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Asynchroner Einphasenmotor ndt Kunstphase und Einrichtung für elektrische Bremsung Die Erfindung betrifft einen asynchronen Einphasenmotor mit Kunstphase und Einrichtung für elektrische Bremsung.
Die bekannten asynchronen Einphasenmotoren mit Kunstphase haben sich wegen ihrer Einfachheit und Betriebssicherheit ein weites Anwendungsgebiet erobert. Am bekanntesten sind die Kondensatormotoren, die in den meisten Fällen mit einem Druckknopfschalter ausgerüstet sind, der beim Anlassen die Kunstphase zuschaltet (wodurch der Motor als Zweiphasenmotor anläuft), nach dem Anlauf des Motors jedoch beim Loslassen des Druckknopfes die Kunstphase abschaltet und den Motor als gewöhnlichen Einphasenmotor weiterlaufen lässt. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, den Motor dauernd mit der Kunstphase (als Zweiphasen- Motor) laufen zu lassen.
Allerdings konnte das Problem der elektrischen Bremsung bei den bekannten asynchronen Einphasenmotoren mit Kunstphase bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst werden. Der zu einer wirksamen Bremsung erforderliche Schaltungsaufwand erwies sich in der Praxis als wirtschaftlich untragbar. Infolgedessen stiess auch die Durchführung der mit der Bremsung eng zusammenhängenden Sicherungsmassnahmen, z. B. gegen Hineingreifen in ein mit dem Motor starr gekuppeltes Maschinenteil vor dem völligen Stillstand des Motors, auf erhebliche Schwierigkeiten.
Durch die Erfindung sollen die geschilderten Nachteile beseitigt werden.
Der den Gegenstand der Erfindung darstellende asynchrone Einphasenmotor mit Kunstphase und Einrichtung für elektrische Bremsung ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) die eine der durch einen Netzschalter abschaltbaren Stromzuleitungen weist zwei parallele, mittels eines Bremsschalters wahlweise an die eine Anschluss- klemme der Hauptwicklung des Motors anschliessbare Zweige auf, von denen der eine einen Arbeitswiderstand aufweist, während im anderen Zweig eine erste Diode mit Durchlassrichtung zum Motor und ein Bremswiderstand in Serie angeordnet sind;
b) an die Verbindung zwischen der ersten Diode und dem Bremswiderstand ist eine zur Hauptwicklung des Motors parallel geschaltete zweite Diode mit Durchlass- richtung zur ersten Diode angeschaltet.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Motors schematisch dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform, bei der die Kunstphase aus einer Hilfswicklung und einer ihr vorgeschalteten, nicht überbrückbaren induktiven Reaktanz besteht, Fig.2 eine zweite Ausführungsform, bei der die Kunstphase aus einer Hilfswicklung und einer ihr vorgeschalteten, überbrückbaren kapazitiven Reaktanz besteht, Fig, 3 die der Fig. 2 entsprechende Ausführungsform als Zentrifugenantrieb mit einer als Deckelverriegelung wirkenden Sicherungseinrichtung.
In Fig. 1 ist das Schaltschema einer einfachen Ausführungsform des erfindungsgemässen Motors veranschaulicht. Hierbei besteht die Kunstphase des Motors M aus einer gegenüber der Hauptwicklung a räumlich um 90 verschobenen Hilfswicklung b, der zwecks Phasenverschiebung eine Reaktanz c - im vorliegenden Falle in Form einer Drosselspule - vorgeschaltet ist. Die von den beiden Netzanschlusspunkten R, T zu den An- schlussklemmen 9 bzw. 11 der Hauptwicklung a des Motors M führenden Stromzuleitungen sind durch einen - im vorliegenden Falle einpoligen - Netzschalter dl vom Netz abschaltbar.
Die an den Netzanschlusspunkt R angeschlossene Stromzuleitung teilt sich am Kontaktpunkt 4 in zwei parallele Zweige, von denen der eine einen Arbeitswiderstand e1 aufweist; dieser Arbeitswiderstand kann der normale Leitungswiderstand des betreffenden Zweiges sein oder aber ein zusätzlicher Widerstand zu einem später zu beschreibenden Zweck. Im anderen, vom Kontaktpunkt 4 wegführenden Zweig sind eine erste Diode f1 mit Durchlassrichtung zum Motor M und
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ein Bremswiderstand e2 in Serie angeordnet.
Mittels eines Bremsschalters d, ist wahlweise einer der beiden Zweige an die Anschlussklemme 9 der Hauptwicklung a des Motors M anschliessbar. Zwischen der ersten Diode f1 und dem Bremswiderstand e2 liegt eine zur Hauptwicklung a des Motors M parallel geschaltete zweite Diode f2 mit Durchlassrichtung zur ersten Diode f, In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung liegt der mit dem Kontaktpunkt 1 verbundene Kontakthebel des Netzschalters dl am Kontaktpunkt 2, d. h. der Motor M ist vom Netz abgeschaltet; der mit dem Kontaktpunkt 8 verbundene Kontakthebel des Bremsschalters d2 liegt am Kontaktpunkt 7.
Wird nun der Netzschalter d1 eingeschaltet, d. h. sein Kontakthebel an den Kontaktpunkt 3 gelegt, so fliesst ein Strom vom Netzanschluss- punkt R über die Kontaktpunkte 1, 3, 4, 5 durch den Arbeitswiderstand e1, über die Kontaktpunkte 6, 7, 8, 9 durch die Hauptwicklung a sowie durch die induktive Reaktanz c und die Hilfswicklung b zum Kontaktpunkt 11 und von hier über den Kontaktpunkt 12 zum Netz- anschlusspunkt T.
Infolge dieses Stromflusses läuft der Motor M an. Da die der Hilfswicklung b vorgeschaltete Reaktanz c nicht überbrückbar ist, läuft der Motor M auch nach dem Erreichen seiner Betriebsdrehzahl als Zweiphasenmotor weiter. Nach dem Ausschalten des Netzschalters dl läuft der nun als Generator arbeitende Motor infolge seiner Wucht bzw. der Wucht der mit ihm starr gekup- pelten Arbeitsmaschine zunächst mit nur langsam abnehmender Drehzahl weiter.
Sobald man jedoch den Kontakthebel des Bremsschalters d2 an den Kontakt 16 legt, wird der Bremsstromkreis geschlossen, und der Bremsstrom fliesst von der Anschlussklemme 11 über den Kontaktpunkt 12, durch die zweite Diode f2, über die Kontaktpunkte 13, 14, durch den Bremswiderstand e2, über die Kontaktpunkte 15, 16, 8 zur Anschlussklemme 9.
Wegen der zweiten Diode f2 kann jeweils nur jede zweite Halbwelle des Brems-Wechselstromes zur Bremsung herangezogen werden, aber da sich hierbei ein pulsierender Gleichstrom ergibt, ist die Bremswirkung bei entsprechender Bemessung des Bremswiderstandes e2 kräftiger als ohne die zweite Diode f2 in der Verbindungsleitung der Kontaktpunkte 12 und 13. Wenn der Motor M infolge der Bremsung zum Stillstand gekommen ist, legt man den Kontakthebel des Bremsschalters d2 an den Kontakt 7 zurück, wodurch sich wieder die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung ergibt.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 lediglich dadurch, dass die der Hilfswicklung b vorgeschaltete Reaktänz c kapazitiv und mittels eines Phasenschalters d3 überbrückbar ist.
Ausserdem sind der Bremsschalter d2 und der Phasenschalter d3 mechanisch so miteinander gekoppelt, dass beim Umschalten des Bremsschalters d2 in die Bremsstellung gleichzeitig durch den Phasenschalter d, die kapazitive Reaktanz c überbrückt und die Phasenverschiebung zwischen der Hauptwicklung a und der Hilfswicklung b des als Generator arbeitenden Motors M aufgehoben wird. Dies führt zu einer Verstärkung der Bremswirkung. Selbstverständlich könnten der Bremsschalter d2 und der Phasenschalter d3 statt mechanisch ebenso gut elektrisch miteinander in Wirkverbindung stehen.
Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild einer der Fig. 2 entsprechenden Ausführungsform als Zentrifugenantrieb mit einer als Deckelverriegelung wirkenden Sicherungs- einrichtung. Insbesondere bei Wäschezentrifugen (Wäscheschleudern) muss dafür Sorge getragen werden, dass nach dem Abschalten des Antriebsmotors der Dek- kel des Zentrifugengehäuses so lange nicht geöffnet werden kann, bis die mit dem Motor starr gekuppelte Schleudertrommel bis zum Stillstand gekommen ist oder den Stillstand wenigstens nahezu erreicht hat.
Zu diesem Zweck ist gemäss Fig. 3 der Bremswiderstand e2 als auf einem im Zentrifugengehäuse angeordneten Permanentmagneten g2 sitzende Wicklung ausgebildet. Den dem Deckel h des Zentrifugengehäuses zugewandten Polen S2, N2 liegen jeweils die gleichnamigen Pole S1 bzw. Ni eines im Deckel h des Zentrifugengehäuses sitzenden Permanentmagneten g1 gegenüber, so dass sich bei stromloser Wicklung e2 die Permanentmagneten g1, 92 gegenseitig abstossen und den Deckel h des Zentrifugengehäuses zu öffnen versuchen.
Durch eine an sich bekannte, in der Zeichnung jedoch nicht dargestellte mechanische oder elektrische Einrichtung ist der Deckel h während der Einschaltdauer des Motors M verriegelt. Wenn nun nach dem Ausschalten des Motors M der letztere in der bereits früher beschriebenen Weise elektrisch gebremst wird, fliesst der pulsierende Brems- Gleichstrom auch durch die Wicklung e2, die auf dem Permanentmagnet g2 so angeordnet ist, dass der Strom- fluss ein dem Feld des Permanentmagneten g2 entgegenwirkendes Magnetfeld aufbaut;
die Windungen der Wicklung e2 sind so bemessen, dass das durch den Bremsstrom aufgebaute Gegen-Magnetfeld stärker ist als das Magnetfeld des Permanentmagneten g2, d. h. dass das Gegen-Magnetfeld den im Deckel h sitzenden Permanentmagneten g1 kräftig anzieht und dadurch den Deckel h während des Bremsvorganges gegen Öffnen sichert. Erst wenn der Bremsstrom unter einen vorbestimmten Wert gesunken ist (welcher der beim Öffnen des Zentrifugengehäuses h höchstzulässigen Drehzahl der Schleudertrommel entspricht), wird das Magnetfeld des Permanentmagneten g2 wieder wirksam und gibt den Deckel h frei.
Wie in Fig. 3 angedeutet, stehen der Netzschalter dl, der Bremsschalter d2 und der Phasenschalter d3 miteinander in Wirkverbindung. Der Arbeitswiderstand e1 bildet die Heizwicklung einer als Motorschutzschalter mit thermisch verzögerter 17berstromauslösung ausgebildeten Sicherungseinrichtung.
Insbesondere mit der Ausführungsform nach Fig. 3 wird - nicht nur bei Zentrifugen, sondern in zweckentsprechender Abwandlung auch bei anderen Arbeitsmaschinen - ein bisher unerreichtes Maximum an Betriebssicherheit erzielt.
Die Erfindung ist keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann zahlreiche, im Ermessen des Durchschnittsfachmannes liegende Abänderungen erfahren.
Beispielsweise könnten bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Permanentmagnet g2 durch einen Eisenkern und der Permanentmagnet g1 durch einen Eisenanker ersetzt sein, und der Arbeitswiderstand e1 könnte in Form einer zweiten, getrennten Wicklung neben der ersten Wicklung e2 auf dem Eisenkern sitzen. In diesem Falle würde während der Einschaltdauer des Motors M der die Wicklung e1 durchfliessende Motorstrom durch das von ihm erzeugte Wechselstrom-Ma- gnetfeld den Zentrifugendeckel h verriegeln;
während des Bremsvorganges dagegen würde die Deckelverriegelung durch das vom Bremsstrom erzeugte GleichstromMagnetfeld bewirkt.
Ferner könnte beispielsweise der Netzschalter dl als Zeitschalter ausgebildet sein oder mit einem Zeitschalt-
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werk zusammenwirken, um nach einer vorbestimmten Zeitspanne den Motor M abzuschalten und gegebenenfalls weitere, zu einem bestimmten Arbeitsprogramm gehörende Arbeitsabläufe einzuleiten oder durchzuführen.
Schliesslich könnten zwei oder mehrere, gegebenenfalls in Wirkverbindung miteinander stehende Schalter nach dem Baukastenprinzip mittels Steckverbindungen zu einer auseinandernehmbaren Schaltgruppe vereinigt sein.