DE1144379B - Schutzschaltung fuer ortsveraenderliche induktive Stromverbraucher - Google Patents

Description

• Schutzschaltung für ortsveränderliche induktive Stromverbraucher Ortsveränderliche Gleichstrommotoren werden häu-fig aus einem Fahrdraht über eine Stromabnehmerstange gespeist. Diese besitzt an ihrem oberen Ende einen Haken und an ihrem unteren Ende üblicherweise eine mehrpolige Kupplung, welche die Stromverbindung zu dem Motor über ein Verbindungskabel herstellt. Die Betriebserdung und Schutzerdung werden in bekannter Weise durch einen mit der Fahrschiene in Verbindung stehenden Haftmagneten mit zwei Magnetsystemen hergestellt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei einem Abziehen des Haftmagneten zunächst die Betriebserdung und dann die Schutzerdung aufgehoben wird. Die zum Anschluß des Motors dienende Kupplung besitzt in ebenfalls bekannter Weise drei Steckerstifte, welche derart ausgebildet sind, daß diese beim Kuppeln in der Reihenfolge Schutzerde, Betriebserde, Stromzuführung zum Motor über einen in der Kupplung enthaltenen Leistungsschalter geschlossen und in umgekehrter Reihenfolge geöffnet werden. Trotz dieser Maßnahme besteht aber die Gefahr, daß bei einer Auftrennung der Betriebserde oder der Stromzuleitung eine hohe, gefährliche Spannung an den Trennstellen entsteht.
• Um diesen Nachteil zu beheben, ist es allgemein üblich, eine Schutzschaltung in Form eines Nullspannungsrelais anzuwenden. Dieses Nullspannungsrelais soll bewirken, daß die Trennstelle bei einer Auftrennung des Stromkreises sofort spannungslos wird. Diese bekannten Relais haben aber den Nachteil, daß sie mit erheblicher zeitlicher Verzögerung ansprechen, wenn der Stromverbraucher ein Gleichstrommotor mit Nebenschlußerregung ist, der bekanntlich während seines Auslaufes eine mit dem Abklingen seiner Drehzahl abnehmende generatorische Eigenspannung erzeugt. Diese Eigenspannung bewirkt, daß trotz Ab- trennung des Motors von seiner Betriebserde oder Stromzuleitung ein allmählich abklingender Strom durch die Spannungsspule des vorhandenen Schaltgerätes fließt, so daß dieses nicht momentan, sondern mit Verzögerung abschaltet. Die hierbei auftretende Verzögerung kann ganz erheblich sein, wenn es sich um Motoren mit großen Schwungmassen handelt, wie es z. B. bei Schweißaggregaten der Fall ist, die im Leerlauf, d. h. in unbelastetem Zustand, eine nicht zu vernachlässigende Auslaufzeit besitzen.
• Es besteht zwar die Möglichkeit, das verzögerte Abschalten des Schaltgerätes in einfacher Weise dadurch zu verhindern, daß in den Strompfad des Motors eine Sperrzelle gelegt wird, die bei einer Auftrennung der Stromzuleitung bzw. Erdleitung den zurückfließenden Strom, der die Relaisspule während der Auslaufzeit halten würde, sperrt. Eine derartige Anordnung ist aber deswegen von Nachteil, weil die Sperrzelle für die volle Betriebsspannung bemessen sein muß und daher recht groß ist.
• Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend geschilderten Nachteile zu beseitigen und eine Anordnung zu schaffen, bei der das Schaltgerät bzw. Relais gleichzeitig mit der möglichen Unterbrechung der Stromzuleitung bzw. der Betriebserde den Motor vom Netz trennt und somit jede Gefährdung des Bedienenden ausschließt.
• Zur Erreichung dieser Wirkung bedient sich die Erfindung eines Einschaltapparates oder Relais mit Haltespule, wobei letztere in im Prinzip bekannter Weise aus zwei gegensinnig wirkenden Spulen besteht, deren eine Spule zu einer Sperrzelle parallel liegt.
• Entsprechend der Erfindung handelt es sich um eine Schutzschaltung für ortsveränderliche induktive Stromverbraucher, insbesondere für Gleichstrommotoren mit Nebenschlußerregung, die vorzugsweise über Stromabnehmerstangen aus Fahrleitungen unter Verwendung eines elektromagnetischen Schaltgerätes mit Einschaltknopf und Spannungsspule gespeist werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Spannungsspule des Schaltgerätes aus zwei gegensinnig wirkenden Teilwicklungen besteht, von denen die eine Teilwicklung als Haltewicklung über einen Vorwiderstand an die Betriebsspannung und die andere Teilwicklung an die Klemmen einer im Motorstromkreis liegenden und in Durchlaßrichtung für den Motorstrom gepolten Sperrzelle geschaltet ist. Das hat zur Folge, daß bei ungestörtem Betrieb nur die eine Teilwicklung als Haltewicklung den Einschaltzustand des Schaltgerätes aufrechterhält, da die andere gegensinnig wirkende Teilwicklung durch die Sperrzelle überbrückt ist, daß jedoch bei einer Unterbrechung der Stromzuleitung bzw. Betriebserde die mit dem Auslauf des Motors abklingende Spannung in den beiden in Reihe, jedoch gegensinnig geschalteten Teilwicklungen einen Strom fließen läßt, demzufolge die durch die als Haltewicklung dienende Teilwicklung erzeugte Durchflutung sofort aufgehoben wird und das Schaltgerät den Motorstromkreis gleichzeitig mit der Unterbrechung der Stromzuleitung bzw. Betriebserde auftrennt.
• An Hand der Zeichnung wird der Erfindungsgedanke näher erläutert.
• Abb. 1 zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung; Abb. 2 zeigt die Anordnung und Schaltung des Schaltgerätes in Verbindung mit dem Motor und der Stromabnehmerstange mit ihrer aus einem Haftmagneten bestehenden Erdungsvorrichtung.
• Mit 1 ist das durch einen Druckknopf betätigte Schaltgerät bezeichnet. Seine Spannungsspule besteht aus der Teilwicklung 2, die als Haltewicklung dient, und der Teilwicklung 3, welche an die Klemmen einer Sperrzelle 5 geschaltet ist. In Reihe mit der Teilwicklung 2 liegt der Vorwiderstand 4. Die Sperrzelle 5 ist in Durchlaßrichtung für den Motorstrom geschaltet. Mit 6 ist ein besonderer Motorschalter und mit 7 der Motor bezeichnet. Teil 8 bezeichnet die Verbindung der Motorwicklungen mit der Betriebserde. Das Gehäuse des Motors ist über die Leitung 9 mit der Schutzerde verbunden. Mit 10 ist die Stromabnehmerstange (vgl. Abb. 2) bezeichnet, welche mittels ihres Hakens 11 an der Fahrleitung aufgehängt ist und an ihrem unteren Ende die aus der Kupplungsdose 12 und dem zugehörigen Stecker 13 bestehende Steckvorrichtung zum Anschluß des Motors 7 mit seinen Steuergeräten trägt. Die Verbindungsleitungen 8, 9 für Betriebserde und Schutzerde sind zu getrennten Anschlüssen an dem Haftmagneten 14 geführt, welcher in bekannter Weise so ausgebildet ist, daß bei einem Abziehen desselben von der Fahrschiene mittels eines Handgriffes zunächst die Betriebserde und darauf die Schutzerde des Motors 7 aufgehoben wird. Teil 15 ist eine Sicherung und Teil 16 ein Dämpfungswiderstand innerhalb der Stromabnehmerstange.
• Die Wirkungsweise dieser Anordnung nach den Abb. 1 und 2 ist folgende-, Das Schaltgerät 1 wird mittels seines Druckknopfes eingeschaltet. Die Teilwicklung 2 der Spannungsspule des Schaltgerätes liegt dann über den Vorwiderstand 4 an der Netzspannung, was zur Folge hat, daß das Schaltgerät trotz Loslassen seines Druckknopfes im Einschaltzustand bleibt. Sobald nun der Motorschalter 6 geschlossen wird, fließt ein Strom über die Sperrzelle 5 in Richtung auf den Motor 7. Damit ist die gegensinnig wirkende Teilwicklung 3 des Schaltgerätes 1 durch die $perrzelle 5 überbrückt und demzufolge wirkungslos. Wird jedoch die Stromzuleitung am Haken 11 der Stromabnehmerstange 10 bzw. die Leitung 8 für die Betriebserdung unterbrochen, so ist der Motor 7 von der Netzspannung bzw. Betriebserde getrennt und - der Motorstrom unterbrochen. Der Motor 7 läuft daher aus.
• Während seines Auslaufes bleibt aber eine Spannung an den Motorklemmen bestehen. Diese abklingende Spannung hat demnach einen Strom zur Folge, der dem ununterbrochenen Motorstrom entgegengerichtet ist und somit nicht die Sperrzelle 5, sondern die an die beiden Anschlüsse der Sperrzelle 5 geschaltete Teilwicklung 3 in Reihenschaltung mit der Teilwicklung 2 durchfließt. Da beide Teilwicklungen 2, 3 gegensinnig vom Strom durchflossen werden, heben sich die von beiden Teilwicklungen erzeugten Durchflutungen ganz oder größtenteils je nach Bemessung der Wicklungen auf, so daß demzufolge das Schaltgerät 1 bei einer Unterbrechung in der Stromzuleitung bzw. Betriebserde augenblicklich den Motorstromkreis öffnet, wodurch eine Gefährdung des Betriebspersonals ausgeschlossen ist.
• Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die verwendete Sperrzelle nicht für die Netzspannung, sondern nur für die Spannung der Teilwicklung 3 zu bemessen ist und daß diese Teilwicklung 3 wegen des nur kurzzeitigen Stromdurchganges stark unterdimensioniert werden kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzschaltung für ortsveränderliche induktive Stromverbraucher, insbesondere für Gleichstrommotoren mit Nebenschlußerregung, die vorzugsweise über Stromabnehinerstangen aus Fahrleitungen gespeist werden unter Verwendung eines elektroniagnetischen Schaltgerätes mit Einschaltknopf und Spannungsspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsspule das Schaltgerätes (1) aus zwei gegensinnig wirkenden Teilwicklungen (2, 3) besteht, von denen die eine Teilwicklung (2) als Haltewicklung über einen Vorwiderstand (4) an die Betriebsspannung und die andere Teilwicklung (3) an die Klemmen einer im Motorstromkreis liegenden und in Durchlaßrichtung für den Motorstrom gepolten Sperrzelle (5) so geschaltet ist, daß bei ungestörtem Betrieb nur die Teilwicklung (2) als Haltewicklung den Einschaltzustand des Schaltgerätes (1) aufrechterhält, daß jedoch bei Unterbrechung der Stromzuleitung bzw. der Betriebserde, (8) die mit dem Auslauf des Motors (7) abklingende Spannung in den beiden in Reihe, jedoch gegensinnig geschalteten Teilwicklungen (2, 3) einen Strom fließen läßt, demzufolge die durch die als Haltewicklung dienende Teilwicklung (2) erzeugte Durchflutung sofort aufgehoben wird und das Schaltgerät (1) den Motorstromkreis gleichzeitig mit der Unterbrechung der Stromzuleitung bzw. der Betriebserde auftrennt.
2. 2. Schutzschaltung für ortsveränderliche Gleichstrommotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzelle (5) nur für die Spannung der Teilwicklung (3) des Schaltgerätes (1) bemessen wird. 3. Schutzschaltung für ortsveränderliche Gleichstrommotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklung (3) des Schaltgerätes (1 ) wegen des nur kurzzeitigen Stromdurchganges stark unterdimensioniert sein kann.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 825 861, 1009 225; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1742459.