DE2250091C3 - Steuerschaltung für den Motor eines Kompressors einer Kälteanlage - Google Patents
Steuerschaltung für den Motor eines Kompressors einer KälteanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für den Motor eines Kompressors einer Kälteanlage nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine derartige Steuerschaltung ist aus der US-PS
Ii 3 127'754 bekannt. Sie steuert den Motor eines Kälteaggregates
sowie eines Gebläses, welches Luft an Kühlschlangen vorbeibläst. Ein wiederholtes Anlaufen
des Motors des Kälteaggregates in kurzen Abständen, insbesondere bei noch unter Druck stehendem
Kompressor soll dadurch vermieden werden, daß der Motor über ein Relais mit der Netzspannung verbindbar
ist. Das Relais wird dabei über einen ansteuerbaren Schalter eingeschaltet, der in der Aus-Stellung des
Relais zu seiner eigenen Erregung über einen ersten Integrator mit großer Zeitkonstante an eine Gleichspannungsquelle
gelegt ist. Bei dieser Schaltung führt jedes auch noch so kurze Öffnen der Thermostatkontakte
zu einem Abi dien des Schaltrelais für den Kompressor.
Dieses wird dann erst nach einer Wartezeit von einigen Minuten über den beim Abschalten wieder
an Spannung gelegten elektronischen Schaltungsteil aktiviert. Bei einem zufälligen Abfallen und kurz
darauf erfolgenden Wiederschließen der Kontakte des Thermostaten (z. B. infolge Erschütterungen) wird
J5 ein Wiederanlaufen des Kälteaggregates lange verhindert,
obwohl dies von den Betriebsbedingungen des Motors her ohne Nachteile auch kurzfristig möglich
wäre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerschaltung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs
angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß unnötige Wartezeiten bis zum Wiedereinschalten
des Motors des Kälteaggregates vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung führt ein zufälliges
Kontaktprellen des Thermostaten nur dann zu einem endgültigen Abschalten, wenn die Offenzeit
größer als ein vorgegebener Wert von 7. B. 2 bis 12 Millisekunde ist. Dies entspricht der Integrationszeit eines Integrators für das Ausgangssignal des
Thermostaten. Innerhalb dieser Zeit bleibt der wechselstrommäßig
in Reihe mit dem Thermostaten geschaltete, ansteuerbare Schalter geschlossen, so daß
ein Wiederschließen der Kontakte des Thermostaten zu einem sofortigen Wiederschließen des Motorrelais
und damit zum Weiterlaufen des Motors führt.
Bei der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird die Etelastung des Motors über seine
Stromaufnahme überwacht, Bei zu großer Stromaufnahme wird unabhängig von der Stellung des Ther^
mostaten über einen zweiten ÄbschaltkreiSj welcher das den ansteüerbaren Schalter öffnende Steuersignal
kurzschließt, das Mötörrelais abgeschaltet. Hierdurch
wird nicht nur ein weiteres Kriterium für die Anlaufbedingungen geschaffen, sondern es ergibt sich auch
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ein weiterer Schutz beim stationären Betrieb.
Nach Anspruch 3 ist eine Rückkopplung vorgesehen, die ein Kurzschließen des Steuersignals durch den
zweiten Abschaltkreis stets dann bewirkt, wenn der ansteuerbare Schalter in seine Aus-Stellung gelangt,
unabhängig davon, über welchen der Abschaltkreise ein Kurzschlieüen des Steuersignals und ein Schließen
dieses Schalters herbeigeführt worden ist.
Nach Anspruch 4 ist vorgesehen, den Motor bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur der
Kälteanlage unabhängig von den ersten beiden Abschaltkreisen über einen dritten Abschaltkreis anzuhalten,
wodurch dem Betriebszustand des Kälteaggregates Rechnung getragen wird, der sich möglicherweise
von dem des Motors unterscheidet. π
Nach Anspruch 5 wird ein Wiederanlaufen des Motors verschärften Kriterien unterworfen. Die über
die integrierte Stromaufnahme gemessene Erwärmung des Motors kann bei gleichmäßigem Lauf zulässig,
jedoch für ein Wiederanlaufen mit erhöhter Stromaufnahme schon unzulässig groß sein. Die Temperatur
des Kälteaggregates kann zum Weiterlaufen noch unbedenklich sein, für sofortiges Wi'rderanwerfen
der Anlage jedoch schon zu hoch sein. Nach Anspruch 5 setzt jedes Abschalten des ansteuerbaren
Schalters die Auslösepegel des auf das Steuersignal ansprechenden Abschaltkreises, des auf das Temperatursignal
ansprechenden Abschaltkreises und des auf das Öffnen der Thermostat-Kontakte ansprechenden
Abschaltkreises herab. Damit erfolgt ein so Wiederanlaufen nur dann, wenn die den Betriebszustand
charakterisierenden Größen um eine Sicherheitsmarke unter cien im Dauerbetrieb zulässigen
Werten liegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- .«
folgend anhand der Zeichnung näher erläutert." Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kompressions-Kälteanlage
mit einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung,
Fig. 2 c'ne schematische Darstellung einer Elektronik-Schaltung
für eine erfindungsgemäß ausgebildete Motor-Steuervorrichtung.
Eine Kälteanlage 10 mit einem Kolbenkompressor 11, einem Kondensator 12, einer Entspannungsvorrichtung
13 und einem Verdampfer 14 wird durch einen Elektromotor 25 angetrieben. Aus Darstellungsgründen ist zwar eine einfache Kompressions-Kälteanlage
gezeigt, jedoch läßt sich die erfindungsg.emäße Motorschutz- und -steuervorrichtung auch bei andersartigen
Kälteanlagen verwenden, die von einem Einphasen- oder Mehrphasen-Elektromotor getrieben
sind
Die grundsätzliche Betriebsweise der Motorschutzvorrichtung wird anhand des Blockdiagramms gemäß
Fig. 1 beschrieben. Ein Motorsiromfühler 20, der vorzugsweise ein Stromwandler im Nulleiter des Motors
ist erzeugt ein Ausgangssignal, das dem Motorstrom proportional ist, und liefert somit eine Anzeige
für eine Motor-Überbelastung. Das Signal des Stromfühlers 20 wird über einen Auslosesignalbegrenzer 26
und einen Widerstand 27 mit einer kurzen Zeitkonstanten einem Integrations-Kondensator 28 zugeführt.
Der Auslosesignalbegrenzer begrenzt die Stärke des Überlastsignals auf einen bestimmten obe- ßj
ren Wert, der einen blockierten Rotor oder einen anderen ernsthaften Motor-Überlastungszusland anzeigt,
so daß verschiedenartige Motoren mit etwas unterschiedlichen, bei blockiertem Rotor auftretenden
Maximalströmen jeweils ein Signal entsprechender Größe zur Integrationsstufe 28 liefern, und es
nicht erforderlich ist, zwecks Anpassung an unterschiedliche, bei Blockierung des Rotors auftretende
Ströme verschiedenartiger Motoren Einstellungen oder Veränderungen in der Schaltung vorzunehmen.
Ein zweites Signal entgegengesetzter Polarität wird dem Integrations-Kondensator 28 von einem Rückstellsignalgeber
37 zugeführt. Die beiden Signale werden summiert, so daß der Integrations-Kondensator
ein Signal erhält, das eine Funktion der Differenz zwischen dem den Motorstrom anzeigenden Bezugssignal
und dem Rückstellsignal ist. Falls das Rückstellsignal gleich oder größer als das Bezugssignal ist, verbleibt
der Auslösekreis 29 im Einschaltzustand und beeinflußt die Steuervorrichtung nicht. Falls das Bezugssignal
ausreichend größer als das Rückstellsignal ist, erreicht die Ausgangsspannung der Integrationsstufe
schließlich den Auslöse-Schwellenwert des Auslöse kreises 29, es sei denn, daß der Ü^erlastzustand vorher
verschwindet.
Nachdem das Ausgangssignal der Integrationsstufe 28 den Schwellenwert des Auslösekreises 29, der einen
hohen Auslösepegel hat, erreicht hat, ^ehaltet dieser Auslösekreis den Schalter 30 in den nicht-leitenden
Schaltzustand, so daß das Relais 23 und der Motor 25 abgeschaltet werden. Die Zeitdauer, die bei
einer Blockierung des Rotors zum Abschalten des Motors 25 erforderlich ist, hängt von der durch den
Widerstand 27 festgelegten Konstantzeit ab und kann kennzeichnenderweise in der Größenordnung von
etwa 1,25 see liegen. Wenn eine geringere Motorüberlastung, die unterhalb des Grenzwertes des Begrenzers
26 liegt, auftritt, erreicht die Integrationsstufe 28 infolge ihrer Integrationswirkung während
einer etwas längeren Zeitdauer nicht den Auslösepegel des Auslösekreises 29, so daß dem Motor mehr
Zeit zum Andrehen gegeben wird. Da eine geringere Stromaufnahme des Motors weniger Wärme erzeugt,
ist es verständlich, daß bei verhältnismäßig geringen ÜHerlastbedingungen eine längere Einschaltzeit bis
zur Auslösung erwünscht ist.
Wenn der Schalter 30 in den nicht-leitenden Schaltzustand gebracht wird, gelangt ein F.ückkoppelungssignal
über die Rückkoppelungsitufe 35. zur Integrationsstufe
28, durch welches das Ausgangssignal der Integrationsstufe erhöht wird. Ferner wird im
nicht-leitenden Schaltzustand des Schalte's 30 ein zweites Rückkoppelungssignal über eine Ruckkoppelungsstufe
36 erzeugt, durch das der Auslösepegel des Auslösekreises 2*.1 gesenkt wird. Dieses Rückkoppelungssignal
bewirkt, daß im Auslösekreis 29 mit dom hohen Auslösepegel ein geringerer Rückstellpegel als
derjenige eingestellt wird, der vor der Auslösung vorhanden war.
Der Schalter 30 bleibt während einer vorgegebenen Zeitdauer im abgeschalteten Zustand, die kenn7eichnenderweise
in der Größenordnung von fünf Minuten liegen kann. Dr kein den Motorstrom anzeigendes
Bezugssignal vorhanden ist, wird diese Abschaltzeit allein durch die Zeitdauer bestimmt, die das Rückstellsignal
37 benötigt, Um den Widerstand'3fcf mit langer
Zeitkonstante zu durchwandern, in der Integrationsstufe 28 integriert zu werden und einen
Integrations-Aus£,3ngswert zu erreichen, der dem im
Auslösekreis 29 mit dem hohen Auslösepegel eingestellten Rückstellpegel entspricht. Daraufhin wird der
Auslösekreis 29 mit dem holten Auslösepegel abgeschaltet,
so daß der Schalter 30 in seinen leitenden Schaltzustand gebracht wird Im Eirischaltzüstand des
Schalters 30 kann das Relais 23 durch einen von einem Transformator oder einer anderen Stromquelle über
die Thermostat-Kontaktstücke 22 fließenden Strom erregt werden, vorausgesetzt, daß die Thermostat-Kontaktstücke
geschlossen sind. Wenn sich die Thermostat-Kontaktstücke öffnen, Wird die Stromzufuhr
zum Relais 23 Unterbrochen und dadurch der Motor 25 angehalten.
Ein Temperaturfühler 21, der unterschiedliche Temperaturzustände erfassen kann, ist vorzugsweise
an der Druckgasleitung des Kompressors angebracht und führt einem Auslösekreis 40 mit einem niedrigen
Auslösepegel ein Signal zu, das einen Schutz gegen ungewöhnliche Betriebszustände der Kälteanlage,
beispielsweise bei einem allmählichen Verlust des Kältemittels, gewährleistet. Wenn der Temperaturfühler
21 eine übermäßige Temperatur im komprimierten Gas feststellt, wird der Auslösekreis 40 mit
dem niedrigen Auslösepegel durch das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 21 dazu gebracht, den
Schalter 30 in den nicht-leitenden Schaltzustand zu bringen, wodurch der Motor 25 abgeschaltet wird.
Wenn der Schalter 30 ausgeschaltet wird, werden durch die oben beschriebenen Rückkoppelungsstufen
35, 36 das Auseangssignal der Integrationsstufe 28 angehoben und der Auslösepegel so weit abgesenkt,
daß eine Auslösung des Auslösekreises 29 mit dem hohen Schwellenwert erfolgt. Infolgedessen haben
sämtliche Auslösekreise einen Rückstellpegel, der niedriger als ihr anfänglicher Auslösepegel liegt.
Wenn sich sämtliche Fühler unterhalb des Auslösepegels befinden, wird anschließend der Schalter 30 wieder
in den leitenden Zustand gebracht, und zwar nach einer Verzögerungszeit, die durch den Widerstand 38
und den Integrations-Kondensator 28 festgelegt ist.
Die Kontaktstücke 22 des Thermostaten liegen an einer Schwachstrom-Wechselstromquelle, beispielsweise
einem nicht gezeigten Transformator, der an die Klemmen 90,91 angeschlossen ist. Die Kontaktstücke
22 sind geöffnet, wenn keine Kühlung erforderlich ist, und das an ihnen anliegende Wechselstromsignal wird
über eine Integrationsstufe 42 einem Auslösekreis 41 mit einem niedrigen Auslösepegel eingegeben, der
den Schalter 30 nach einer geringen Verzögerungszeit, die ausreicht, unnötige Abschaltungen zu verhindern,
jedoch lang genug ist, eine Beschädigung der Kontaktstücke zu unterbinden, in den nichtleitenden
Schaltzustand bringt. Bei einem Kälteleistungsbedarf schließen sich die Kontaktstücke 22, und der spanhungsschwache
Wechseistrom kann über die Kontaktstücke 22 und den Schalter 30 zum Relais 23 gelangen,
woraufhin der Motor 25 eingeschaltet wird.
Nachdem durch irgendeines der Eingangssignale der Schaltung eine Auslösung erfolgt ist, bewirkt das
Rückstellsignal 37, das über den Widerstand 38 mit langer Zeitkonstante zur Integrationsstufe 28 gelangt,
daß die Schaltung nach einer vorgegebenen Zeitdauer zurückgestellt wird, vorausgesetzt, daß die Eingangssignale unter dem Rückstellpegel liegen. Bei einer
durch ein normales Öffnen der Thermostatkontaktstücke erfolgten Auslösung ist die erforderliche Rückstellzeit
jedoch nicht ebenso lang wie bei einer durch
da das Ausgangssignal der Integrationsstufe zum Auslösezeitpunkt zunächst geringer ist.
Wie Fig. 2 zeigt, besteht die Schaltung im einzelnen
aus einer Stromversorgung 50, einer Auslöseschaltung
51 Und einem Schälterkreis 52. Die Stromversorgung 50 liefert eine regulierte Anodenspannung an der
Klemme 55 und wird nicht im einzelnen beschrieben,
da sie von herkömmlicher Bauart sein kann.
Der Schalterkreis 52 enthält einen Triak 56 oder einen anderen Halbleiterschalter in Reihe mit der
Schaltschützspule des Relais 23. Das Umschalten des
ίο Triaks 56 wird durch ein Darlington-Transistorpaar
57 gesteuert, das durch Stromzufuhr zu seiner Basis
eingeschaltet wird.
Die Auslöse-und ZeitgeberschaltungSl enthält die
Oben beschriebenen Eigangssignalkrei.se. Rückstellsignalschaltung, Integrationsstufen, Auslösekreise und
Rückkoppelungsstufen.
Die Klemmen 60 und 61 liegen vorzugsweise in Reihe mit dem Nulleiter der Motorwicklungen D· r
Transformator 62 versorgt gemeinsam mit dem Nebenschlußwiderstand
103 eine Gleichrichterbrücke 63 mit Spannung. Der Ausgang der Gleichrichterbrücke
erzeugt über den Widerstand 65 ein Signal, das den Kondensator 66 zu entladen sucht, welcher über den
Widerstand 67 und dir Torschaltung des Triaks 56 an den Pluspol der Anodenspannungsquelle angeschlossen
ist. Der Kondensator 66 übernimmt die Integralionsfunktim
der Stufe 27. Eine Diode 68 begrenz.' die Spitzen-Ausgangsspannung der Gleichrichterbrücke
auf eine Spannung, die geringfügig oberhalb der Anodenspannung liegt, und übernimmt
die Aufgabe der Begrenzung des Auslösesignals entsprechend dem Begrenzer 26. Der Widerstand 65 bildet
gemeinsam mit dem Kondensator 66 einen Verzögerungskreis kurzer Zeitkonstante, durch den die zum
Entladen des Kondensators 66 bis zum Auslösen des Schalterkreises benötigte Zeitdauer festgelegt wird.
Wenn der Signalpegel an der Eingangsklemme 70, die über einen Widerstand 89 mit der Basis des Darlington-Transistorpaares
71 verbunden ist, infolge eines Entladens des Kondensators 66 über den Widerstand
65 eine vorgegebene positive Spannung erreicht, wird das Darlington-Transistorpaar leitfähig, so daß
durch den Widerstand 72, die Kollektor-Emitterstrecke des Transistorpaares 71 und die Widerstände
73, 74 Strom fließt. Infolge des Stromdurchgangs durch das Transistorpaar 71 wird die an der Basis-Emitterstrecke
des Transistorpaares 57 anliegende Spannung verringert, so daß das Transistorpaar 57 abgeschaltet
wird. Wenn das Transistorpaar 71 an- und
so das Transistorpaar 57 abschaltet, fließt vom Triak 56 kein Strom mehr über die Widerstände 67, ^9 und
das Transistorpaar 57, so daß der Triak 56 in den nicht-leitenden Schaltzustand gelangt, wodurch das
Relais 23 und somit der Motor 25 abgeschaltet wird. Das Transistorpaar 71 entspricht somit dem oben
beschriebenen Auslösekreis 29 mit hohem Auslösepegel. Vorzugsweise ist somit für das von der Motorbelastung
abhängige Auslöse-Eingangssignal eine Auslösestufe mit hoher Verstärkung vorgesehen, jedoch
kann dieser Auslösekreis mit hoher Auslöseschwelle auch gewünschtenfalls durch einen Auslösekreis
mit einer niedrigen Auslöseschwelle oder mit einem einzigen Eingangstransistor ersetzt werden.
Wenn das Transistorpaar 57 abgeschaltet ist, fließt aus der Torschaltung des Triaks 56 ein verhältnismä-RtiTc/*Hwo/-tii»T- Qtrr»m iinH Hf»r .^nanniincreahfali am Wi-
»*"&"~"""~"*" «·■·"«" —·· —ι σ ·■ -
derstand 67 verringert sich. Da der Kondensator 66 an die eine Klemme des Widerstands 67 angeschlossen
ist, steigt die positive Spannung an der positiven Klemme des Kondensators 66 an, mit der Folge, daß
das Ausgangssignal der integrationsstufe am Eingang
70 kurzzeitig ansteigt, da an dieser Stelle eine stärker positive Spannung Vorhanden ist, wodurch das Transistorpaar
71 noch leitfähiger wird, wie dies an Hand der Fig. 1 in Verbindung mit der schematisch dargesi/siiten
Stufe 35 erläutert würde. Eine zweite Rückkoppelungswirkung ergibt sich, wenn das Transistorpaar
57 abgeschaltet Wird, da der verringerte Strnmflüß durch die Widerstände 73, 74 zur Folge
hat, daß der Emitter des Transistorpaares 71 auf eine stärker negative Spannung abfall, wodurch der Spannungs-Schwellenwert
verringert wird, der zum Umschalten des Transistorpaares 71 in dpn leitfähigen
Zustand erforderlich ist. Durch Absenken der Emitterspannung des Transistorpaares 71 ist somit der zum
Abschalten des Transistorpaares 71 erforderliche Si-σηί*ΐηρπρϊ
rupdri-^sr ä!s eier zunächst zürn JEifischulteri
des Transistorpaares 71 erforderliche Pegel, d. h. es wurde ein Rückstellpegel geschaffen, der niedriger als
der Aujlusepegel ist, wie dies schematisch in Verbindung
mit der Stufe 36 erläutert wurde.
Nachdem der Schalterkreis 52 in den nicht-leitenden Zustand gebracht wurde, wird der Kondensator
66 langsam über den Widerstand 76 aufgeladen, der der Stufe 38 langer Konstantzeit entspricht. Schließlich
liegt die negative Spannung an der Eingangsklemme 70 des Kondensators 66 unterhalb der für
das Transistorpaar 71 eingestellten Rückstellspan-π mg. Wenn die Basis des Transistorpaares 71 stärker
negativ wird, gelangt dieses Transistorpaar 71 in den nicht-leitenden Zustand und die Spannung am Kollektor
des Transistorpaares 71 und der Basis des Transistorpaares 57 steigt, so daß das Transistorpaar
57 wieder leitend wird. Gleichzeitig wird infolge des höheren Emitter-Stromflusses durch das Transistorpaar
57 und die Widerstände 73, 74 die Spannung im Leiter 77 stärker positiv, so daß das Transistorpaar
71 abgeschaltet und das Transistorpaar 57 stärker leitend
wird. Gleichzeitig wird das Transistorpaar 71 stärker nicht-leitend, da der Spannungsabfall am Widerstand
67 infolge des Stromflusses vom Steuertor des Triak 56 zunimmt, mit der Folge, daß die Spannung
am Kondensator 66 und an der Eingangsklemme 70 stärker negativ wird. Wenn die Spannung an der
Klemme 70 stärker negativ und die Spannung an der Stelle 78 stärker positiv wird, wird die Diode 79 in
Vorwärtsrichtung betrieben und es erfolgt eine rasche Teilentladung des Kondensators 66 über diese Diode.
Durch die Entladung des Kondensators 66 über die Diode 79 während der Rückstellung wird gewährleistet,
daß nach einer vom Thermostaten eingeleiteten Auslösung eine ausreichende Zeitverzögerung für die
Rückstellung vorhanden ist.
An den Anschlüssen 81, 82 liegt ein Thermistor 80, der einem Transistor 83 ein Eingangssignal zuführt,
was funktionsmäßig dem Auslösekreis 40 mit dem niedrigen Auslösepegel entspricht. Außerdem
liefern die Anschlüsse 86,87 des Thermostaten einem Transistor 88 ein Eingangssignal, was dem oben beschriebenen
Auslösekreis 41 mit niedrigem Auslösepegel entspricht.
Wenn die Temperatur des Thermistors 80 niedrig ist (hoher Widerstand) und die Anschlüsse 86, 87
kurzgeschlossen sind, sind weder der Transistor 83 noch der Transistor 88 leitend. Wenn der Motor in
diesem Schaltzustand keinen oder nur wenig Strom aufnimmt, kann das Relais 23 durch eine geeignete
SchWaehstromqüelle, die an den Thermostatklemmen 90, 9l anliegt, erregt werden. Dabei fließt der Strom
von der Klemme 91 über das Relais-Solenoid 23, den
Tfiäk 56 und die Theffnostatkönfaktsfücke 22 zur
klemme 90. Falls die Temperatur des Thermistors 80 ausreichend hoch ist oder die Tliermostatkontaktstücke
geöffnet sind, Hegt an der Basis des Transistors 83 bzw. 88 eine positive Spannung^ die bewirkt; daß
der Schalterkreis 52 nichtleitend wird, wodurch das Aüsgärigssigriäl der Integrätionssfufe angehoben, der
Auslösepegel auf die oben beschriebene Weise auf den Rückstellwert herabgesetzt und das Transistorpaar
71 umgeschaltet wird. Dabei ist es erforderlich, daß jedes der Fühler-Eingangssignale unterhalb des
Rüüistellwertes liegt, bevor der Schalterkreis anschließend
wieder in den leitenden Zustand gebracht werden kann. Außerdem ist es erforderlich, daß eine
minimnia r-lit*-^U A'tn I nAn n*t4.r~Ut*.: ~Λ I r,\.n i * A~» XS^*.
■ lllllllllHlt., UUIVII Uli» LrUUVgl.JVIiniIIUIglM.il UlO* 1\UI|-
densators 66 über den Widerstand 76 bestimmte Verzögerungszeit verstreicht, bevor der Motor des Kompressors
erneut eingeschaltet werden kann.
Während eine verhältnismäßig lange Verzögerungszeit von etwa fünf Minuten für den Fall verstreichen
muß, daß eine Stromüberlastung des Motors eine Auslösung des Transistorpaares 71 bewirkt, tritt lediglich
eine kürzere Verzögerungszeit für den Fall ein, daß die Schaltung durch einen der Transistoren 83
oder 88 ausgelöst wurde. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei einer durch eine Stromüberlastung bewirkten
Auslösung die Spannung am Kondensator 66 so weit abgebaut wird, daß am Eingang 70 eine stark
positive Spannung, die oberhalb des Auslösepegels liegt, vorhanden ist und der Kondensator vom Widerstand
76 her über diese starke Spannungszunahme aufgeladen werden muß, bevor die Basis des Transistorpaars
71 so weit negativ wird, daß der Rückstellpegel erreicht wird. Falls jedoch die Schaltung durch
einen Übertemperaturzustand oder durch das öffnen der Thermostatkontaktstücke ausgelöst wurde, liegt
am Kondensator 66 im Auslösezeitpunkt in der Regel eine größere Spannung an, und daher muß der Kondensator
66 lediglich über eine kleinere Spannungsdifferenz beladen werden, bevor das Transistorpaar
71 den Rückstellpegel erreicht. Der Kondensator 66 bestimmt sowohl die Einschaltzeit für eine stromabhängig
gesteuerte Auslösung als auch die Abschaltzeiten für die gesamte Schaltung im Falle einer Auslösung.
Kennwerte für die einzelnen Bauteile sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt:
Halbleiter | Bau | Widerstände | Wert | Kondensatoren | Wert |
Bezugs | nummer | Bezugs | Bezugs | ||
zeichen | IN4148 | zeichen | 3,3K | zeichen | 0,01 UF |
108 | IN414S | 101 | 665 Ω ± | 97 | 0,01UF |
118 | IN4148 | 103 | 6,2K | 111 | 0,1 UF |
119 | IN4148 | 65 | 1,8M | 115 | 220 UF |
120 | IN4148 | 76 | 120K | 117 | 220 UF |
121 | IN4148 | 92 | 43K | 66 | 1,0 UF |
79 | IN4148 | 93 | 1,2K | 113 | |
110 | IN4148 | 94 | 820K | ||
109 | IN4148 | 104 | 330K | ||
112 | IN4148 | 102 | 15K | ||
114 | IN270 | 96 | 4r7M | ||
116 | IN4148 | 89 | 33K | ||
05 | 2N5306 | 72 | 72 | ||
71 | 2N5172 | 73 | 118 | ||
88 | 74 | ||||
Halbleiter
Widerstände
Bezugs- Bau- Bezugs- Wert
zeichen nummer zeichen
Kondensatoren
Bezugs- Wert
zeichen
zeichen
Triak 56 RCA-61104
SPS2366 105
SPS6613 69
2N5088 67
106
107
SPS6613 69
2N5088 67
106
107
442
76,8 Ω
110
68K
76,8 Ω
110
68K
inn
Die Betriebsweise der Motorschutzvorrichtung läßt sich aus der obigen Beschreibung entnehmen. Der
Thermostat ist an eine geeignete Stromquelle angeschlossen, beispielsweise an einen mit den Klemmen
90, 91 verbundenen Transformator. Normalerweise wird das Motorrelais beim Schließen der Thermostatkontaktstücke
durch die Stromquelle erregt, vorausgesetzt, daß sich der Triak 56 im leitenden Zustand
befindet.
Wenn sich die Thermostatkontaktstücke öffnen, wird dem Relais 23 kein Erregerstrom mehr vom
Thermostaten über den Triak 56 zugeführt, so daß sich die Relaiskontaktstücke öffnen und der Motor
25 anhält. Zusätzlich liegt in der Öffnungslage der Thermostatkontaktstücke eine Spannung an der Basis
des Transistors 88 an, die den Transistor 88 nach einer kurzen, durch den Kondensator 97 festgelegten Verzögerungszeit
einschaltet und dazu führt, daß das Transistorpaar 57 und der Triak 56 abschalten. Dies
führt seinerseits zu einer Rückkoppelungswirkung, durch die die Ausgangsspannung des Integrationskondensators 66 angehoben und der Auslöse-Schwellenwert
der strom- und temperaturabhängig gesteuerten Auslösekreise herabgesetzt wird. Infolge des
Anhebens des Integratorausgangs in Verbindung mit dem Absenken des Auslöseschwellenwertes des
stromabhängig gesteuerten Auslösekreises wird das Transistorpaar 71 in den leitenden Schaltzustand gebracht
und der Schaltung zum Erreichen des Rückstellzustandes eine typischerweise kurze Zeitverzögerung
verliehen.
Durch die die Widerstände 92, 93 und den Kondensator 97 enthaltende integrationsstufe 42 wird
eine kurze Verzögerungszeit eingestellt, bevor die bei geöffneten Thermostatkontaktstücken am Thermostaten
vorhandene Leerlaufspannung bis zum Auslösepegel des Transistors 88 integriert werden kann.
Vorzugsweise liegt diese Zeitverzögerung in der Größenordnung von 2 bis 12 Millisekunden, je nach dem
Phasenwinkel des an den Thermostatkontaktstücken zum Öffnungszeitpunkt anliegenden Wechselstromsiignals.
Diese Verzögerungszeit kann für jede eigene Steuervorrichtung auf die erwünschte Länge eingestellt
werden, derart, daß nur wenige, kurze Prellbewegungen der Thermostatkontaktstücke nicht zu einer
unnötigen überflüssigen Auslösung der Vorrichtung führen. Die Verzögerungszeit wird jedoch derart
gewählt, daß übermäßige Prellbewegungen der Thermostatkontaktstücke,
die zu einer Beschädigung der Relaiskontaktstücke führen könnten, nicht ohne eine
Auslösung der Schaltung möglich sind.
Die Verzögerungszeit für die Rückstellung der Vorrichtung bei einem Öffnen der Thermostatkontaktstücke
ist normalerweise weit geringer als die infolge einer durch eine Stromüberbelastung bewirkten
Auslösung in der Vorrichtung vorhandene Verzögerungszeit, da das />usgangssignal der Integrationsstufe
im Zeitpunkt der anfänglichen Auslösung weit schwächer (weniger positiv) ist. Infolgedessen werden bei
der Schaltung die gleichen Zeitglieder Verwendet, j'edoch wird zwischen einer normalen und einer ungewöhnlichen
Auslösung unterschieden Und im ersten Fall eine kürzere Verzögefungszeit eingestellt.
Außerdem erfolgt bei einem durch ein Kontaktprellen des Thermostaten bewirkten, kurzzeitigem
ίο Öffnen der Thermostatkontaktstücke keine Auslö^
sung, wenn nicht die kurze Zeitdauer überschritten wird, die der Integrator 42 zum Integrieren des Leerlaufspannungssignals
des Thermostaten bis zum Auslösewert des den Transistor 88 enthaltenden Auslöseis
kreises 41 benötigt. Infolgedessen kann eine Zeildauer von nominell etwa 2 bis 12 Millisekunden
verstreichen, während der der Thermostat kurzzeitige Prellbewegungen ausführen kann, ohne daß die Vorrichtung
zurückgestellt werden muß, bevor der Kompressor erneut angeworfen werden kann. Die zum Integrieren
des Leerlaufspannungssignals benötigte Zeitdauer wird ausreichend kurz gewählt, so daß die
Relaiskontaktstücke infolge der Prellbewegungen nicht ernsthaft beschädigt werden können. Infolgedessen
führt ein kurzzeitiges Prellen der Thermostatkontaktstücke nicht zu einer unnötigen Auslösung der
Steuervorrichtung. Falls der Thermostat nach Ablauf dieser Zeitdauer weiter prellt oder geöffnet bleibt, erfolgt
eine Auslösung und es wird eine Rückstellzeit festgelegt, bevor das Anwerfen des Kompressors erneut
versucht wird.
Bei der beschriebenen Vorrichtung ist eine äußere Spannungsquelle, beispielsweise ein Transformator,
zur Betätigung des Relais 23 über die Thermostatkontaktstücke vorhanden. Gewünschtenfalls kann jedoch
der Schalter 30 unter Benutzung der Versorgungsspannung der Schutzvorrichtung unmittelbar das Relais
23 betätigen, und in diesem Fall steuern die Thermostatkontaktstücke lediglich den Auslösekreis in der
erwünschten Weise. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde im Hinblick auf eine Koste.isenkung
die Anzahl der benötigten Einzelbauteile möglichst gering gehalten, jedoch kann gewünschtenfalls auch
eine integrierte Schaltung unter Benutzung einer entsprechenden Logiksteuerung verwendet werden.
Die beschriebene Steuervorrichtung verhindert eine durch ein Kontaktprellen bedingte Beschädigung
der Motorrelaiskontaktstücke und begrenzt außerdem die Anzahl der während einer betrachteten Zeitdauer
möglichen Relais-Schaltwechsel, indem eine vorgegebene Rückstellverzögerung in Abhängigkeit von dem
Vorhandensein einer Leerlaufspannung an den Thermostatkontaktstücken während der zum Integrieren
dieser Leerlaufspannung auf den Auslösepegel erforderlichen
Zeitdauer geschaffen wird. Gleichzeitig erfolgt bei geringeren Prellbewegungen des Thermostaten
keine unnötige Auslösung, bis das Prellen des Thermostaten so stark wird, daß die Gefahr einer Beschädigung
der Relaiskontaktstücke vorhanden ist.
Zusätzlich dazu ist der Motor durch geeignete strom- und temperaturempfindliche Fühler geschützt, und für
das erneute Anlassen des Motors des Kompressors nach einer durch unterschiedliche Betriebsbedingungen
bewirkten Auslösung werden die jeweils er-
wünschten Zeitverzögerungen auf geschaltet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Steuerschaltung für den Motor eines KcimpressGis
einer Kälteanlage, welcher über ein Relais mit der Netzspannung verbindbar ist, wobei
das Relais über einen ansteuerbaren Schalter eingeschaltet wird, der in der Aus-Stellung des Relais
zu seiner eigenen Erregung über einen ersten Integrator großer Zeitkonstante mit einer Gleichspannungsquelle
verbunden ist, während die Erregung des Relais direkt über den Thermostaten
abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Integrator (66, 76) mit großer Zeitkonstante
stets mit der Gleichspannungsqudle (50) verbunden ist, und daß das von ihm erzeugte
Steuersignal zur Ansteuerung des ansteuerbaren Schalters (52), welches ein Schließen desselben
hervorruft, über einen Abschaltkreis (88) entfernt werden kann, welcher über einen zweiten Integrator
(92, 9J>, 97) kleiner Zeitkonstante vom Thermostaten
{12) so gesteuert wird, daß bei offenen Kontakten des Thermostaten (22) der Abschaltkreis
(88) das Steuersignal nach einer vorgegebenen Zeitspanne entfernt.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Integrator (65, 76,
66) einen zweiten Eingang aufweist, auf den ein der Motorbelastung entsprechendes Signal mit der
Polarität des konstanten, am ersten Eingang des Integrators (65, 76, 66) anliegenden Signals entgegengeset7ter
Polarität gegeben wird, wobei das der Motorbelastung entsprechende Eingangssignal
mit kleinerer Zeitkonstante integriert wird als das konstante Eingangssignal, und daß das vom
Integrator (65, 76, 66) erzeuge Signal zum Steuern
des ansteuerbaren Schalters (52) einen weiteren Abschaltkreis (71) ansteuert, welcher das
Steuersignal bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes entfernt.
V Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch eine Rückkopplung (35) 2:ur Auslosung des von dem Steuersignal gesteuerten
Abschaltkreises (71) beim Ausschalten des ainsteuerbaren
Schalters (52), wobei durch die Rückkopplung (35) für eine vorgegebene Zeit die Rückstellung des von dem Steuersignal gesteuerten
Abschaltkreises (71) und ein Wiedereinschalten des Relais (23) unterbunden wird.
4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7I, gekennzeichnet durch einen weiteren,
durch einen Temperaturfühler (80) betätigten Abschaltkreis (83) zum Entfernen des Steuersignals
fur den ansteuerbaren Schalter (52).
5. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche· 1
his 4, gekennzeichnet durch eine Schaltung (36) /um Verandern der Auslösepegel eines, mehrerer
oder aller der Abschaltkreise (88. 71, 83) in Abhängigkeit
von der Stellung des ansteuerbaren Schalters (52), wobei in dessen Aus Stellung die
Auslöscpegcl gegenüber denen bei Ein-Stellung abgesenkt sind,
6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste InIe*
grator (65, 76, 66) einen Kondensator (66) aufweist, dessert einer Anschluß über einen kleineren
Widerstand (65) für eine kleine integrationsziätt
mit dem Ausgang eines Stromwandlers (62, 118) zur Erzeugung eines der Motorbelastung entsprechenden
Signals verbunden ist und über einen größeren Widerstand (76) mit einer Gleichspannungsquelle
entgegengesetzter Polarität verbunden ist.
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