DE1613612C

DE1613612C - Thermal starting device for an emphases asynchronous motor

Info

Publication number: DE1613612C
Authority: DE
Inventors: Holger Vilhelm Langesoe Vind (Danemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Publication date: 1972-05-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor mit einem Haupt- und einem Hilfswicklungszweig, bei der im Hilfswicklungszweig ein vom Strom durch diesen Zweig beheizter Bimetallschalter liegt, der von einem Heizwiderstand überbrückt ist.The invention relates to a thermal starting device for a single-phase asynchronous motor with a main and an auxiliary winding branch, with one of the current in the auxiliary winding branch through this branch heated bimetallic switch is located, which is bridged by a heating resistor.

Es sind thermische Anlaßvorrichtungen bekannt, bei denen ein Heizwiderstand, der mit dem Bimetallschalter in Reihe liegt, das Bimetallelement beeinflußt. Mit dieser Einrichtung kann man eine genügend genaue Steuerung des Öffnungszeitpunktes des Bimetallschalters erreichen. Danach wird jedoch die Heizungsanordnung unwirksam und der Bimetallschalter schließt wieder. Da dies bei einem Anlaßkontakt für einen Einphasen-Asynchronmotor nicht zulässig ist, benötigt man eine Einrichtung, die den Bimetallschalter offenhält.Thermal starting devices are known in which a heating resistor connected to the bimetal switch is in series, affects the bimetal element. With this facility you can get one enough achieve precise control of the opening time of the bimetal switch. After that, however, the Heating arrangement ineffective and the bimetal switch closes again. As this is the case with a starting contact is not permitted for a single-phase asynchronous motor, a device is required that has the Holds bimetal switch open.

Eine solche den Bimetallschalter offenhaltende Einrichtung besteht in einer anderen bekannten Anlaßvorrichtung in einem Heizwiderstand, der während des Anlaufvorgangs vom Bimetallschalter kurzgeschlossen ist. Allerdings muß die Masse des Heizwiderstandes am Ende des Anlaufvorganges zunächst erwärmt werden, ehe er eine ausreichende Wärme an den Bimetallschalter abgeben kann. Hierbei besteht die Gefahr, daß der Bimetallschalter bereits wieder geschlossen hat, ehe der Heizwiderstand voll wirksam geworden ist.Such a device keeping the bimetal switch open consists of another known starting device in a heating resistor that is short-circuited by the bimetal switch during the start-up process is. However, at the end of the start-up process, the mass of the heating resistor must first be heated before it can give off sufficient heat to the bimetal switch. Here there is the risk that the bimetal switch has already closed again before the heating resistor is full has become effective.

Darüber hinaus sind thermische Anlaßvorrichtungen bekannt, bei denen der Bimetallschalter von einem Heizwiderstand beeinflußt wird, der im Hauptwicklungskreis liegt. Das Wirkungsvermögen dieses Bimetallschalters ist jedoch weitgehend abhängig vom Strom in der Hauptwicklung. Dieser Strom ist einerseits abhängig von der Belastung des Motors und andererseits von der angelegten Spannung. Es ist nicht möglich, diesem Bimetallschalter eine genaue Einstellung zu geben, da bereits innerhalb des erlaubten Toleranzgebietes der Speisespannung große Heizstromunterschiede entstehen.In addition, thermal starting devices are known in which the bimetal switch of a heating resistor is influenced, which is in the main winding circuit. The effectiveness of this However, the bimetal switch is largely dependent on the current in the main winding. This stream is on the one hand depending on the load on the motor and, on the other hand, on the applied voltage. It is not possible to give this bimetal switch an exact setting, since it is already within the permitted range Tolerance area of the supply voltage, large heating current differences arise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Anlaßanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die mit Sicherheit ein Offenhalten des Bimetallschalters nach dem Anlaufvorgang gewährleistet.The invention is based on the object of providing a thermal starting arrangement of the type described at the outset Type to indicate that the bimetallic switch is kept open after the start-up process guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heizwiderstand einen großen positiven Temperaturkoeffizienten hat (PTC-Widerstand).This object is achieved according to the invention in that the heating resistor has a large positive Has temperature coefficient (PTC resistance).

Dieser PTC-Widerstand hat anfänglich einen sehr geringen Widerstandswert, läßt also einen großen Strom hindurchfließen, der den PTC-Widerstand so rasch erwärmt, daß dieser nach kurzer Zeit in der Lage ist, die zum Offenhalten des Bimetallschalters erforderliche Wärmemenge abzugeben. Infolge dieser Erwärmung sinkt aber der Widerstandswert des PTC-Widerstandes derart, daß im Normalbetrieb nur der gewünschte kleine Strom durch den Hilfswicklungszweig fließt.This PTC resistor initially has a very low resistance value, so it leaves a large one Current flow through it, which heats the PTC resistor so quickly that it will be in the after a short time Is able to give off the amount of heat required to keep the bimetal switch open. As a result of this Heating decreases the resistance of the PTC resistor so that in normal operation only the desired small current flows through the auxiliary winding branch.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die aus Bimetallschalter und PTC-Heizwiderstand bestehende Einheit unverändert sowohl bei Motoren verwendet werden kann, die mit 110 V betrieben werden, als auch bei solchen Motoren, die mit 220 V betrieben werden. Der Widerstand paßt seinen Wert und die damit zusammenhängende Wärmeabgabe automatisch der Netzspannung an.Another advantage of this arrangement is that it consists of a bimetal switch and a PTC heating resistor The existing unit can be used unchanged for both motors with 110 V as well as with motors that are operated with 220 V. The resistance fits its value and the associated heat output automatically to the mains voltage.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der PTC-Widerstand direkt auf dem Bimetallschalter angebracht ist.It is particularly advantageous if the PTC resistor is attached directly to the bimetal switch.

Hierdurch erreicht man einen unmittelbaren Wärmekontakt mit dem Bimetall und damit eine gute Wärmeübertragung.This achieves a direct thermal contact with the bimetal and thus a good one Heat transfer.

Wenn der PTC-Widerstand in der Nähe des Fußpunkts des Bimetalls angebracht ist, hemmt er auch nicht die Ausbiegung des Bimetalls bei dessen Erwärmung. If the PTC resistor is placed near the base of the bimetal, it will also inhibit not the bending of the bimetal when it is heated.

Die Anlaßvorrichtung kann speziell aus zwei vorzugsweise parallelen Streifen bestehen, von welchenThe starting device may specifically consist of two strips, preferably parallel, of which

ίο mindestens der eine ein Bimetall ist, wobei die freien und gegeneinander gekehrten Enden der Streifen mit Kontakten versehen und die anderen Enden der Streifen direkt an den beiden Endflächen des PTC-Wi-' derstandes befestigt sind. Hierdurch dient der PTC-Widerstand als Tragkörper für die Teile der Anlaßvorrichtung, welche z. B. unmittelbar an den Endflächen des PTC-Widerstandes festgelötet werden können.ίο at least one is a bimetal, with the free and contacts facing opposite ends of the strips and the other ends of the strips are attached directly to the two end faces of the PTC resistor. This is where the PTC resistor is used as a support body for the parts of the starting device which, for. B. directly at the end faces of the PTC resistor can be soldered.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß die Zuleitungen der Anlaßvorrichtung relativ schlechte Wärmeleiter und vorzugsweise dünne Leiter sind. Hierdurch umgeht man, daß partielle Abkühlungen des PTC-Widerstandes auftreten, die auf Grund der thermischen Spannungen zu Spannungen des keramischen Körpers des PTC-Widerstandes führen können. In dem Moment, wo Spannung am PTC-Widerstand anliegt und eine große Heizleistung entwickelt wird, sind die Bimetalle erwärmt, wodurch Sprengungen als Folge der thermischen Spannungen vermieden werden.In addition, it is advantageous that the supply lines of the starting device are relatively poor heat conductors and are preferably thin conductors. This avoids partial cooling of the PTC resistor occur due to the thermal stresses to stresses of the ceramic Body of the PTC resistance can lead. At the moment when voltage is applied to the PTC resistor is applied and a large heating output is developed, the bimetals are heated, causing explosions as a result of the thermal stresses can be avoided.

Ist das freie Ende des Bimetalls umgebogen und der Kontakt auf der Seite der Umbiegung des Bimetalls angebracht, die dem Kontakt an dem freien Ende des anderen Streifens zugekehrt ist, erreicht man weiter, daß der Kontaktdruck unter Erwärmung verstärkt wird und unmittelbar nach dem Abschalten eine positive Öffnung des Kontaktes vor sich geht, da die nach Abschaltung mögliche, ganz kurzfristige Tendenz, daß sich das Bimetall wieder dem festen Kontakt nähert, durch das hier Gezeigte verhindert wird. Gleichzeitig hat der PTC-Widerstand auf Grund des großen Starteffektes die Fähigkeit, Pendelschwingungen, d. h. häufigen Kontaktschlüssen und Kontaktabschaltungen nach der ersten Abschaltung, entgegenzuwirken, da der PTC-Widerstand im Startmoment eine große Wärmeleistung hat, die dem Bimetall zugeführt wird und es zwingt, positiv zu öffnen.If the free end of the bimetal is bent and the contact is on the side where the bimetal is bent attached, which faces the contact at the free end of the other strip, is achieved further that the contact pressure is increased under heating and immediately after switching off a positive opening of the contact is going on, since the very short-term that is possible after disconnection The tendency for the bimetal to approach solid contact again is prevented by what is shown here will. At the same time, due to the large starting effect, the PTC resistor has the ability to prevent pendulum oscillations, d. H. frequent contact closures and contact disconnections after the first disconnection, to counteract, since the PTC resistor has a large heat output in the starting moment, which the Bimetal is fed and it forces it to open positively.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Herstellung eines Stromkreises für einen Einphasen-Asynchronmotor mit einer Anlaßanordnung nach der Erfindung,Three exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. It shows F i g. 1 a schematic production of a circuit for a single-phase asynchronous motor with a starting arrangement according to the invention,

F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Anlaßanordnung undF i g. 2 shows another embodiment of a starting arrangement and

F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anlaßanordnung. F i g. 3 shows a third embodiment of a starting arrangement.

In F i g. 1 ist an den Klemmen 1 und 2 eines Wechselstromnetzes ein Einphasen-Asynchronmotor 3 angeschlossen, der mit einer Hauptwicklung 4 und einer Hilfswicklung 5 versehen ist. In die eine Zuleitung ist ein Hauptschalter 6 gelegt, über den die Spannung direkt zur Hauptwicklung 4 und über eine Anlaßanordnung 7 zur Hilfswicklung 5 geführt wird.In Fig. 1 a single-phase asynchronous motor 3 is connected to terminals 1 and 2 of an alternating current network, which is provided with a main winding 4 and an auxiliary winding 5. In one supply line a main switch 6 is placed through which the voltage is fed directly to the main winding 4 and via a starting arrangement 7 is led to the auxiliary winding 5.

Die Anlaßanordnung besteht aus einem Bimetallschalter mit einem Bimetall 9, das durch den durch die Anlaßwicklung laufenden Strom erwärmt wird. Der Strom läuft über einen Kontakt 10 zu einemThe starting arrangement consists of a bimetal switch with a bimetal 9, the through the starting winding is heated by running current. The current runs through a contact 10 to one

Kontakt 11 auf einem anderen Streifen 12, der ein Leiter oder ein anderes Stück .Bimetall sein kann. Jedoch muß dafür gesorgt werden, daß die Bimetalle sich beide voneinander wegbiegen, wenn sie erwärmt werden. Das Bimetall wird von dem durchlaufenden Startstrom erwärmt und öffnet einige Zeit, nachdem der Schalter 6 geschlossen hat. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom zur Hilfswicklung im wesentlichen abgeschaltet, aber von einem Widerstand 13, der an den Streifen 9 und 12 .angeschlossen ist, wird ein gewisser Wärmeeffekt geliefert, der das Bimetall im offenen Zustand hält. Dieser Übergangszeitpunkt kann bei gewissen Konstruktionen kritisch sein. Dann ist es von Vorteil, einen PTC-Widerstand anzuwenden, da dieser in kaltem Zustand einen niedrigen Widerstand hat und sich bei Stromdurchlauf auf einen sehr viel höheren Widerstandswert einstellt und somit automatisch den Strom begrenzt, der durch die Startwicklung läuft. Hierdurch wird erreicht, daß das Bimetall unmittelbar nach dem Öffnen nicht hin und her pendeln und periodisch über die Kontakte 10 und 11 schließen kann. Wenn ein stationärer Zustand erreicht ist, d. h. thermisches Gleichgewicht besteht, wird das Bimetall 9 in seiner ausgebogenen Stellung stehen. Dies wird automatisch von dem PTC-Widerstand reguliert. Man erreicht somit eine automatische Leistungsregulierung, d. h. in ausgeschaltetem Zustand hat man einen niedrigen stationären Strom, aber in dem Moment, wo es notwendig ist, hat man einen recht großen Strom, der die Öffnungsfunktion des Bimetalls auf Grund des durchgelaufenen Startstroms unterstützt. - Darüber hinaus ist eine solche Anordnung nicht netzspannungsabhängig und kann vorteilhaft sowohl für 110-V-Motore als auch für 220^V-Motore angewandt werden.Contact 11 on another strip 12, which can be a conductor or some other piece of bimetal. However, care must be taken to ensure that the bimetals both flex away from each other when it is heated will. The bimetal is heated by the starting current flowing through it and opens some time afterwards the switch 6 has closed. At this point, the current to the auxiliary winding becomes substantial switched off, but from a resistor 13, which is connected to the strips 9 and 12, a certain Heat effect delivered that keeps the bimetal in the open state. This transition point can be critical in certain constructions. Then it is advantageous to use a PTC resistor, because this has a low resistance when cold and when a current passes through it sets a much higher resistance value and thus automatically limits the current that passes through the starting winding is running. This ensures that the bimetal does not go immediately after opening and can oscillate and periodically close via the contacts 10 and 11. When a steady state is reached, d. H. there is thermal equilibrium, the bimetal 9 is bent in its Standing position. This is automatically regulated by the PTC resistor. One thus achieves a automatic power regulation, d. H. when switched off you have a low stationary Electricity, but at the moment when it is necessary, you have quite a large current that does the opening function of the bimetal is supported due to the starting current that has passed through. - Furthermore such an arrangement does not depend on the mains voltage and can be advantageous for 110 V motors as well as for 220 ^ V motors.

In der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform ist ein PTC-Widerstand 14 der direkte Tragkörper für Bimetalle 15 und 16. Dadurch ergibt sich ein sehr guter thermischer Kontakt und es genügt hier ein sehr viel kleineres Stück Widerstandsmaterial. Dies ist besonders günstig, weil die möglicherweise entstehenden, thermischen Spannungen noch geringer sind. Gleichzeitig werden die Kosten verringert, wenn die unteren Enden 17 und 18 der Bimetalle an den Endflächen 19 und 20 des PTC-Widerstandes angelötet werden.In the in F i g. 2 embodiment shown is a PTC resistor 14 of the direct support body for Bimetals 15 and 16. This results in a very good thermal contact and a very good one is sufficient here much smaller piece of resistor material. This is particularly favorable because the possibly resulting thermal stresses are even lower. At the same time, the costs are reduced if the lower ends 17 and 18 of the bimetals are soldered to the end faces 19 and 20 of the PTC resistor will.

Die Zuleitungen 21 und 22 sollten vorzugsweise dünne Leiter und damit schlechtere Wärmeleiter sein, da diese die Haltbarkeit des PTC-Widerstandes verlängern, indem sie Temperaturabstufungen in dem PTC-Widerstand verhindern, wo sonst thermische Sprengungen der keramischen Masse, aus der der PTC-Widerstand besteht, auftreten könnten.The leads 21 and 22 should preferably be thin conductors and thus poorer heat conductors, as these extend the service life of the PTC resistor by creating temperature gradations in the PTC resistors prevent where otherwise thermal explosions of the ceramic mass from which the PTC resistance could occur.

Als PTC-Widerstände kann man die bekannten Typen anwenden, die auf der Basis gewisser Oxyde sowie seltener Erden hergestellt werden können.The known types based on certain oxides can be used as PTC resistors as well as rare earths can be produced.

In F i g. 3 ist 'ein Bimetall 23 mit einer Umbiegung 24 versehen, die einen Kontakt 25 trägt. Der Kontakt 25 liegt an einem Kontakt 26, der von einem Leiter 27, der nicht aus Bimetall besteht, getragen wird. Beide Streifen, nämlich das Bimetall 23 und der Streifen 27 sind an den Endflächen eines PTC-Widerstandes 28 befestigt. Der Streifen 27 ist darüber hinaus vorteilhaft von dem PTC-Widerstand mit Hilfe einer Scheibe 29 isoliert, muß dann aber mit dem Leiter 30 über eine Leitung 31 verbunden werden. Läuft der Strom durch das Bimetall 23, biegt sich die größte freie Länge des Bimetalls nach links, wogegen die Umbiegung 24 eine Tendenz hat, sich nach rechts zu biegen, was den Kontaktdruck des Kontaktes 24 gegen den Kontakt 25 vergrößert. Da die Masse des Stückes 24 und dessen Länge kleiner als der übrige Teil des Bimetalls 23 ist, wird das Bimetall nach links gebogen. Unmittelbar nach demIn Fig. 3 is a bimetal 23 with a bend 24 provided, which carries a contact 25. The contact 25 is on a contact 26 of a Conductor 27, which is not made of bimetal, is carried. Both strips, namely the bimetal 23 and the strips 27 are attached to the end faces of a PTC resistor 28. The strip 27 is over it also advantageously isolated from the PTC resistor with the aid of a disk 29, but must then be included the conductor 30 are connected via a line 31. If the current runs through the bimetal 23, it bends the greatest free length of the bimetal to the left, while the bend 24 has a tendency to to bend to the right, which increases the contact pressure of contact 24 against contact 25. There the mass of the piece 24 and the length of which is smaller than the rest of the bimetal 23, that will Bimetal bent to the left. Immediately after the

ίο Abschalten wird die Umbiegung 24 sehr schnell abgekühlt, wodurch der Abstand zwischen den Kontakten 25 und 26 vergrößert wird und bei einer positiven Entkupplung mitwirkt.ίο switching off, the bend 24 is cooled down very quickly, whereby the distance between the contacts 25 and 26 is increased and in the case of a positive Decoupling is involved.

Darüber hinaus kann die Anordnung auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. Die Bimetalle können in einer Masse eingegossen werden, die der eigentliche Halter für diese sind, und der PTC-Widerstand wird zwischen die beiden Bimetalle als ein Klumpen eingebrannt. Der Schalter hat sich, verglichen mit Schaltern mit einem reinen Widerstands-Wärmeelement, bei gewissen Konstruktionen als überlegen gezeigt, z. B. bei recht langen Bimetallen, da der PTC-Widerstand eine Wiedereinschaltung des Stroms positiv verhindert, bevor der endgültige stationäre Zustand erreicht wird. Darüber hinaus wirkt der PTC-Widerstand über die Kontaktöffnungen funkenlöschend, wodurch die Lebensdauer verlängert und das Radiogeräusch begrenzt wird.In addition, the arrangement can be implemented in various ways. The bimetals can be cast in a mass, which is the actual holder for this, and the PTC resistor is burned in between the two bimetals as a lump. The switch has compared with switches with a pure resistance heating element, in certain constructions as shown superior, e.g. B. with quite long bimetals, because the PTC resistor a restart of the Current positively prevented before the final steady state is reached. It also works the PTC resistor over the contact openings spark-extinguishing, which extends the service life and the radio noise is limited.

Claims

Patent claims:

1. Thermal starting device for a single-phase asynchronous motor with a main and an auxiliary winding branch, in which in the auxiliary winding branch a bimetallic switch heated by the current through this branch, which is bridged by a heating resistor, is thereby located characterized in that the heating resistor has a large positive temperature coefficient hst (PTC resistor).

2. AnI ate device according to claim 1, characterized in that the PTC resistor is attached directly to the bimetal switch.

3. Starting device according to claim 2, characterized in that the PTC resistor in the Near the base of the bimetal is attached.

4. Starting device according to claim 2 or 3, characterized in that the bimetal switch consists of two strips, of which at least one is a bimetal, the free and contacts facing opposite ends of the strips and the other ends the strips are attached directly to the two end faces of the PTC resistor.

5. Starting device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the Bimetal switch is provided with leads that are relatively poor conductors of heat.

6. Starting device according to claim 4, characterized in that the free end of the Bimetal bent and the contact attached to the side of the bend of the bimetal facing the contact at the free end of the other strip.

1 sheet of drawings