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Die Erfindung betrifft eine Entstörschaltung für einen
Elektromotor, der über
einen ersten und einen zweiten Versorgungsanschluss beispielsweise mit
einem 230 V Spannungsnetz verbunden ist. Die erfindungsgemäße Entstörschaltung
kann zur Entstörung
von Universalmotoren, welche auch als Reinschlussmotoren bezeichnet
werden, verwendet werden.
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Stand der
Technik
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Aufgrund einschlägiger Vorschriften sind Elektromotoren,
die Störsignale
verursachen können,
durch geeignete Maßnahmen
zu entstören.
Bisher erfolgte die entsprechende Entstörung dadurch, dass in unmittelbare
Nähe der
im Universalmotor vorhandenen Kohlebürsten Drosseln angeordnet werden.
Eine derartige Lösung
hat jedoch den Nachteil, dass der Einsatz von Drosseln teuer ist.
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Darstellung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Entstörschaltung für einen
Elektromotor mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen bietet
gegenüber
dem Stand der Technik den Vorteil, dass sie einfach aufbaubar ist,
lediglich einen geringen Bauraum benötigt und unabhängig vom
Netzstrom ist.
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So weist die erfindungsgemäße Entstörschaltung
für einen
Elektromotor, der mit einem ersten und einem zweiten Versorgungsanschluss
verbunden ist, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kondensator
auf, wobei der erste Kondensator mit dem ersten Versorgungsanschluss
und der zweite Kondensator mit dem zweiten Versorgungsanschluss
verbunden ist. Zudem sind beide Kondensatoren über den dritten Kondensator
mit einem als elektrische Masse wirkenden Bauelement verbunden.
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Mit Hilfe des dritten Kondensators
wird zusätzlich
erreicht, dass auch den besonderen Sicherheitsvorschriften für Geräte der Schutzklasse
II, in der es keinen Schutzleiter gibt, Rechnung getragen wird.
Auf diese Art und Weise kann somit auch eine Zulassung der Geräte für die Schutzklasse
II erreicht werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen
Merkmalen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das
Metall eines Bauelements und insbesondere das eines Motorgetriebes
als elektrische Masse vorgesehen.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Entstörschaltung
für einen
Elektromotor ist ein vierter Kondensator vorgesehen, der zwischen
die beiden Versorgungsanschlüsse
geschaltet ist. Mit Hilfe des vierten Kondensators kann zusätzlich die Störspannung
gedämpft
werden.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Entstörschaltung
einen Schalter aufweisen, der zwischen den ersten Versorgungsanschluss
und den ersten Kondensator geschaltet ist. Dies hat den Vorteil,
dass, nachdem der Motor mit Hilfe des Schalters ausgeschaltet ist
und der Stecker, über
den der Motor mit dem Versorgungsspannungsnetz verbunden ist, gezogen
worden ist, keine Spannung mehr an den Kontakten des Steckers anliegt.
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Vorteilhafterweise ist bei der Entstörschaltung
der Elektromotor als Reinschlussmotor ausgebildet. Derartige Motoren
sind für
die verschiedensten Anwendungsfälle
verfügbar.
Dadurch können
die Gerätekosten
weiter reduziert werden.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsvariante
sind bei der erfindungsgemäßen Entstörschaltung
die Kapazitäten
des ersten und des zweiten Kondensators gleich groß. Dadurch
wird eine Symmetrie im Aufbau der Schaltung erreicht.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ferner
vorgeschlagen, dass die Kapazität
des dritten Kondensators 0,02 mal bis 50 mal so groß wie die
Kapazität
des ersten Kondensators ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kapazitäten des ersten und zweiten
Kondensators so dimensioniert sind, dass die Entstörung in
einem Frequenzbereich von 30 MHz bis 300 MHz wirksam ist.
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Es ist des weiteren möglich, dass
bei der erfindungsgemäßen Entstörschaltung
die Kapazität des
vierten Kondensators so dimensioniert ist, dass die Entstörung in
einem Frequenzbereich von 200 KHz bis 30 MHz wirksam ist.
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Schließlich kann bei einer zusätzlichen
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Entstörschaltung
der gemeinsame Anschlusspunkt der drei Kondensatoren mit mindestens
einem nicht berührbaren metallischen
Teil, verbunden sein. Das nicht berührbare metallische Teil kann
beispielsweise die Feldwicklung des Elektromotors sein.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
einer Figur weiter erläutert.
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Die Figur zeigt in Form eines Schaltplanes den
Aufbau der erfindungsgemäßen Entstörschaltung.
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Wege zur Ausführung der Erfindung Bei der in
der Figur gezeigten Entstörschaltung
handelt es sich um eine mögliche
Ausführungsform.
Ein Universalmotor M, der im folgenden auch als Reinschlussmotor
bezeichnet wird, weist zwei Feldwicklungen FW1 und FW2 auf, die
eine Serienschaltung bilden. Die erste Feldwicklung FW1 ist dabei
mit einer Motoranschlussklemme MK1 und die zweite Feldwicklung FW2
mit einer zweiten Motoranschlussklemme MK2 verbunden. Die erfindungsgemäße Entstörschaltung, welche
einen ersten Kondensator C1, einen zweiten Kondensator C2, einen
dritten Kondensator C3 und einen vierten Kondensator CX aufweist,
ist zwischen die beiden Versorgungsspannungsanschlüsse L1 und
N einerseits und die beiden Motorklemmen MK1 und MK2 andererseits
geschaltet. Der erste Kondensator C1 und der vierte Kondensator
CX sind dabei miteinander verbunden und führen zudem auf die erste Motorklemme
M1 und einen Schalter S, welcher den Motor M von der Versorgungsspannung, welche
an dem Versorgungsspannungsanschluss L1 anliegt, im Bedarfsfall
trennt. Der vierte Kondensator CX ist andererseits mit dem zweiten
Kondensator C2 und dem zweiten Versorgungsanschluss N, im folgenden
auch als Null-Leiter bezeichnet, verbunden. Die beiden Kondensatoren
C1 und C2 führen
zudem über
den dritten Kondensator C3 auf eine virtuelle Masse GND. Die virtuelle
Masse GND kann beispielsweise durch das Getriebe des Universalmotors gebildet
werden. Die Größe und Oberfläche der
virtuellen elektrischen Masse GND kann unter Umständen Einfluss
auf die Qualität
der Entstörung
haben. Daher kann es von Vorteil sein, wenn die Größe und Oberfläche des
als virtuelle elektrische Masse dienenden metallischen Bauelements
möglichst
groß ist.
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Dadurch, dass die beiden Kondensatoren
C1 und C2 über
den Kondensator C3 mit einer großen, elektrisch leitenden Gewichtsmasse
verbunden sind, bildet die Gewichtsmasse eine virtuelle elektrische Masse
und somit ein für
hohe Frequenzen frei schwebendes, aber trotzdem masseähnliches
Potenzial. Der Kondensator C3 hat dabei die Funktion berührbare elektrisch
leitendende Gewichtsmassen als virtuelle elektrische Masse zur Verfügung zu
stellen und trotzdem die notwendige Schutzisolierung für Geräte der Schutzklasse
II bereit zu stellen.
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Der Versorgungsanschluss L1 wird
auch als Phase bezeichnet. Die erfindungsgemäße Entstörschaltung kann beispielsweise
mit einer Versorgungsspannung von 230 Volt, welche zwischen den beiden
Versorgungsanschlüssen
L1 und N anliegt, betrieben werden.
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In einer möglichen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Entstörschaltung
werden die vier Kondensatoren C1, C2, C3 und CX wie folgt dimensioniert.
Die drei Kondensatoren C1, C2 und C3 weisen jeweils eine Kapazität im Bereich
von 0,1 – 1,0 nF
auf, während
die vierte Kapazität
0,15 μF
beträgt.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise
der Schaltung beschrieben. Mit Hilfe des vierten Kondensators CX
kann eine in einem Frequenzbereich von 200 KHz bis 30 MHz liegende
Störspannung
gedämpft
werden. Mit Hilfe der beiden Kondensatoren C1 und C2 hingegen kann
eine im Bereich von 30 MHz bis 300 MHz liegende Störleistung
gedämpft werden.
Mittels dem Kon densator C3 wird erreicht, dass die für den Betrieb
eines Gerätes
in der Schutzklasse II erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen
erfüllt
werden.
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Mit Hilfe des Kondensators C3 wird
somit eine doppelte Isolierung erreicht.
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Anhand von Tests hat sich ergeben,
dass der Kondensator C3 mit einer Kapazität im Bereich von 0,1 bis 3
nF die an ihn gestellten Erfordernisse voll umfänglich erfüllt.
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Die Kondensatoren C1, C2, C3 und
CX fungieren als frequenzabhängige
Spannungsfilter. Je kleiner die Kapazität der Kondensatoren gewählt wird,
desto höher
wird die Resonanzfrequenz der Kondensatoren. Somit steigt mit abnehmender
Kapazität
die Filterfrequenz des jeweiligen Kondensators.
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Die Werte der Kapazitäten der
Kondensatoren C1, C2, C3 und CX bestimmen sich aus den technischen
Randbedingungen. So spielen beispielsweise die Drehzahl des Motors
M und der Grad der Vibrationen, die durch den Motor verursacht werden,
bei der Dimensionierung der Kondensatoren eine Rolle.
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Als Motor M kommt beispielsweise
ein Universal- oder Reinschlussmotor zum Einsatz. Als Reinschlussmotor
wird dabei ein Motor bezeichnet, dessen beide Feldwicklungen FW1
und FW2 in Reihe mit einer Ankerwicklung geschaltet sind. Der Reihenschlussmotor
M kann dabei sowohl an Gleichspannung als auch an Wechselspannung
betrieben werden. Die Drehrichtung des Reihenschlussmotors M ist
unabhängig
von der Polarität
der an den Motoranschlussklemmen MK1 und MK2 angelegten Spannung.
Die Drehrichtung des Motors M ergibt sich aus der Polung zwischen
Feld- und Ankerwicklung.
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Die Anordnung des Schalters S zwischen den
Versorgungsanschluss oder Phase L1 und den beiden Kondensatoren
C1 und CX hat den Vorteil, dass beim Öffnen des Schalters S und beim
Ziehen eines in der Figur nicht gezeigten Steckers, der mit den
beiden Versorgungsanschlüssen
L1 und N verbunden ist, aus der Steckdose keine Spannung mehr an
den beiden Anschlüssen
des Steckers anliegt.
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Befindet sich der Schalter S zwischen
der Motoranschlussklemme MK1 und den beiden Kondensatoren C1 und
CX, so sollte darauf geachtet werden, dass beim Ziehen des Steckers
aus der Steckdose die in den Kondensatoren gespeicherte Ladung umgehend
abfließen
kann, so dass für
eine Person, die die beiden Kontakte des Steckers berührt, keine
Gefahr besteht. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt
werden, dass zum Kondensator CX ein ohmscher Widerstand parallel
geschaltet wird.
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Die in der Figur gezeigte Schaltung
ist beispielsweise bei Heckenscheren einsetzbar.
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Zusätzlich können weitere Bauelemente, wie zum
Beispiel Drosseln, zur Entstörung
verwendet werden. Dadurch können
verschiedene Entstörvarianten
gleichzeitig eingesetzt werden, um etwaige Grenzwerte zu unterschreiten.
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Die vorhergehende Beschreibung der
Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke
der Beschränkung
der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich,
ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.