DE808857C

DE808857C - Vorrichtung zum Schutz von Mehrphasenmotoren gegen Uberlastung bei Ausfall einer oder mehrerer Phasen

Info

Publication number: DE808857C
Application number: DEK904A
Authority: DE
Inventors: Alfred Krone
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-08
Filing date: 1949-12-08
Publication date: 1951-07-19

Description

Vorrichtung zum Schutz von Mehrphasenmotoren gegen Überlastung bei Ausfall einer oder mehrerer Phasen Drethstrommotoren laufen betriebssicher, wenn sie nicht stark überlastet und besonders nicht durch Einpihasenlauf gefährdet werden. Dieser tritt dann ein, sobald von den drei Phasen der Zuleitung irgendwie ein Draht unterbrochen wird. So kann durch Kurzschluß eine Sicherung durchbrennen, ohne daß an der Betriebsstelle des Motors dies bemerkt wird; die übrigbleibende Phase wird im Motor stark überlastet und in der Ständerwicklung, welche dafür nicht vorgesehen werden kann, glüht ein Stück aus oder brennt durch.
Man hat dafür als Schutz empfindliche Sicherungen, sowie thermisch ansprechende Schalter. gebaut und den Motoren vorgeschaltet, aber bei der wechselnden Höhe des Betriebsstroms und den wechselnden Ausgangstemperaturen sind diese nicht genau genug einstellbar und können daher nicht sicher genug schützen. Schalten sie dabei nicht dreiphasig ab, so wird das Übel noch größer; sie schalten bei kleiner Überlastung schon einseitig ab, wenn der Motor noch nicht wirklich gefährdet ist, sie veranlassen aber sicher Einphasenlauf; und die Motorenwicklung wird zerstört. Die Erfindung bezieht sich dementsprechend auf eine Vorrichtung, die beim Ausbleiben schon einer Phase ohne Be-

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-@ Die Vorrichtung gemäß der Erfindung macht von dem Gesetz Gebrauch, daß die Summe der drei einzelnen Phasenströme gleich Null ist, und weiterhin, claß die Summe der Produkte Windungszahl anal Stromstärke je Phase ebenfalls gleich Null ist, also daß der Fluß dreier isbliert auf einen gemeinsamen Eisenkern gewickelter und in die drei Drehstrompihasen eingeschalteter Windungen oder genau gleichgefertigter Magnetspulen gleich Null ist.
Je nachdem, ob die gemeinsame Rückleitung, mit Erde oder Null bezeichnet, benutzt wird oder nicht, wirkt bei Ausfall einer Phase die Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Zufolge der entstandenen Unsymmetrie spricht die dreiphasige Magnetspule an.
Wird im E-Werk z. B. der ganze Strom abgeschaltet, d. h. sind alle drei Phasen ohne Strom, so sprechen die Vorrichtungen gar nicht an und bleiben in Ruhe. Für die Sicherung bei Wiedereinschaltung des Stroms sind bedarfsweise 1>esond°re Maßnahmen nötig.
In Fig. I a und I b ist die Prinzipsohaltung dargestellt. m ist das gemeinsame Magneteisen, welches beliebig geschlossen sein kann oder einen beweglichen.Arnker a vor sich legen haben kann. Auf dem Magneteisen sind drei getrennte, aber gleich große Spulen Sp I, Sp 11, Sp III angebracht. In jeder Phase Ph I bis III liegt je eine Spule, die alle entweder gemäß Fig.Ia in Serie mit den jeweiligen Motorphasen oder, wie Fig. I b zeigt, im N'ebenschluß zum Motor unter Spannung liegen.
In den folgenden Zeichnungen sind drei verschiedene Betätigungsarten aufgezeichnet. Die nächste Zeichnung in Fig. 1I behandelt den direkt betätigten Schalter. In dieser Zeichnung ist das gemeinsame Magneteisen mit m bezeichnet, welches vor seinen beiden Polschuhen p-p den gemeinsamen Anker a liegen hat. Dieser wird durch Federn f zurückgehalten.
Auf dem gemeinsamen Magneteisen m sind drei Spulen mit gleicher Amperewindungszaihl angeordnet, welche durch je eine Phase eines z. B. angeschlossenen Drehstrommotors durchflössen werden.

Sind die drei Ströme aller drei Phasen gleich groß, hat die zusammengesetzte Magnetwicklung der drei Spulen Sp I, Sp 1I und Sp III die Wirkgröße Null, d. h. die periodengemäß versetzten Magneteinzelwirkungen heben sich gegenseitig auf.

Wird aller eine Phase abgeschaltet oder beliebig ini

Werk oder auf der Straße unterbrochen,i.si. fie-

ses eichgewidht aufi-ehohen und der gemeinsame

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agnet zieht der irrceT und unter Wirkung der Feder s, f wird

der Winkelhebel h freigegeben und ihebt den dreipoligen Schalter von seinen sechs Kontakten ab. Damit ist der Motor ganz stromlos geworden und vor weiterer einphasiger Stromzuführung geschützt. Das Wiedereinschalten geschieht durch Einklinken des Hebels h und des Schalters durch den Druckknopf d. Nur Wirbelstromläufer und Motoren mit automatischem Anlasser dürfen damit ohne weiteres wieder in Betrieb gesetzt werden. Solche mit Schleifringanker müssen aber neu angelassen werden.

Eine zweite Anordnung ist in Fig. 111 wiedergegeben. Sie bildet einen Transformator, welcher als I'rimär\vic#Klulig 3 unabhängige, z. 13. hochohmige Spulen Sp I bis III besitzt. Die Wirkspule, welche auch die Sekundärspule ist, kann beliebig der Betätigungsforderung entsprechend aus einer schwach- oder starkdrahtigen Wicklung bestehen.
Die drei primären Wicklungen befinden sich auf dem einen Schenkel eines geschlossenen Magneteisens m, auf dem gleichen oder anderen Schenkel dieses Magneteisens m ist die Wirk- oder Sekundärspule aufgebracht. Diese Anordnung kann beliebig geändert werden. Lieäen alle drei primären Spulen gleichmäßig untervoller Spannung, so werden keine freien Kraftlinien erzeugt und auch keine Sekundärspannung oder -strom erzeugt. Auf einem zwischengeschalteten Amperemeter A oder Voltmeter h ist sichtbar, daß kein Sekundärstrom fließt. Dagegen wird das Ausbleiben einer Phase in den drei Spulen S'p I bis III sofort durch Ausschlag auf dem Volt- oder Amperemeter zu sehen sein; es können damit beliebige weitere Signal- und Schaltvorgänge getätigt werden, z. B. Umschaltungen auf andere Maschinen oder Stromreserven eingeleitet werden.
Die dritte Anordnung (Fig. IV) betrifft Anzeigerinstrumente, die das Ausbleiben einer Phase in einem Drehstromnetz direkt anzeigen. Sie können aber auch durch Berühren des Zeigers an einem Hilfskontakt in geeigneter Weise andere Schaltvorgänge auslösen, sowie Licht- und Alarmvorrichtungen betätigen.
Bei diesem Anzeigeinstrument handelt es sich z. B. um ein Weicheiseninstrument, dessen 'kleiner Blechanker a auf der drehbaren Zeigerwelle b befestigt ist. Eine Feder f, welche z. B. gleichzeitig als Stromzuführung; eines Relaisstromkreises dient, dient als Rüokeholfeder für den Zeiger.
Entsprechend geformte Polschuhe p des Magneteisens m umfassen den Blechankera. Die drei Phasenspulen Sp I bis III befinden sich wieder auf dem gemeinsamen Magneteisen, das mit den Polschuhen p in Verbindung steht. Zweckmäßig können die drei Phasenspulen als hochohmige Voltmeterspulen gewickelt sein. Sie halten in bezug auf Magnetwirkung sich gegenseitig das Gleichgewicht, wenn die einzelnen PQiasenströme bzw. Spannungen gleich sind, so daß kein Ausschlag des Zeigers erfolgt. (Stellung O = in Ordnung.) Ist aber eine Phase fortgeblieben, so stellt sich der sofort auf die Marke Störung, zeig!,_die Störung an und betätigt über den Hilfskontakt c und über das Relais die gewünschten .Schalimrgänge. Es sind natürlich noch andere Varianten möglich, die hier nicht aufgeführt sind.
Da Hochspannungsmotoren direkt an hochgespannten Drehstrom gelegt werden können, muß es auch möglich sein, sie gegen Einphasenlauf zu sichern, indem man die DreipIliasenspulen sinngemäß an die drei Hochspannungsplinsen legt. Da dies nicht direkt möglich ist, werden die drei Hochspannungsphasen einzeln hera'lige@#,-andelt, und zwar beliebig in Spannungs- oder Stromtöpfen, isolierte und besonders geschützte Strom- und Spannungswandler, meist für Meßzwecke, und dann erst für die Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet in sinngemäßer Weise wie die niedergespannten Ströme und Spannungen. Auch hier tritt die Wirkung erst bei Ausfall einer Phase über die Strom-und Spannungstöpfe ein. Durch die magnetische Wirkung des gemeinsamen Magneteisens können auch hier alle vorgesehenen Schalt- und Signalvorgänge eingeleitet werden. Hierbei ist unerheblich, in welcher Verkettung die Spulen zusammengefaßt werden, nur müssen diese für Hochspannung und Niederspannung gleichartig erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Schutz von Mehrphasenmotoren gegen Überlastung bei Ausfall einer oder mehrerer Phasen, bestehend aus je einer Spule für jede Phase, welche an die einzelnen Phasen des Motorstromes angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf einem gemeinsamen Magneteisen derart angeordnet sind, daß bei gleicher Größe der Phasenströme die magnetischen Flüsse derselben im 1-lagneteisen sich aufheben, daß jedoch bei Ausbleiben einer oder mehrerer Phasen dieses Gleichgewicht aufgehoben wird und der dann im Magneteisen wirkende resultierende Fluß für eine Kraft- und Betätigungswirkung zum Schutz der Mehrphasenmotoren, insbesondere zum Abschalten derselben, ausgenutzt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte, aber nur bei Ein- oder Zweiphasenausfall wirkende Magnetwirkung zur beliebigen Betätigung eines dreipoligen Schalters, zur Speisung einer Transformatorspule oder eines Anzeigeinstruments benutzt wird (Fig. 1I bis IV).
3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Hochspannungsanlagen die Phasenspulen zum Schutz der Motoren über Transformatoren an das Netz angeschlossen werden. ' Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 29i 311, 674 539, 7o9 687, 730 733, 737 579.