DE1964872A1

DE1964872A1 - Anordnung zur Steuerung eines Elektromotors

Info

Publication number: DE1964872A1
Application number: DE19691964872
Authority: DE
Inventors: Plouffe Leo A; Mcbride Jun Lyle E
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1968-12-30
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1970-07-09
Also published as: JPS4829244B1; DE1964872B2; GB1298684A; ES374675A1; FR2027314A1; DE1966342A1; US3544869A

Description

DR-INO. DIPL.-IN3. M. BC. DIPL.-PHYS. OR. OIPL.-PHY». HÖGER-STELLRECHT-GRIESSBACH-HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTSART

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23. Dez. 1969

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED, 13500 North Central Expressway, Dallas, Texas 75222, U. S. A.

Anordnung zur Steuerung eines Elektromotors.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines Elektromotors und zwar eine solche, durch die die Hilfswicklung eines Motors gewisse Zeit nach seiner Erregung atierregt wird*

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Es ist bekannt, Elektromotoren, insbesondere solche für den Einsatz im Gewerbe oder im Rahmen größerer Anlagen, mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung zu versehen. Die Hauptwicklung ist die Betriebswicklung und die Hilfswicklung dient als Anlaß wicklung. Der Käfigankermotor ist ein Beispiel für einen Motor mit Haupt- und Hilfswicklung. Bei einem solchen Käfig -

ankermotor wird die Hilfswicklung mit Strom gespeist, der sich nicht mit dem Strom der Hauptwicklung in Phase befindet. Bei einer Art von Käfigankermotoren, die als Kapazitäts Anlaß - Kapazitäts - Betriebsmotor bekannt ist, liegt zum Zwecke des Anlassens mit der Hilfswicklung eine große Kapazität in Reihe und für den Betrieb eine kleine. Bei einer anderen Art, dem Kapazitäts-Anlaßmotor," liegt zum Zwecke des Anlassens mit der Hilfswicklung eine Kapazität in Reihe, während sie, wenn der Motor angelassen ist, vollständig aberregt wird. Bei einer drit ten Art von Käfigankermotoren wird die Phasenverschiebung zwischen den Strömen in den Wicklungen ohne Verwendung von Kapazitäten durch eine Hilfswicklung hohen Widerstandes erzielt» Beim Gebrauch dieser drei Motorenarten ist es erwünscht, den Strom in der Anlaßwicklung gewisse Zeit nach dem Anlassen des Motors herabzusetzen (z.B. dadurch, daß die Anlaßwicklung von der Stromquelle getrennt wird). So soll die Hilfswicklung, wenn sie nur für Anlaßzwecke benötigt wird, aberregt werden, nachdem der Motor angelassen ist. Auch bei Kapazitäts-Anlaßmotoren ist dies so. Handelt es sich indessen um einen Kapazitäts - Anlaß Kapasitäts - Betriebsmotor, so soll der Strom in der Hilfswicklung auf einen niedrigeren Wert aber nicht zum Verschwinden ge bracht werden. Beim Betrieb dieser und verschiedener anderer

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Motorenarten ist es ferner häufig erwünscht, einen Schutz gegen eine Überhitzung der Anlaßwicklung oder der Betriebswicklung durch eine schützende Aberregung des Motors zu haben. Eine Überhitzung kann als Folge einer Rotorblockierung oder einer anderen, weniger plötzlichen Überlastung des Motors eintreten. So kann eine gewisse überlastung zum Beispiel über eine lange Zeit zu einer fortlaufenden Erhitzung führen, durch die die Motortempe ratur möglicherweise über eine Sicherheitsschwelle ansteigen kann. In diesem Falle ist es erforderlich, eine letzte Ausschaltfunktion vorzusehen. Je nach der Verwendungsweise des Motors kann es auch erforderlich sein, entweder eine automatische oder eine von Hand zu bedienende Rückstellvorrichtung für die Motoranlassung und die Schutzeinrichtung für die Aberregung des Motors, nachdem er überhitzt war und durch eine Ausschalt vorrichtung schützend aberregt worden war, vorzusehen. Die Aberregung der Anlaßwicklung gewisse Zeit nach der Erregung des Motors und der Wärmeschutz für die Teile des Motors sind bisher durch mechanische Schalter oder Schaltkontakte bewirkt worden, die z.B. durch thermostatische Bimetallelemente gesteuert wurden. Der Verwen dung von thermostatischen, mechanischen Fühlern haften indessen durch die Notwendigkeit, jede mit solchen mechanischen Schaltern arbeitende Motorsteuerung zu justieren, Schwierigkeiten an. Ferner können Oxidation und Erosion der Schaltkontakte schließlich zu deren Ausfall führen. Auch muß mit einer gewissen Stör anfälligkeit durch Schmutz und Fremdstoffe gerechnet werden. Schließlich darf die Empfindlichkeit gegen Speisespannungsschwankungen und Schwankungen der Umgebungstemperatur nicht außer Acht gelassen werden, die zu unerwünschten Schwankungen in der Anlaß-

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und Schutzfunktion führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung eines Elektromotors mit Haupt- und Hilfswicklung zu schaffen, bei der die geschilderten Schwierigkeiten überwunden und Nachteile beseitigt sind. Es ist die Anwendung einer Halb leiterschalteinrichtung für die Zuführung des Stromes zur Hilfswicklung des Motors, wenn dieser angelassen wird, vorgesehen und für die Verminderung des Hilfswicklungsstromes nach einer gewis sen Zeit nach dem Anlassen des Motors. Unter Steuerung durch einen Thermistor, der die Temperatur innerhalb des Motors abfühlt, wird die Hilfswicklung auf die Erwärmung des Motors hin aberregt. Ferner besorgt eine Thermistorsteuerung, die die Temperatur einer Motorwicklung abfühlt, die Aberregung dieser Wicklung im Falle dei Überhitzung. Eine weitere Funktion besteht darin, daß eine Motorwicklung davor bewahrt wird, erregt zu werden, solange der Motor überhitzt ist. Die Steueranordnung für das Anlassen und den Wärmeschutz für den Motor verzichtet auf mechanische Schalter. Sie ist unempfindlich gegen Speisespannungsschwankungen und Schwankungen der Umgebungstemperatur, hat eine lange Lebensdauer und ist verhältnismäßig einfach und b,illig. Andere Zwecke und Eigenschaften gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor oder es wird besonders auf sie hingewiesen.

Die Anordnung zur Steuerung eines eine Haupt- und eine Hilfs wicklung aufweisenden Elektromotors zur Verminderung des Stromes in der Hilfswicklung nach dem Anlassen des Motors mit einer Hauptklemmen und eine Steuerklemme aufweisenden, kippbaren Hälbleiterschalteinrichtung, die in Reihe mit der Hilfswicklung derart an eine Wechselstromquelle schaltbar ist, daß der Strom —

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fluß zwischen den Hauptklemmen der Halbleiterschalteinrichtung bei Anlegung eines Kippstromes an die Steuerklemme eingeleitet und entsprechend einer Verminderung des Kippstromes unter eine vorgegebene Kippschwelle beendet wird, so daß der Hilfswicklung selektiv Strom zugeführt wird, mit einem mit der Steuerklemme verbun -■ denen, der Steuerung des zufließenden Kippstromes dienenden Thermistor, der den Kippstrom unter die Kippschwelle vermindert, wenn er auf eine vorgegebene Schwelltemperatur erhitzt wird, und mit einem thermisch mit dem Thermistor zu dessen Erhitzung gekoppelten Heizer ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer über die Hilfswicklung anschaltbar ist, so daß er gleichzeitig mit der Erregung der Hilfswicklung erregt wird, daß der Thermistor nach einer bestimmten Zeit, während derer er die Schwelltemperatur erreicht, den Kippstrom entsprechend der von dem Heizer gelieferten Wärme unter die Kippschwelle vermindert, so daß der Strom in der Hilfswicklung herabgesetzt wird, und daß der Heizer, um den Thermistor über der Schwelltemperatur zu halten, bei arbeitendem Motor infolge der Spannung über der Hilfswicklung erregt bleibt. . .

Weiterbildungen der Erfindung betreffen eine Steuerung für die Herabsetzung des Stromes in der Hauptwicklung im Falle der Überlastung oder von Übertemperaturen mithilfe von zusätzlichen Thermistoren, die thermisch mit dem Motor gekoppelt sind, und Schalteinrichtungen als Überlastungsschutz.

Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die einige der verschiedenen Ausführungsformen zur Relisierung der Erfindung zeigt.

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Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild einer Anordnung zur Steuerung eines Elektromotors nach der Erfindung mit einer kippbaren Halbleiterstromschalteinrichtung zur Steuerung der Erregung einer Hilfswicklung und mit einer zweiten derartigen Einrichtung zur Steuerung der Speisung einer Hauptwicklung eines Motors in Abhängigkeit von der von einem Thermistor in dem Motor abgefühlten Temperatur.

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild der in Fig. 1 wiedergege-. benen Steueranordnung, die aber um einen zusätzlichen Thermistor für die Abfühlung der Temperatur in der Hauptwicklung des Motors erweitert ist.

Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild der in Fig. 1 wiedergegebenen Steueranordnung, die um einen Thermistor erweitert ist, der die Hilfswicklung davor bewahrt, gespeist zu werden, so-lange der Motor überhitzt ist.

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild einer Variante der in Fig. 1 wiedergegebenen Steueranordnung.

fe Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild einer Steueranordnung nach der Erfindung, die für die Steuerung des Anlaßvor ganges eines Käfigankermotors besonders geeignet ist.

Einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine Steueranordnung nach der Erfindung wiedergegeben, die dahingehend wirkt, den einer Anlaßwicklung eines Motors zugeführten Strom eine bestimmte Zeit nach der Erregung des Mo tors herabzusetzen. Man erkennt, daß die Haupt klemmen eines Triac Q1 in Reihe mit der Hilfswicklung AW eines elektrischen

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Motors an den Leitungen L1 und L2 liegen, die der Anschaltung der Steueranordnung an das übliche WechseIstromnetz dienen. Der Triac (Q1) gehört "bekanntlich zur Familie der mittels einer Steuerelektrode kippbaren Halbleiter-stromschalteinrichtungen. Zu dieser Familie gehört.feuch eine Anzahl ähnlicher. Einrichtungen wie z.B. gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR) und gesteuerte Silizium schalter (SCS).

Bei der Hilfswicklung AW, mit der der Triac Q1 verbunden ist, möge es sich beispielshalber um die Anlaßwicklung eines Einpha senmotors bekannter Art handeln. Die leitende Verbindung zwischen den Hauptklemmen des Triac Q1 wird durch die Anlegung eines Kippstromes an die Steuerklemrae der Einrichtung hervorgerufen und aufgehoben, wenn der Kippstrom unter ein bestimmtes Maß herabgesetzt wird. Zwischen der Steuerklemme des Triac Q1 und der Zuführungs leitung L1 liegen ein Thermistor S1 und ein Kondensator C1 in Reihe. Der Thermistor S1 steuert also den Kippstromfluß zum Triac Q1.

Mit dem Thermistor S1 ist ein Heizer H thermisch gekoppelt, der zwischen eine der Hauptklemmen des Triac Q1 und die andere Zu führungsleitung L2 geschaltet ist, also über die Wicklung AW. Der Thermistor S1 besteht vorzugsweise aus einem Material, das einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) des 7/iderstandes aufweist und eine Grenztemperatur besitzt, oberhalb derer ihr Widerstand verhältnismäßig plötzlich ansteigt. Die Kennwerte und Schaltkreiseigenschaften des Thermistors S1 (wie auch der später erwähnten Thermistoren S2 bis S4·) sind derart, daß der Thermistor zur Erreichung der erwähnten Grenztemperatür zusätzliche Wärme von einer äußeren Quelle benötigt. Dies bedeutet, daß sich der

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Thermistor durch die Joul'sche Wärme (I R) nicht selbst auf die Grenztemperatur erhitzt, also nicht ohne zusätzliche Wärmezufuhi Auch bei dem Heizer H kann es sich um einen PTC - Thermistor handeln. Er besteht dann vorzugsweise aus dem gleichen Material, und zwar einem solchen, dessen Grenztemperatur, oberhalb derer der Widerstand des Materials verhältnismäßig steil ansteigt, etwas höher liegt. Solche "Durchbruchs"-Thermistoren stellen, wenn sie in selbsterhitzender Weise verwendet werden, ideale Heizer für Thermistoren dar. Dies ist so wegen der Einfachheit, mit der die Heizthermistoren mit den zu heizenden Thermistoren in wärmeleitender Weise gekoppelt werden können. Natürlich kann der Heizer H auch ein gewöhnlicher Widerstandsheizer sein.

Für die Stromzuführung zu einer Hauptwicklung MW des Motors ist ein zweiter Triac Q2 vorgesehen. Die Hauptklemmen des Triac Q2 und die Hauptwicklung liegen in Reihe an den Speiseleitungen L1 und L2. Mit der Steuerklemme des Triac Q2 ist ein Thermistor S2 verbunden, der andererseits über einen Kondensator C2 an die Hilfswicklung AW geschaltet ist. Der Thermistor S2 ist thermisch mit dem Motor gekoppelt, d.h. so angebracht, daß er die Temperatur innerhalb des Motors abfühlt. Der Thermistor S2 steuert den Kippstromfluß zum Triac Q2. Dieser ist, wie der Triac Q1, kippfähig, so daß zwischen seinen Hauptklemmen durch Anlegen eines Kippstromes an seine Steuerklemme leitende Verbindung hervorgerufen wird, die aufhört, wenn der Kippstrom unter eine bestimmte Kippschwelle herabgesetzt wird. Der Thermistor S2 ist von PCT-Art und weist vorzugsweise eine Grenztemperatur auf, oberhalb derer sein Widerstand verhältnismäßig steil ansteigt. Die Grenztemperatur des Thermistors S2 ist so gewählt, daß sie mit der

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maximal zulässigen Temperatur im Motor korrespondiert.

Zur Schilderung der Betriebsweise der Steueranordnung nach Fig. sei zunächst angenommen, daß der Heizer H kalt ist und der Thermistor S1 demgemäß nicht erwärmt ist. Der Thermistor S1 hat daher einen verhältnismäßig geringen Widerstand. Es sei ferner ange nommen, daß der Motor verhältnismäßig kalt ist, so daß auch der Thermistor S2 einen verhältnismäßig niedrigen Widerstand auf weist. Wenn die Leitungen L1 und L2 an eine übliche Wechselstromquelle angeschlossen werden,fließt daher Kippstrom durch den Kreis mit dem Kondensator C1 und dem Thermistor S1 zur Steuer - * klemme des Triac Q1. Dies löst den Kipp des Triac Q1 aus, so daß er der Wicklung AW Strom zum Anlassen des Motors zuführt. Da hierdurch über der Wicklung AW eine Spannung auftritt, wird der Steuerklemme des Triac Q2 über den Kondensator C2 und den Thermistor S2 ein Kippstrom zugeführt, der zwischen den Haupt klemmen des Triac Q2 leitende Verbindung herstellt. Dadurch wird die Hauptwicklung MW erregt. Da nun sowohl die Hauptwicklung MW als auch die Anlaßwicklung AW gespeist werden, oeginnt der Motor in normaler Weise anzulaufen und kommt auf Betriebsgeschwindig- ä keit.

Die Spannung über der Wicklung AW speist auch den Heizer H. Dieser erwärmt daher den Thermistor S1 und erhöht damit dessen Temperatur. Nach einer gewissen Zeit erreicht der Thermistor S1 eine Schwelltemperatur, bei der er den der Basis des Triac Q1 zugeführten Kippstrom unter die bestimmte Kippschwelle herab setzt, so daß der Triac Q1 nichtleitend wird. Demgemäß wird die Anlaßwicklung AW aberregt. Da der Motor nunmehr mit Betriebsge schwindigkeit läuft, wird als Folge der ^!lRück"-EMK, die bei

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normaler Arbeitsweise des Motors in der Wicklung erzeugt wird, in der Wicklung AW eine Spannung induziert. Diese Spannung hält den Heizer H in erwärmtem Zustand und sorgt daher dafür, daß der Thermistor S1 oberhalb seiner Schwelltemperatur verbleibt. Diese Spannung wird über den Kondensator C2 und den Thermistor S2 ferner der Steuerklemme des Triac Q2 zugeführt, wodurch der leitende Zustand zwischen den Hauptklemmen des Triac Q2 er halten bleibt. Dieser Zustand bleibt sogar bei Abv/esenheit einer Spannung über der Wicklung AW erhalten, und zwar wegen der über der Wicklung MW stehenden Spannung.

Wenn der Motor wegen einer Blockierung des Rotors nicht anläuft oder wenn er im Betrieb überlastet wird, so wird er überhitzt. Da der Thermistor S2 im Motor angebracht ist, um dessen Temperatur abzufühlen, wird er gleichfalls erhitzt. Wenn er über die durch die Grenztemperatur bestimmte Schwelle hinaus erhitzt wird, setzt der Thermistor S2 den der Basis des Triac Q2 zugeführten Kippstrom herab, und zwar unter die Kippschwelle für den Triac. Damit wird also die Hauptwicklung MW bei einer Überhitzung des Motors aberregt. Da dann in der Anlaßwicklung AW keine Spannung mehr induziert wird, kühlt sich der Heizer H ab. Gleichzeitig kühlt sich der Motor aus seinem überhitzten Zustand ab. Dementsprechend kann, wenn der Heizer und folglich der Thermistor S1 abgekühlt sind, der Steuerklemme des Triac Q1 erneut Kippstrom übe.r den Kondensator C1 und den Thermistor S1 zugeführt werden, der die Wiedererregung der Wicklung AW zwecks neuem Anlassens des Motors auslöst. Gleichzeitig ruft die über der Wicklung AW im Falle deren Erregung entstehende Spannung einen Kippstrom hervor, der über den Kondensator 02 und den Thermistor S2 zur Steuerklemme des

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Triac Q2 gelangt und zur Wiedererregung der Wicklung MW führt. Der Motor wird daher erst dann erneut angelassen, wenn er sich aus seinem Zustand hoher Temperatur infolge der vorangegangenen überhitzung abgekühlt hat.

In Figur 2 ist eine derjenigen der Fig. 1 entsprechende Anordnung zur Motorsteuerung wiedergegeben, die jedoch zusätzlich einen dritten Thermistor S3 aufweist, der mit dem Kondensator C2 und dem Thermistor S2 in Reihe zwischen der Anlaßwicklung AW und der Steuerklemme des Triac Q2 liegt. Somit steuert also auch der Thermistor S3 den Fluß des Kippstromes zum Triac Q2. Wie man aus Fig2 ersieht, ist der Thermistor S3 thermisch mit der Hauptwicklung MW des Motors gekoppelt. Diese thermische Kopplung kann beispiels weise dadurch erreicht werden, daß der Thermistor S3 in die Wicklung MW eingebettet wird. Die Schaltung arbeitet somit wie diejenige von Fig. 1, jedoch mit der zusätzlichen Funktion, daß der Thermistor S3 die Temperatur in der Hauptwicklung MW abfühlt und eine dort etwa vorhandene Überhitzung feststellen kann, so daß für den Motor ein zusätzlicher Überhitzungsschutz gegeben ist. Da der Thermistor S3 thermisch mit der Wicklung MW gekoppelt ist, spricht er schneller auf eine Rotorblockierung oder eine über lastung an.

Der Thermistor S3 ist wie die Thermistoren S1 und S2 aus PTC Thermistor-Material, das vorzugsweise eine Grenztemperatur besitzt, oberhalb derer sein Widerstand verhältnismäßig steil ansteigt. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn Thermistoren wie die Thermistoren S2 und S3 in Reihe liegen, denn der Widerstand der Reihenkombination von Thermistoren soll verhältnismäßig stark anwachsen, wenn einer der Thermistoren erhitzt wird. Da ein "Durch-

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kr-uc!is^l!«Thermistor der "beschriebenen Art sin en anomalen Temp iriir-widerstand hat, wenn er bis ?,u seiner Gr-enzteniperatiir erhitzt wird, wächst sein Widerstand verhältnismäßig steil an und ruft di'.'jurcfe ein erhebliches Anwachsen des Widerstandes der Thermistor Keise^konbinatian hervor. Dementsrr^ohend ist der Thermistor S3 s gefüllt j dsß seine Grenztemperatu.? einer zcixiisal sulässig^i T'empe ratur in der Wicklung MiV entspricht, Is*'; a.Isο die vlLcklung MtF/ auf ihre 5;a3iii?al zulässige Temperatur erhitat, so setst der Tlier-mis tor o3 den der Hfeuerklemme des 'Triac Q2 zuge führtse Kippström nerab unter den für die Einrichtung bestimmten ICipps>chvveIIivej,^äf, so daß es zur Aberregung der Wicklung MW kommt*

Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild einer Variante der Schaltung nach Fig, 1, bei der ein Thermistor vorgesehen ist_t der die HilfE'.vicklun-s AW als Ausschalter bei hoher Temperatur davor be wahrt, gespeist zu werden, während sich der Motor im Zustand der überhitzung befindet. Bei dieser Schaltung liegt ein zusätzlicher Thermistor S4· zwischen der Steuerklemme des Triac Q1 und der Spei· seleitung L1, und zwar in Reihe mit dem Thermistor S1 und einem Widerstand R1. Der Heizer H ist sowohl mit dem Thermistor S1 als auch mit aem'"'Thermistor S4 thermisch gekoppelt. Der Thermistor S1 bewirkt wie bei den Schaltungen nach Fig* 1 und Z ein Zeitinter vall, während dessen die Anlaßwicklung des Motors, die Wicklung AW, gespeist wird und nach dem der Triac QI inaktiv wird, wie die! bisher beschrieben wurde. Der Kreis für die Zuführung von Kipp .«trösn zum Triac. QI enthält zusätzlich einen Widerstand H2 und einen Kondensator 03» die in Reihe zwischen dem /erbindungspunkt der Tliermistor-en S1 und S4 und der weiteren Speiseleitung L2 angeordnet ?ijicu Der Thermistor S4, der thermisch mit dem Heizer H

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gekoppelt ist, ist auch mit dem Motor thermisch gekoppelt. Ss bedeutet dies, daß er so angebracht ist, daß er die Temperatur im Motor atfühlen kann, also innerhalb des Motorgehäuses. Er ver hindert die Speisung des MOtOrS₁ solange sich dieser in einem Überhitsungssustand befindet,

Zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltung sei zunächst angenommen, daß der Motor verhältnismäßig kalt ist und daß die Wicklung AW nicht erregt ist, so daß der Heizer H ebenfalls kalt ist. Somit sind auch die Thermistoren S1 und S4· verhältnismäßig kalt und weisen daher einen niedrigen Widerstand auf, so daß, . wenn die Speiseleitungen L1 und L2 an die Wechselstromquelle ge legt werden, Kippstrom über den Widerstand R1 und die Thermistoren S4- und S1 zur Steuerklemme des Triac Q1 fließt, wodurch die Leitfähigkeit zwischen dessen Hauptklemmen eintritt. Nachdem auf diese Weise der Anfangskippstrom sichergestellt ist, liefert der Kreis mit dem Widerstand E2, dem Kondensator CJ und dem Thermistor S1 einen Kippstrom zur Erhaltung des Triac Q1 in seinem leitenden Zustand. Der Kondensator 03 sorgt, nachdem der leitende Zustand des Triac Q1 mithilfe des Widerstandes R1 und des Thermistors S4 (j eingeleitet worden war, für dessen Aufrechterhaltung. Da, wenn der Triac Q1 leitend wird, über der Wicklung AW eine Spannung auftritt, wird der Heizer H durch diese erregt und erhitzt dabei die Thermistoren S1 und S4. Eine gewisse Zeit nach dem Anlassen des Motors (und daher der Erregung der Wicklung AW) setzt der Thermistor S1 den dem Triac Q1 zugeführten Kippstrom unter die bestimmte Kippschwelle, die zur Erhaltung des Triac Q1 in seinem leitenden Zustand erforderlich ist, herab. Der Triac Q1 fällt daher in seinen nichtleitenden Zustand zurück und die Wicklung AW

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wird nicht mehr gespeist. In der gleichen Weise, wie sie mit Blick auf die Fig. 1 und 2 erläutert wurde., bleibt der Heizer H durch die in der Wicklung AW während des Betriebs des Motors induzierten Spannung erregt. Der Thermistor S1 bleibt somit ober halb seiner Schwelltemperatur.

Sollte der Motor überhitzt werden, so setzt der Thermistor S2 den Kippstrom, der dem Triac Q2 zugeführt wird, in der früher erläuterten Weise herab, was zur Aberregung der Hauptwicklung MW führt. Da der Thermistor S4 auch mit dem Motor thermisch gekoppelt ist, wird er durch die hohe Temperatur des überhitzten Motors erhitzt. Wenn der Uberhitzungszustand des Motors zur Erhitzung des Thermistors S4 über eine der maximal zulässigen Motortemperatur entsprechende Schwelle hinaus führt, so verhindert der Thermistor S4-, daß über den Widerstand R1 und die Thermistoren S4- und S1 Kippstrom an die Steuerklemme des Triac Q1 gelangt. So wird verhindert, daß die Wicklung AW gespeist wird, solange der Motor überhitzt ist. Sollte sich der Motor aus seinem Uberhitzungszustand abkühlen, so kühlt sich auch der Thermistor S4- ab. Da an der Wicklung AW keine Spannung steht, wenn der Motor nicht in Betrieb ist, so daß der Heizer H nicht erregt wird, kann ein Kipp strom zur Einleitung des Leitzustandes zwischen den Hauptklemmen des Triac QI erneut durch den Widerstand R1 und die Thermistoren S4- und S1 fließen. Auf diese Weise wird die Anlaßwicklung AW erneut erregt, und die über ihr stehende Spannung speist den Heizer H und sorgt für Kippstrom für den Triac Q2, der über den Kondensator C2 und den Thermistor S2 fließt, so daß die Hauptwicklung MW gespeist wird. Diese Ausführungsform erlaubt auch die Steuerung der Aber regung der Anlaßwicklung und der Hückstellung unabhängig vonein -

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ander und zwar durch die Verwendung von zwei getrennten Thermis toren. ;

Fig. 4- zeigt als Variante von Fig. 1 eine Anordnung für eine Mo ~ torsteuerung, die besonders gut für Motoren geeignet ist, bei denen über der Hilfs- oder Anläßwicklung eine verhältnismäßig niedrige Spannung steht, während der Motor arbeitet* Wenn diese Induktionsspannung zu niedrig ist, kann es sein, daß der Kippstrom nicht dazu ausreicht, den Triac Q2 in seinem leitenden Zustand zu erhalten und damit die Hauptwicklung MW zu speisen. Demgemäß ist zwischen den Verbindungspunkt des Kondensators 02 und des Thermistors S2 I und die Speiseleitung L2 ein Kondensator C4- geschaltet« Auf die Erregung des Motors durch Anlegung der Speiseleitungen L1 und L2 an die Wechselstromquelle hin wird der Triac QT in der oben&chon erläuterten Weise gekippt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung über der Wicklung AW groß genug, um der Steuerklemme des Triac Q2 über den Kondensator C2 und den Thermistor S2 einen Anfangskipp -strom zuzuführen. Wenn der Motor indessen auf Touren kommt und die Wicklung AW nicht mehr gespeist wird, kann die Induzierte Spannung niedrig sein. Der Kondensator C4- ist jedoch das Mittel zur Bereitstellung des zusätzlichen Kippstroines, der benötigt wird, um den Triac In seinem leitenden Zustand zu halten, auch wenn der Motor normal arbeitet. ■ _-

Fig. 5 zeigt schematisch das Schaltbild einer-Anordnung zur Steu erung nach der Erfindung, die besonders für das Anlassen von

Eäflgankermotoren geeignet Ist» Wie früher schon festgestellt, können Käfigankermotoren zur Kapazitats-AnIaBart oder zur Kapazitäts-Anlaß - Kapazitäts-Betriebsart gehören« Fig. 5 zeigt die Anwendung einer Steueranordnung nach der Erfindung in Zusaia-

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menarbeit mit einem Motor der letztgenannten Art, bei der ein Kondensator 05 als Anlaßkapazität und ein Kondensator 06 als Betriebskapazität verwende^ wird. Wenn der Motor zur Kapazitäts-Änlaßart gehören würde, das heißt zu der Art, bei der die Hilfswicklung IW nach dem Anlassen des Motors vollständig aberregt wird,, dann würde der Kondensator 06 nicht vorhanden sein. Die An^- laßkapazität oder der Kondensator 05 liegt mit'einem Triac Q1 und der Hilfswicklung AW des Motors in Heihe zwischen den von der Wechselstromquelle kommenden Leitungen LI und L2. Wie in den Schaltungen nach den Fig. 1 bis 4 enthält ein Kreis für die führung von Kippstrom zum Triac Q1 einen Kondensator 01 und einen Thermistor S1, die zwischen der Steuerklemme des Triac Q1 und der Speiseleitung L1 in Reihe liegen. Der Heizer H liegt -ebenfalls wie in den Fig. 1 bis 4- über der Hilfswicklung AW.

Man erkennt, daß auf die Anlegung der Leitungen LI und L2 an die

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Wechselstromquelle hin der' Kondensator/im Betrieb in Reihe mit dei Hilfswicklung AW liegt und diese mit Strom versorgt, der mit demjenigen in der Wicklung MW nicht in Phase ist. Wenn die Speise leitungen an die Wechselstromquelle angeschlossen werden wird der P Kippstrom für den Triac Q1 über den Kondensator 01 und den Ther mistor S1 zugeführt. Dadurch wird zwischen den Hauptklemmen des Triac Q1 der leitende Zustand hergestellt, wobei die Kondensato ren 05 und C6 effektiv parallel gelegt werden um in Reihe mit der Hilfswicklung AW eine verhältnismäßig große Kapazität zu erhalten. Der Heizer H wird von der an der Hilfswicklung AW auftretenden Spannung gespeist und erwärmt somit den Thermistor S1. Nach einer gewissen Zeit, in der er eine bestimmte Schvsfelltemperätur erreicht setzt der Thermistor S1 den Kippstrom für den Triac Q1 unter jenen

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■ Wert herab, dea? zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes an dem Triac erforderlich ist. Dadurch ist der Leitzustand zwischen "den Hauptklemmen des Triac Q1 beendet. Die Wicklung AW liegt daher nur noch mit dem Kondensator 06 in Reihe. Dadurch wird der der Wicklung AW zufließende Strom herabgesetzt und der Motor läuft dementsprechend auf normalen Touren.

Gewünschtenfalls kann ein solcher Käfiganker-motor, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, mit einem thermischen Schutz in einer in den Fig. 1 und 2 gezeigten Weise ausgerüstet werden, indem in Reihe mit der Hauptwicklung MW ein weiterer Triac angeordnet wird, der einen Kippkreis mit einem Kondensator in Reihe mit einem Thermistor zwischen seiner Steuerklemme und der Hilfswicklung AW be sitzt,wobei der Thermistor mit dem Motor oder einer seiner Wick lungen thermisch gekoppelt ist.

Es sei daraufhingewiesen, daß der in den Fig. 1 bis/dargestellte Heizer H gewünschtenfalls aus einem PTC-Thermistor mit einer Grenztemperatur bestehen kann, oberhalb derer sein Widerstand verhältnismäßig steil ansteigt, wodurch der für diesen Zweck elnge setzte Thermistor in einer selbsterhitzenden Weise verwendet wird. Die Verwendung eines solchen Thermistors für diesen Zweck ist vorteilhaft, weil solch ein Thermistor einen Heizer mit einer hoch wirksamen Selbstregulierung darstellt, da, wenn sich seine Temperatur der Grenztemperatur nähert, sein Widerstand rasch anwächst und so eine weitere Erhitzung begrenzt. ,. Der Thermistor verbleibt mit anderen Worte.n im wesentlichen auf seiner Grenztemperatur. Ein solcher Heizer bleibt seinem Wesen nach von Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Speisespannung unberührt. Natürlich aber kann der Heizer gewünschtenfalls auch ein gewöhn -

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, ■-■ 18 -

licher Widerstandsheizer sein.

Den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, .daß die der Er findung zugrundeliegende Hauptaufgabe und Nebenaufgaben erfüllt werden und weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden.

Da die erläuterten Ausführungsformen für die Erfindung in mannigfaltiger Weise modifiziert werden können, ohne daß dadurch vom Wesen der Erfindung abgewichen werden würde, ist darauf hinzuweisen, daß alle in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Gegenstände sowie die zeichnerisch dargestellten als beispielhafte Ausführungsformen aufzufassen sind.

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Claims

Ansprüche,,

[1.) Anordnung zur Steuerung eines eine Haupt- und eine Hilfswicklung (MW "bzw. AW) aufweisenden Elektromotors zur Verminderung des Stromes in der Hilfswicklung nach dem Anlassen des Motors mit einer Hauptklemmen und eine Steuerklemme aufweisenden, kippfähigen Halbleiterschalteinrichtung (Qi), die in Reihe mit der Hilfswicklung derart an eine Wechselstromcjuelle schaltbar ist, daß der Stromfluß zwischen den Hauptklemmen der Halbleiterschalteinrichtung bei Anlegen eines Kippstromes an die Steuerklemme eingeleitet und entsprechend einer Verminde - | rung des Kippstromes unter eine bestimmte Kippschwelle beendet wird, so daß der Hilfswicklung selektiv Strom zugeführt wird, mit einem mit der Steuerfclemme verbundenen, der Steuerung des zufließenden Kippstromes dienenden Thermistor (S1), der den Kippstrom unter die Kippschwelle herabsetzt, wenn er auf eine bestimmte Schwelltemperatur erhitzt wird, und mit einem thermisch mit dem Thermistor.zu dessen Erwärmung gekoppelten Heizer (H), dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer über der Hilfswicklung anschaltbar ist, so daß er gleichzeitig mit der Erregung der Hilfswicklung erregt wird, daß der Thermistor nach einer bestimmten Zeit, während derer er die Schwelltem peratur erreicht, den Kippstrom entsprechend der von dem Heizer zugeführten Warme unter die Kippschwelle vermindert, so daß der Strom in der Hilfswicklung herabgesetzt wird, und daß der Heizer, um den Thermistor über der Schwelltemperatur zu halten, bei arbeitendem Motor infolge der über der Hilfs wicklung stehenden Spannung erregt bleibt.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermistor ein FTC - Thermistor mit einer Grenztemperatür istg oberhalb derer sein Widerstand verhältnismäßig steil ansteigt.

3« Anordnung nach Anspruch 1 und 2„ dadurch gekennzeichnet, daß ■=- der Heizer ein PTC - Thermistor ist, der eine Grenztemperatur aufweist, oberhalb derer sein Widerstand verhältnismäßig steil ansteigt.

4·. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite kippfähige Halbleiterstromschalteinrichtung (Q2) mit Hauptklemmen und einer Steuerklemme vorgesehen ist, die in Heihe mit der Hauptwicklung (WJi) an die Wechselstromquelle schaltbar ist und bei der die Leitfähigkeit zwischen ihren Hauptklemmen durch Anlegen eines Kippstromes an die Steuer klemme hervorgerufen wird und beendet wird, wenn der Kipp strom unter eine bestimmte Kippschwelle herabgesetzt wird, daß ein zweiter Thermistor (S2) zur Abfühlung der Temperatur im Motor vorgesehen ist, der zur Steuerung des Kippstromflusses zur zweiten Halbleiterstromschalteinrichtung mit deren Steuerklemme verbunden ist, und daß der zweite Thermistor den Kippstrom unter die bestimmte Kippschwelle absenkt, wenn er gemäß einer maximal zulässigen Temperatur des Motors zufolge der an der Hilfswicklung (AW) und der Hauptwicklung auftretenden Spannung über eine bestimmte Temperaturschwelle hinaus erhitzt wird, so daß die zweite Schalteinrichtung in den Zustand der Nichtleitfähigkeit übergeht und so die Hauptwicklung bei einer Überhitzung des Motors stromlos macht.

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5· Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet,, daß mit dem zweiten Thermistor (S2) ein dritter Thermistor (S3) in Reihe liegt, der den Kippstromfluß sur zweiten Schalteinrichtung (Q2) steuert, "und daß der dritte Thermistor thermisch mit der Hauptwicklung (MW) gekoppelt ist und dazu dient, den Kipp -strom unter die bestimmte Kippschwelle abzusenken_s wenn er entsprechend einer in dieser F/icklung maximal zugelassenen Temperatur über eine bestimmte Schwelle erhitzt wird, so daß die Wicklung stromlos gemacht wird, wenn sie überhitzt ist, g

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet₈ daß der zweite und der dritte Thermistor PTC - Thermistoren mit einer . Grenztemperatur sind, oberhalb derer ihr Widerstand verhältnismäßig steil ansteigt.

7· Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Zuführung von Kippstrom an die erste Schalteinrichtung (Q1) zwischen dem ersten Thermistor (S1) und dem einen Pol der Wechselstromquelle ein Kondensator (CI) angeordnet ist und daß ein zweiter Kondensator (C2) vorgesehen ist, . über den der zweite Thermistor (S2) zur Zuführung von Kipp — strom zur zweiten Schalteinrichtung (Q2) an die Hilfswicklung anschaltbar ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß zur zusätzlichen Steuerung des Kippstromflusses zur ersten Schalteirichtung (Q1) in Reihe mit dem ersten Thermistor (SI) ein weiterer Thermistor (S4-) liegt, mit dem der Heizer (H) ebenfalls thermisch gekoppelt ist, und daß der weitere Thermistor so angeordnet ist, daß er die Temperatur im Motor abfühlt und verhindert, daß der Kippstrom die

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bestimmte Kippschwelle erreicht, wenn er entsprechend der maximal zulässigen Temperatur des Motors bis zu seinem Schwellwert erhitzt wird, so daß verhütet wird, daß die Hilfswicklung wiedererregt wird, während sich der Motor, im Zustand der Überhitzung befindet.

9· Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung von Kippstrom zur ersten Halbleiterschaltein richtung (Q1) der weitere Thermistor (S4) über einen Widerstand (R1) mit dem einen Pol der WechseIstromquelle verbunden ist, und daß zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Br Thermistoren und dem anderen Pol der Wechselstromquelle ein Kondensator (CJ) und ein Widerstand (R2) in Reihe liegen.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung zusätzlichen Kippstromes

- für die zweite Schalteinrichtung (Q2) zwischen den einen Pol der Wechselstromquelle und den Verbindungspunkt des zweiten Thermistors (S2) mit dem zweiten Kondensator (02) ein dritter Kondensator (C4) geschaltet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (Q1, Q2) einen Triac enthalten.

12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung (Q1) an die Hilf swicklung (A3) in Reihe mit einem Anlaßkondensator (C5) anschaltbar ist.

15. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der

weitere Thermistor (S4) ein PTC - Thermistor mit einer Grenztemperatur ist, oberhalb derer sein Widerstand ver hältnismäßig steil ansteigt.

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