DE889471C

DE889471C - Multipole device to protect three-phase or multi-phase motors against overload and when two or more phases are missing

Info

Publication number: DE889471C
Application number: DEK11268A
Authority: DE
Inventors: Alfred Krone
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-09-11
Filing date: 1951-09-11
Publication date: 1953-09-10

Description

Mehrpolige Vorrichtung zum Schutze von Dreh- oder Mehrphasenstrommotoren gegen Uberlastung und beim Ausbleiben zweier oder mehrerer Phasen Dreh- oder Mehrphasenstrommotoren arbeiten absolut störungsfrei, wenn sie vor Einphasenlauf und Überlastung geschützt werden. Dies ist nur möglich durch Vorrichtungen, welche sie sogleich beim Eintreten von Einphasenstrom und Überlastung sicher vom Netz abschalten.Multipole device for protecting three-phase or multi-phase motors against overload and in the event of two or more phases failing three-phase or multi-phase current motors work absolutely trouble-free if they are protected from single-phase operation and overload will. This is only possible by means of devices, which they immediately upon entering safely disconnect from the mains from single-phase current and overload.

Obwohl es bekannt ist, daß drei gleiche-Spulen, auf gemeinsamen Magneteisen mit Drehstrom betrieben, nach außen keinen Magnetismus abgeben, so hat sich doch herausgestellt, daß sie bei Unterbrechung einer beliebigen Zuleitung desselben, d. h. beim Ausbleiben zweier Phasen, dem gefürchteten Einphasenstrom, äußerlich nicht magnetisch wirksam werden können. Daß es also nicht zu einer Betätigung einer gemeinsamen Abschaltung kommen kann, liegt daran, daß die in der Restphase liegenden zwei Spulen durch die entstehende Gegenschaltung dieser beiden Spulen sofort wieder ins Gleichgewicht kommen und daher keine Kräfte für Abschaltungen u. dgl. frei machen können. Durch bewußtes Ungleichmachen der Amperewindungszahlen der Spulen läßt sich wohl eine Differenzkraft erzielen, aber sie benötigt selbst bei Bedarf geringer Magnetkräfte große Spulen, die im Betrieb dauernd großen Stromverbrauch zur Folge haben.Although it is known that three equal coils, on common magnetic iron operated with three-phase current, do not emit any magnetism to the outside, it has turned out to be revealed that if any supply line is interrupted, d. H. in the absence of two phases, the dreaded single-phase current, outwardly cannot be magnetically effective. So that it is not an operation of a common shutdown can come, is because the lying in the remaining phase two coils immediately through the resulting counter-connection of these two coils come into equilibrium and therefore do not release any forces for shutdowns and the like can. By deliberately making the number of ampere turns of the coils probably achieve a differential force, but it needs less even if necessary Magnetic forces in large coils, which result in high power consumption during operation to have.

Es ist also erforderlich, andere Mittel zu finden, welche ein sicheres Abschalten veranlassen können. Dazu müssen die auf den gemeinsamen Magneteisen befindlichen Spulen befähigt werden, einzeln wirken und bei entsprechender Gruppierung sich paarweise unterstützen zu können, ohne bei Störungsfällen erst eine Umschaltung vornehmen zu müssen. Die neue Erfindung besteht darin, außer den kräftigen Außenpolschuhen auf dem gemeinsamen Magneteisen zwischen je zwei Spulen je einen zusätzlichen Polschuh aufzubringen. Mittels des vorgelegten * Ankers a können sie dann über die Polschuhe p-p je einen selbständigen Magnetkreislauf bilden.So it is necessary to find other means which are safe Can cause shutdown. To do this, they must be located on the common magnet iron Coils are enabled to act individually and, when grouped accordingly, in pairs to be able to support you without having to switch over in the event of a fault to have to. The new invention consists in it, besides the powerful ones Outer pole pieces on the common magnet iron between each two coils, one each to apply additional pole piece. By means of the * anchor a presented, you can then each form an independent magnetic circuit via the pole shoes p-p.

In der Zeichnung (Fig. I c) ist ein Spulenaggregat für Drehstrom dargestellt, das im Betriebszustand z. B. drei Phasen vom Netz zugeleitet erhält. Wird eine Zuleitung unterbrochen, z. B. rechts bei Phase III, so fallen infolge der Verkettung des Drehstromes Phase HI und II aus. Die Phase I, die zunächst im Betriebszustand nur Spule i durchflossen hatte, fließt nun- über den Nullpunkt und über Spule a zum Netz zurück, jetzt aber entgegengesetzt. Dieses Bild ergibt sich nach der Störung. Stromrichtung und magnetischer Zustand sind im Augenblick des Maximalstromes einer Halbperiode dargestellt. Die magnetischen Kräfte beider Spulen addieren sich oder auch. sie unterstützen sich. Spule 3 bleibt stromlos.In the drawing (Fig. I c) a coil unit for three-phase current is shown, that in the operating state z. B. receives three phases from the network. Becomes a supply line interrupted, e.g. B. right in phase III, so fall due to the concatenation of the three-phase current Phase HI and II off. Phase I, which initially only flowed through coil i in the operating state had, now flows back to the network via the zero point and via coil a, but now opposite. This picture emerges after the disturbance. Current direction and magnetic State are shown at the moment of the maximum current of a half cycle. the magnetic forces of both coils add up or also. they support each other. Coil 3 remains de-energized.

Überlegung und Erprobung zeigen, daß die Unterbrechung auch in den beiden anderen Zuleitungen eintreten können, so daß also die gezeigten Vorgänge dem Schutz aller drei Phasen dienen können. Die gleiche Anordnung läßt sich nicht allein zum Schutze von Drehstrommotoren, sondern auch für andere Arten von Mehrphasenmotoren verwenden. Die auf dem gemeinsamen Magneteisen m liegenden drei Phasenspulen verhindern gegenseitig durch die Phasenverschiebung ein zu hohes Ansteigen der Ströme im Betrieb, während bei Störung der Strom einer Phase in beiden Spulen voll wirken kann. Neben der vorliegenden Anordnung, bei denen die Spulen durch Polschuhe getrennt auf einem geraden, gemeinsamen Magneteisen sitzen, ist es auch möglich, die Spulen selbst auf die Polschuhe zu setzen oder auch das Magneteisen als Ring mit zentral gerichteten Polschuhen und Spulen auszubilden.Consideration and testing show that the interruption also occurs in the two other supply lines can occur, so that the processes shown can serve to protect all three phases. The same arrangement cannot be made solely for the protection of three-phase motors, but also for other types of multi-phase motors use. Prevent the three phase coils lying on the common magnet iron m mutually due to the phase shift an excessively high increase in the currents during operation, while in the event of a disturbance, the current of one phase can have a full effect in both coils. Next to the present arrangement, in which the coils are separated by pole pieces on a sitting straight, common magnet iron, it is also possible to make the coils themselves to put on the pole pieces or the magnet iron as a ring with centrally directed Train pole pieces and coils.

In Fig. I a und I b ist die neue Anordnung im Prinzip dargestellt. Fig. I a zeigt, daß die Spulen i bis 3 dem Motor vorgeschaltet werden oder, wie Fig. Ib zeigt, im Nebenschluß zum Motor liegen. -In den Figuren sind drei Betätigungsarten aufgezeichnet.In Fig. I a and I b, the new arrangement is shown in principle. Fig. I a shows that the coils i to 3 are connected upstream of the motor or how Fig. Ib shows are shunted to the engine. -In the figures there are three types of actuation recorded.

In Fig. II ist das gemeinsame Magneteisen mit m bezeichnet, welches von seinen vier aufgesetzten Polschuhen p-p den gemeinsamen Anker a liegen hat, dieser wird durch die Federn f zurückgehalten.In Fig. II, the common magnet iron is denoted by m, which of its four attached pole pieces p-p has the common anchor a, this is held back by the springs f.

Auf dem gemeinsamen Magneteisen sind mit Unterbrechung durch die Polschuhe p-p drei oder mehr Spulen mit gleichen Amperewindungszahlen angeordnet, welche durch je eine Phase eines angeschfössenen Drehstrommotors durchflossen werden. Sind die Ströme aller drei oder mehr Phasen gleich, so ist''`\#der Magnetismus aller Spulen durch die Phasenverschiebung unerheblich. Werden aber durch Strö@nunterbrechung einer oder mehrerer Zuleitungen zwei oder mehr Phasen abgeschaltet oder beliebig im Werk oder auf der Straße unterbrochen, so wird mit Hilfe der von der übriggebliebenen Phase gespeisten beiden 'Spulen und mittefs des gemeinsamen Magneteisens m und der entsprechenden Polschuhe p-p der Anker a angezogen. Der durch den, Einphasenlauf erheblich verstärkte Einphasenstrom erhöht beträchtlich die Zugkraft der beiden Spulen, so daß mit dem Anker a gegen die beiden Federn f die Klinke k ausgelöst wird und somit der Winkelhebel h freigegeben wird. Damit kann die Schalterfeder sf den dreipolig gezeichneten Schalter von seinen sechs Kontakten abheben. Somit ist die Stromzuführung zum Drehstrommotor unterbrochen und .der Motor vor den schädlichen Folgen einer Einphasenüberlastung bewahrt. Das Wiedereinschalten geschieht in bekannter Weise durch Eindrücken des Hebels h durch den Druckknopf d. On the common magnet iron, with an interruption by the pole shoes pp, three or more coils with the same number of ampere-turns are arranged, each of which is traversed by a phase of an attached three-phase motor. If the currents of all three or more phases are the same, the magnetism of all coils is insignificant due to the phase shift. If, however, two or more phases are switched off or interrupted at will in the factory or on the road due to the interruption of one or more supply lines, the two coils fed by the remaining phase and the middle of the common magnetic iron m and the corresponding pole shoes pp will be used Anchor a tightened. The single-phase current, which is considerably increased by the single-phase run, increases the tensile force of the two coils considerably, so that the pawl k is triggered with the armature a against the two springs f and the angle lever h is thus released. This allows the switch spring sf to lift the three-pole switch from its six contacts. This means that the power supply to the three-phase motor is interrupted and the motor is protected from the harmful consequences of a single-phase overload. It is switched on again in a known manner by pressing the lever h through the push button d.

Eine zweite Anordnung ist in Fig. III wiedergegeben. Sie bildet ein Transformator, welcher als Primärwicklung- z. B. drei unabhängige hochohmige Spulen i bis 3 besitzt; sie können aber auch nach Fig. I a als Stromspulen zweckmäßig z. B. einem Drehstrommotor vorgeschaltet werden. Die vier Sekundärspulen liegen auf den Polschuhen p und können beliebig als Stromspulen hintereinandergeschaltet werden oder als Spannungsspulen parallel gelegt werden. Liegen alle drei primären Spulen gleichmäßig unter Spannung bzw. Strom, so ist der sekundäre Strom unerheblich.A second arrangement is shown in Fig. III. She makes one Transformer, which is used as a primary winding- z. B. three independent high-resistance coils i has to 3; But they can also be useful as current coils according to Fig. I a z. B. be connected upstream of a three-phase motor. The four secondary coils are on the pole pieces p and can be connected in series as power coils or placed in parallel as voltage coils. Are all three primary coils evenly under voltage or current, the secondary current is insignificant.

. Erst bei Unterbrechung einer Zuleitung, d. h. beim Ausbleiben zweier Phasen und Durchfluß der Restphase durch zwei Spulen der Primärwicklung, wird ein kräftiger Sekundärstrom erzeugt, 'der beliebig zu An- und Umschaltungen, Alarmvorrichtungen oder zur Betätigung von Anzeigerinstrumenten benutzt werden kann. 7i ist ein Ausgleichnebenschluß für den Magnetfluß.. Only when a supply line is interrupted, d. H. when two are absent Phases and flow of the remaining phase through two coils of the primary winding becomes a Generates powerful secondary current, 'which can be switched on and off at will, alarm devices or can be used to operate indicator instruments. 7i is an equalizing shunt for the magnetic flux.

Eine dritte Anordnung in Fig.IV betrifft Anzeigerinstrumente, die das Ausbleiben zweier Phasen z. B. in einem Drehstromnetz direkt anzeigen. Sie können aber auch durch Berührung des Zeigers d. an einem Hilfskontakt c in Anschlag- oder Nockenform (Ende- oder Durchgangsschaltung) andere Schaltvorgänge auslösen sowie Licht- und Alarmvorrichtungen betätigen.A third arrangement in Figure IV relates to indicating instruments which the absence of two phases z. B. directly display in a three-phase network. You can but also by touching the pointer d. at an auxiliary contact c in stop or Cam shape (final or through switching) trigger other switching processes as well Operate lights and alarms.

Bei diesem Anzeigerinstrument handelt es sich z. B. um ein Weicheiseninstrument, dessen Blechanker a auf .der drehbaren Zeigerwelle b befestigt ist. Eine Feder f, welche z. B. gleichzeitig als Stromzuführung eines Relaisstromkreises benutzt werden kann, dient als Rückholfeder für den Zeiger. Entsprechend geformte Polschuhe p-p des Magneteisens m umfassen den Blechanker a. Die drei Phasenspulen i bis 3 befinden sich zwischen den Polschuhen auf dem Magneteisen. Zweckmäßig hierfür können die drei Phasenspulen als hochohmige Voltmeterspulen gewickelt sein. Sie können aber auch als Stromspulen z. B. in Verbindung mit dem Transformator (Fig. III) und zur Vorschaltung vor einen Drehstrommotor benutzt werden.This indicator instrument is, for. B. a soft iron instrument, the sheet metal armature a on .der rotatable pointer shaft b is attached. A spring f, which z. B. can also be used as a power supply for a relay circuit, serves as a return spring for the pointer. Correspondingly shaped pole shoes pp of the magnetic iron m enclose the sheet metal armature a. The three phase coils i to 3 are located between the pole pieces on the magnet iron. For this purpose, the three phase coils can expediently be wound as high-resistance voltmeter coils. But they can also be used as power coils z. B. can be used in connection with the transformer (Fig. III) and for upstream connection in front of a three-phase motor.

Ist aber eine Zuleitung unterbrochen und sind damit zwei Phasen fortgeblieben, so geht die übrigbleibende Phase auch hier durch zwei Spulen und zieht den Anker a mehr oder weniger stark an, so daß der Zeiger ausschlägt und sich sofort auf die Marke »Störung« einstellt, sowie über den Hilfskontakt c und das Relais die gewünschten Schaltvorgänge betätigt. Durch Anlegen "von Blechstreifen z. B. an die Polschuhe ist auch hier ein magnetischer Ausgleich möglich. Es sind natürlich noch andere Varianten, die hier nicht aufgeführt sind, z. B. auch durch vor- oder parallel geschaltete Widerstände, möglich, daß der Ausschlag für Störung in jeder Phase gleich ist und von der vollkommenen Betriebsstellung (alle drei Phasen eingeschaltet) möglichst verschieden ist. Da Hochspannungsmotoren direkt an hochgespannten Dreh-oder Mehrphasenstrom gelegt werden können, muß es auch möglich sein, sie gegen Einphasenlauf zu sichern, indem man die drei Einphasenspulen sinngemäß an die drei Hochspannungsphasen legt. Da dieses nicht direkt möglich ist, werden die drei Hochspannungsphasen einzeln herabgewandelt, und zwar beliebig in Spannung- oder Stromtöpfen (isolierte, besonders geschützte Strom- und Spannungswandler für Meßzwecke) und dann erst für die Vorrichtung gemäß der Erfindung in sinngemäßer Weise wie die niedrig gespannten Ströme und Spannungen verwendet.But if a supply line is interrupted and two phases have remained, so the remaining phase goes through two coils and pulls the armature a more or less strongly, so that the pointer deflects and immediately points to the brand »Fault« is set, as well as the desired ones via the auxiliary contact c and the relay Switching operations actuated. By placing sheet metal strips on the pole shoes, for example Magnetic compensation is also possible here. There are, of course, others Variants that are not listed here, e.g. B. also by upstream or parallel connected Resistances, possible that the deflection for disturbance is the same in each phase and from the perfect operating position (all three phases switched on) if possible is different. Because high-voltage motors are connected directly to high-voltage three-phase or multi-phase current can be placed, it must also be possible to secure them against single-phase operation, by connecting the three single-phase coils to the three high-voltage phases. Since this is not possible directly, the three high-voltage phases are separate downgraded, in any way in voltage or current pots (isolated, especially protected current and voltage transformers for measuring purposes) and only then for the device according to the invention in a manner analogous to the low-voltage currents and voltages used.

Auch hier tritt die Wirkung erst bei einer Zuleitungsunterbrechung und Ausfall zweier Phasen über die Strom- und Spannungstöpfe ein. Durch die Wirkung zweier Spulen mit dem Magneteisen m und ihrer Polschuhe p können auch hier alle vorgesehenen Schalt» und Signalvorgänge eingeleitet werden. Hierbei ist unerheblich, in welcher Verkettung die Spulen zusammengefaßt werden, nur müssen diese für Hoch- und Niederspannung gleichartig erfolgen.Here, too, the effect only occurs when the supply line is interrupted and failure of two phases via the current and voltage pots. By the effect Two coils with the magnetic iron m and their pole pieces p can all here too provided switching and signaling processes are initiated. It is irrelevant here in which chain the coils are grouped, only these have to be and low voltage take place in the same way.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multipole device for protection of rotating and Multi-phase motors against overload and against failure of two or more Phases, consisting of a coil for each phase on a common magnetic iron, whereby the coils are connected to the individual phases of the motor current, thereby characterized that apart from the strong outer poles between each two coils a pole piece is applied to the common magnet iron, which makes it possible becomes that an almost independent magnetic circuit can be formed for each coil and that if two or more phases fail, the coils fed by the residual phase on the common iron magnet despite their conditional phase opposition in their magnetic fluxes support each other and thus have a force and actuation effect to protect three- or multi-phase motors, in particular to switch them off, trigger, whereby by any magnetic shunts to the magnetic flux an adjustment the individual magnetic effects of the poles can be made.

2. Device according to claim i, characterized in that the composite magnetic effect two coils by means of an intermediate pole piece after failure of two or more Phases for any activation of a three-pole or multi-pole switch, for supply one or more transformer coils or one or more indicator instruments is used (Fg. II to IV).

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that that when used in high-voltage systems, the phase coils to protect high-voltage motors connected to the grid via transformers with pole pieces in between will.