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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem
polumschaltbaren Motor bei Betrieb mit der niederpoligen Wicklung, d. h. bei hoher
Drehzahl, die vom Netz getrennte hochpolige Wicklung
durch Zuschaltung
eines Kondensators in Selbsterregung bringbar ist und als elektrodynamische Bremse
wirkend dazu benutzt werden kann, die ansonsten sich frei einstellende, der niedrigen
Polpaarzahl entsprechenden Drehzahl, zu vermindern; in vorteilhafter Weise wird
als Kondensator der an sich vorhandene, bei Betrieb der hochpoligen Wicklung notwendige,
jedoch bei Betrieb der niederpoligen Wicklung sonst nicht genutzte Anlauf- und/oder
Betriebskondensator verwendet, der ohne zusätzliche Schaltmittel zur Einstellung
einer Zwischendrehzahl zuschaltbar ist.
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Zur gezielten Einstellung bestimmter Zwischendrehzahlwerte ist es
vorteilhaft, daß der Betriebskondensator unterteilt ist und nur Teilkapazitäten
der vom Netzt getrennten hochpoligen Wicklung im Sinne der Einstellung eines bestimmten
Wertes der Zwischendrehzahl bei Betrieb mit ans Netz angeschlossener niederpoliger
Wicklung zuschaltbar sind.
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Durch den erfindungsgemäßen Waschautomatenantrieb ist es mit einfachen
Mitteln möglich, beim Übergang vom Wasch- auf den Schleuderbetrieb vor Erreichen
der Entschleuderdrehzahl zunächst eine Zwischenschleuderdrehzahl einzustellen, bei
der einerseits schon eine wesentliche Entwässerung des Waschgutes erreicht wird
und andererseits auf Grund der verringerten Drehzahl sich Unwuchtbelastungen noch
nicht zu stark dynamisch auswirken können. Die nach Abschaltung des Kondensators
sich frei einstellende Maximaldrehzahl im Schleuderbetrieb kann dann, beispielsweise
durch Änderung der Riemenübersetzung derart gewählt werden, daß diese Drehzahl merklich
höher liegt als die hinsichtlich der mechanischen Belastung mögliche Endschleuderdrehzahl
ohne die erfindungsgemäße Zwischenschleuderdrehzahl.
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Eine Anpassung der Drehzahl für den Waschbetrieb erfolgt dann beispielsweise
durch Änderung des der hochpoligen Wicklung nachgeschalteten Getriebes. Da nach
Übergang der betriebsmäßig eingestellten Zwischenschleuderdrehzahl auf die höhere
Endschleuderdrehzahl durch Abschalten des der hochpoligen Wicklung zugeschalteten
Kondensators das Waschgut bereits stark entwässert ist, sind die mechanischen Belastungen
trotz jetzt erhöhter Endschleuderdrehzahl wesentlich geringer.
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Zweckmäßigerweise sind bei einer zweisträngigen Einphasenwicklung
für den hochpoligen Wicklungsteil die Wicklungsstränge der hochpoligen Wicklung
in Reihe geschaltet und dann über den zugeschalteten Kondensator bzw. Kondensatorteil
kurzgeschlossen.
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Um gegebenenfalls eine zu hohe Leistungsaufnahme und Erwärmung des
»gebremsten« Antriebsmotors bei Betrieb mit seiner niederpoligen Drehzahl vermeiden
zu können, ist vorgesehen, daß die niederpolige Wicklung im »gebremsten Betrieb«
in Reihe mit einer Zusatzwicklung ans Netz anschließbar ist.
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Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Kondensator zumindest teilweise derart ausgelegt ist, daß die Zwischendrehzahl
etwa der Drehzahl, bei der die ungebremste niederpolige Wicklung ihr maximales Drehmoment
abgibt, was insbesondere bei dem eingangs genannten 4/2-polumschaltbaren Getriebemotor
etwa dem 0,8-fachen Wert der bei Anwendung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung
möglichen Maximaldrehzahl entspricht.
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Um das maximal mögliche Hochlaufmoment beim Übergang vom Wasch- auf
den Schleuderbetrieb aus-
nutzen zu können, ist eine besondere Ausgestaltung der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom hochpoligen auf den niederpoligen
Betrieb der Kondensator und zumindest teilweise gegebenenfalls die Zusatzwicklung
erst bei Erreichen des dem maximalen Moment der ungebremsten niederpoligen Wicklung
entsprechenden Drehzahlwertes zugeschaltet ist. Diese Maßnahme ist auch dann von
Vorteil, wenn trotz merklicher netzseitiger Unterspannung noch auf jeden Fall ein
sicherer Hochlauf gewährleistet werden soll.
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In besonders einfacher Weise kann dabei der Übergang von der freien
zur »gebremsten« Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie dadurch erfolgen, daß die zumindest
teilweise Zuschaltung des Kondensators zur Abbremsung der maximalen Schleuderdrehzahl
auf die Zwischenschleuderdrehzahl in Abhängigkeit von einem Zeitglied vorgesehen
ist.
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Soll eine zusätzliche Sicherheit erreicht werden, so ist im Einzelfall
zweckmäßig, daß die Umschaltung von der niedrigen Zwischendrehzahl auf die hohe
Maximaldrehzahl der niederpoligen Wicklung in Abhängigkeit von einer Unwuchtmeßeinrichtung
erst bei Unterschreitung eines Unwuchtmindestwertes vorgesehen ist.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im
folgenden in der Zeichnung an Hand von Prinzipschaltbildern und Kennlinienverläufen
eines entsprechenden Waschautomatenantriebs näher erläutert. Darin zeigt F i g.
1 ein Prinzipschaltbild in der Betriebsstellung »W« (Waschen), Fig. 2 das Prinzipschaltbild
nach Fig. 1 in der Betriebsstellung »S.,« (maximale Schleuderdrehzahl), F i g. 3
das Prinzipschaltbild nach F i g. 1 und 2 in der Betriebsstellung »sol« (Zwischenschleuderdrehzahl)
Fig. 4 die Kennlinien der Motordrehzahl MMOt bzw. Waschtrommeldrehzahl MTr als Funktion
des Motordrehmomentes MMot in den Betriebsstellungen W, S1,S.3nachFig.lbis3.
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Gleiche Teile sind in den Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die F i g. 1 bis 3 zeigen das Prinzipschaltbild eines an das speisende
Netz R, Mp anschließbaren 4/2-polumschaltbaren Einphasen-Kondensatormotors für einen
Waschautomatenantrieb mit einer niederpoligen, einsträngigen Wicklung 1 für den
Schleuderbetrieb und einer hochpoligen Wicklung 2 für den Waschbetrieb mit den beiden
Wicklungssträngen 21, 22. Durch spezielle Auslegung des Elektromotors und Verwendung
eines Zwischengetriebes wird die Motordrehzahl im Waschbetrieb auf die Trommeldrehzahl
von 50 IJ,'min und im Schleuderbetrieb auf 1000 min reduziert (Fig.4), derart, daß
sich ein einwandfreier Übergang vom Wasch- in den Schleuderbetrieb auch bei einsträngig
ausgeführter Schleuderwirkung ergibt.
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In an sich bekannter Weise sind die beiden ersten Pole der Wicklungsstränge
21, 22 der hochpoligen Wicklung 2 an die eine Phase Mp des speisenden Netzes R,
Mp angeschlossen. Parallel zu den beiden zweiten Polen der hochpoligen Wicklung
2 ist über einen Kondensatorschalter 6 der in zwei parallele Teilkapazitäten 31,
32 aufgeteilte Betriebskondensator 3 anschließbar. Die beiden zweiten Pole der zweisträngigen
hochpoligen Wicklung 2 sind über einen Reversierschalter 7 wechselweise je nach
gewünschter
Drehrichtung über einen ersten Programmschalter 9 an
die andere Phase R des speisenden Netzes R, Mp anschließbar. In üblicher Weise ist
auch die zweipolige, im vorliegenden Fall einsträngig ausgeführte niederpolige Wicklung
1 über einen zweiten Programmschalter 8 an das speisende Netz R, Mp anschließbar.
An Stelle eines direkten Anschlusses des einen Endes der niederpoligen Wicklung
an die Phase R über den zweiten Programmschalter 8 kann dieser Anschluß auch über
eine Zusatzwicklung 4 und einen Zusatzschalter 5 bei dann geöffnetem zweiten Programmschalter
8 erfolgen. Sämtliche Schalter entsprechen in der praktischen Ausführung eines Waschautomatenantriebs
üblicherweise jeweils von einem Programmsteuergerät in bestimmtem Ablauf betätigten
Kontakten.
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Fig. 1 zeigt die Schaltstellung » W« (Waschbetrieb); die Schalter
9, 6, 10 sind geschlossen, die Schalter 5 und 8 geöffnet, so daß die niederpolige
Wicklung vom Netz getrennt ist; der Reversierschalter 7 wechselt seine Schaltstellung
entsprechend dem gewünschten Waschrhythmus. Die hochpolige Wicklung 2 arbeitet in
üblicher Weise als Kondensatormotor mit zugeschaltetem Betriebskondensator 3.
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Gemäß Fig. 2 arbeitet der Antrieb in der Schaltstellung »S~,a (maximale
Schleuderdrehzahl), d. h., daß in üblicher Weise durch Öffnen des ersten Programmschalters
9 die hochpolige Wicklung vom Netz R, Mp und durch Öffnen des Kondensatorschalters
6 der Betriebskondensator 3 von der hochpoligen Wicklung 2 abgetrennt ist, während
durch Schließen des zweiten Programmschalters 8 die einsträngige, zweipolige Wicklung
1 direkt an das speisende Netz R, Mp angeschlossen ist.
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Zur Einstellung einer gewünschten Zwischenschleuderdrehzahl »S,«
kann nun erfindungsgemäß vor Erreichen der Maximalschleuderdrehzahl »s2 « der vom
Netz R, Mp getrennten hochpoligen Wicklung 2 eine Teilkapazität 31 der an sich vorhandenen
Betriebskapazität 3 durch Schließen des Kondensatorschalters 6 zugeschaltet werden,
derart, daß die beiden Stränge 21, 22 der hochpoligen Wicklung 2 in Reihe geschaltet
und über die Teilkapazität 31 kurzgeschlossen sind. Im Sinne einer Selbsterregung
fließt dann in dieser Wicklung 21, 22 ein Wechselstrom, obwohl die Wicklung selbst
nicht gespeist, sondern über die passive Impedanz eines Kondensators kurzgeschlossen
ist; der Antriebsmotor wirkt dabei teilweise als elektrodynamische Bremse.
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Es ergibt sich eine Schleuderdrehzahl gemäß dem Kennlinienverlauf
St unterhalb der sich ansonsten bei voll abgeschaltetem Betriebskondensator frei
einstellenden Schleuderdrehzahl gemäß dem Kennlinienverlauf So, deren Wert durch
die Größe der gezielt zugeschalteten Teilkapazität bestimmt werden kann; für eine
derartig gezielte Zuschaltung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein in Reihe
mit der zweiten Teilkapazität 32 liegender erster Zusatzschalter 10 vorgesehen,
der im Waschbetrieb geschlossen und zur Einstellung einer Zwischenschleuderdrehzahl
S1 geöffnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die an sich vorhandene
Betriebskapazität von 10 I1F in
zwei parallele Teilkapazitäten von jeweils 5 s1F
aufgeteilt. Die niederpolige Wicklung 1 ist gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 nicht direkt über den Programmschalter 8, sondern über die Zusatzwicklung 4 und
einen zweiten Zusatzschalter 5 an die Phase R des speisenden Einphasennetzes angeschlossen,
derart, daß insbesondere bei längerem Betrieb mit »gebremster« Schleuderdrehzahl
im Sinne einer verminderten Speisespannung der Strom und die Erwärmung des Motors
reduziert werden. Durch das erfindungsgemäße Zuschalten der einen Teilkapazität
von 5 uF ergibt sich eine Zwischenschleuderdrehzahl von etwa 800 U/min gegenüber
einer sich ansonsten frei einstellenden maximalen Schleuderdrehzahl von 1000 Uimin.
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Fig. 4 zeigt den jeweiligen Momentenverlauf MM., des Motors in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl nMOf bzw. der Waschtrommeldrehzahl n wobei im letzten Fall
im Waschbetrieb die Drehzahlreduzierung durch das dann voll arbeitende Getriebe
zu berücksichtigen ist. Die Kennlinie » W« zeigt den Momentenverlauf bei eingeschalteter
hochpoliger Wicklung gemäß Fig. 1, die Kennlinie Sl den Momentenverlauf bei Schaltung
des Antriebs gemäß Fig. 3 und die Kennlinie S2 den Momentenverlauf bei Schaltung
des Antriebs gemäß F i g. 2.
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Durch den stark ausgezogenen Kurvenverlauf soll schematisch eine
zweckmäßige Betriebssteuerung eines erfindungsgemäßen Waschautomatenantriebs gekennzeichnet
werden. Der Motor läuft zunächst auf der Kennlinie »Wa bei Schaltung gemäß Fig.
1 bis zum Nennmoment des Waschbetriebs hoch, nach dem anschließenden Umschalten
in die Schaltstellung gemäß Fig. 2 erfolgt der Übergang vom Wasch- in den Schleuderbetrieb
unter allmählichem Abschalten des Getriebes einerseits und Greifen der Fliehkraftkupplung
zwischen Motorwelle und Waschtrommelwelle andererseits, so daß die Trommel zunächst
gemäß der Kennlinie S2 mit maximalem Moment beschleunigen kann. Etwa bei Erreichen
des maximalen Momentes des nach Fig. 2 an das Netz angeschlossenen Antriebsmotors
wird auf die Schaltung nach F i g. 3 umgesteuert. Die Waschtrommeldrehzahl stellt
sich danach nach der Kennlinie Sl auf eine Zwischenschleuderdrehzahl von etwa 800
U/min ein. Bei dieser Drehzahl wird die zu schleudernde Wäsche schon zum größten
Teil entwässert, so daß bei dem anschließenden erneuten Umsteuern auf die Schaltung
gemäß Fig. 2 die Waschtrommel ohne übermäßige mechanische Belastung auf Grund hoher
Wäscheunwucht bis zu einer Drehzahl von 1000 U/min weiter beschleunigt werden kann.
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Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise einen mechanisch an
sich nur für eine Maximaldrehzahl von 800 U/min ausgelegten und herkömmlich direkt
angesteuerten Waschautomatenantrieb durch eine einfache Zuschaltung eines an sich
vorhandenen Kondensators zunächst mit einer Zwischenschleuderdrehzahl von 800 U/min
zu betreiben und die Maximaldrehzahl auf 100U/min heraufzulegen, ohne bei ansonsten
unverändertem Antrieb eine mechanische Überbelastung befürchten zu müssen.