DE2028455C - Starting device for a single-phase asynchronous motor - Google Patents
Starting device for a single-phase asynchronous motorInfo
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Description
denen die Steuerelektrode des Halbleiterventils angeschlossen ist, wobei der Transistor zumindest im Nulldurchgang im Sperrzustand ist.which the control electrode of the semiconductor valve is connected, the transistor at least in Zero crossing is in the locked state.
Bei dieser Anordnung wird der Kondensator nicht nur über die Steuerstrecke des gesteuerten Gleichrichters, sondern auch über einen zusätzlichen Ent- !adekreis entladen. Dieser Entladekreis sorgt dafür, daß nach jeder Aufladung die Spannung am Kondensator verhältnismäßig rasch absinkt, so daß nur dann eine Zündung im nächsten Nulidurchgang erfolgt, wenn die aufladende Spannung eine ausreichende Höhe gehabt hat Lag dagegen die aufladende Spannung nur geringfügig über der Zündspannung des Halbleiterventils, findet weder in dem folgenden noch in einem der nächsten Nulldurchgänge eine Zündung statt. Im Nulldurchgang sperrt der Transistor jeweils, unterbricht also den Ladekreis, und die volle Kundensatorspannung kann an der Steuerelektrode wirken. Da die Zündung des gesteuerten Gleichrichters etwa im Nulldurchgang erfolgt, enthält die im Startwicklungskreis fließende Spannung wenig Oberwellen. Hiervon abhängige Störungen im Netz und beim Rundfunkempfang werden daher verhindert. With this arrangement, the capacitor is not only fed via the control path of the controlled rectifier, but also discharged via an additional discharge circle. This discharge circuit ensures that after each charge the voltage across the capacitor drops relatively quickly, so that only then an ignition takes place in the next zero passage if the charging voltage is sufficient On the other hand, the charging voltage was only slightly higher than the ignition voltage of the Lag Semiconductor valve, finds neither in the following nor in one of the next zero crossings Ignition instead. At the zero crossing, the transistor blocks, i.e. interrupts the charging circuit, and the full customer generator voltage can act on the control electrode. Since the ignition of the controlled Rectifier takes place approximately in the zero crossing, contains the voltage flowing in the starting winding circuit little harmonics. This prevents interferences in the network and in radio reception.
Bei einer Anlaßvorrichtung, bei der der Kondensator über einen Einweg-Gleichrichter aufgeladen wird und eine so große Entlade-Zeitkonstante hat, daß or während des Anlaufvorganges auch noch bei dem zweitfolgenden Nulidurchgang eine zum Zünden des Halbleiterventils ausreichende Spannung aufweist, ist es vorteilhaft, wenn der Transistor auch während derjenigen Halbwelle, in der der Kondensator nicht aufgeladen wird, im Sperrzustand ist. Hierbei erfolgt die Hauptentladung des Kondensators unmittelbar nach dem Aufladen. Wird dabei die Zündspannung des ! lalbleiterventils nicht unterschri.ten, so i«· sie, abgesehen von den geringfügigen Verlusten über die Steuerstrecke des Ventils, aurh noch im nächsten Nullduichgang erhalten, weil während dieser Zeit der Entladestrom kreisunwirksam gemacht ist.In the case of a starting device in which the capacitor is charged via a half-wave rectifier and has such a large discharge time constant that or during the start-up process is also at the second subsequent zero passage a voltage sufficient to ignite the semiconductor valve has, it is advantageous if the transistor also during that half-cycle in which the capacitor is not charging, is locked. The main discharge of the capacitor takes place here immediately after charging. If the ignition voltage of the! do not sign the semiconductor valve, so i «· they, apart from the slight losses over the control path of the valve, aurh still received in the next zero ditch, because during this time the discharge current is made circular ineffective.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors durch eine entgegen ihrer Durchlaßrichtung gepolte Diode überbrückt ist und über einen Vorwiderstand an der abnehmenden Wechselspannung liegt. Damit wird auf einfache Weise erreicht, daß der Transistor nu' in jeder zweiten Halbwelle in den leitenden Zustand gelangt. Er bleibt bei einem Zeitpunkt kurz vor einem Nulidurchgang bis zu einem Zeitpunki kurz nach dem folgenden Nulldurchgang im Sperrzustand. Jedesmal, wenn der Kondensator durch die Maximalamplitude der abnehmenden Spannung aufgeladen worden ist, erfolgt eine kurzzeitige Entladung, die am Ende der Anlaufperiode die Steuerspannung für das Halbleiterventil mit Sicherheit unter den Zündwert bringt.In a preferred embodiment, it is ensured that the base-emitter path of the transistor is bridged by a diode polarized against its forward direction and via a series resistor is due to the decreasing AC voltage. It is thus achieved in a simple manner that the transistor nu 'goes into the conductive state in every second half-wave. It stays short at one point in time before a zero crossing up to a point in time shortly after the next zero crossing in the blocked state. Every time the capacitor is charged by the maximum amplitude of the decreasing voltage has been, a brief discharge takes place, which is the control voltage at the end of the start-up period for the semiconductor valve certainly brings it below the ignition value.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß der Emitter des Transistors mit dem einen Pol des Halbleiterventils und die Basis über einen Vorwiderstand und eine Diode mit dem anderen Pol des Falbleiterventils verbunden ist, wobei diese Diode in Durchlaßrichtung der Basis-Emitter-Strecke gepolt ist. Bei dieser Schaltung bleibt der Transistor im Jperrzustand, solange das Halbleiterventil sofort im Nulldurchgang gezündet wird. Wenn aber die Kondensatorspannung nicht mehr zum Zünden im Nulldurchgang ausreicht, wird der Transistor in den leitenden Zustand überführt. Damit ist jegu;he Zündmöglichkeit für das Halbleiterventil unterbunden, auch wenn die abnehmende Spannung einen den Zündwert übersteigenden Wert erreichen S sollte.In another embodiment, it is ensured that the emitter of the transistor with the one pole of the semiconductor valve and the base via a series resistor and a diode with the other Pole of the fall leak valve is connected, this diode in the forward direction of the base-emitter path is polarized. With this circuit, the transistor remains in the blocking state as long as the semiconductor valve is open is ignited immediately in the zero crossing. But if the capacitor voltage is no longer to the If ignition in the zero crossing is sufficient, the transistor is switched to the conductive state. So is Any possibility of ignition for the semiconductor valve is prevented, even if the decreasing voltage S should reach a value that exceeds the ignition value.
Vorzugsweise wird die abnehmende Wechselspanuung an einem einen festen Widerstand und einen PTC-Widerstand aufweisenden Spannungsteiler abgegriffen. Bei diesem Spannungsteiler erhöhtThe decreasing alternating voltage is preferably applied to a fixed resistor and a voltage divider having a PTC resistor is tapped. Increased with this voltage divider
xo sich der Widerstandswert des PTC-Widerstandes infolge Erwärmung mit der Zeit, so daß hierdurch die Länge des Anlaufvorganges bestimmt werden kann. Mit besonderem Vorteil ist zwischen dem Halbleiterventil und der Startwicklung ein Vorwiderstand und gegebenenfalls ein Anlaufkondensator geschaltet, und der Spannungsteiler überbrückt das Halbleiterventil und den Vorwiderstand. Da das Halbleiterventil im wesentlichen während der gesamten Periode gezündet ist und der W ^erstandswert des vom Start-xo is the resistance value of the PTC resistor as a result Warming over time, so that the length of the start-up process can be determined in this way. A series resistor is particularly advantageous between the semiconductor valve and the starting winding and, if necessary, a starting capacitor connected, and the voltage divider bridges the semiconductor valve and the series resistor. Since the semiconductor valve substantially during the entire period is ignited and the W ^ first value of the starting
ao wicklungsstrom durchflossenen Vorwiderstandes klein ist im Vergleich zum Widerstandswert des Spannungsteilers, liegt am Spannungstei'er eine annähernd konstante Spannung, die mit Hilfe des PTC-Widerstandes in der gewünschten Weise aufgeteilt wird.ao winding current flowing through the series resistor small is compared to the resistance value of the voltage divider, there is approximately one at the voltage divider constant voltage, which is divided in the desired way with the help of the PTC resistor.
as Die Erfindung wird nachstehend an Kind eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeig».As the invention is hereinafter referred to as a child In the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows ».
Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Anlaßvorrichtung, Fig. 1 is a circuit diagram of the starting device according to the invention,
F i g. 2 in einem Zeitdiagramm einige in der Schaltung auftretende Spannungen undF i g. 2 shows some voltages occurring in the circuit and in a time diagram
F i g. 3 ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
An den Netzklemmen 1 und 2 eines einphasigen Wechselstromnetzes liegt eine Laufwicklung 3 und
eine Startwicklung 4 eines Einphasen-Asynchronmotor. Mit der Startwicklung 4 in Reihe ist ein Anlaufkondensator
5, ein Vorwiderstand 6 und ein in beiden Stromrichtungen durchlässiges Halbleiterventil
7 geschaltet, das eine Steuerelektrode 8 aufweist. Ein Spannungsteiler, oestehend aus einem
ohmschen Widerstand 9 und einem PTC-Widerstand 10, überbrückt den Vorwiderstand 6 und das Halbleiterventil
7. Am Abgriff 11 des SpannungsteilersF i g. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the invention.
A running winding 3 and a starting winding 4 of a single-phase asynchronous motor are connected to the mains terminals 1 and 2 of a single-phase alternating current network. A starting capacitor 5, a series resistor 6 and a semiconductor valve 7 which is permeable in both current directions and which has a control electrode 8 are connected in series with the starting winding 4. A voltage divider, consisting of an ohmic resistor 9 and a PTC resistor 10, bridges the series resistor 6 and the semiconductor valve 7. At the tap 11 of the voltage divider
wird eine Wechselspannung abgegriffen, die unter Zwischenschaltung eines Steuerkreises 12 die Steuerelektrode 8 des Halbleiterventils 7 beeinflußtan alternating voltage is tapped which, with the interposition of a control circuit 12, forms the control electrode 8 of the semiconductor valve 7 influenced
Im Steuerkreis 12 gibt es einen Kondensator 13, der über e;nen Einweg-Gleichrichter 14 vom Span-In the control circuit 12 there is a capacitor 13, which is e ; NEN half-wave rectifier 14 from the voltage
nungsabfall am Widerstand 9 aufgeladen wird. Dem Kondensator 13 ist ein Entladekreis zugeordnet, der aus einem Widerstand 15 und der Koilektor-Emitter-Strecke eines Transistors 16 besteht. An einem Punkt 17 zwischen diesen beiden Elementen ist die Steuerelektrode 8 angeschlossen. Die Basis des Transistorsvoltage drop across resistor 9 is charged. The capacitor 13 is assigned a discharge circuit, the consists of a resistor 15 and the coil-emitter path of a transistor 16. At one point 17, the control electrode 8 is connected between these two elements. The base of the transistor
16 ist über einen Vorwiderstand 18 mit dem Abgriff 11 verbunden. Die Basis-Emitter-Strecke 16 ist durch eine entgegengesetzt gepclte Diode 19 überbrückt.16 is connected to tap 11 via a series resistor 18. The base-emitter path 16 is through an oppositely connected diode 19 bridged.
Das Einschalten erfolgt mit Hilfe eines Schalters 20.Switching on takes place with the aid of a switch 20.
Die Arbeitsweise ist wie folgt: Beim Einlegen des Schalters 20 fließt ein Sttom durch die Hauptwicklung 3 und über die Reihenschaltung der Elemente 9, 10, 5, 4. Infolgedessen ergibt sich am Widerstand 9 eine Wechselspannung U11, die, da sich der PTC-The mode of operation is as follows: When the switch 20 is inserted, a current flows through the main winding 3 and via the series connection of the elements 9, 10, 5, 4. As a result, an alternating voltage U 11 results at the resistor 9, which, since the PTC
Widerstand 18 allmählich erwärmt, während des Anlaufvorganges abnimmt. Wegen des Einweg-Gleichrichters 14 wird der Kondensator 13 nur durch jede zweite Halbwelle U0 der Spannung U11 beeinflußt.Resistor 18 gradually warms up, decreasing during the start-up process. Because of the half-wave rectifier 14, the capacitor 13 is only influenced by every second half-wave U 0 of the voltage U 11 .
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Die Spannung Uu liegt auch an der Basis-Emitter- Emitter des Transistors 16 verbundenen Pol gegen-The voltage U u is also at the base-emitter-emitter of the transistor 16 connected pole opposite-
Strecke des Transistors 16. Da diese aber durch die überliegt.Path of the transistor 16. But because this is overlaid by the.
Diode 19 in der einen Halbwelle kurzgeschlossen ist, Bei dieser Schaltung befindet sich der TransistorDiode 19 in which one half-wave is short-circuited, the transistor is located in this circuit
wird auch diese Basis-Emitter-Strecke von der Span- 16 im Sperrzustand, solange das Halbleitcrvcnti! 7this base-emitter path from the span is also in the blocking state, as long as the semiconductor element! 7th
nung UG gesteuert. Wenn die Spannung UBE diejenige 5 von der Spannung des Kondensators 13 jeweils imvoltage U G controlled. If the voltage U BE is that 5 from the voltage of the capacitor 13 in each case
Spannung ist, bei der der Transistor in den leitenden Nulldurchgang gezündet wird. Ist die Kondensator-Is the voltage at which the transistor is ignited in the conductive zero crossing. Is the capacitor
Zustand übergeht, ist der Transistor während der spannung 13 aber auf einen Wert abgesunken, derState passes, the transistor is during the voltage 13 but dropped to a value that
Zeitabschnitte ζ gesperrt. zum Zünden nicht mehr ausreicht, so bleibt das Ven-Periods ζ blocked. is no longer sufficient to ignite, the valve remains
Die Spannung Uc am Kondensator hat folgenden til 7 im Anschluß an den Nulldurchgang gespent, Verlauf: Der Kondensator wird bis zum Maximum 10 und der Transistor 16 wird in den leitenden Zustand der Spannung U0 aufgeladen. Alsdann wird er über gesteuert. Alsdann ist sichergestellt, daß keine Zünden Entladekreis mit dem Widerstand 15 und dem dung des Ventils 7 mehr erfolgen kann, auch wenn Transistor 16 entladen, bis kurz vor dem ersten der Spannungsabfall am Widerstand 9 einen Maxi-Nulldurchgang I1 der Transistor in den Sperrzustand malwert erreichen sollte, der über der Zündspanübergeht und dann eine Entladung des Kondensa- 15 nung U1 des Ventils 7 liegt. Die Sperrung des Halbtors 13 nur noch im Maße der Leckströme möglich leiterventils erfolgt daher momentan. Diese Wirist. Kurz nach dem zweiten Nulldurchgang I1 wird kungsweisc entspricht derjenigen eines Ein-Aus-Reder Transistor 16 wieder leitend, und der Konden- lais-Schalters.The voltage U c on the capacitor has the following til 7 following the zero crossing, curve: The capacitor is charged up to the maximum 10 and the transistor 16 is charged to the conductive state of the voltage U 0. Then he is steered over. Then it is ensured that no ignition discharge circuit with the resistor 15 and the manure of the valve 7 can take place, even if the transistor 16 is discharging, until shortly before the first the voltage drop across the resistor 9 a maximum zero crossing I 1 the transistor in the blocking state malwert should reach, which passes over the ignition chip and then a discharge of the condensation U 1 of the valve 7 is located. The blocking of the half gate 13 is only possible to the extent of the leakage currents head valve therefore takes place momentarily. This Wirist. Shortly after the second zero crossing I 1 , this corresponds to that of an on-off switch, transistor 16 becomes conductive again, and the condenser switch.
sator wird weiter entladen, bis die Spannung U0 wie- Nach einem Ausführungsbeispiel für die F i g. 3Sator is further discharged until the voltage U 0 as- According to an embodiment for the F i g. 3
der die Aufladung übernimmt. Dieses Spiel wieder- 20 waren die folgenden Werte vorgesehen:who takes over the charge. This game again - 20 the following values were provided:
holt sich in jeder zweiten Halbwelle. Widerstand 9 330 Ohmcatches up in every second half-wave. Resistance 9 330 ohms
Sobald der Transistor 16 sperrt, liegt die volle PTC-Widerstand 10 ... 1000 OhmAs soon as the transistor 16 blocks, the full PTC resistance is 10 ... 1000 ohms
Kondensatorspannung Uc an der Steuerelektrode 8. im kalten ZustandCapacitor voltage U c at the control electrode 8. in the cold state
Man erkennt aus F i g. 2 daß in jedem Nulldurch- Vorwiderstand 6 25 OhmIt can be seen from FIG. 2 that in each zero-cross series resistor 6 25 ohms
gang I1, I2,13 usw. an der Steuerelektrode 8 eine vom >5 Vorwiderstand 21 47 Kiloohmoutput I 1 , I 2 , 1 3 etc. at the control electrode 8 one of the> 5 series resistor 21 47 kiloohms
Kondensator gelieferte Steuerspannung USl bzw. Entladewiderstand 15 .. 220 OhmCapacitor supplied control voltage U Sl or discharge resistance 15 .. 220 Ohm
USi hegt, obwohl dieser Kondensator nur in jeder Kondensator 13 100 ,,F U Si cherishes, although this capacitor is only in each capacitor 13 100 ,, F
zweiten Halbwelle aufgeladen wird Das Halbleiter- Anlaufkondensator 5 .. 120 ,,Fsecond half-wave is charged The semiconductor starting capacitor 5 .. 120 ,, F
ventil 7 ofTnet daher zu Beginn jeder Halbwelle, sovalve 7 ofTnet therefore at the beginning of each half-wave, see above
daß die Startwicklung 4 mit dem vollen Wechsel- 30 Die Schaltung hat den weiteren Vorteil, daß manthat the starting winding 4 with the full alternating 30 The circuit has the further advantage that one
strom versorgt wird. Dieses Spiel setzt sich fort, bis mit einem sehr billigen Anlaufkondensator 5 aus-electricity is supplied. This game continues until a very cheap starting capacitor 5 is used.
die Steuerspannung USi bzw. USi die Zündspan- kommt, der bei einer Netzspannung von 200 Volt nuithe control voltage U Si or U Si the ignition voltage, which at a mains voltage of 200 volts only
nung U1 unterschreitet, die mindestens an der Steuer- mit 150VoIt belastbar sein muß. während dci voltage falls below U 1 , which must be at least loadable at the control unit with 150VoIt. while dci
elektrode 8 liegen muß. damit das Ventil 7 zündet. gleiche Anlaufkondensator, wenn er in Verbindungelectrode 8 must be. so that the valve 7 ignites. same starting capacitor when connected
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 werden für 35 mit einem normalen Anlaßrelais verwendet wird, eineIn the embodiment according to FIG. 3 are used with a normal starting relay for 35, one
die gleichen Bauelemente die gleichen Bezugszeichen Spannung von über 300 Volt vertragen können mußthe same components must be able to withstand voltages of over 300 volts with the same reference symbols
verwendet. Der Unterschied zur F i g. 1 besteht darin, Sollte der Rotor blockiert sein, erwärmt sich dciused. The difference to the F i g. 1 consists in, If the rotor is blocked, dci will heat up
daß die Basis des Transistors 16 über einen Vor- PTC-Widerstand 10, so daß nach der vorgegebenerthat the base of the transistor 16 via a pre-PTC resistor 10, so that after the predetermined
widerstand 21 und eine Diode 22. die in Richtung Anlaufpcriode das Ventil 7 sperrt. Die Startwickresistor 21 and a diode 22. which blocks valve 7 in the direction of the start-up period. The Startwick
der Basis-Emittcr-Strccke gepoH ist, mit einem 40 lung 4 kann daher nicht überlastet werden.the base-emitter-path is poH, with a 40 lung 4 can therefore not be overloaded.
Punkt 23 verbunden ist; dieser Punkt liegt an dem- Der Spannungsteiler 9,10 kann auch unmittclbaiPoint 23 is connected; This point is due to the voltage divider 9, 10 can also be immediate
jenigen Pol des Halbleiterventils 7, der mit dem zwischen beide Netzanschlüsse geschaltet werden.that pole of the semiconductor valve 7 that is connected to the between the two power connections.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (6)
einer während des Anlaufvorganges abnehmen- Aus Fig. 3 der USA.-Patentschrift 3421064 ist den Wechselspannung gesteuert wird, wobei zwi- io eine Auslaßvorrichtung dieser Art bekannt, bei der sehen den Punkt abnehmender Spannung und die im Startwicklungszweig ein für beide Stromrichtun-Steuerelektrode des Halbleiterventils ein Steuer- gen durchlässiges, gesteuertes Halbleiterventil vorgekreis geschaltet ist, der die Spannung mittels sehen ist, dessen Steuerelektrode von der Spannung eines Kondensators so speichert, daß sie minde- an einem Kondensator gespeist wild. Der Kondenstens im nächstfolgenden Phasen-Nulldurchgang 15 sator wird über einen Einweg-Gleichrichter von einer für die Steuerung des Halbleiterventils verfügbar sich beim Hochlauf verkleinernden Spannung geist, dadurch gekennzeichnet, daß der speist, die zwischen einem freien Ende der Haupt-Kondensatui (13) einen Entladekreis hat, der aus wicklung und dem freien Ende einer zusätzlichen, einem Widerstand (15) und der Kollektor-Emitter- an einer Anzapfung der Hauptwicklung angeschlov Strecke eines Transistors (16) besteht, zwischen ao senen Wicklung abgegriffen wird. Der Kondensator denen die Steuerelektrode (8) des Halbleiterven- wird in jeder zweiten Halbwelle auf den Spitzenwert tils (7) angeschlossen ist, wobei der Transistor der Spannung aufgeladen. Er kann sich nur über die zumindest im Nulldurchgang im Sperrzustand ist. Steuerstrecke des Halbleiterventils entladen. Da die1. Starting device for a single phase and the control electrode of the semiconductor valve asynchronous motor with a start winding and with 5 a control circuit is connected, which stores the voltage with a capacitor that is permeable for both directions of current, so that it saves the minimum controlled semiconductor valve that is connected to the start steos lies in the next following phase transition for winding in series and is available depending on the control of the semiconductor valve
a decrease during the start-up process- From Fig. 3 of the USA.-Patent 3421064 the AC voltage is controlled, whereby an outlet device of this type is known, in which see the point of decreasing voltage and in the starting winding branch one for both current direction control electrodes Semiconductor valve a control permeable, controlled semiconductor valve is connected upstream, which the voltage can be seen by means of whose control electrode stores the voltage of a capacitor in such a way that it is fed to at least one capacitor. The condensate in the next phase zero crossing 15 sator is available via a one-way rectifier from a voltage that decreases during start-up for the control of the semiconductor valve, characterized in that the feeds between a free end of the main condenser (13) a Discharge circuit has, which consists of winding and the free end of an additional, a resistor (15) and the collector-emitter at a tap of the main winding Anschlov path of a transistor (16), is tapped between ao sen winding. The capacitor to which the control electrode (8) of the semiconductor vein is connected to the peak value tils (7) in every second half-cycle, the transistor being charged with the voltage. He can only get through at least the zero crossing in the locked state. Discharge the control path of the semiconductor valve. Since the
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