DE1109771B

DE1109771B - Starting relay for single-phase induction motors

Info

Publication number: DE1109771B
Application number: DEL29914A
Authority: DE
Inventors: Guenter Krause
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-03-12
Filing date: 1958-03-12
Publication date: 1961-06-29

Description

Anlaßrelais für Einphasen-Induktionsmotoren Einphasenmotoren mit Hilfsphase werden beim Anlauf mit Anlaufshilfsgeräten gesteuert. Diese bewirken, daß die Hilfsphase, wenn der Motor seinen Kippunkt überschritten hat, wieder ausgeschaltet wird. Als Anlaßhilfsgeräte sind Fliehkraftschalter, statische Anlaßrelais, dynamische Anlaßrelais und thermische Anlaßrelais bekannt. Außer diesen Anlaßrelais besitzen die Motoren im allgemeinen einen Überlastschutz, der den Motor ausschaltet, wenn die Wicklungen einen zu großen Strom aufnehmen und die dadurch entstehende Hitze zur ganzen oder teilweisen Zerstörung der Wicklungen führen kann. Ein solcher Überlastschutz ist meistens mit dem Anlaßrelais zu einer Baueinheit zusammengefaßt.Starting relay for single-phase induction motors Single-phase motors with auxiliary phase are controlled with auxiliary start-up devices during start-up. These cause the auxiliary phase, when the motor has exceeded its breakdown point, it is switched off again. as Starting devices are centrifugal switches, static starting relays, dynamic starting relays and thermal starting relays known. In addition to these starting relays, the motors have generally an overload protection that switches off the motor when the windings absorb too much current and the resulting heat to the whole or partial destruction of the windings. One such overload protection is mostly combined with the starter relay to form a single unit.

In den bekannten Überlastschutzeinrichtungen befindet sich vielfach ein Thermobirnetall, das bei einer durch einen bestimmten Strom hervorgerufenen Erwärmung eine Auslenkung erfährt und dadurch die Abschaltung des Motors vom Netz bewirkt. Nun muß aber der Überlastschutz der jeweiligen Charakteristik des Motors angepaßt sein. Da die Charakteristiken verschiedener Motoren mitunter stark voneinander abweichen, ergeben sich bei der Anpassung Schwierigkeiten, die mit den bisher bekannten Mitteln nicht ohne weiteres überwunden werden können.There are many in the known overload protection devices a thermal pear metal, which is caused by a certain current Heating experiences a deflection and thereby the disconnection of the motor from the mains causes. Now, however, the overload protection must match the respective characteristics of the motor be adjusted. Since the characteristics of different engines are sometimes very different from each other differ, difficulties arise during the adaptation, which are common to those previously known Means cannot be easily overcome.

Für das Ansprechen des Überlastschutzes sind verschiedene Forderungen aufgestellt, die in Prüfversuchen erfüllt werden müssen. Der sogenannten Stundenprüfung geht der Erwärmungsversuch voraus. Wenn der Motor die Endtemperatur des Erwärmungsversuches (max. 70° C) erreicht hat, wird er mit 1,2fachem Nennstrom belastet. Der Überlastschutz muß dann innerhalb einer Stunde ansprechen. Im Falle eines Kurzschlusses darf die Temperatur in der Wicklung 120° C nicht überschreiten. Weiterhin wird gefordert, daß der Überlastschutz innerhalb von-2 Minuten ansprechen muß, wenn der Prüfstrom das Doppelte des Stromes der Erwärmungsprüfung beträgt. Der Strom der Erwärmungsprüfung tritt auf, wenn das Gerät mit der ungünstigsten Spannung zwischen 0,9- und l,lfacher Nennspannung betrieben wird.There are different requirements for the response of the overload protection set up, which must be fulfilled in test trials. The so-called hour test is preceded by the heating attempt. When the engine reaches the final temperature of the heating attempt (max. 70 ° C), it is loaded with 1.2 times the nominal current. The overload protection must then respond within an hour. In the event of a short circuit, the The temperature in the winding should not exceed 120 ° C. It is also required that the overload protection must respond within -2 minutes when the test current twice the current of the temperature rise test. The current of the heating test occurs when the device has the most unfavorable voltage between 0.9 and 1.1 times higher Rated voltage is operated.

Beim Überlastschutz wird im allgemeinen der Strom direkt oder indirekt als Maß für die Überwachung verwendet. Zur Anpassung des Überlastschutzes an die Motoren hat man die Möglichkeit, während des Anlaufes den Summenstrom der Haupt- und Hilfsphase über das Bimetall (direkte Heizung) oder über einen Heizdraht (indirekte Heizung) zu leiten. Weiterhin kann sowohl eine direkte als auch eine indirekte Heizung vorgesehen sein, indem der Summenstrom nacheinander das Bimetall und den Heizdraht durchfließt. Außerdem ist eine Stromaufspaltung möglich, so daß beispielsweise der Summenstrom das Bimetall und nur der Hauptphasenstrom den Heizleiter durchfließt.With overload protection, the current is generally direct or indirect used as a measure of monitoring. To adapt the overload protection to the Motors, you have the option of checking the total current of the main and auxiliary phase via the bimetal (direct heating) or via a heating wire (indirect Heating). Furthermore, both direct and indirect heating can be used be provided by the total current successively the bimetal and the heating wire flows through. In addition, a current split is possible, so that, for example, the Total current flows through the bimetal and only the main phase current flows through the heating conductor.

Die Möglichkeiten reichen jedoch nicht aus, wenn das Verhältnis von Hauptphasenkurzschlußstrom zu Nennstrom sehr groß oder sehr klein wird. So ist beispielsweise; wenn das Verhältnis größer als 5 ist, die Heizleistung im Kurzschluß zu groß, während im Falle, wenn das Verhältnis kleiner als 2 ist, die Heizleistung während der Stundenprüfung zu klein ist.However, the possibilities are not sufficient when the ratio of Main phase short-circuit current to rated current is very large or very small. For example; if the ratio is greater than 5, the heating power in the short circuit is too large while in the case when the ratio is less than 2, the heating power during the hour test is too small.

Es sind zwar schon Einphasen-Imduktionsmotoren bekannt, bei denen eine Beeinflussung eines thermischen Überlastschutzes durch eine Zusatzheizung erfolgt, jedoch hat diese Zusatzheizung bei der bekannten Anordnung, die parallel zum Motor und zum Überlastschutz geschaltet ist, nur den Zweck, die Abkühlzeit des Überlastschutzes zu vergrößern und damit die Wiedereinschaltung des Motors zu verzögern. Die zusätzliche Heizung ist nämlich so geschaltet, daß sie beim Ansprechen des Überlastschutzes eingeschaltet wird und den Überlastschutz schwach weiterbeheizt.It is true that single-phase induction motors are already known in which thermal overload protection is influenced by additional heating, however, in the known arrangement, this additional heater runs parallel to the engine and is switched for overload protection, only for the purpose of cooling down the overload protection increase and thus delay the restart of the motor. The additional The heating is switched in such a way that it reacts when the overload protection is triggered is switched on and the overload protection continues to be slightly heated.

Bei der Erfindung, die ein Anlaßrelais für Einphasen-Induktionsmotoren in Verbindung mit einem vom Hauptphasenstrom beheizten thermischen Überlastschutz betrifft, ist der Gedanke; eine Zusatzheizung für den thermischen Überlastschutz vorzusehen, aufgegriffen worden. Die Erfindung bezweckt, das Relais so auszugestalten, daß es sowohl für Motoren mit großem als auch für solche mit kleinem Verhältnis von Kurzschlußstrom zu Nennstrom anwendbar ist. Erfindungsgemäß wird die in Reihe mit dem thermischen Überlastschutz geschaltete Zusatzheizung durch die Relaiskontakte gesteuert, und die Relaiskontakte sind so einstellbar, daß die Zusatzheizung während des Anlaufvorganges des Motors wahlweise überbrückt oder eingeschaltet ist. Bei Verwendung in Motoren mit großem Verhältnis von Hauptphasenkurzschlußstrom zu Nennstrom sind die Relaiskontakte so eingestellt, daß die Zusatzheizung während des Anlaufvorganges überbrückt ist und erst nach Erreichen der Nenndrehzahl des Motors eingeschaltet wird. Bei Verwendung in Motoren mit kleinem Verhältnis von Hauptphasenschlußstrom zu Nennstrom sind die Relaiskontakte so eingestellt, daß die Zusatzheizung während des Anlaufvorganges eingeschaltet und erst nach- Erreichen der Nenndrehzahl des Motors überbrückt ist.In the invention, which is a starting relay for single-phase induction motors in connection with a thermal overload protection heated by the main phase current concerns is the thought; an additional heater for thermal overload protection to provide has been taken up. The aim of the invention is to design the relay so that it works for both large and small ratio engines from short-circuit current to rated current is applicable. According to the invention in series Additional heating switched with the thermal overload protection through the relay contacts controlled, and the relay contacts are adjustable so that the additional heating during of Motor start-up process is either bridged or switched on. Using in motors with a large ratio of main phase short-circuit current to rated current the relay contacts are set so that the additional heating during the start-up process is bridged and is only switched on after the motor has reached the nominal speed will. When used in motors with a small ratio of main phase short-circuit current The relay contacts are set to the rated current so that the additional heating during of the start-up process and only after reaching the nominal speed of the Motor is bypassed.

In der Zeichnung sind Schaltpläne dargestellt, die die erfindungsgemäße Steuerung der Zusatzheizung zeigen.In the drawing, circuit diagrams are shown that the invention Show control of auxiliary heating.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung für Motoren, bei denen das Verhältnis Hauptphasenkurzschlußstrom zu Nennstrom groß ist, und Fig. 2 gibt die Schaltung für Motoren, bei denen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen klein ist, wieder. In den Figuren sind einander versehen.Fig. 1 shows a circuit for motors in which the ratio of main phase short-circuit current to rated current is large, and Fig. 2 gives the circuit for motors in which corresponding parts with the same reference numerals is small, again. In the figures, each other is provided.

In den Figuren sind mit 1 und 2 die Anschlüsse an das Stromnetz bezeichnet. Der Anschluß 1 ist zu dem Verbindungspunkt 3 der Hauptphasenwicklung 4 mit der Hilfsphasenwicklung 5 geführt. An das andere Ende der Hauptphasenwicklung ist ein Relais 6, das als statisches, dynamisches und thermisches Relais ausgeführt sein kann, angeschlossen. Am anderen Ende der Spule des Relais 6 liegt ein Heizwiderstand 7, An den Anschluß 2 ist der beispielsweise als Bimetallschalter aufgeführte Überlastschutz angeschlossen, der in der Schaltung durch das Bimetall 8 und den Kontakt 9 dargestellt ist. Die Verbindung von dem Schalter 9 zum Heizwiderstand 7 und Relais 6 sowie zum zweiten Ende der Hilfsphase 5 ist bei den Ausführungsbeispielen verschieden und wird bei der Beschreibung der Wirkungsweise im einzelnen erläutert.In the figures, 1 and 2 denote the connections to the power grid. The connection 1 is to the connection point 3 of the main phase winding 4 with the auxiliary phase winding 5 led. At the other end of the main phase winding is a relay 6, which as static, dynamic and thermal relay can be executed connected. At the other end of the coil of the relay 6 is a heating resistor 7, to the connection 2 the overload protection, which is listed as a bimetal switch, for example, is connected, which is represented in the circuit by the bimetal 8 and the contact 9. the Connection from the switch 9 to the heating resistor 7 and relay 6 and to the second The end of the auxiliary phase 5 is different in the exemplary embodiments and is used in the description of the mode of operation explained in detail.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Heizwiderstand 7 mit dem Schaltkontakt 9 des Überlastschutzes verbunden. Parallel zu dem Heizwiderstand 7 liegt ein Arbeitskontakt 10 des Relais 6. Der Hauptkontakt 11 des Relais 6 ist mit dem zweiten Ende der Hilfsphase 5 und mit dem Kontakt 9 des Überlastschutzes verbunden. Die Relaiskontakte sind im spannungslosen Zustand der Relais dargestellt. Wird der Motor mit der Hauptphase 4 und der Hilfsphase 5 eingeschaltet, so fließt zunächst der Hauptphasenkurzschlußstrom, und das Relais 6 zieht an. Die Hilfsphasenwicklung 5 wird durch den Kontakt 11 eingeschaltet, und der Motor läuft hoch. Gleichzeitig mit dem Einschalten der Hilfsphase wird der Heizwiderstand 7 durch den Hilfskontakt 10 überbrückt. Während des Anlaßvorganges wird das Bimetall 8 von dem Summenstrom der Hauptphase und Hilfsphase durchflossen. Dieser Strom genügt, im Falle eines Kurzschlusses den Überlastschutz genügend schnell auszulösen. Nach Beendigung des Anlaßvorganges fällt das Relais 6 ab und schaltet die Kontakte 10 und 11 aus. Die Hilfsphase 5 ist dabei vom Netz getrennt, und der Hauptphasenstrom durchfließt nun den Heizwiderstand 7 zur indirekten Rufheizung des Bimetalls B. Diese zusätzliche Heizung ist erforderlich, da das Bimetallrelais ja auch in Fällen auslösen soll, in denen der Hauptphasenstrom zwar den Nennstrom übersteigt, aber bedeutend geringer als der Kurzschlußstrom ist. Wie bereits erwähnt, treten Fälle auf, in denen kleiner als 2 ist. Auch bei solchen Motoren müssen die eingangs erwähnten Forderungen in bezug auf Kurzschluß- und Stundenprüfung erfüllt werden. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt eine Anordnung für solche Motoren. Hierbei ist der Heizwiderstand wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l geschaltet. Die Kurzschließung erfolgt allerdings durch einen Umschalter 15, der in seiner anderen Schaltstellung die Hilfsphase an Spannung legt. Der Umschalter 15 nimmt die Stellung 17 ein, wenn das Relais 6 angesprochen hat. Das ist unmittelbar nach dem Einschalten des Motors der Fall, wenn das Relais 6 vom Hauptphasenkurzschlußstrom durchflossen wird. Bei dieser Anordnung wird also die Überbrückung des Heizwiderstandes 7 geöffnet und die Hilfsphase 5 eingeschaltet, wenn das Relais anspricht.In the embodiment according to FIG. 1, the heating resistor 7 is connected to the switching contact 9 of the overload protection. A working contact 10 of the relay 6 is parallel to the heating resistor 7. The main contact 11 of the relay 6 is connected to the second end of the auxiliary phase 5 and to the contact 9 of the overload protection. The relay contacts are shown with the relays de-energized. If the motor is switched on with the main phase 4 and the auxiliary phase 5, the main phase short-circuit current flows first and the relay 6 picks up. The auxiliary phase winding 5 is switched on through the contact 11 , and the motor starts up. At the same time as the auxiliary phase is switched on, the heating resistor 7 is bridged by the auxiliary contact 10. During the starting process, the bimetal 8 is traversed by the total current of the main phase and auxiliary phase. This current is sufficient to trigger the overload protection quickly enough in the event of a short circuit. After completion of the starting process, the relay 6 drops out and switches off the contacts 10 and 11 . The auxiliary phase 5 is disconnected from the mains, and the main phase current now flows through the heating resistor 7 for indirect ring heating of the bimetal B. This additional heating is necessary because the bimetal relay should also trigger in cases in which the main phase current exceeds the rated current, but is significantly less than the short-circuit current. As mentioned earlier, there are cases where is less than 2. With such motors, too, the requirements mentioned at the beginning with regard to short-circuit and hourly tests must be met. The embodiment of FIG. 2 shows an arrangement for such motors. Here, the heating resistor is connected as in the embodiment according to Fig.l. However, the short circuit takes place by means of a changeover switch 15 which, in its other switch position, applies voltage to the auxiliary phase. The switch 15 assumes the position 17 when the relay 6 has responded. This is the case immediately after switching on the motor when the relay 6 is traversed by the main phase short-circuit current. With this arrangement, the bridging of the heating resistor 7 is opened and the auxiliary phase 5 is switched on when the relay responds.

Die bekannten Überlastschutzschalter lassen sich sämtlich mit derartigen Umschaltern ausrüsten. Dazu ist lediglich erforderlich, daß an sich bekannte und vorhandene Anlaßrelais mit einem zusätzlichen Arbeitshilfskontakt oder statt des normalen Arbeitskontaktes mit einem Umschaltekontakt versehen werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob als Anlaßorgane magnetische Relais (statisch und dynamisch), Fliehkraftschalter oder thermische Anlaßrelais verwendet werden.The known overload circuit breakers can all be with such Equip changeover switches. All that is required is that known and Existing starter relays with an additional auxiliary contact or instead of the normal working contact can be provided with a changeover contact. It plays it does not matter whether magnetic relays (static and dynamic) are used as starting elements, Centrifugal switches or thermal starting relays can be used.

Das erfindungsgemäße Relais ist also besonders vorteilhaft, weil es die erwähnten Schwierigkeiten in einfacher Weise vermeidet. Es kann in derselben Anordnung sowohl für Motoren mit großem als auch für solche mit kleinem Verhältnis von Hauptphasenkurzschlußstrom zu Nennstrom verwendet werden. Durch die Erfindung wird erreicht, daß durch die Verwendung des Anlaßrelais in Motoren mit großem Kurzschlußstrom durch die im Normalbetrieb eingeschaltete Zusatzheizung eine ausreichende Sicherung bei länger anhaltenden geringen Überströmen vorhanden ist. Beim Anlauf ist der hohe Kurzschlußstrom hinreichend, den thermischen Auslöser auch bei nur direkter Beheizung, d.h. ohne Zusatzheizung, im Falle einer Blockierung des Motors zum Ansprechen zu bringen. Andererseits ist bei Verwendung bei Motoren mit kleinem Kurzschlußstrom der Motor durch die während des Anlaufvorganges eingeschalteten Zusatzheizung auch genügend vor Überlastung geschützt. Die Zusatzheizung beim Anlaufvorgang bewirkt nämlich, daß auch bei blockiertem Motor der verhältnismäßig geringe Kurzschlußstrom eine rechtzeitige Auslösung des Überlastschutzes hervorruft. Im normalen Betrieb ist die direkte Beheizung des Überlastschutzes ausreichend, den Motor bei länger anhaltenden Überströmen abzuschalten. So ist man also bei Verwendung des erfindungsgemäßen Relais in der Lage, alle gebräuchlichen Einphasen-Induktionsmotoren sowohl im Anlauf als auch während des Dauerbetriebes in wirksamer Weise zu schützen.The relay according to the invention is particularly advantageous because it avoids the difficulties mentioned in a simple manner. It can be in the same Arrangement for both large and small ratio motors from main phase short-circuit current to rated current can be used. Through the invention is achieved that by using the starter relay in motors with large short-circuit currents the additional heater switched on in normal operation provides a sufficient fuse is present in the event of prolonged low overcurrents. At the start is the high one Short-circuit current sufficient, the thermal release even with only direct heating, i.e. without additional heating, to respond in the event of the motor blocking bring. On the other hand, when used in motors with a small short-circuit current the motor too, thanks to the additional heating switched on during the start-up process sufficiently protected against overload. The additional heating causes the start-up process namely that the relatively low short-circuit current even when the motor is blocked causes the overload protection to trip in good time. In normal operation direct heating of the overload protection is sufficient, the motor for longer switch off persistent overcurrents. This is how it is when using the invention Relays capable of starting all common single-phase induction motors and to protect them effectively during continuous operation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Starting relay for single-phase induction motors in Connection to a thermal overload protection device heated by the main phase current, which is provided with an additional heater, characterized in that the Additional heating connected in series with the thermal overload protection by the relay contacts is controlled and the relay contacts are adjustable so that the auxiliary heating is either bridged or bypassed during the start-up process of the motor is switched on.

2. Starting relay according to claim 1, characterized in that at Use in motors with a large ratio of main phase short-circuit current to rated current the relay contacts are set in such a way that the additional heating is activated during the start-up process bridged and is only switched on after the motor has reached the nominal speed.

3. Starting relay according to claim 1, characterized in that when used in motors with a small ratio of main phase short-circuit current to rated current, the relay contacts are set so that the auxiliary heating is switched on during the start-up process and is bridged only after the rated speed of the motor has been reached. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 372 775, 935 618, 885 112, 649 192, 645 156, 618 590, 603 958.