DE1538430C - Thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Beginn der Ausschaltperiode eine merkliche Heiz-Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchron- leistung zuführen, ohne gleichzeitig dafür sorgen zu motor mit Haupt- und Hilfswicklung, bei der ein müssen, daß sofort eine ausreichende Wärmemenge Bimetallschalter im Hilfswicklungskreis liegt, wobei zum Offenhalten auf den Schalter übertragen wird, unter dem Einfluß einer vom Strom im Bimetall- 5 So spielt die Wärmeleitfähigkeit des Übertragungsschalter durchflossenen Öffnungs-Wärmequelle die weges zwischen Heizvorrichtung und Bimetall nur Anlaßvorrichtung ausgeschaltet und anschließend von eine untergeordnete Rolle; man kann auch Heizwidereiner Halte-Wärmequelle offengehalten wird, die eine Standskörper mit einer sich nicht schnell erwärmenerste Heizvorrichtung aufweist, die erst einige Zeit den Masse benutzen. Besonders vorteilhaft ist ein nach dem Ausschaltaugenblick die zum Offenhalten ίο solcher Widerstandskörper am Fuß des Bimetalldes Bimetallschalters erforderliche Wärmemenge auf Streifens,
den Bimetallschalter zu übertragen vermag.' Umgekehrt bringt die zweite Heizvorrichtung der

Es ist eine Anlaßvorrichtung bekannt, bei der die Halte-Wärmequelle keine merkliche Erschwernis der

Öffnungs-Wärmeqüelle durch einen parallel zur Hilfs- Konstruktion. Sie braucht lediglich während eines

Wicklung liegenden Heizwiderstand gebildet wird. Am 15 relativ kurzen Zeitabschnitts unmittelbar nach dem

Ende der Anlaßperiode ist das Bimetall so weit er- Ausschaltaugenblick eine ergänzende Wärmemenge

wärmt, daß der Schalter öffnet und dabei sowohl die abzugeben. Dies kann auf eine sehr einfache Weise

Hilfswicklung als auch die Öffnungs-Wärmeqüelle geschehen, z. B. durch einen im Schalterstromkreis

abschaltet. Als Halte-Wärmequelle dient ein Heiz- liegenden Wärmespeicher.

widerstand, der mit der Hauptwicklung in Reihe liegt ²° Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der

(deutsche Patentschrift 834 576). Erfindung ist daher dafür gesorgt, daß die zweite

Bei einer durch die britische Patentschrift 673 473, Heizvorrichtung ein Wärmespeicher ist und der Fig. 15, bekannten Anlaßvorrichtung der eingangs Bimetallschalter beim Ausschalten die erste Heizvorgenannten Art bildet das Bimetall selbst die Öffnungs- richtung in Betrieb setzt und die zweite Heizvorrich-Wärmequelle. Die Halte-Wärmequelle ist durch einen *5 tung abschaltet.

zum Bimetallschalter parallelen Heizwiderstand ge- Eine sehr einfache Schaltung ergibt sich, wenn die bildet. Der Heizwiderstand wird also erst in den erste Heizvorrichtung durch einen zum Bimetall-Stromkreis eingeschaltet, wenn der Bimetallschalter - schalter parallelen Heizwiderstand und die zweite geöffnet hat. Im Gegensatz zu der aus der deutschen Heizvorrichtung durch einen mit dem Bimetall-Patentschrift 834 576 bekannten Anlaßschaltung hat 3o schalter in Reihe liegenden Heizwiderstand gebildet diese Halte-Wärmequelle keinen Einfluß auf die An- wird und der zweite Heizwiderstand thermisch träger laufzeit, wodurch sich definierte, leicht überschaubare als der erste Heizwiderstand ist.
Verhältnisse ergeben. Allerdings ist es bei dieser Insbesondere kann die zweite Heizvorrichtung bekannten Anlaßvorrichtung unvermeidlich, daß sich durch einen die Öffnungs-Wärmequelle darstellender Bimetallschalter nach seiner Öffnung und damit 35 den, mit dem Bimetallschalter in Reihe liegenden gleichzeitigen Abschaltung der Öffnungs-Wärmequelle Heizwiderstand gebildet sein. Dies bedeutet nicht nur kurzzeitig etwas abkühlt, so daß die eben erst züge- eine konstruktive Vereinfachung. Vielmehr wird schaltete Halte-Wärmequelle nicht sofort voll wirk- nunmehr auch die Öffnungs-Wärmequelle durch sam werden kann. Ein Wiederschließen des Bimetall- einen trägen Heizwiderstand gebildet. Damit verschalters wird im bekannten Fall nur dadurch ver- 4° längert sich ohne jeden sonstigen Eingriff die Einhindert, daß der Bimetallschalter durch eine Schnapp- schaltzeit des Bimetalls. Demzufolge bleibt die Hilfsfeder belastet ist. Sobald das Bimetall eine vorgege- wicklung länger an Spannung, und man kann sogar bene Temperatur erreicht hat, schnappt der Schalter schwer anlaufende Elektromotoren damit starten. in die Öffnungsstellung. Ein Zurückschnappen ist erst Umgekehrt kann man bewußt einen schwereren Anmöglich, wenn das Bimetall eine erheblich unter der 45 lauf in Kauf nehmen, um einen billigeren Motor ersten Schalttemperatur liegende zweite Schalttempe- verwenden zu können,
ratur unterschreitet. Für einen Einphasenmotor mit Widerstandshilfs-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine phase empfiehlt es sich, daß der Widerstandswert des thermische Anlaßvorrichtung der eingangs genannten Reihen-Heizwiderstandes mindestens 10 °/o, vorzugs-Art für einen Einphasen-Asynchronmotor so auszu- 5° weise 50 %>, des Gesamtwiderstandes der Hilfsphase bilden, daß unabhängig von der konstruktiv auf- ausmacht. Der als Wärmespeicher wirkende Reihenwendigen Schnappmechanik sichergestellt ist, daß der widerstand übernimmt daher zusätzlich die Funktion Bimetallschalter im Ausschaltaugenblick keine wieder- eines Anlaß-Widerstandes, so daß die Wärmeholten Ein- und Ausschaltvorgänge erleidet. entwicklung im Motor selbst herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 55 Auch kann dieser Reihen-Heizwiderstand recht erlöst, daß die Halte-Wärmequelle eine zusammen mit hebliche Leistung aufnehmen, da er recht stabil dem Bimetallschalter ausschaltbare zweite Heizvor- aufgebaut werden kann; umgekehrt führt eine entrichtung aufweist, die mit einem Wärmespeicher ver- ' sprechende Leistungsaufnahme zu der Möglichkeit, bunden ist, der die nach dem Ausschalten zum nach dem Abschalten noch längere Zeit eine erheb-Offenhalten fehlende Wärmemenge an den Bimetall- ^6o liehe Wärmemenge abgeben zu können.
Schalter abgibt, bis die erste Heizvorrichtung diese' Vorzugsweise besteht der Reihen-Heizwiderstand Wärmemenge zu liefern vermag. aus Kohlenstoff (Graphit) oder aus Siliziumkarbid.

Die erste Heizvorrichtung, die während der ge- Diese Materialien ergeben Widerstandskörper, die samten Laufzeit des Motors wirken muß, kann daher einerseits mit einigen 100 W und mehr belastet hinsichtlich ihrer Form, Lage und Werkstoffe be- ⁶5 werden können und andererseits infolge ihrer Masse, liebig gewählt werden. Insbesondere kann man sie im Gegensatz zu einem Draht, eine gute Speicherin der bekannten Weise unter Zuhilfenahme des wirkung haben.
Bimctallschalters wirksam werden lassen, also erst zu Bei einer bevorzugten Ausfiihrungsform ist der

Parallel-Keizwiderstand ein PTC-Widerstand. Ein solcher Widerstand heizt sich sehr schnell, nachdem Spannung an ihm 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.

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 und 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 an.Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele ~ näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine' schematische Darstellung eines ersten _a5 Ausführungsbeispiels in einem Schaltkreis und

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 wird ein Einphasen-Asynchronmotor 1 mit einer Hauptwicklung 2 und einer Hilfswicklung 3 über einen Hauptschalter 4 an Netzklemmen S gelegt. ' In den Hilfswicklungszweig ist eine thermische Anlaßvorrichtung 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 ist 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 angeschlossen.

Die Säule 7 ist ein mit dem Bimetallschalter in Reihe liegender Heizwiderstand, der Ring 9 ist ein parallel zum Bimetallschalter 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 2 direkt und der Hilfswicklung 3 über die Anlaßvorrichtung 6 Spannung zugeführt. Durch den Hilfswicklungsstrom wird der Reihenwiderstand 7 beheizt und gibt Wärme an das Bimetall 10 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 eine höhere Spannung am Parallelwiderstand, so daß nunmehr dieser beheizt wird. Es dauert aber eine gewisse Zeit, bis sich der Widerstandskörper erwärmt und diese Wärme in wirksamer Weise bis zum Bimetallstreifen geflossen ist. Trotzdem kehrt der Bimetallstreifen 10 nicht in seine Ruhelage zurück, weil er von der Säule 7 noch weiter beheizt wird. Zwar wird dieser Säule nach öffnen des Kontaktpaares 8,13 keine Leistung mehr zugeführt; die in ihr gespeicherte Wut mc reicht aber aus, um den Bimetallschalter am Schließen zu hindern. ■

Bei einem Ausführungsbeispiel war die Anlaßvorrichtung in folgender Weise ausgelegt: Der Reihenwiderstand? 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 Erreichen der Gleichgewichtstemperatur 30 Kiloohm aufweist. Der Bimetallschalter 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 Ausführungsbeispiel der Fi g. 2 ist der als Säule 16 ausgebildete Reihenwiderstand zwischen zwei Bimetallstreifen 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 Reihenwiderstand 16 verbunden, der Streifen 18 ist an'seinem unteren Ende über einen Parallelwiderstand 21 mit dem Reihenwiderstand 16 verbunden. Die Anschlüsse erfolgen an den Punkten 22 am oberen Ende des Reihenwiderstands 16 und 23 am unteren Ende des Bimetallstreifens 18. Bei dieser Ausführungsform wird die Wärmeabstrahlung des Reihenwiderstandes noch besser ausgenutzt. Außerdem überbrückt der Parallelwiderstand 21 die Kontakte 19,20 direkt, während bei der Ausführungsform nach F i g. 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 Strahlungswärme auf ihn einwirken.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor mit Haupt- und Hilfswicklung, bei der ein Bimetallschalter im Hilfswicklungskreis liegt, wobei unter dem Einfluß einer vom Strom im Bimetallschalter durchflossenen Öffnungs-Wärmequelle die Anlaßvorrichtung ausgeschaltet und anschließend von einer Halte-Wärmequelle offengehalten wird, die eine erste Heizvorrichtung aufweist, die erst einige Zeit nach dem Ausschaltaugenblick die zum Offenhalten des Bimetallschalters erforderliche Wärmemenge auf den Bimetallschalter zu übertragen vermag, d a durch gekennzeichnet, daß die Halte-Wärmequelle eine zusammen mit dem Bimetallschalter (8, 13 bzw. 19, 20) ausschaltbare zweite Heizvorrichtung (7 bzw. 16) aufweist, die mit einem Wärmespeicher verbunden ist, der die nach dem Ausschalten zum Offenhalten fehlende Wärmemenge an den Bimetallschalter abgibt, bis die erste Heizvorrichtung (9 bzw. 21) diese Wärmemenge zu liefern vermag.

2. AnlaßvorrichUing nach Anspruch 1, bei der

die erste Heizvorrichtung durch einen zum Bimetallschalter parallelen Heizwiderstand gebildet ist; dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizvorrichtung (7 bzw. 16) durch einen mit dem Bimetallschalter (8, 13 bzw. 19, 20) in Reihe liegenden Heizwiderstand gebildet ist und der zweite Heizwiderstand thermisch träger als der erste Heizwiderstand ist.

3. Anlaß vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizvorrichtung (7 bzw. 16) durch einen die Öffnungs-Wärmequelle darstellenden, mit dem Bimetallschalter (8, 13 bzw. 19, 20) in Reihe liegenden Heizwiderstand gebildet ist.

4. Anlaßvorrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizvorrichtung (9 bzw. 21) am Fußpunkt des Bimetallschalters angebracht ist.

5. Anlaßvorrichtung für einen Einphasenmotor mit Widerstandshilfsphase nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des in Reihe liegenden Heizwiderstandes (7 bzw. 16). mindestens 10% des Gesamtwiderstandes der Hilfsphase (3) ausmacht.

6. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der

20 in Reihe liegende Heizwiderstand (7 bzw. 16) aus Kohlenstoff (Graphit) besteht.

7. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe liegende Heizwiderstand (7 bzw. 16) aus Siliziumkarbid besteht.

8. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der parallele Heizwiderstand (9 bzw. 21) ein PTC-Widerstand ist.

9. Anlaß vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe liegende Heizwiderstand (7) einen festen Bimetallschalterkontakt (8) trägt. .

10. Anlaßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der parallele Heizwiderstand (9) an dem dem Bimetallschalterkontakt (8) gegenüberliegenden Ende des in Reihe liegenden Heizwiderstandes (7) direkt befestigt ist und an seinem abgewandten Ende einen Bimetall-. streifen (10) trägt.

11. Anlaßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des in Reihe liegenden Heizwiderstandes (7 bzw. 16) 50% des Gesamtwiderstandes der Hilfsphase (3) ausmacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen