DD260590A1 - Schaltungsanordnung fuer einen elektronischen hilfsphasenschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausschaltsteuergroesse fuer einen elektronischen Hilfsphasenschalter, der zum Ein- und Ausschalten des Anlasskondensators eines Einphasenasynchronmotors dient. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, die ohne galvanische Trennmittel eine drehzahlabhaengige elektrische Motorkenngroesse und eine drehzahlunabhaengige Groesse so miteinander verknuepft, dass der Triac des elektronischen Hilfsphasenschalters nicht mehr gezuendet wird, sobald eine der beiden Groessen einen vorbestimmten Grenzwert erreicht. Erfindungsgemaess wird dies dadurch geloest, dass eine Z-Diode zur Schwellwertbildung beinhaltet und mit einer Transistorkombination verbunden ist, die die Zuendung des Triacs beendet. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausschaltsteuergröße für einen elektronischen Hilfsphasenschalter, der zum Ein- und Ausschalten des in Reihe zur Hilfswicklung liegenden Anlaßkondensators eines Einphasenasynchronmotors dient.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, Einphasensynchronmotoren zum Erzielen eines hohen Anlaufmomentes neben der Hauptwicklung mit einer Anlaufhilfswicklung und einem in Reihe zu ihr liegenden Anlaßkondensator oder mit einer Betriebshilfswicklung und einem in Reihe zu ihr liegenden Betriebskondensator, dem ein zusätzlicher Anlaßkondensator parallelgeschaltet ist, auszustatten.

Zum Erreichen einer optimalen Anlaufcharakteristik sowie zum Schutz von Anlaßkondensator und Hilfswicklung ist es erforderlich, den Anlaßkondensator vor dem Erreichen der Nenndrehzahl des Motors oder nach einer maximal zulässigen Einschaltdauer abzuschalten.

Die Zu- und Abschaltung des Anlaßkondensators erfolgt zweckmäßigerweise mittels elektronischer Schalter, bei denen vorzugsweise Triacs, die durch bekannte Zündschaltungen angesteuert werden, die Schaltfunktion übernehmen.

Zur Erfüllung der Abschaltfunktion muß eine geeignete Steuergröße die Zündschaltung so beeinflussen, daß die Zündung des Triacs zum vorgesehenen Abschaltpunkt beendet wird. Für die Bildung dieser Ausschaltsteuergröße sind alle sich drehzahlabhängig ändernden elektrischen Motorkenngrößen, wie Motorgesamtstrom, Hauptwicklungsstrom, Hilfswicklungsspannung und Anlaßkondensatorspannung sowie als drehzahlunabhängige Größe die Zeit nach dem Motoreinschalten geeignet.

Ausschließlich zeitgesteuerte Hilfsphasenschalter sind z. B. aus der DE-OS 3 213728, der US-PS 3819995, der US-PS 4366426 oder der US-PS 4399394 bekannt, wobei die zeitabhängige Aufladung von Kondensatoren zur Beeinflussung der Zündung von Thyristoren oder Triacs genutzt wird. Weitere bekannte Schaltungen, die zeitabhängig wirken, werden z. B. in der DE-AS 2028455 oder der US-PS 3683250 gezeigt, wobei die zeitabhängige Erwärmung und Widerstandsänderung von PTC-Widerständen zur Beeinflussung der Zündung von Thyristoren oder Triacs herangezogen wird.

Nachteilig bei den genannten Schaltungen ist, daß nur bei ganz speziellen, vorher bekannten Lastverhältnissen eine definierte Abschaltdrehzahl eingehalten werden kann.

Die ausschließliche Nutzung drehzahlabhängiger elektrischer Motorkenngrößen zur Abschaltung des Anlaßkondensators ist ebenso bekannt, hat aber den Nachteil, daß die Hilfswicklung und der Anlaßkondensator gefährdet werden, falls der Motor nicht die Abschaltdrehzahl erreicht.

Es ist bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß zusätzlich zur drehzahlabhängigen Steuerung eine zeitabhängige Steuerung der Abschaltung des Anlaßkondensators vorgenommen wird. In der DE-OS 2146436 wird ein entsprechendes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei wird ein PTC-Widerstand als Vorwiderstand für die Zündschaltung des Triacs, der als Schalter zum Ein-und Ausschalten des Anlaßkondensators dient, eingesetzt. Falls bei Überlastung des Motors oder aus anderer Ursache derTriac nicht durch eine drehzahlabhängige Steuergröße zum Blockieren gebracht werden kann, bewirkt der PTC-Widerstand, der sich infolge des durch ihn fließenden Stromes erwärmt und damit einen allmählich zunehmenden Widerstand aufweist, daß die Zündung des Triacs beendet wird.

Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß das Blockieren des Triacs allmählich erfolgt, wodurch ein ungleichförmiger Lauf des Motors verursacht werden kann. Ein weiterer Nachteil hierbei ist, daß der Motor nach dem Trennen von der Motorspeisespannung und der Beseitigung eines eventuellen Überlast nicht sofort wieder mit der Hilfsphase anlaufen kann, da sich der PTC-Widerstand erst abkühlen muß, um eine erneute Zündung des Triacs zu ermöglichen. Eine andere Ausführung wird in der DE-OS 3206187 gezeigt, bei der die Abschaltung des Anlaßkondensators in Abhängigkeit einer Temperatur und der Zeit nach dem Motoreinschalten erfolgt.

Von Nachteil hierbei ist, daß keine drehzahlabhängige elektrische Motorkenngröße ausgewertet wird, weshalb der Abschaltvorgang nur bei gleichbleibenden, vorher bekannten Lastverhältnissen drehzahlgenau erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß für das Betreiben der Auswerteschaltung spezielle Schaltkreise verwendet werden, eine gesonderte Stromversorgung benötigt wird und eine direkte, galvanisch verbundene Einspeisung von drehzahlabhängigen elektrischen Mot'orkenngrößen nicht möglich ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die mit geringstem Aufwand an Bauelementen ein Steuersignal zur Abschaltung des Anlaßkondensators eines Einphasensynchronmotors erzeugt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, die ohne galvanische Trennmittel eine drehzahlabhängige elektrische Motorkenngröße, vorzugsweise die Anlaßkondensatorspannung, und eine drehzahlunabhängige Größe, vorzugsweise die Zeit nach dem Motoreinschalten, so miteinander verknüpft, daß derTriac des elektronischen Hilfsphasenschalters, der zum Ein- und Ausschalten des Anlaßkondensators dient, nicht mehr gezündet wird, sobald eine der beiden Größen einen vorbestimmten Grenzwert erreicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine drehzahlabhängige, vorzugsweise zur Anlaßkondensatorspannung proportionale, negative Gleichspannung und eine mit der Zeit nach dem Mptoreinschalten ansteigende, negative Gleichspannung zur Ausschaltsteuergröße für den elektronischen Hilfsphasenschalter verknüpft werden.

Die Schaltungsanordnung ist dabei so ausgeführt, daß die drehzahlabhängige Gleichspannung der Katode einer ersten Diode zugeführt wird und die zeitabhängige Gleichspannung, die mittels eines Spannungsteilers über einen Kondensator gebildet wird, der Katode einer zweiten Diode zugeführt wird und die Anoden beider Dioden mit der Anode einer spannungsabhängigen Z-Diode verbunden sind, die ihrerseits die Schaltelemente ansteuert, die die Zündung des Triacs beeinflussen.

Die eingekoppelten drehzahl- und zeitabhängigen Spannungen erreichen bei der vorgesehenen Abschaltdrehzahl bzw. bei der maximal zulässigen Einschaltdauer des Anlaßkondensators einen solchen Wert, daß die Z-Diode leitend wird und die nachfolgenden Schaltelemente die Zündung des Triacs beenden. Die eingekoppelten Spannungen, die Wirksamkeit der Schaltelemente, die die Zufuhr der Zündspannung zum Triac beenden, und die Zündspannung des Triacs beziehen sich auf ein gemeinsames Bezugspotential.

Als Schaltelemente zur Beendigung der Zündung des Triacs können ein Thyristor oder eine im Verhalten gleichwertige Schaltung zweier komplementärer Transistoren eingesetzt werden. Die Schaltelemente sind so zu schalten, daß deren Steuerelektrode an der Katode der Z-Diode liegt.

Als drehzahlabhängige elektrische Motorkenngröße kann anstelle der Anlaßkondensatorspannung ebenso die Hilfswicklungsspannung dienen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.

Der dargestellte Einphasensynchronmotor M1 besitzt eine Hauptwicklung W1 und eine Hilfswicklung W2, die mit einem Anlaßkondensator C1 in Reihe liegt. Zum Anlaßkondensator C1 kann zusätzlich ein Betriebskondensator C2 parallelgeschaltet sein. In diesem Fall ist die Hilfswicklung W2 zugleich Anlauf- und Betriebshilfswicklung.

Das Ein- und Ausschalten des Anlaßkondensators C1 übernimmt ein Triac V1.

Mit Anlegen der Motorspeisespannung an die Netzschlüsse L1 und L2 wird derTriac V1 durch die Zündschaltung A2 über den Triac V7 auf bekannte Weise gezündet. Die Transistoren V5 und V6 befinden sich zunächst im gesperrten Zustand. Die Anlaßkondensatorspannung wird in der Gleichrichterstufe A1 durch einen Spannungsteiler geteilt und sogleichgerichtet, daß eine zur Anlaßkondensatorspannung proportionale negative Gleichspannung UE1 zur Verfügung steht. Diese gelangt über die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode V2 an die Anode der Z-Diode V4. Ebenfalls an die Anode der Z-Diode V4 gelangt über die Diode V3 die negative Gleichspannung UE 2 des Kondensators C3, welche durch Aufladung über die als

Spannungsteiler wirkenden Widerstände R1 und R 2 aus der von der Zündschaltung A 2 gelieferten konstanten negativen Gleichspannung UG gebildet wird! Die Spannung UE 2 weist demzufolge einen mit dem Motoreinschalten beginnenden Anstieg auf.

Sobald eine der Gleichspannungen UE1 oder UE 2, unter Vernachlässigung der Flußspannungen der Dioden V2 und V3 und der Basis-Emitter-Schwellspannung des Transistors V 5, die Du rchbruchspa η nung der Z-DiodeV4 überschreitet, wird der Transistor V 5 durchgeschaltet, wodurch auch der Transistor V 6 leitend wird, der seinerseits wiederum den Transistor V5 im durchgeschalteten Zustand hält. Die Zündspannung UZ geht daraufhin gegen Nu II, so daß die Zündung des Triacs V1 schlagartig beendet wird.

Die drehzahlabhängige, vorzugsweise zur Anlaßkondensatorspannung proportionale Gleichspannung UE1, die zeitabhängige Gleichspannung UE 2, die Gleichspannung UG und die Zündspannung UZ beziehen sich allesamt auf das Bezugspotential UO. Zur Verarbeitung positiver Gleichspannungen UE1 undUE2 sind die Dioden V2undV3unddie Z-Diode V 4 entgegengesetzt zu polen und die Transistoren V5 und V6 jeweils durch ihren Komplementärtyp zu ersetzen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausschaltsteuergröße für einen elektronischen Hilfsphasenschalter, welcher als elektronisches Leistungsschaltelement vorzugsweise einen Triac besitzt, dessen Zündung nach dem Einschalten des Einphasenasynchronmotors beginnt und nach dem Erreichen vorbestimmter Grenzwerte, insbesondere der Abschaltdrehzahl und der maximal zulässigen Einschaltdauer des Anlaßkondensators, beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltungsanordnung im wesentlichen aus den Dioden (V2 und V3), der Z-Diode (V4) und den Transistoren (V5 und V6) besteht und so ausgeführt ist, daß eine erste, drehzahlabhängige, vorzugsweise zur Anlaßkondensatorspannung proportionale, negative Gleichspannung (UE 1) der Katode der Diode (V2) zugeführt wird und eine zweite, mit der Zeit nach dem Motoreinschalten ansteigende, negative Gleichspannung (UE 2) der Katode der Diode (V3) zugeführt wird und beide Gleichspannungen (UE 1 und UE 2) durch Verbinden der Anoden der beiden Dioden (V2 und V3) zu einer Ausschaltsteuergröße verknüpft und anschließend der Anode einer spannungsabhängigen Z-Diode (V4) zugeführt wird, welche ihrerseits die Transistoren (V5 und V6) durchsteuert, sobald eine der beiden Gleichspannungen (UE 1 und UE 2) einen gemeinsamen Schwellwert überschreitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (V 5) ein pnp-Typ und der Transistor (V6) ein npn-Typ ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verarbeitung positiver Gleichspannungen (UE 1 und UE 2) bezüglich des Bezugspotentials (UO) die Dioden (V2 und V3) und die Z-Diode (V4) entgegengesetzt gepolt werden, der Transistor (V5) ein npn-Typ und der Transistor (V 6) ein pnp-Typ ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Transistoren (V 5 und V6) ein Thyristor eingesetzt wird, dessen Steuerelektrode mit der Z-Diode (V4) verbunden ist.