time. In these known star-delta switches, when the control voltage is switched on, the mains contactor is switched on first and the star contactor is also switched on by means of an auxiliary contact in the mains contactor, whereby the motor is connected to the mains voltage in the star position. After the set switching time of a few seconds has elapsed, the electrical timing relay first switches off the line contactor and after a short delay pause of around 20 ms, the timing relay switches the star contactor off and the delta contactor on. An auxiliary contact on the delta contactor then switches the line contactor on again.
Star-delta switches of this type have various disadvantages. The use of combinations of three individual contactors and an electrical time relay requires five current-dependent windings and a large number of connection terminals on the contactors and on the relay, which are confusingly distributed. This requires numerous wire connections, which make the clarity difficult. Furthermore, these known star-delta switches show a certain susceptibility to failure, in that the switch actuation sequence can be disturbed and flashovers or short circuits can occur in the event of a power failure or manipulation during switching. Finally, the known star-delta switches also have the disadvantage that they are relatively large and expensive to manufacture.
The object of the invention is to create a simple, compact and inexpensive star-delta switching device with low susceptibility to failure, with which the disadvantages of the known devices can be avoided.
The switching device according to the invention is characterized in that, in addition to a line contactor, it has a changeover contactor that can be actuated to switch from delta to star position, a pawl that can be actuated by the line contactor magnet for mechanically locking the changeover contactor in the star position, a mechanical deceleration inhibitor to switch off the line contactor predetermined start-up time, an attenuator to delay the retraction of the pawl and thus the release of the changeover contactor after switching off the mains contactor during at least the spark extinguishing time and means for the subsequent switching on of the mains contactor.
Since this device only requires two contactors, it can be built as a compact, inexpensive unit with small dimensions. With only two current-dependent windings, their susceptibility to failure can be low. The star contacts cannot be opened when the power supply fails, even if the control voltage and / or the mains voltage fails or if there is manipulation during start-up, since the changeover contactor in the star position is mechanically locked when the mains contactor is switched on and remains locked until the mains contactor is opened .
For switching the line contactor on and off, a control switch actuator can be provided which can be moved by the switchover contactor magnet and interacts with the delay inhibitor. The movements of this element can be delayed by means of a second attenuator, so that the mains contactor is always switched on only after the changeover contactor has been switched over.
The mechanical retardation escapement may include a mechanical clockwork. But it can z. B. also consist of a spring biased damping member, wherein the spring bias can be adjustable.
The damping members can preferably be oil-hydraulic damping members, which can have a long service life even with high switching frequencies.
The changeover contactor and the line contactor can preferably have switch plungers which are arranged next to the magnet coils and which can be actuated via rockers. Such an arrangement enables these coils to be exchanged easily, which allows easy conversion to other control voltages.
An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
1 shows a diagram of the entire switching device,
Fig. 2 schematically shows a view of the front part of the device and
Fig. 3 also schematically shows a view of the rear part of the device.
As can be seen from FIG. 1, the switching device consists essentially of the changeover contactor 1, the line contactor 2, the mechanical deceleration inhibitor 3 and the oil-hydraulic dampers 4 and 5. The electric motor with the motor terminals is designated by 24.
The mode of operation of the switching device is described below with reference to FIGS. 2 and 3.
When the device is put into operation, the changeover contactor 1 is first switched to the star position. For this purpose, when the control voltage applied to the terminals 6 is switched on, the coil 7 receives current via the auxiliary contact 8 (Fig. 2), and the magnet 9 closes the star contacts 11 of the switchover contactor 1 (Fig. 3) via the rocker 10 and the plunger 10 ' ).
The rocker 10 also pulls the driver 13, which is rotatable about the axis 13 ', via the tension spring 12, and this pushes the pendulum 15 to the right by means of the push rod 14 (FIG. 2).
The oil-hydraulic damping element 4 is connected to the push rod 14 and brakes the movements of the parts 13, 14 and 15 and thus delays them. The push rod 14 is held by the inhibiting lever 25 of the deceleration inhibitor 3 in an intermediate position, not shown, in which the pendulum 15 is above the auxiliary contact 16 and closes it.
As a result, the coil 17 also receives current via the contact 16, and the magnet 18 closes via the rocker 19 and the plunger
19 ', the mains contacts 20 of the mains contactor 2. At the same time, the rear pawl 22a is pushed under the rocker 10 by means of the pull rod 21, which thus remains locked in the switched-on position (shown in broken lines in FIG. 3). The connected electric motor 24 now runs in the star position, i. H. in the approach position.
As soon as the electric motor has reached a predetermined number of revolutions, i.e. after the switching time set on the delay inhibitor 3 has elapsed, for example about 10 seconds, the inhibitor lever 25 unlocks the push rod 14, which then pushes the pendulum 15 into the position shown in Figure 2 with dashed lines so that the auxiliary contacts 8 and 16 are opened and the coils 7 and 17 are de-energized. The rocker 10 of the changeover contactor 1 remains mechanically locked for the time being by the pawl 22a, while the magnet 18 of the mains contactor 2 opens the mains contacts 20.
Only with this opening does the rocker 19 press the pawl 22a out from under the rocker 10 via the pull rod 21, the movement of the pawl 22a (which is only positively connected to the rocker 19) being delayed by the oil-hydraulic damping element 5, so that the rocker 10 is moved back into the position shown with solid lines only after the spark extinguishing time (about 20 msec) and, with the aid of the plunger 10 ', the star contacts 11 open and the triangular contacts 23 close. The mechanical locking of the rocker 10 ensures that the star contacts 11 remain closed under all circumstances until the network contacts 20 have been opened.
The delay given by the attenuator 5 causes the switchover from star to delta position to take place without current, which means that during the switchover the power supply has been switched off for so long that switching lights can no longer arise at the switchover contacts.
From the rocker 10, with a delay caused by the oil-hydraulic damping element 4, the push rod 14 and the pendulum 15 are then returned to the intermediate position (not shown in FIG. 2), the auxiliary contact 16 being closed again, the coil 17 receiving power again and the Magnet 18 closes network contacts 20 via rocker 19 and plunger 19 '. The rocker 19 and the pull rod 21 move back into the position shown in FIG. 3 with broken lines, the front pawl 22b, which is also moved by the pull rod 21, being pulled under the driver 13 located in the intermediate position, not shown.
As a result, the push rod 14 and the pendulum 15 are held in this intermediate position, so that the auxiliary contact 16 and the mains contacts 20 remain closed while the auxiliary contact 8 remains open and the connected electric motor 24 runs in a triangular position, i.e. at full power. (The rear pawl 22a does not fully follow the movement, since it rests on the end of the rocker 10 in the extended position shown.)
After switching off the control voltage at the terminals 6, the network magnet 18 opens the network contacts 20, whereby the electric motor 24 is switched off and the switching system falls back into the starting position.