DE1538430A1

DE1538430A1 - Thermische Anlassvorrichtung fuer einen Einphasen-Asynchronmotor

Info

Publication number: DE1538430A1
Application number: DE19661538430
Authority: DE
Inventors: Fromm-Enemark Arne
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1966-08-29
Filing date: 1966-08-29
Publication date: 1969-06-12
Also published as: BE702989A; DK123797B; US3495150A; SE345354B; GB1152020A; CH477120A; ES344439A1; NL6711061A; DE1538430B2

Description

Thermische Anlaßvorriohtung für einen Einphasen-Asynchronmotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische AnIaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor, bei der ein Birnetailsehalter im Hilfswicklungskreis liegt, unter dem Einfluß einer vom Schalterstrom durchflossenen Öffnungs-Wärmequelle ausschaltet und anschließend von einer Haite-Wärmequelle offen gehalten wird*

Es ist eine AnIaßvorrichtung dieser Art bekannt, bei der das Bimetall selbst die Öffnungs-Wärmequelle bildet und sich beim Hindurohfließen des Hilfs-Wicklungsstromes in der Anlaßperiode soweit erwärmt, daß der Schalter öffnet. Die Halte-Wärmequelle ' wird durch einen zweiten Bimetallstreifen gebildet, der, solange der Motor läuft, von einer in einer zusätzlichen Wicklung induzierten Spannung mit einem Heizstrom versorgt wird und den Schalter offen hält, auch wenn der erstgenannte Bimetallstreifen abgekühlt ist. '

Ee ist ferner schon eine thermische Anlaßvorriohtung vorgeschlagen worden, bei der die Haltewärmequelle aus einem Heizvriderstand besteht, der von der vektoriellen Spannimgedifferenz zwischen

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der Spannung der Hauptwicklung und der Spannung der Hilfswicklung gespeist wird und vorzugsweise den Bimetallschalter unmittelbar überbrückt« Diese Anlaßvorrichtung hat einen sehr einfachen Aufbau und besitzt eine große Schaltsicherheit. Man muß jedoch dafür Sorge tragen, daß der Einfluß des Halte-Heizwiderstandes unmittelbar nach dem öffnen des Bimetallschalters mit voller Größe auf den Bimetallsohalter einwirkt, weil dieser sich sonst andernfalls wieder in die Schließstellung zurückbewegt«

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine thermische AnIaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor anzugeben, die einerseits einen sehr einfachen Aufbau hat und sehr betriebssicher ist, andererseits aber im Ausschaltaugenblick keine wiederholten Ein- und Ausschaltvorgänge erleidet. Ferner soll die AnIaßvorrichtung insbesondere für schwer anlaufende Motoren geeignet sein und noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ermöglichen»

Diese Aufgabe wird erfinfiungsgemäE dadurch gelöst, daß die Halte-Wärmequelle zwei Heizvorrichtungen aufweist, von denen die ein© erst einige Zeit nach dem Ausehaltauganbliek die zum Offenhalten erforderliche Wärmemenge auf den Schalter zu übertragen vermag und von denen die ander© zumindest bis zu diesem Zeitpunkt die zum Offenhalten~fehlende Wärmemenge an den Schalter abgibt*

Die erstgenannte Heilvorrichtung ₉ die während der gesamten Laufzeit des. Motors wirken muB_s kann.- daher hinsichtlich ihrer.' SOrm* Lage,-und Werkstoffe beliebig-gewählt werden.·.- Insbesondere kann mm sie unter'Zuhilfenahme des- Bimetalls-Chalters' wirksam werden, lassen» also'erst zu-Beginn'der-Ausschaltperlode-'eine merklich© Heizleistung eufihr©n₉ ©tee gleichzeitig "dafür- sorgen zu müssen^, daß.-sofort-eine ausreichende Wärmemenge! aura Offenhalten auf"den

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ait einer eich nicht schnell erwärmenden Masse "benutzen. Be- . sonders vorteilhaft ist ein solcher Widerstandskörper am Fuß des Bimetallstreifens.

Umgekehrt bringt die zweite Heizvorrichtung der Halte-Wärmequelle keine merkliche Erschwernis der Konstruktion. Sie braucht lediglich während eines relativ kurzen Zeitabschnitts unmittelbar nach dem Ausschaltaugenblick eine ergänzende Wärmemenge abzugeben* Dies kann auf eine sehr einfache Weise geschehen, z.B. durch einen im Schalterstromkreis liegenden Wärmespeicher.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daher dafür gesorgt» daß die zweite Heizvorrichtung ein Wärmespeicher ist und der Bimetallschalter beim Ausschalten die erste Heizvorrichtung in Betrieb setzt und die zweite Heizvorrichtung abschaltet.

Eine sehr einfache Schaltung ergibt sich, wenn die erste Heiz* vorrichtung duroh einen zum Bimetallsohalter parallelen Heizwiderstand und die zweite g§igYgrrigh.tung d.tjrgk e,in§n Mt &em iiietßlieohalt·* in Hiihi litetndtn #*t**U***ima 'etfeii&tt wird.und der zweite Heizwiderstand thermisch träger als der erste Heizwiderstand ist.

Insbesondere kann die zweite Heizvorrichtung durch einen die Öffnungs-Wärmequelle darstellenden, mit dem Bimetallschalter in Reihe liegenden Heizwiderstand gebildet sein. Dies bedeutet nicht nur eine konstruktive Vereinfachung. Vielmehr wird nunmehr auch die Öffnungs-Wärmequelle durch einen trägen Heizwi-derstand gebildet. Damit verlängert sich ohne jeden sonstigen Eingriff die Einsdialtzeit des Bimetalls· Demzufolge bleibt die Hilfswicklung länger an Spannung und man kann sogar schwer anlaufende Elektromotoren damit starten. Umgekehrt kann man bewußt einen schwereren Anlauf in Kauf nehmen, um einen billigeren Motor verwenden zu können.

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Eb hat sich gezeigt, daß die Zeitkonetante der zweiten Heizvorrichtung mindestens doppelt so groß sein sollte wie diejenige der ersten Heizvorrichtung. Hierbei bezieht eich die Zeitkonstante nicht nur auf das Heizelement selbst, sondern auch auf das ganze, jeweils die Übertragungewege und das Bimetall umfassende Systarn. Je größer der Unterschied in der Zeitkonstante, umso besser wird' die Aueschalttemperatur des Bimetalls aufrechterhalten.

Für einen Einphasenmotor mit Widerstandshilfsphase empfiehlt es sich, daß der Widerstandewert des Reihen-Hizwideretandes mindestens 109έ, vorzugsweise 50$, des Gesamtwiderstandes der Hilfephase auemacht. Der als Wärmespeicher wirkende Reihenwiderstand übernimmt daher zusätzlich die Funktion eines Anlaß-Widerstandes, so daß die Wärmeentwicklung im Motor selbst herabgesetzt wird. ^T Auch ^ kann dieser Reihen-Heißwiderstand recht erhebliche Leistung aufnehmen, da er reoht stabil aufgebaut werden kann; umgekehrt führt eine entsprechende Leistungsaufnahme zu der Möglichkeit, nach dem Abschalten noch längere Zeit eine erhebliche Wärmemenge abgeben zu können.

Vorzugsweise besteht der Reihen-Heizwiderstand aus Kohlenstoff (Graphit) oder aus Siliziumkarbid. Diese Materialien ergeben Widerstandskörper, die einerseits mit einigen lOOW und mehr belastet werden können und andererseits infolge ihrer Masse, ' im Gegensatz zu einem Draht, eine gute Speicherwirkung haben.

Bei einer bevorzugten Aueführungeform ist der Parallel-Heizwiderstand ein PTC-Widerstand. Ein eolcher Wideretand heizt eich sehr schnell, nachdem Spannung an ihn gelegt worden ist, auf, so daß er eine sehr geringe Wärmeträgheit besitzt. Infolgedessen kann man auch für den Serien-Heizwiderstand ein weniger träges Element benutzen. Außerdem ist seine Leistungsabgabe weitgehend unabhängig von der Netzspannung·

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In konstruktiver Hinsicht ergibt sich eine sehr einfache Ausführungsform, wenn der Reihen-Heizwiderstand einen festen Bimetallschalterkontakt trägt. Des weiteren kann der Parallel-Heizwiderstand an dem dem Kontakt gegenüberliegenden Ende des " Reihen-Heizwiderstandes direkt befestigt sein un an seinem abgewandten Ende den Bimetallstreifen tragen. Diese Konstruktion weist nicht mehr als die elektrisch unbedingt erforderlichen Teile auf, ist klein und gedrungen und ermöglicht wegen der „ Parallellage des Bimetallstreifens und des Reihen-Heizwiderstandes eine gute Wärmeübertragung

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Pig·-. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels in einem Schaltkreis und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

In Pig. 1 wird ein Elnphasen Asynchronmotor 1 mit einer Hauptwicklung 2 und einer Hilfswicklung 3 über einen Hauptschalter an Netzklemmen 5 gelegt. In den Hilfswieklungszweig ist eine thermische AnIaßvorrichtung 6 gemäß der Erfindung geschaltet.

Die Anlaßvorrichtung 6 besitzt einen Stab 7 aus Siliziumkarbid, an dessen oberem Ende ein fester Kontakt 8 angelötet ist. Am unteren Ende ist ein PTC-Widerstand 9 in Ringform angelötet. Am freien Ende des Widerstandes 9 1st ein Bimetallstreifen 10 mit Hilfe eines Niets 11 und unter Zwischenlage einer Isolierscheibe 12 befestigt, der am anderen Ende einen beweglichen Schalterkontakt 13 trägt. Die Zuleitungen sind an den Punkten 14 und 15 angeschloeeen.

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Die Säule 7 ist ein mit,dem Bimetallschalter in Reihe liegender Heizwiderstand, der Ring 9 ist ein parallel zum Birnetallschalter liegender Heizwiderstand. Der Reihenwiderstand hat wegen seiner größeren Masse 7 eine größere thermische Trägheit als der Parallelwiderstand 9·

Beim Einschalten des Hauptschalters 4 wird der Hauptwicklung direkt und der Hilfswicklung 3 über die Anlaßvorrichtung 6 Spannung zugeführt· Durch den Hilfswicklungsstroin wird der Reihenwiderstand 7 beheizt und gibt Wärme an das Bimetall ab, bis sich das Kontaktpaar 8, 13 öffnet. Solange der Schalter geschlossen ist, fließt durch den Parallelwiderstand 9 ein unbeachtlicher Strom, so daß dieser sich nicht erwärmt. Sobald jedoch der Bimetallschalter öffnet, liegt ©ine höhere Spannung am Parallelwiderstand, so daß nunmehr dieser beheizt wird. Es dauert aber eine gewisse Zeit, bis sieh der Widerstandskörper erwärmt und diese Wärme in wirksamer Weise bis zum Bimetallstreifen geflossen ist. Trotladem kehrt der Bimetallstreifen IQ nicht in seine Ruhelage zurück, weil er ron der Säule 7 noch weiter beheizt wird* Zwar wird dieser Säule nach Öffnen des Kontaktpaares 8, 13 keine Leistung mehr zugeführt; Sie in ihr gespeicherte Wärme reicht aber aus„ um aen Bimetallschalter am Schließen zu hindern.

Bei einem Ausführungsbeispiel war die Anlassvorrichtung in folgender Weise ausgelegt: Der Reihenwiöerstand 7 und die Hilfswicklung 3 hatten den gleichen Widerstand, nämlich 30 Ohm. Der Parallelwiderstand 9 war ein PTC-Widerstand, der bei Raumtemperatur 300 Ohm und nach Erreiclien der Gleiohgewichtstemperatur 30 Xiloohm aufweist. Der Birnetallsohalter öffnete nach 10 Sekunden, so daß er auch für schwer anlaufende Motoren geeignet ist. Die Leistungsaufnahme während des Laufs des Motors war dementsprechend gering.

Bei dem Auaführungsbeiepiel der Fig. 2 ist der als Säule 16 tuigfbUdft· Riihtnwidtriijand iwlitfetn iwil BlmtigUitrflftn

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17 und 18 angeordnet, die je einen beweglichen Kontakt 19 bzw.

20 tragen. Der Streifen 17 ist an seinem unteren Ende elektrisch leitend direkt mit dem Reihenwideretand 16 verbunden, der Streifen 18 1st an seinem unteren Ende über einen Parallelwiderstand

21 mit dem Reihenwiderstand 15 verbunden. Die Anschlüsse erfolgen an den Punkten 22 am oberen Ende des Reihenwiderstands und 23 am unteren Ende des Bimetallstreifens 18· Bei dieser Ausführungsforia wird die Wärme abstrahlung des Reihenwiderstandes noch besser ausgenutzt· Außerdem überbrückt der Parallelwiderstand 21 die Kontakte 19, 20 direkt, während bei der AusfUhrungsform nach Fig. 1 die Reihenschaltung des Widerstandes 7 und des Schalters 8, 13 überbrückt worden ist.

Selbstverständlich sind vielerlei konstruktive Abwandlungen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Wenn der Reihenwiderstand 7 eine sehr große leistung verarbeiten soll, kann man ihm eine Ringform geben,wobei der Kontakt 8 und der Parallelwiderstand 9 an im Durchmesser einander gegenüberliegenden Stellen angebracht sind. Die Lötverbindungen können auch durch Nieten oder sonstige Befestigungsmittel ersetzt werden· Der Reihenwiderstand braucht mit dem Bimetall nicht in wärmeleitender Verbindung zu stehen; er kann auch Mittels Stahlungcwärme f auf ihn einwirken.

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Claims

Patentansprüche

1,) Thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor» bei der dn Birnetallschalter im Hilfswicklungskreis liegt, unter dem Einfluß einer vom Schalterstrom durchflossenen Öffnungs-Wärmequelle aueschaltet und anschließend von einer Haite-Wärmequelle offen gehallen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte-Wärmequelle/Heizvorrichtungen aufweist, von denen die eine erst einige Zeit nach dem Ausschaltaugenblick die zum Offenhalten erforderliche Wärmemenge auf den Schalter zu übertragen vermag und von denen die andere zumindest zu diesem Zeitpunkt die zum Offenhaitan. fehlende Wärmemenge an den Schalter abgibt.
2. Anlaßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizvorrichtung ein Wärmespeicher ist und der Bimetallschalter beim Ausschalten die erste Heizvorrichtung in Betrieb setzt und die zweite Heizvorrichtung abschaltet.
3· Anlaßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizvorrichtung durch einen zum Birnetailsehälter parallelen Heizwiderstand und die zweite Heizvorrichtung durch einen mit dem Bimetallachalter in Reihe liegenden Heizwiderstand gebildet wird und der zweite Heizwiderstand thermisch träger als der erste Heizwiderstand ist.
4-. AnI aß vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizvorrichtung durch einen die Öffnungs- Wärmequelle darstellenden, mit dem Bimetallsohalter in Reihe liegenden Heizwideretand gebildet ist»

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5· Anlaßvorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizvorrichtung am Fußpunkt des Bimetalls angebracht ist.
6. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der zweiten Heizvorrichtung mindestens doppelt so groß ist wie diejenige der ersten Heizvorrichtung.
7» Anlaßvorrichtung für einen Einphasenmotor mit Widerstandshilf sphase nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Widerstandswert des Reihen-Heizwiderstandes mindestens 10$, vorzugsweise 50$, des Gesamtwiderstandes der Hilfsphase ausmacht.
8. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Reihen-Heizwiderstand aus Kohlen·*
9· Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Reihen-Heizwiderstand aus Silizium-r karbid besteht. '
10. AnIaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Parallel-Heizwiderstand ein PTG-Widerstand ist.
11. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Reihen-Heizwiderstand einen festen Birne tallschalterkontakt trägt.
12. AnIaßvorrichtung nach Anspruoh 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallel-Heizwiderstand an dem dem Kontakt gegenüber liegenden Inde des Reihen-Heizwiderstandes direkt befestigt let und an seinem abgewandten Ende den Bimetallstreifen trägt.

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