DE1809960A1

DE1809960A1 - Asynchronmotor,insbesondere zum Antrieb einer gekapselten Kaeltemaschine

Info

Publication number: DE1809960A1
Application number: DE19681809960
Authority: DE
Inventors: Asger Gramkow; Mortensen Peter Johansen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1968-11-20
Filing date: 1968-11-20
Publication date: 1970-05-27
Also published as: BE741985A; ES373383A1; GB1294332A; FR2023682A1; DK132249B; CH499225A; SE362171B; CA965476A; DE1809960B2; DK132249C

Description

Asynchronmotor, insbesondere zum Antrieb einer gekapselten Kältemaschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Asynchronmotor, insbesondere zum Antrieb einer gekapselten Kältemaschine, der innerhalb eines Spannungs-Toleranzbereiches betreibbar ist.

Motorenhersteller sind oftmals gehalten, Asynchronmotoren für einen gewissen Spannungs-Ioleranzbereich auszulegen, damit das angetriebene Aggregat auch noch mit Sicherheit funktioniert, wenn die Netzspannung ihren Nennwert unter- oder überschreitet. Manchmal besteht auch ein Interesse daran, den gleichen Motor für zwei verschiedene Spannungssysteme, z. B. 220 und 250 Y, verwenden zu können.

Bs macht jedoch erhebliche Schwierigkeiten, den Motor für einen solchen Toleranzbereich auszulegen. Soll nämlich der Motor bei Unterspannung noch ausreichende Anlaufwerte, insbesondere bezüglich des Anlauf- und Kippmoments, haben, muß man ihn für einen höheren Anlaufstrom auslegen. Dies führt aber bei Überspannung zu noch höheren Stromwerten und damit zu einer zu starken Erwärmung des Motors. Zwar gelingt es, den unerwünschten !Temperaturanstieg geringer zu halten, wenn der Aufwand an Kupfer und Eisen entsprechend hoch getrieben wird. Dies ergibt aber zu hohe Kosten und

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reicht trotzdem nicht aus, die Motortemperatur genügend klein zu halten. Infolgedessen war bisher der zulässige Spannungs-Toleranzbereich verhältnismäßig klein.

Das geschilderte Problem ist besondere bei gekapselten Kältemaschinen zu beachten. Da im Kühlschrank o. dgl. gewöhnlich leicht verderbliche Lebensmittel lagern, muß der Motor der Kältemaschine mit Sicherheit in Betrieb kommen bzw. in Betrieb bleiben, auch wenn Spannungsunregelmäßigkeiten am Netz auftreten. Ferner besteht wegen der Kapselung nur eine unzureichende Möglichkeit, den Motor zu kühlen, so daß sich unzulässige Erwärmungen besonders stark bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Asynchronmotor innerhalb eines, unter Umständen erheblichen, Spannungs-Toleranzbereichs betrieben werden kann, ohne daß zu hohe Herstellungskosten oder zu hohe Betriebstemperaturen auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Motor hinsichtlich seines Kupfer- und Eisenaufwandes für die untere Grenze des Toleranzbereichs ausgelegt ist und daß ihm eine Vorrichtung vorgeschaltet ist, die die dem Motor zugeführte Leistung etwa auf dem dieser unteren Grenze entsprechenden Wert hält.

Da der Motor für einen fest vorgegebenen Spannungswert, nämlich die untere Grenze des Toleranzbereichs, ausgelegt wird, läßt sich ein preiswerter Motor konstruieren, der bei dieser Spannung gerade die geforderten Anlaufwerte, z. B. das Anlauf- oder das Kippmoment, erreicht. Irgendwelche Rücksichten auf den übrigen Toleranzbereich brauchen nicht genommen zu werden, da wegen der vorgeschalteten Vorrichtung der Motor immer so arbeitet, als ob er mit dem unteren Grenzwert der Spannung betrieben

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wird. Selbst bei einem sehr großen Spannungs-Toleranzbereich ist daher an der oberen Grenze keine übermäßige Erwärmung des Motors zu erwarten.

Während bekannte Asynchronmotoren, die innerhalb eines Spannungs-Toleranzbereichs betriebbar sein sollten, höchstens eine Spannungsabweichung von 10 - 15 # nach unten und 5 - 10 # nach oben gegenüber der Nennspannung zuließen, kann erfindungsgemäß die untere Grenze mindestens 20 i» unter und/oder die obere Grenze mindestens 15 # über der Nennspannung des Netzes liegen, für das der Motor bestimmt ist. Hierbei wird der Motor nicht für die Nennspannung, sondern für den unteren Spannungsgrenzwert ausgelegt, während bei normaler Nennspannung des Netzes die vorgeschaltete Vorrichtung bereits wirksam ist.

Für die Leistungsregelung des Motors gibt es verschiedene Möglichkeiten. In manchen Fällen mag ein Spannungsregler geeignet sein, der die vom Netz zugeführte Spannung auf den unteren Grenzwert des Toleranzbereichs herabsetzt.

Eine Schaltung mit vernachlässigbar kleinen Verlusten ergibt sich, wenn die vorgeschaltete Vorrichtung bei steigender Spannung den dem Motor zugeführten Strom herabsetzt. Insbesondere kann die vorgeschaltete Vorrichtung ein in beiden Richtungen durchlässiges Stromtor sein, dessen Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuert ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine gesteuerte 5-Schicht-Diode. Derartige Vorrichtungen sind unter der Handelsbezeichnung TRIAC bekannt. Sie ermöglichen eine Phasenanschnitt-Steuerung, bei der jeweils der nach dem Zündzeitpunkt auftretende Teil der Stromhalbwelle durch den Motor fließt.

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Zur Steuerung einer solchen Vorrichtung empfiehlt eich eine Reihenschaltung, die einen PTC-Widerstand und einen Kondensator aufweist, an der Netzspannung liegt und die Steuerspannung für die Vorrichtung an dem Kondensator abgegriffen wird. Erhöht sich die He tzspannung, so erwärmt sich der PTC-Widerstand» der in der Reihenschaltung fließende Strom nimmt ab, der Kondensator wird langsamer aufgeladen und die Zündspannung zu einem späteren Zeitpunkt der Halbwelle erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend im ZusaiaaenJmng.iiit einem in der Zeichnung dargestellten Ausfühnoigs-'beispiel näher erläutert« Es zeigen:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Asynchronmotor mit vorgeschalteter Vorrichtung,

Pig. 2 in einem Stromdiagramm di@ erfindimgsgemäß verwendete Phasenanschnitt-Steuerung und

Fig. 3 in einem Temperatur-Spannungs-Biagramm das Verhalten verschiedener Motoren.

In Fig. 1 liegt an Netzklemmen 1, 2 die Reihenschaltung eines Asynchronmotors M, dessen Anlaufvorrichtung nicht näher veranschaulicht ist, und seiner vorgeschalteten Vorrichtung T, hier in der Gestalt einer TRIAC, also eines doppelten Stromtors (Thyristors) in Antiparallelschal tung mit einer Steuerelektrode 3. Die Steuerelektrode liegt über einem Schwellwertschalter D, der unter der Handelsbezeichnung DIAC bekannt ist, an einem Punkt 4, so daß die Steuerspannung der Vorrichtung T an einem Kondensator C₁ abgegriffen wird. Dieser Kondensator liegt mit einem PTC-Widerstand P und einem Einstellwiderstand R^in Reihe. Weitere Widerstände R«,

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Rj und B- sowie weitere Kondensatoren G₂ und G* vervollständigen die Schaltung.

In Pig. 2 ist gestrichelt der Strom I₀ gezeigt, der beim Anlauf des Motors auftritt, wenn die Spannung an den Klemmen 1, 2 die untere Grenze des Toleranzbereiches hat, also denjenigen Wert, für welchen der Motor ausgelegt ist. Durch Einstellung des Widerstandes R₁ ist dafür gesorgt, daß die Vorrichtung T in beiden Richtungen während der gesamten Halbwelle voll geöffnet ist.

Eine höhere Spannung an den Klemmen 1, 2 würde auch die Amplitude des Stromes entsprechend erhöhen. Damit der Motor M trotzdem nur annähernd die gleiche Leistung erhält, wird die Vorrichtung T jeweils erst zum Zeitpunkt t-j gezündet, so daß der Motor vom Strom I₁ durchflossen wird, dessen Effektivwert annähernd demjenigen des Stromes I entspricht.

Die Steuerung des Zündzeitpunktes ergibt sich dadurch, daß bei einer Erhöhung der Spannung an den Klemmen 1,2 die Temperatur und damit der Widerstandswert des PTC-Widerstandes F anwächst, so daß der Kondensator O₁ langsamer als zuvor aufgeladen wird und dementsprechend der Punkt 4 zu einem späteren Zeitpunkt den Schwellwert erreicht, bei welchem der Schwellwertschalter D anspricht und die Elektrode 5 wirksam werden läßt.

Wicklungs-In Fig. 3 ist über der Netzspannung TJ^ die/Temperatur Tg bei Verwendung verschiedener Motoren gleicher Leistung dargestellt. Die Kurve A zeigt einen normal betriebenen Motor, der so ausgelegt ist, daß er bei 180 V gerade noch das gewünschte Anlauf moms i_; hat. Man erkennt, d&2 bei der normalen Hetzspannung von

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220 V bereits eine Temperatursteigerung von 15° eingetreten ist und jede weitere Spannungserhöhung zu einer unzulässigen Temperatursteigerung führt. Die Kurve B zeigt den gleichen Motor, dem jedoch ein um 25 $> längeres Blechpaket gegeben ist. Man erkennt, daß hierdurch der Temperaturanstieg zwar geringer gehalten werden kann, trotz des Mehraufwandes aber immer noch unzulässig hohe Temperaturen auftreten. Me Kurve 0 zeigt den Temperaturverlauf bei einem erfindungsgemäß betriebenen Motor mit den gleichen Daten wie im fall A. Man erkennt, daß trotz des großen Toleranzbereichs von 80 7, also fast 50 # des unteren Grenzwertes, der Temperaturanstieg nur 10⁰G beträgt.

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Claims

- 7 Batentansprüche

1. Asynchronmotor, insbesondere zum Antrieb einer gekapselten Kältemaschine, der innerhalb eines Spannungs-Toleranzbereichs betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (H) hinsichtlich seines Kupfer- und Eisenaufwandee für die untere Grenze des Toleranzbereiche ausgelegt ist und daß ihm eine Vorrichtung (T) Torgeschaltet ist, die die dem Motor zugeführte Leistung etwa auf dem dieser unteren Grenze entsprechenden Wert hält.

2. Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^ daß die untere Grenze mindestens 20 j6 unter der Nennspannung des Netzes liegt, f.ür das der Motor bestimmt ist.

3. Asynchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Grenzwert mindestens 15 ^ über der Nennspannung des Netzes liegt, für das der Motor bestimmt ist.

4· Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Vorrichtung (T) bei steigender Spannung den dem Motor (M) zugeführten Strom herabsetzt. \

5. Asynchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete_Vorrichtung(T) ein in beiden Richtungen durchlässige*-ecist, dessen Zündzeitpunkt (t.f) in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuert ist.

6. Asynchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (T) eine gesteuerte 5-Schicht-Diode ist.

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