Einrichtung zur Drehzahländerung bei Einphasen-Wechselstrommotoren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahländerung bei Einphasen-Wechselstrommotoren
mit Betriebskondensator auf niedrigere Drehzahlen als die Nenndrehzahl.Device for changing the speed of single-phase AC motors
The invention relates to a device for changing the speed of single-phase AC motors
with operating capacitor to speeds lower than the nominal speed.
Die Einphasen-Wechselstrommotoren werden vielfach verwendet zum Antrieb
kleinerer Maschinen für das Gewerbe als auch zum Antrieb von Büromaschinen, Haushaltmaschinen,
Ventilatoren und Belüftungsanlagen. Je nach der Leistung, der Art des Betriebes
und der Anlaufverhältnisse werden Motoren mit Anlaufkondensator oder Betriebskondensator
oder mit beiden verwendet. Auf Grund der wechselnden Anforderungen ist eine Reihe
von Schaltungen, insbesondere für den Anlauf, bekanntgeworden; entweder um ein besonders
hohes Anlaufmoment zu erhalten oder um den Anlaufstrom zu begrenzen oder um die
im Hilfsstromkreis liegende Kapazität nach dem Anlauf abzuschalten oder zu verringern.
Um sowohl im Anlauf als auch während des Betriebes ein symmetrisches Drehfeld zur
vollen Ausnutzung des Motors zu erhalten, hat man z. B. im Hilfsstromkreis im Anlauf
zwei parallel geschalteten Kondensatoren noch einen Ohmschen Widerstand vorgeschaltet
und nach dem Anlauf den einen Kondensator abgeschaltet und den Widerstand kurzgeschlossen;
oder man hat eine Art selbsttätige Regelung des Anlaufmoments bzw. Teilabschaltung
der Kapazität dadurch zu erreichen versucht, daß man dem einen zweier parallel geschalteter
Kondensatoren im Hilfsstromkreis einen temperaturabhängigen Widerstand vorgeschaltet
hat.The single-phase AC motors are widely used for driving
smaller machines for the trade as well as for driving office machines, household machines,
Fans and ventilation systems. Depending on the performance, the type of operation
and the starting conditions are motors with starting capacitors or operating capacitors
or used with both. Due to the changing requirements there is a number
of circuits, especially for startup, became known; either a special one
to obtain high starting torque or to limit the starting current or to reduce the
Switch off or reduce the capacitance in the auxiliary circuit after start-up.
In order to have a symmetrical rotating field both during start-up and during operation
To get full utilization of the engine, you have z. B. in the auxiliary circuit at startup
two capacitors connected in parallel and an ohmic resistor upstream
and after starting the one capacitor switched off and the resistor short-circuited;
or you have a kind of automatic control of the starting torque or partial shutdown
Attempts to achieve the capacity by one of two parallel-connected
Capacitors in the auxiliary circuit are preceded by a temperature-dependent resistor
Has.
Immer betreffen die bekannten Schaltungen und Anordnungen den Anlauf.
Das Anlaufmoment soll möglichst groß sein, während der übrige Verlauf der Drehzahl-Drehmomentkurve
weniger interessiert. Beim Erfindungsgegenstand dagegen handelt es sich um die betriebsmäßige
Herabsetzung der Drehzahl und gleichzeitig um einen bestimmten Verlauf der Drehzahl-Drehmomentkurve
hinsichtlich der Lage des Kippmoments. Während die Mehrzahl der vorgenannten Geräte
nur mit der Nenndrehzahl betrieben wird oder infolge der weiten Grenzen der Regelung
wie bei den Haushaltmaschinen Getriebe verwendet werden, wird bei den Ventilatoren
und Belüftungseinrichtungen meist nur eine herabgesetzte Betriebsdrehzahl neben
der Nenndrehzahl gefordert.The known circuits and arrangements always relate to the start-up.
The starting torque should be as large as possible, while the rest of the course of the speed-torque curve
less interested. The subject of the invention, on the other hand, is operational
Reduction of the speed and at the same time by a certain course of the speed-torque curve
regarding the position of the overturning moment. While the majority of the aforementioned devices
is only operated at the nominal speed or due to the wide limits of the control
as in the case of household machines gears are used, is used in the case of fans
and ventilation devices usually only a reduced operating speed in addition to
the nominal speed required.
Bei dem Lüfterbetrieb sinkt dabei auch das Drehmoment. Es genügt deshalb
im allgemeinen die Herabsetzung der Drehzahl durch Vorschaltung eines Ohmschen Widerstandes
vor den Motor. Es zeigt sich jedoch, daß dadurch der Betrieb sehr labil werden kann.
Die Drehzahl-Drehmomentkurve des Motors und die Lüfternennlinie schneiden sich in
diesem Falle sehr spitzwinklig im Arbeitspunkt, so daß sehr geringe Spannungsänderungen
große Schwankungen in der Drehzahl verursachen.When the fan is running, the torque also drops. It is therefore sufficient
generally reducing the speed by adding an ohmic resistor
in front of the engine. It turns out, however, that this can make operation very unstable.
The speed-torque curve of the motor and the fan curve intersect in
in this case very acute-angled at the working point, so that very little voltage changes
cause large fluctuations in the speed.
Um diese Drehzahlschwankungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
mit der Schaltung auf niedrige Drehzahl neben der Vorschaltung eines Ohmschen Widerstandes
gleichzeitig einen Zusatzkondensator zu dem vorhandenen Betriebskondensator parallel
zu schalten. Dadurch wird die Drehzahl-Drehmomentkurve bei gleichzeitiger Erhöhung
des Anzugsmomentes so verändert, daß sie sich mit der Gerätekennlinie im Arbeitspunkt
sehr viel weniger spitzwinklig schneidet, so daß die Hebungen und Senkungen der
Drehzahl-Drehmomentkurve infolge Spannungsschwankungen nur geringe Verschiebungen
des Arbeitspunktes auf der Gerätekennlinie und damit geringe Drehzahländerungen
verursachen.In order to avoid these speed fluctuations, it is proposed according to the invention that
with the circuit to low speed in addition to the upstream connection of an ohmic resistor
at the same time an additional capacitor to the existing operating capacitor in parallel
to switch. This will increase the speed-torque curve at the same time
of the tightening torque so that it coincides with the device characteristic at the operating point
cuts at an acute angle, so that the upward and downward movements of the
Speed-torque curve only slight shifts due to voltage fluctuations
of the operating point on the device characteristic and thus small changes in speed
cause.
Durch diese Schaltung wird der praktische Bereich für die Herabsetzung
der Drehzahl außerdem erweitert. Werden in diesem Bereich Zwischenstufen gewünscht,
so bestehen keine Bedenken, diese durch Vervielfachung der Einrichtung, also durch
weitere Vorschaltwiderstände und weitere parallel geschaltete Zusatzkondensatoren
zu erreichen. Um die Gefahr der Überlastung der Hilfsphase zu vermeiden, wird sie
vorteilhaft für die Gesamtkapazität aller parallel geschalteten Kondensatoren ausgelegt.This circuit becomes the practical range for the reduction
the speed also expanded. If intermediate levels are desired in this area,
so there are no concerns about this by multiplying the facility, so by
additional series resistors and additional capacitors connected in parallel
to reach. In order to avoid the risk of overloading the auxiliary phase, it will
designed advantageously for the total capacitance of all capacitors connected in parallel.
Durch die geeignete Wahl des Vorschaltwiderstandes und der darauf
abgestimmten Zusatzkapazität wird somit bei jeder Kennlinie für eine bestimmte herabgesetzte
Drehzahl mit einfachen Mitteln ein stabiler Betrieb erzielt.Through the appropriate choice of the series resistor and the one on it
matched additional capacity is thus reduced for each characteristic curve for a certain one
Speed achieved a stable operation with simple means.
In der Fig. 1 der Zeichnung sind in einem Diagramm der Drehzahl-Drehmomentkurven
des Motors und der Dreh.zahl-Drehmomentkurve des Gerätes, hier beispielsweise einer
Liifterkennlinie, die Wirkungsverhältnisse veranschaulicht. In dem Diagramm mit
dem Drehmoment als Ordinate und der Drehzahl als
Abzisse ist die
Drehzahl-Drehmomentkurve bei Nennspannung mit 10, bei vorgeschaltetem Ohmschen Widerstand
mit 11, bei erfindungsgemäß parallel geschalteter Zusatzkapazität mit 12 und die
Lüfterkennlinie mit 13 bezeichnet. Die Nenndrehzahl Nn ergibt sich aus dem Schnittpunkt
der Lüfterkennlinie 13 mit der Drehzahl-Drehmomentkurve 10. Der Arbeitspunkt für
herabgesetzte Drehzahl ist entsprechend dargestellt durch den Schnittpunkt der Lüfterkennlinie
13 mit einer der Drehzahl-Drehmomentkurven 11 oder 12. Bei nur geringer Änderung
der durch den vorgeschalteten Widerstand erhaltenen Kurve 11 verschiebt sich der
Arbeitspunkt auf der Kennlinie infolge des ähnlichen Verlaufes der Kurven an dieser
Stelle beträchtlich, so daß sich hohe Drehzahlschwankungen ergeben. Im Gegensatz
dazu verursachen geringe Änderungen der durch die Zusatzkapazität erhaltenen Kurve
12 nur eine geringe Verschiebung des Arbeitspunktes.In Fig. 1 of the drawing are a diagram of the speed-torque curves
of the motor and the speed-torque curve of the device, here for example one
Lifter curve illustrating the relationships between the effects. In the diagram with
the torque as ordinate and the speed as
The abscissa is the
Speed-torque curve at nominal voltage with 10, with an upstream ohmic resistance
with 11, with additional capacitance connected in parallel according to the invention with 12 and the
Fan curve designated by 13. The nominal speed Nn results from the intersection
the fan characteristic curve 13 with the speed-torque curve 10. The operating point for
The reduced speed is represented by the intersection of the fan characteristic
13 with one of the speed-torque curves 11 or 12. If there is only a slight change
the curve 11 obtained by the upstream resistor is shifted
Working point on the characteristic curve due to the similar course of the curves on this one
Place considerably, so that there are high fluctuations in speed. In contrast
to this cause slight changes in the curve obtained by the additional capacity
12 only a slight shift in the operating point.
In der Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltung gezeigt. Es bedeuten
14 den Läufer des Motors, 15 die Hauptphase oder Arbeitswicklung, 16 die Hilfswicklung
des Motors, 17 den Betriebskondensator für die Nenndrehzahl, 18 den erfindungsgemäß
parallel geschalteten Betriebskondensator für die herabgesetzte Drehzahl, 19 den
Ohmschen Widerstand und 20 die Netzklemmen. Durch den Schalter 21 erfolgt die Einschaltung
auf Nenndrehzahl, durch den Doppelschalter 22 auf herabgesetzte Drehzahl. Beide
Schalter sind gegeneinander verriegelt, so daß jeweils nur einer der Schalter betätigt
werden kann.The circuit according to the invention is shown in FIG. It mean
14 the rotor of the motor, 15 the main phase or working winding, 16 the auxiliary winding
of the motor, 17 the operating capacitor for the rated speed, 18 according to the invention
parallel operating capacitor for the reduced speed, 19 den
Ohmic resistance and 20 the mains terminals. The switch 21 is used to switch on
to nominal speed, by double switch 22 to reduced speed. Both
Switches are interlocked so that only one of the switches is operated at a time
can be.