Vorlesung_Schuetzschaltung

Prof. Dr.-Ing. Cihat Karaali
Fachbereich Feinwerktechnik
2005-03-17
1. Antrieb-Schützsteuerungen
Das Schütz (Steuerglied) definiert man als ein elektromagnetischer Schalter mit
magnetischer Betätigungskraft. Der Schalter wird in die Ausgangslage (Ruhestellung)
zurückgebracht, wenn der elektromagnetische Effekt nicht mehr vorhanden ist, mit anderen
Worten wenn die Schützspule stromlos ist. D.h., nur solange eine mechanische Kraft auf den
Taster wirkt, so bleibt das Schütz eingeschaltet.
In der Steuerungstechnik (auch der Antriebstechnik) wird die Ein- und Umschaltung von
Drehzahl oder Drehrichtung von z.B. Drehstromantriebsmotoren (Stellglied) auch durch
Schütz-Steuerschaltungen und deren Kombinationen realisiert. Eine einfache SchützSteuerschaltung zum Einschalten eines Antriebes ist die sog. Selbsthalteschaltung, die aus
dem Steuerstrom- und Leistungsstromkreis (Arbeitsstromkreis) besteht und im unteren
Bild dargestellt ist.
Funktionsweise:
Der Steuerstromkreis arbeitet selbst mit geringer Steuerenergie und
kann hohe Energien im Leistungsstromkreis wirksam schalten. Der
Steuerstromkreis ist so konzipiert, dass auch nach Betätigung des EINTasters S1 der Einschaltzustand erhalten bleibt. Das Schütz K1 ist bei
Betätigung des EIN-Tasters mit der Versorgungsspannung des
Steuerstromkreises verbunden und schaltet ein. Dadurch schließt der
Kontakt K1 (Schließer) des Steuerstomkreises und auch des
Leistungsstromkreises K1 (Schließer). Über den Schließer des
1
Steuerstromkreises ist dann die Schützspule weiterhin an die
Versorgungsspannung geschaltet, selbst wenn der EIN-Taster
losgelassen wird (Selbsthaltung). Das Schütz kann nur dann und
ausschließlich dann ausgeschaltet werden, wenn der AUS-Taster S0
betätigt wird (S0 dominant, vorherrschend). Wenn danach erneut
eingeschaltet werden soll, dann kann dies wieder mit der Betätigung
des EIN-Tasters möglich sein.
Mit diesem geringen Aufwand an Energie im Steuerstromkreis, besteht
die Möglichkeit höhere Energien im Leistungsstromkreis zu schalten
(K1 im Leistungsstromkreis geschlossen), wenn der Verbraucher (hier
LED als Simulationsleuchte) an die separate Versorgungsquelle
geschaltet wird.
Das untere Bild zeigt den Betriebszustand der obigen Selbsthalteschaltung nach einmaliger
Betätigung und Loslassen des EIN-Tasters S1:
Das nächste Bild zeigt den Betriebszustand nach der Betätigung des AUS-Tasters.
Der Stromkreis ist unterbrochen und das Schütz K1 ist stromlos und folgerichtig
öffnen die beiden Schließer K1 des Steuer- und Leistungsstromkreises. Die
Leuchtdiode erlischt.
2
Wird die Selbsthalteschaltung zur Steuerung eines Antriebsmotors eingesetzt und ist der
Antriebsmotor durch z.B. Überstrom gefährdet, dann soll der Steuerstromkreis die
Möglichkeit haben, durch einen zusätzlichen Öffner S2 (Hilfsöffner) in seiner Längsachse
das Schütz (und damit die Antriebssteuerung) zu deaktivieren. In diesem Fall wird der
Hilfsöffner wie der AUS-Taster fungieren.
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Beispiel:
Für die Änderung der Drehrichtung eines Antriebs durch Antrieb-Schützsteuerungen ist das
Vorhandensein eines Hilfsöffners S2 im Steuerstromkreis unentbehrlich. Man verwendet so
viele Steuerstromkreise mit Hilfsöffner, wie die Anzahl der außenseitigen Zuleitungen eines
Antriebs. Um eine definierte Drehrichtung des Antriebs zu gewährleisten, müssen die
Zuleitungen umgeschaltet werden.
Will man den Links- und Rechtslauf des Drehstrom-Antriebs ermöglichen, dann genügen nur
zwei Zuleitungen an die Netzspannung miteinander zu tauschen. Soll der Tausch mit Hilfe
einer Schützen-Steuerung erfolgen, dann ist es offensichtlich, dass die beiden
Schützschaltungsaufbauten mit Halteschaltung äquivalent sein sollen und aufgrund einer
Kurzschlußgefahr nicht gleichzeitig aktiviert werden dürfen (Wendeschützsteuerung). D.h.
es ist eine gegenseitige Verriegelung der Schütze erforderlich.
Die besondere Charakterisierung der Wendeschützsteuerung lässt sich dadurch erklären,
dass nach der Betätigung der z.B. Linkslauf-Taste die Schaltung in Selbsthaltung agiert und
harrt, und eine nachfolgende Betätigung einer Rechtslauf-Taste danach unwirksam bleibt.
Entgegengesetzt gilt auch analog der gleiche Vorgang für Rechtslauf-Taste. Wie schon
vorhin erwähnt ist ein gleichzeitiges Drücken von Links- und Rechtslauf-Taste
ausgeschlossen.
Die Synthese der Wendeschützsteuerung lässt sich auch nach dem Verfahren der
Wahrheitstabelle, Funktionsgleichung, Steuerschaltung und den Richtlinien für die ODERund UND-Schaltung (Parallel- und Reihenschaltung) von Schließer und Öffner vollziehen.
Wahrheitstabelle:
S0
(AUSTaster)
0
0
0
0
1
1
1
1
S1
(SL)
S2
(SR)
K1
(links)
K2
(rechts)
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
Funktionsgleichung für K1 und K2:
K1  K 2  S1 S 0
K 2  K1  S 2  S 0
4
Wendeschütz-Steuerschaltung:
Linkslauf durch Betätigung der S1-Taste: Anschließende Betätigung der S2-Taste
bleibt wirkungslos (verriegelt). Umschalten nur durch die S0-Taste möglich.
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Rechtslauf durch Betätigung der S2-Taste: Anschließende Betätigung der S1-Taste
bleibt wirkungslos (verriegelt). Umschalten nur durch die S0-Taste möglich.
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