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Steuerschaltungsanordnung für einen Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltungsanord-
polumschaltbaren Einphasenwechselstrommotor nung für einen polumschaltbaren Einphasenwechselstrommotor,
wie er insbesondere in Nahrungsmittelmischmaschinen verwendet wird.
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Bei verschiedenen Maschinen mit Elektroantriebsmotoren ist es wünschenswert,
die Maschine während einer kurzen Zeitspanne mit einer Geschwindigkeit laufen zu
lassen, welche beträchtlich geringer ist als die Nenndrehzahl des Motors. So besteht
beispielsweise beim Einmischen von Mehl in einen bereits in der Mischschüssel enthaltenen
Brotteig die Gefahr, daß das trockene Mehl beim Einstreuen in die Mischung aus der
Mischschüssel heraus in die Umgebung geschleudert wird, wenn die Drehgeschwindigkeit
der Schüssel während dieses vorzeitigen Beschickungsvorganges nicht ausreichend
reduziert wird. Bei Nahrungsmittelmischmaschinen mit Mischschüsseln von etwa 20
bis 30 1 Fassungsvermögen, wie sie beispielsweise in Restaurants verwendet
werden, führt man die Antriebe durch Zwischenschaltung eines Zahnraduntersetzungsgetriebes
für mehrere Drehzahlen von Hand in Stufen einstellbar aus. Diese Anordnungen sind
gerätetechnisch aufwendig und haben darüber hinaus den Nachteil, daß ihr Trägheitsmoment
durch das Getriebe erhöht wird.
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Bei Drehstrom-Induktionsmotoren ist zur Erzielung unterschiedlicher
Drehzahlstufen vor allem die Dahlander-Schaltung bekannt, bei welcher ein und dieselbe
Statorwicklung für einfache und doppelte Polzahl geschaltet werden kann. Bei Einphasenmotoren
wird hingegen für jede der beiden Polzahlen eine besondere Wicklung vorgesehen.
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Weiterhin sind Induktionsmotoren mit einphasiger Statorwicklung bekannt,
welche durch einen äußeren Umschalter derart wahlweise zweipolig und vierpolig schaltbar
sind, daß bei zweipoligem Betrieb zwei Wicklungen lediglich zur Anlaufhilfe dienen
und bei höheren Geschwindigkeiten abgeschaltet werden und daß bei vierpoligem Betrieb
noch eine fünfte Wicklung als Anlaufhilfswicklung vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsanordnung
für einen einphasigen, polumschaltbaren Induktionsmotor zu schaffen, welcher kurzfristig
mit der doppelten Nennpolzahl betrieben werden kann und bei dem im höherpoligen
Betrieb alle Anlaufhilfswicklungen auch zur Erregung der Pole nach dem Anlaufvorgang
dienen.
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Die Erfindung geht dabei aus von einer Steuerschaltungsanordnung für
einen polumschaltbaren Einphasenwechselstrommotor, insbesondere zum Antrieb von
Nahrungsmittelmischmaschinen, mit über Hauptwicklungen erregten Hauptpolen und zwischen
diesen angeordneten, unter Verwendung phasenverschiebender Mittel über Anlaufwicklungen
erregten Hilfspolen, bei der die Abschaltung der Anlauf7 wicklung über einen Ruhekontakt
eines Fliehkraftschalters erfolgt und die Hauptwicklungen und Anlaufwicklungen über
ein gesondert zu betätigendes Schütz in der Weise umschaltbar sind, daß ein Polsystem
doppelter Polzahl unter Verwendung aller Hauptpole für die eine Polarität und aller
Hilfspole für die andere Polarität entsteht.
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. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß ein Einschalter für den Betrieb mit der doppelten Polzahl in der Weise
vorgesehen ist, daß der Anlauf zunächst mit der niederen Polzahl erfolgt, daß ein
mit dem Einschalter in Reihe liegender Ruhekontakt des Fliehkraftschalters für die
Abschaltung des Motors nach erfolgtem Hochlauf und ein Arbeitskontakt des Fliehkraftschalters
für die Einschaltung des polumschaltenden Schützes vorgesehen sind, daß das polumschaltende
Schütz mit einem Selbsthaltekontakt versehen ist, so daß nach Drehzahlrückgang und
Wiedereinschaltung des Motors über den Fliehkraftschalter der Motor mit der doppelten
Polzahl weiterläuft.
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Um die Gefahr herabzusetzen, daß der Motor im Betrieb mit doppelter
Polzahl über seine thermisch zulässige Betriebsdauer hinaus aus Unachtsamkeit eingeschaltet
bleibt, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der vorstehend genannte Einschalter
als Taste ausgebildet wird, so daß die Bedienungsperson diesen während des Betriebes
mit doppelter Polzahl ständig betätigen muß.
Bei dieser Anordnung
wird also die Tatsache vorteilhaft ausgenutzt, daß sich sowohl der Anlautvorgang
als auch der Betrieb mit doppelter Polzahl nur über eine im Vergleich zum Betrieb
mit einfacher Polzahl verhältnismäßig kurze Zeitspanne erstreckt, so daß die Hilfswicklungshälften
thermisch schwächer ausgelegt werden können als die Wicklungshälften für den Betrieb
mit einfacher Polzahl.
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Außerdem ist zu beachten, daß das mit der Umschaltung induktiver Kreise
verbundene Kontaktproblem nach der Erfindung dadurch gelöst wird, daß nach dem Anlaufvorgang
mit einfacher Polzahl die Spannungsquelle von der Anordnung abgeschaltet wird und
erst daraufhin die Umschaltung auf doppelte Polzahl erfolgt. Die Umschaltkontakte
sind daher lediglich als Trenn- und nicht als Leistungskontakte auszubilden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand
der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer Mischmaschine,
auf die die Erfindung Anwendung finden kann, F i g. 2 einen Schaltplan, der
die Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale auf einen vierpoligen Induktionsmotor
mit einem vierpoligen Kondensatoranlaufkreis zeigt, Fig. 3 und 4 schematische
Schaltpläne, die die Umschaltung der Motorwicklungen zeigen.
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Gemäß Fig. 1 weist die Mischmaschine einen Sockel
10- auf, der einen Motor 12 trägt, der über ein veränderliches Getriebe 14
ein Mischeleinent 15 -antreibt. Ein Hebel 16 dient zur Handeinstellung
des gewünschten Untersetzungsverhältnisses. Das Mischelement 15 wirkt auf
in einer Schüssel 18 befindliche Nahrungsmittel oder sonstige Werkstoffe
ein. Die Einzelheiten derartiger Mischmaschinen sind bekannt.
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Zum Zweck der Erläuterung ist der Motor 12 als vierpoliger Induktionsmotor
mit einem Stator dargestellt, in dem sich die Hauptwicklungen auf einem größeren
Radius befinden als die Anlaufwicklungen, jedoch kann die räumliche Anordnung bei
einem in der Praxis ausgeführten Motor auch eine andere sein. Die Hauptwicklungen
20 bilden die Haupt- oder Betriebspole; ihre Anschlußklemmen sind mit TI-T2 und
T3-T4 bezeichnet. In entsprechender Weise sind die Anschlußklenimen der Anlaufwicklungen
25 der Anlaufpole mit T5-T6 und T7-T8 bezeichnet.
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Die normale Schaltung der Haupt- und Anlaufwicklung des Motors ist
in F i g. 3 gezeigt. Die Hauptwicklungen 20 (sie können je nach der
Speisespannung entweder parallel oder hintereinander geschaltet sein) liegen parallel
zu der Reihenschaltung der Anlaufwicklungen mit dem Phasenverschiebungskondensator
28 und dem Ruhekontakt n 2 des Fliehkraftschalters. Dieser Fliehkraftschalter wird
vom Motor angetrieben und unterbricht bei überschreitung einer vorbestimmten Drehzahl
den Strom in den Anlaufwicklungen 25, wonach dann der Motor mit den
vier Hauptwicklungen 20, die nunmehr allein eingeschaltet sind, seine normale Betriebsdrehzahl
erreicht.
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Zur Polumschaltung der Wicklungen sind zwei Schütze vorgesehen, die
im Bedarfsfall vom Bedienungsmann gesteuert werden können. An und für sich würde
ein einziges, mit neun Kontakten versehenes Schütz ausreichen. Da aber die meisten
im Handel erhältlichen Schütze nur vier oder fünf Kontakte aufweisen, sind im Ausführungsbeispiel
zwei getrennte Schütze, deren Spulen Ri und R2 gleichzeitig betätigt. werden, vorgesehen,
wovon das erstere Kontakte R 1 A, R 1 B, R 1 C
und R 1 D und das letztere Kontakte R2A, R2B, R2C, R2D und R2E besitzt.
Die Speiseleitungen sind mit L 1 und L 2 bezeichnet, und in mindestens einer
dieser beiden Leitungen ist der -übliche Ein- und Ausschalter 30 vorgesehen.
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Im Normalbetrieb ist der Schalter 30 geschlossen, so daß die
Hauptwicklungen 20 von L2 über Tl, TZ, R1D (normalerweise geschlossen) nach LI und
von L2 über R2C (normalerweise geschlossen), T3,
T4, R2D (normalerweise
geschlossen), R1D nach Ll an die Speisespannung angeschossen sind. Die Anlaufwicklungen
25 sind ebenfalls eingeschaltet durch Schließen einer Verbindung von Ll über
T8,
T6 und T7, T5, RIC (normalerweise geschlossen), Kondensator28,
Kontaktn2 des Fliehkraftschalters n 1, T 3, R 2
C nach L 2. Wenn der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht, so öffnet der
Kontakt n 2, und es bleiben nur noch die Hauptwicklungen 20 eingeschaltet.
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Für den Schalter 30 ist ein Umgehungskreis mit einem von Hand
zu betätigenden Schalter 35 und einem normalerweise geschlossenen Kontakt
n5 des vom Motor angetriebenen Fliehkraftschalters vorgesehen. Der Schalter
35 kann nur absichtlich vom Bedienungsmann geschlossen werden und ist nur
so lange geschlossen, wie er vom Bedienungsmann betätigt wird. n5 ist derart eingestellt,
daß er gleichzeitig mit n2 öffnet.
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Durch das Schließen des Schalters 35 werden auch die Speisekreise
der Spulen R, und R, der die Polumschaltung vornehmenden Schütze auf die Ein-Schaltung
vorbereitet jedoch wird dieser Kreis von dem Arbeitskontakt n4 des Fliehkraftschalters
geöffnet gehalten, der nicht schließt, bevor n2 und n5 geöffnet haben. Nachdem dies
erfolgt ist, wird über denKontaktR2E ein Haltekreis geschlossen, der die Schütze
eingeschaltet hält, auch dann, wenn n4 wieder öffnet. Es ist darauf hinzuweisen,
daß die Schützspulen R, und R2 nicht eingeschaltet werden, bevor n2 den normalen
Anlaufkreis ausgeschaltet hat.
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Nach Einschaltung der Schütze werden die Wicklungen nunmehr als achtpoliger
Motor geschaltet. Die Anlaufwicklungen T5-T6 und T7-T8 liegen parallel zueinander
und sind insgesamt in Reihe geschaltet mit den zueinander parallel geschalteten
Hauptwicklungen TI-T2 und T3-T4. Dieser Schaltzustand ist in F i g. 4 dargestellt
und kann in F i g. 2 folgendermaßen aufgefunden werden., Die Hauptwicklungen
sind angeschlossen von L 2 über T 1 nach T2 und von L2 über R2B,
T4, T3, R2A nach T2. Die Anlaufwicklungen sind von T2 über
T6
und T 7, T 8 bzw. T 5 und R
1 A an L 1 angeschlossen.
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Auf diese Weise ist der Motor so geschaltet, daß er achtpolig läuft,
jedoch tut er dies nicht, bis der Rotor so weit verzögert worden ist, daß n5 wieder
schließt und n4 wieder öffnet, welch letzteres infolge des Haltekreises (Kontakt
R 2 E) ohne Wirkung bleibt. Da nunmehr R 1 C geöffnet ist ist
der Kontakt n 2 des Fliebkraftschalters zusammenmitdemKondensator28 ausgeschaltet.
Die achtpolige Verbindung bleibt bestehen, bis der Bedienungsmann den Schalter
35 losläßt, wodurch der Haltekreis der Schütze unterbrochen wird und der
Motor abgeschaltet wird, falls nicht der Schalter 30 in der Zwischenzeit
geschlossen wird.
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Bei der praktischen Verwirklichung können die Schalter 30 und
35 zu einem außermittigen Kippschalter vereinigt werden, der auf einer Seite
(Schalter
35) mit einer Federbelastung versehen ist, die
erfordert, daß der Druckknopf in dieser Richtung dauernd niedergedrückt werden muß,
um einen Kontakt zu ergeben, während die andere Seite des Schalters den Ein-Aus-Schalter
30 bildet.
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Da diese Anlaufwicklungen normalerweise nicht für den Dauerbetrieb
geeignet sind, muß die für die geringere Drehzahl vorgesehene Schaltung vom Bedienungsmann
absichtlich und unverkennbar willentlich eingeschaltet werden. Die Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten
für die Motorwicklungen sind so weit in Grenzen zu halten, daß es für den Bedienungsmann
überaus schwierig wäre, den Schalter 35
so lange geschlossen zu halten, daß
eine überhitzung des Motors verursacht werden könnte. Beispielsweise kann ein vierpoliger,
mit Anlaufkondensator versehener Induktionsmotor hergestellt werden, der bei einer
Normaldrehzahl von 1750 U/min für Dauerbetrieb einen Temperaturanstieg von
501 C
aufweist und, wenn die vier Anlaufpole als Teil des achtpoligen Betriebskreises
verwendet werden, so daß der Motor dann mit ungefähr 875 U/min arbeitet,
diesen Temperaturanstieg von 501 C bei einer Betriebsdauer von
30 Minuten erreicht.
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Bei Verwendung eines derartigen Elektromotorantriebs in Verbindung
mit einer Mischmaschine ist es für den Bedienungsmann möglich, den Schalter
35
geschlossen zu halten, während puder- oder flockenförmige Materialien od.
dgl. in die Mischschüssel eingebracht werden, so daß es hierdurch möglich ist, diese
Einmischung bei einer Mischgeschwindigkeit vorzunehmen, die etwa die Hälfte der
unter normalen Betriebsbedingungen durch das Untersetzungsgetriebe 14 erreichbaren
niedrigsten Drehzahl beträgt.