DE2047906A1

DE2047906A1 - Lauf Steuerschaltung fur einen Induk tionsmotor

Info

Publication number: DE2047906A1
Application number: DE19702047906
Authority: DE
Inventors: Hidenobu Kunta Shiga Kusuda Zenji Ibaragi Tanaka Akira Takatsuki Nontani Jmichiro Sakai Hasegawa, (Japan)
Original assignee: Matsushita Seiko Co Ltd; Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Ecology Systems Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-10-03
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE2047906B2; OA03591A; FR2064968A5; US3633082A; JPS4834404B1; ZA706569B; NL7014492A; ES384183A1; NL150629B; GB1266659A

Description

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COOO .München 229 .September 1970 T 3849 - case -2315²I Electronics

Matsushita Electronics Corporation . Osaka, Japan

und

Matsushita Seiko Co., Ltd.
Osaka, Japan

Lauf-Steuers-chaltung für einen Induktionsmotor

Die Erfindung beaioht jich auf eine tung für einen Induktionsmotor.

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Es wurde ein elektrischer Ventilator entwickelt, der in seiner Qualität derart verbessert ist, daß ein menschlieher Körper vor Verletzungen durch schnelles Anhalten der Ventilatordrehungen geschützt wird, wenn eine Person die sich drehenden Blätter berührt; außerdem ist. bei diesem Ventilator eine Langsamlaufsteuerung vorgesehen, durch die es möglich ist, den Ventilator zur Schlafzeit zu benutzen. Bei einem derartigen Ventilator besteht jedoch der Nachteil, daß er nach einem plötzlichen Stoppen beim Langsamlauf nicht mehr wieder gestartet werden kann, da das statische Drehmoment das Start-Drehmoment überschreitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lauf-Steuerschaltung zu schaffen, die das Wiederstarten eines Induktionsmotors gewährleistet, der beim Langsamlauf gestoppt wurde.

Weiterhin wird mit der Erfindung eine Lauf-Steuerschaltung geschaffen, die einen größeren Bereich der Drehzahlsteuerung eines Induktionsmotors aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

BADORIGiNAL

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Pig. 1 zeigt ein Diagramm einer Lauf-Steuerschaltung des üblichen Induktionsmotors;

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Lauf-Steuerschaltung eines Induktionsmotors;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2; und

Fig. k zeigt ein Diagramm einer Steuerschaltung zum Steuern des Relaisbetriebs der Schaltung nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Lauf-Steuerschaltung des üblichen elektrischen Ventilators dargestellt, x^obei die Bezugs ziffer 1 eine übliche Energiequelle bezeichnet, die Bezugsziffer 2 einen Leistungsschalter, die Bezugs ziffer 3 eine Haupt wicklung eines Induktionsmotors, die Bezugs ziffer M eine Hilfswicklung, die Bezugsziffer 5 einen Betriebskondensator, die Bezugsziffer 6 eine Gleichrichterschaltung, die Bezugsziffern 7 und 8 Strombegrenzungswiderstände, die Bezugsziffer 9 einen Glättuneskondensator, die Bezugsziffern 10 und 11 Relais zum Energieren der Lauf-Steuersehaltung durch Ermittlung einer Berührung eines Teils eines menschlichen Körpers mit dem Schutzbügel des elektrischen Ventilators und die Bezugsziffer 12 einen beweglichen Kontakt zur Drehzahlsteuerung.

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In der vorstehend erwähnten Schaltung sind die Relais 10 und 11 gewöhnlich zu den Seiten A bzw. D geschlossen, und daher werden die Hauptwiklung 3 und die Hilfswicklung 4 durch Schließen des Leistungsschalters 2 mit einer Wechselspannung von der üblichen Energiequelle 1 versorgt. Die Drehzahlsteuerung des Induktionsmotors wird erhalten, indem der bewegliche Kontakt 12 betätigt wird; die Umdrehungsgeschwindigkeit des Induktionsmotors ist maximal, wenn die Anschlüsse a und a¹ miteinander verbunden sind, und minimal, wenn die Anschlüsse c und c¹ miteinander verbunden sind. Es ist sehr gefährlich, den Schutzbügel der rotierenden Blätter des Ventilators zu berühren, wenn der Induktionsmotor läuft. Eine solche Berührung eines menschlichen Körpers mit dem Schutzbügel wird durch die Relais 10 und 11 festgestellt, die die Kontakte B bzw. C wählen; an der Gleichrichterschaltung 6 wird an die Wicklung des Induktionsmotors eine Gleichspannung angelegt, wodurch der Induktionsmotor zum schnellen Anhalten der Umdrehung abgebremst wird. Das heißt, die beim Weiterlaufen des Induktionsmotors auftretende Gefahr ist beseitigt. Nachdem der menschliche Körper von dem Schutzbügel getrennt ist, schalten die Relais 10 und 11 wieder auf die Kontakte A und D zurück und bewirken damit, daß eine Wechselspannung wieder an den Induktionsmotor angelegt wird.

-*- Da der bewegliche Kontakt 12 in der vorstehend erwähn-

ten Anordnung der Lauf-Steuerschaltung die Anschlüsse C und

Pl

^u miteinander verbindet, kann der Induktionsmotor nachtei-

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literweise nach dem zuvor erwähnten Schutzvorgang nicht mehr wieder gestartet werden, wenn dieser Vorgang bei sehr langsa mem Lauf des Induktionsmotors durchgeführt wird. Dies ist · der Fall, weil das statische Drehmoment das Startmoment überschreitet und der Induktionsmotor seinen statischen Zustand trotz einer an ihm anliegenden Wechselspannung behält.

In Pig. 2 ist eine erfindungsgemäße Lauf-Steuerschaltung veranschaulicht, die zusätzlich zu der Lauf-Steuerschal tung nach Fig. 1 die Relais 13 und 14 aufweist. Das Relais 13 wird mit den Relais 10 und 11 verriegelt ;^dss Relais 14 ist so eingestellt, daß es eine bestimmte Zeit nach den vorstehend erwähnten Relais arbeitet. Unter normalen Bedingungen schalten ^die Relais 10, 11, 13 und 14 auf die Kontakte A,D, E bzw. H und durch das Schließen des Leistungsschalters 2 gelangt eine Wechselspannung an die Windungen des Induktionsmotors, um diesen zu drehen,

V/enn der Motor mit seiner niedrigsten Geschwindigkeit läuft, wobei der bewegliche Kontakt 12 die Anschlüsse C und C miteinander verbindet, werden die Relais 10 bis 14 durch eine Bremssteuerung betrieben, wie im folgenden erläutert wird, um das Wiederstarten des Induktionsmotors zu gewährleisten.

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In Pig. 3 zeigt (a) ein Diagramm der Arbeitsvorgänge der Relais 10, 11 und 13, (b) den Arbeitsvorgang des Relais 14, (c) einen Motorstrom und (d) die Umdrehung des Induktionsmotors. Es wird angenommen, daß ein menschlicher Körper den Schutzbügel der Ventilatorblätter zum Zeitpunkt t^ berührt und eine gefährliche Situation erzeugt. Die Relais 10, 11 und 13 schalten auf die Kontakte B, C bzw. P. In diesen Zeitpunkt bleibt das Relais 14 geschlossen zur Seite des Kontaktes H. Dann wird die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 6 an die Kontakte C und P angelegt, und ein Gleichstrom fließt in den Windungen des Induktionsmotor, wie in Fig. 3 c dargestellt wurde, wodurch die Bremskraft an den Induktionsmotor angelegt wird und seine Umdrehung scharf verringert und schließlich gestoppt wird (siehe Fig. 3 d). Wenn die Windungen des Induktionsmotors von der Schaltung abgeschaltet werden, schaltet das Relais 14 andererseits auf den Kontakt G zum Zeitpunkt t2 (siehe Fig. 3b). Dieser Zustand wird beibehalten, bis die Gefahr beseitigt ist. Beim Stoppen des Induktionsmotors und der sich ergebenden Beseitigung der Gefahr zum Zeitpunkt t-* schalten die Relais 10, 11 und 13 wieder auf die Kontakte A, D bzw. E. Da das Relais 14 jedoch zur Seite des Kontaktes G noch geschlossen bleibt, werden die Windungen des Induktionsmotors über die Relais 13 und 14 mit einer Wechselspannung versorgt.

Demzufolge beginnt der Induktionsmotor unabhängig

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von der Verbindung des beweglichen Kontaktes 12 zwischen den Anschlüssen C und C die Umdrehung unter der gleichen Bedingung wie beim Hochgeschwindigkeitslauf,bei dem das statische Drehmoment nicht das Startdrehmoment überschreitet, von neuem.Der Induktionsiaotor schaltet zum Zeitpunkt tu nach dem Verstreichen einer ge\*issen Zeit nach dem Zeitpunkt t, des Umdrehungsbeginnes das Relais 14 auf den Kontakt H, der einen Spannungsweg zu den Windungen f des Induktionsmotors mit einer zu diesem über den Kontakt 12 angelegten Spannung schaltet. Dadurch dreht sich der~Motor weiter mit einer Geschwindigkeit, die der Stellung des Abgriffs der Hilfswicklung entspricht, die mit dem beweglichen Kontakt 12 verbunden ist. Die vorstehend beschriebenen Vorgänge hängen von der Steuerschaltung nach Fig. 4 ab.

In Pig. 4 sind mit den Beuugsziffern 15 und 16 Transistoren bezeichnet, die einen monostabilen Multivibrator ^ bilden; die Bezugsziffer 17 bezeichnet einen Kollektorwiderstand des Transistors 15, die Bezugsziffer 18 einen Emitterwiderstand des Transistors 15, die Bezugsziffer 19 einen Gleichspannungs-Rückkopplungswiderstand, die Bezugsziffer 20 einen Basisvorspannungs-Widerstand des Transistors 15, die Bezugsziffer 21 einen Basisvorspannungs-Widerstand des Transistors 16, die Bezugsziffer 22 einen Kondensator zur Wechselspannungs-Rückkopplung, die Bezugsziffer 23 einen Eingangsanschluß für ein Signal, das von einer Detektorschaltung (in der Zeichnung nicht dargestellt) angelegt wird, die eine

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Berührung eines menschlichen Körpers mit dem Ventilatorschutzbügel feststellt, die Bezugsziffer 24 eine Wicklung für die Relais 10, 11 und 13, die Bezugsziffern 25 und 26 einen Strombegrenzungswiderstand bzw. einen Kondensator,, die Bezugsziffern 27 und 2 8 Teilerwiderstände zum Teilen der an dem Kondensator 26 liegenden Spannung, die Bezugsziffer 29 einen Schalttransistor, der von den Teilungswiderständen eine Basisvorspannung'erhält, die Bezugsziffer 30 eine Wicklung des Relais 40 und die Bezugsziffern 31 .und 32 Gleichspannungsanschlüsse .

In dieser Schaltung ist der Transistor 15 gewöhnlich in einem Leitzustand und der Transistor 16 in einem Sperrzustand. Dadurch wird der Kondensator 26 auf den Pegel der Gleichspannungsquelle geladen, und der Transistor 29 ist leitend. In anderen Worten, der Strom zur Relaiswißdung 24 ist gesperrt, während ein Strom durch die Relaiswidkl ung 30 fließt. Unter diesen Umständen schalten die Relais 1-0, 11 .und 13 auf die Kontakte A, D bzw. E, während das Relais 14 auf den Kontakt H schaltet.

Wenn ein menschlicher Körper den Ventilatorschutzbügel berührt, wird ein Triggersignal an den Anschluß 23 angelegt, und der monostabile Multivibrator wird energiert, wodurch die Zustände der Transistoren 15 und 16 umgekehrt werden. So beginnt der Transistor 16 zu leiten, wodurch ein Strom in

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der Wicklung fließt und die Relais 10, 11 und 13 dazu gebracht werden, auf die Kontakte B, C bzw. P zu schalten. Dadurch, daß der Transistor leitet, beginnt der Kondensator 26 sich zu entladen, und, wenn die Spannung an seinen Anschlüssen auf einen vorbestimmten Pegel abfällt, wird der Transistor 29 gesperrt; dadurch hört der Strom auf in der Wicklung 30 des Relais Ik zu fließen, wodurch das Relais 14 auf den Kontakt G schaltet. Die Zeit, 'die zum Schalten auf λ den Kontakt G erforderlich ist, ist der Periode von t₁ bis tp äquivalent, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Wenn das Triggersignal abgeschnitten wird, wird der Transistor 16 wieder in einen Sperrzustand versetzt; in einer gewissen Zeit nach dem Abschneiden des Triggersignals kehrt der Transistor 29 wegen des Vorhandenseins des Kondensators 26 jedoch wieder zu dem ursprünglichen Zustand zurück. Dadurch liegt der Zeitpunkt ,an dsm das Relais 14 wieder auf den Kontakt H schaltet, natürlich um einen gewissen ^ Zeitraum hinter dem Zeitpunkt,an dem die Kontakte der Relais 10, 11 und 13 zu ihren ursprünglichen Zuständen zurückkehren.

Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, wird der Induktionsmotor durch Betrieb der Relaiskontakte in der Schaltung nach B¹Ig. 2 von seinem statischen Zustand selbst nach sehr langsamem Lauf sicher gestartet. Daraus ergibt sich, daß die erfindungcgemäße Lauf-Steuerschaltung

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nicht nur den Geschwindigkeitssteuerbereich sondern ebenfalls den Anwendungsbereich eines Induktionsmotor beträchtlich erweitert.

Obgleich die erfindungsgemäße Schaltung im Zusammenhang mit einem elektrischen Ventilator beschrieben wur-ae ₃ kann sie auf eine große Anzahl an Laufsteuerungen eines Induktionsmotors angewendet werden, der nach dein Anhalten ein Wiederstarten erfordert. Insbesondere fällt die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltung bei der Durchführung der Betriebsvorgänge nach langsamem Lauf ins Auge.

Durch die Erfindung wird eine Lauf-Steuerschaltung für einen Induktionsmotor geschaffen, durch die die gleiche Leistung wie bei Hochgeschwindigkeitslauf angelegt werden kann, wenn der Induktionsmotor von seinem Anhalten bei Langsamlauf, mit dem der Induktionsmotor zuvor lief, gestartet werden soll, wodurch es ermöglicht wird, daß ein Start-Drehmoment ein statisches Drehmoment überschreitet und ein weiches Wiederstarten des Induktionsmotors gewährleistet ist,

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Claims

- ii - Patentansprüche

1.1 Lauf-Steuerschaltung für einen Induktionsmotor,
bei der durch Umschalten des in Drehung befindlichen Induktionsmotors von Wechselspannungsanschlüssen zu Gleichspannungsanschlüssen eine Gleichspannungs-Bremsfunktion ausgeübt wird, wobei der Induktionsmotor mit einer Anzahl an
Abgriffen in-einer Hilfswicklung versehen ist, gekennzeichnet durch ein erstes Relais (10), das mit einem Ende mit
den Abgriffen der Hilfswicklung (4) verbunden ist, ein
zweites Relais (14), das mit einem Ende mit einem Anschluß einer Wechselspannungsquelle (1) verbunden ist und mit zwei Kontakten (G, HJ zur Bildung von zwei Wechselspannungsleitungen versehen ist, ein drittes Relais (13)» dessen eines Ende mit einem Ende einer Ankerwicklung (3) des Induktionsmotors verbunden ist und das mit dem ersten Relais verriegelt ist und entweder auf eine von dem zweiten Relais gebildete Wechselspannungsleitung oder einen Gleichspannungs-Ausgangsanschluß (P) zum Bremsen schaltet, und ein viertes Relais (11),

_, dessen eines Ende mit dem anderen Ende der Ankerwicklung ver-

cd bunden ist und das entweder auf einen Wechselspannungsan-

-* Schluß (D) oder einen Gleichspannungs-Ausgangsanschluß (C)

^ zum Bremsen schaltet, wobei unter normalen Bedingungen das

^> erste Relais geschlossen ist und das zweite Relais auf einen

Kontakt schaltet, der mit dem ersten Relais verbunden ist,

das vierte Relais auf einen Kontakt schaltet, der mit dem Wechselspannungsanschluß verbunden ist, um eine Wechselspannung über die Zwischenabgriffe an die Wicklung anzulegen, und das dritte Relais dann zur Seite der Wechselspannungsleitung geschlossen ist, wobei weiterhin zur Bremszeit das erste Relais geöffnet ist, das dritte und vierte. Relais auf einen Gleichspannungs-Ausgangsanschluß zum Bremsen schalten und damit eine Gleichspannung an die Wicklung anlegen und eine bestimmte Zeit später als die Arbeitsvorgänge des ersten und dritten Relais das zweite Relais auf einen Kontakt schaltet, der mit dem dritten Relais verbunden ist, und wobei schließlich das erste Relais wieder·geschlossen ist, das dritte Relais auf einen mit dem zweiten Relais verbundenen Kontakt schaltet, das vierte Relais auf einen mit dem VJechselspannungsans chluß verbundenen Kontakt schaltet und damit eine Wechselspannung über das zweite, dritte und vierte Relais an die Wicklung anliegt, und das zweite Relais eine bestimmte Zeit später auf einen mit dem ersten Relais verbundenen Kontakt schaltet und damit eine Wechselspannung von den Abgriffen über das erste, zweite und vierte Relais an die Wicklung legt.

2. Lauf-Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen monostabilen Multivibrator (15, l6), der durch eine Bremssteuerung getriggert wird,und einen Schalttransistor (29), dessen Schaltvorgär.^_ von den Schaltvorgängen des monostabilen Multivibrators abhängen, wobei Re-

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laiswicklungen mit dem Kollektorkreis des einen Transistors (ΐβ) der den monostabilen Multivibrator bildenden Transistoren und des Schalttransistors verbunden sind.

3. Lauf-Steuerschaltung nach Anspruch 2₃ dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kollektorkreis des einen Transistors (16) der den monostabilen Multivibrator bildenden Transistoren verbundenen Relaiswicklungen die Wicklungen des ersten (10), dritten (13) und vierten Relais (11) sind und daß eine mit dem Koliektorkreis des Schalttransistors (29) verbundene Relaiswicklung die Wicklung des zweiten Relais (14) ist.

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