DD260590A1

DD260590A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR AN ELECTRONIC AUXILIARY PHASE SWITCH

Info

Publication number: DD260590A1
Application number: DD30226787A
Authority: DD
Inventors: Thomas Zwicker; Wolfgang Zwicker
Original assignee: Grunhain Elektromotorenwerk
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1988-09-28

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. 1The invention relates to a circuit arrangement for generating a Ausschaltsteuergroesse for an electronic auxiliary phase switch, which is used for switching on and off of the starting capacitor of a Einphasenasynchronmotors. The object of the invention is to develop a circuit arrangement without galvanic release means a speed-dependent electrical engine identification and a drehzahlunabhaengige size linked together so that the triac of the electronic auxiliary phase switch is no longer hailed once one of the two sizes reaches a predetermined limit. According to the invention, this is achieved by including a Zener diode for thresholding and connecting it to a transistor combination that terminates the firing of the triac. Fig. 1

Description

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Field of application of the invention

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.The invention relates to a circuit arrangement for generating a Ausschaltsteuergröße for an electronic auxiliary phase switch, which serves for switching on and off of lying in series with the auxiliary winding starting capacitor of a Einphasenasynchronmotors.

Characteristic of the known state of the art

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.It is known to equip single-phase synchronous motors for achieving a high starting torque in addition to the main winding with a starting auxiliary winding and a starter capacitor in series with it or with an auxiliary operating winding and a series-lying operating capacitor to which an additional starter capacitor is connected in parallel.

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.To achieve an optimal start-up characteristic and to protect the starting capacitor and auxiliary winding, it is necessary to turn off the starting capacitor before reaching the rated speed of the motor or after a maximum duty cycle.

Die Zu- und Abschaltung des Anlaßkondensators erfolgt zweckmäßigerweise mittels elektronischer Schalter, bei denen vorzugsweise Triacs, die durch bekannte Zündschaltungen angesteuert werden, die Schaltfunktion übernehmen.The connection and disconnection of the starting capacitor is advantageously carried out by means of electronic switches, in which preferably triacs, which are controlled by known ignition circuits, take over the switching function.

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.To meet the shutdown function, a suitable control variable must influence the ignition circuit so that the ignition of the triac is terminated for the intended shutdown. For the formation of this Ausschaltsteuergröße are all speed-dependent changing electrical motor characteristics, such as total motor current, main winding current, auxiliary winding voltage and starting capacitor voltage and speed-independent size, the time after the engine is switched on suitable.

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.Exclusively timed auxiliary phase switches are z. Example, from DE-OS 3 213728, US-PS 3819995, US-PS 4366426 or US-PS 4399394 known, the time-dependent charging of capacitors is used to influence the ignition of thyristors or triacs. Other known circuits that act time-dependent, z. As shown in DE-AS 2028455 or US-PS 3683250, wherein the time-dependent heating and resistance change of PTC resistors is used to influence the ignition of thyristors or triacs.

Nachteilig bei den genannten Schaltungen ist, daß nur bei ganz speziellen, vorher bekannten Lastverhältnissen eine definierte Abschaltdrehzahl eingehalten werden kann.A disadvantage of the circuits mentioned is that only at very specific, previously known load conditions, a defined shutdown speed can be met.

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.The exclusive use of speed-dependent electrical motor characteristics for switching off the starting capacitor is also known, but has the disadvantage that the auxiliary winding and the starting capacitor are at risk if the engine does not reach the shutdown speed.

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.It is known to avoid this disadvantage in that in addition to the speed-dependent control, a time-dependent control of the shutdown of the starter capacitor is made. In DE-OS 2146436 a corresponding embodiment is shown. In this case, a PTC resistor is used as a series resistor for the ignition circuit of the triac, which serves as a switch for switching on and off of the starter capacitor. If, on overloading the engine or for other reasons, the triac can not be blocked by a speed-dependent control variable, the PTC resistor, which heats up due to the current flowing through it and thus has a gradually increasing resistance, causes the ignition of the triac to stop becomes.

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.A disadvantage of this solution is that the blocking of the triac is gradual, which may cause a nonuniform running of the motor. Another disadvantage here is that the motor can not start immediately after the disconnection of the motor supply voltage and the elimination of a possible overload again with the auxiliary phase, since the PTC resistor must first cool down to allow re-ignition of the triac. Another embodiment is shown in DE-OS 3206187, in which the shutdown of the starting capacitor in response to a temperature and the time after the engine is switched on.

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.The disadvantage of this is that no speed-dependent electrical engine characteristic is evaluated, which is why the shutdown can be done speed accurate only at constant, previously known load conditions. Another disadvantage is that special circuits are used for operating the evaluation circuit, a separate power supply is required and a direct, galvanically connected feed of speed-dependent electrical Mot'orkenngrößen is not possible.

Object of the invention

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.The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned and to provide a circuit arrangement which generates a control signal for switching off the starting capacitor of a single-phase synchronous motor with the least expenditure on components.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention is in particular the object of the invention to develop a circuit arrangement which without galvanic release means a speed-dependent electrical motor parameter, preferably the starting capacitor voltage, and a speed independent variable, preferably the time after the engine start, so linked together that the triac of the electronic auxiliary phase switch, the Switching on and off of the starting capacitor is used, no longer ignited as soon as one of the two variables reaches a predetermined limit.

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.According to the invention the object is achieved in that a speed-dependent, preferably proportional to the starting capacitor voltage, negative DC voltage and with the time after the Mptoreinschalt rising, negative DC voltage to Ausschaltsteuergröße for the electronic auxiliary phase switch are linked.

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.The circuit arrangement is designed so that the speed-dependent DC voltage of the cathode of a first diode is supplied and the time-dependent DC voltage, which is formed by a voltage divider via a capacitor, the cathode of a second diode is supplied and the anodes of both diodes with the anode of a voltage-dependent Z-diode are connected, which in turn controls the switching elements that affect the ignition of the triac.

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.The coupled speed- and time-dependent voltages reach at the intended shutdown speed or at the maximum allowable duty cycle of the starter capacitor such a value that the Zener diode becomes conductive and the subsequent switching elements terminate the ignition of the triac. The coupled voltages, the effectiveness of the switching elements, which terminate the supply of the ignition voltage to the triac, and the ignition voltage of the triac refer to a common reference potential.

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.As switching elements for the termination of the ignition of the triac, a thyristor or a circuit equivalent in behavior of two complementary transistors can be used. The switching elements are to be switched so that their control electrode is located on the cathode of the Zener diode.

Als drehzahlabhängige elektrische Motorkenngröße kann anstelle der Anlaßkondensatorspannung ebenso die Hilfswicklungsspannung dienen.As a speed-dependent electrical motor characteristic can serve as the auxiliary winding voltage instead of the starting capacitor voltage.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.The invention will be explained below using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention.

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.The illustrated single-phase synchronous motor M1 has a main winding W1 and an auxiliary winding W2 connected in series with a starting capacitor C1. For starting capacitor C1, an operating capacitor C2 may additionally be connected in parallel. In this case, the auxiliary winding W2 is both start-up and operational auxiliary winding.

Das Ein- und Ausschalten des Anlaßkondensators C1 übernimmt ein Triac V1.The switching on and off of the starting capacitor C1 accepts a 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 alsWhen the motor supply voltage is applied to the network connections L1 and L2, the triac V1 is ignited in a known manner by the ignition circuit A2 via the triac V7. The transistors V5 and V6 are initially in the locked state. The starting capacitor voltage is divided in the rectifier stage A1 by a voltage divider and rectified rectified that a negative DC voltage UE1 proportional to the starting capacitor voltage is available. This passes through the forward-biased diode V2 to the anode of the Zener diode V4. Also at the anode of the Zener diode V4 passes via the diode V3, the negative DC voltage UE 2 of the capacitor C3, which by charging over as

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.Voltage dividing resistors R1 and R2 is formed from the supplied from the ignition circuit A 2 constant negative DC voltage UG! The voltage UE 2 therefore has an increase starting with the motor starting.

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.As soon as one of the DC voltages UE1 or UE2, neglecting the forward voltages of the diodes V2 and V3 and the base-emitter threshold voltage of the transistor V5, exceeds the breaking voltage of the Zener diode V4, the transistor V5 is turned on, as a result of which the transistor V 6 is turned on, which in turn holds the transistor V5 in the on state. The ignition voltage UZ then goes against Nu II, so that the ignition of the triac V1 is stopped abruptly.

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.The speed-dependent, preferably proportional to the starting capacitor voltage DC voltage UE1, the time-dependent DC voltage UE 2, the DC voltage UG and the ignition voltage UZ all relate to the reference potential UO. To process positive DC voltages UE1 and UE2, the diodes V2 and V3 and the Zener diode V4 are opposite to poles and the transistors V5 and V6 are replaced by their complementary type, respectively.

Claims

1. Circuit arrangement for generating a Ausschaltsteuergröße for an electronic auxiliary phase switch, which preferably has a triac as electronic power switching element whose ignition starts after switching on the Einphasenasynchronmotors and after reaching predetermined limits, in particular the cut-off speed and the maximum duty cycle of the starter capacitor is terminated, characterized in that this circuit consists essentially of the diodes (V2 and V3), the Zener diode (V4) and the transistors (V5 and V6) and is designed so that a first, speed-dependent, preferably proportional to the starting capacitor voltage, negative DC voltage (UE 1) of the cathode of the diode (V2) is supplied and a second, with the time after the motor start rising, negative DC voltage (UE 2) of the cathode of the diode (V3) is supplied and both DC voltages (UE 1 and UE ) by connecting the anodes of two diodes (V2 and V3) linked to a Ausschaltsteuergröße and then the anode of a voltage-dependent Zener diode (V4) is supplied, which in turn controls the transistors (V5 and V6), as soon as one of the two DC voltages (UE 1 and UE 2) a exceeds common threshold.

2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the transistor (V 5) is a PNP type and the transistor (V6) is an NPN type.

3. A circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that when processing positive DC voltages (UE 1 and UE 2) with respect to the reference potential (UO), the diodes (V2 and V3) and the Zener diode (V4) are oppositely poled, the Transistor (V5) is an npn type and the transistor (V 6) is a pnp type.

4. A circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that instead of the transistors (V 5 and V6), a thyristor is used, whose control electrode is connected to the Zener diode (V4).