DE2658108A1

DE2658108A1 - Anlass- und schutzvorrichtung fuer einen motor

Info

Publication number: DE2658108A1
Application number: DE19762658108
Authority: DE
Inventors: Entremont John Raymond D
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1977-06-23
Also published as: CA1138026A; DE2658108C2; AU508122B2; US4092573A; DE2661029C2; NL7613635A; DK570376A; DK150772C; BR7608615A; FR2345841B1; NL186669B; IT1073985B; GB1572465A; JPS6114739B2; JPS52104704A; AU2046076A; FR2345841A1; DK150772B; NL186669C

Description

. Pater itar weite

Dipl.-Ing. Dip.'.-Chem. ,. Dfc>l.-lng. O Q JT Q A Λ Q

E.Prinz - Dr.G.Hauser - G.Leiser ^iQ3OIUÖ Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; T 2121 20.Dezember 1976

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway-Dallas, Texas, V.St.A.

Anlaß- und Schutzvorrichtung für einen Motor

Die Erfindung bezieht sich auf das Anlassen und Schützen von Elektromotoren und insbesondere von Motoren mit /nlaßhilfsphase, die allgemein bei Kompressoren von Kühlapparaten verwendet werden.

Üblicherweise werden elektromechanische Relais zum Starten solcher Motore und Motorschutzvorrichtungen vorgesehen, die eine Zerstörung des Motors verhindern, falls ein Fehler auftritt. In den USA-Patentschriften 3 099 732, 3 168 661 und 3 248 627 sind Vorrichtungen beschrieben, in denen die Relais- und Schutzfunktionen in einer einzigen Baueinheit kombiniert sind. Eine solche Baueinheit vereinfacht das einfache und kostengünstige Anbauen an Motoren, mit denen sie verbunden werden sollen, und sie gewährleisten, daß die Motore richtig geschützt sind. Die Schutzvorrichtungen in solchen Kombinationsbaueinheiten enthalten typischerweise ein Bimetallelement, das vom Motorstrom durchflossen

Schw/Ba

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ist. Dieses Element kann Stellungen mit offenen Kontakten und mit geschlossenen Kontakten abhängig von seiner Tempe ratur annehmen. Damit ein Schutz gegen alle Arten von Fehlerzuständen gewährleistet wird, muß die Schutzvorrichtung sowohl auf die Motortemperatur als auch auf den Motorstrom ansprechen. Gemäß den oben erwähnten Patentschriften ist dafür gesorgt, daß entweder die Schutzvorrichtung thermisch von der Relaisvorrichtung getrennt ist, damit diese Vorrichtungen unabhängig voneinander arbeiten und eine vom Relais erzeugte Wärme die Eichung der Schutzvorrichtung nicht nachteilig beeinflußt, oder daß nach der USA-Patentschrift 3 248 62.7 die Schutzvorrichtung eng thermisch mit der Relaisspule gekoppelt ist, so daß diese Spule als eine zu den Motorwicklungen analoge Einrichtung wirken kann. Das bedeutet, daß die Spule vom gleichen Strom wie die Hauptwicklung durchflössen ist, so daß die ohmsche Yerlustwärme (I R-Wärme) in der Relaisspule direkt proportional zur ohmschen Verlustwärme in der Hauptwicklung erzeugt wird. Diese Lösung ist in ihrer Wirksamkeit eingeschränkt, da die Wärmekapazität des Motors wesentlich größer als die des Relais ist.

Kürzlich ist eine wirtschaftlichere und zuverlässigere Möglichkeit zum Anlassen von Motoren mit Anlaßhilfsphase entwickelt worden, bei dem ein mit der Anlaßwicklung gekoppeltes Material mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC-Material) verwendet wird. Beim anfänglichen Erregen des PTC-Materials befindet es sich im kalten niederohmigen Zustand, so daß es das Fließen eines relativ großen Stroms durch die Anlaßwicklung erlaubt. Wenn der Motor seine Laufdrehzahl erreicht, erwärmt sich das PTC-Material und geht in den hochohmigen Zustand über, der die Anlaßwicklung in wirksamer Weise außer Betrieb setzt. Ein Beispiel einer

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solchen Anlaßvorrichtung ist iii der britischen Patentschrift 1 042 126 beschrieben. PUr einen Schutz des Motors wird bei diesem System durch getrennte Maßnahmen gesorgt. Wie bei den Kombinationsbaueinheiten mit einem elektromagnetischen Relais und einer Schutzvorrichtung wäre es wünschenswert, die Anlaß- und Schutzfunktionen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit in derselben Vorrichtung zu vereinigen. Ferner ist es wünschenswert, wenn die Motorschutzvorrichtung die Temperatur des Kompressorgehäuses abtastet, da die Gehäusetemperatur ein Anzeichen für die Innentemperatur des Kompressors ist. Die Schutzvorrichtung kann der Gehäusetemperatur genauer folgen, wenn sie nicht den den Kompressor umgebenden Luftströmen ausgesetzt ist. Das allgemein zum Abdecken der Anschlüsse der Schutz- und Anlaßvorrichtung verwendete Gehäuse trägt zur Abschirmung der Schutzvorrichtung gegen diese Luftströme bei. Wenn die Schutzvorrichtung jedoch so am Motorgehäuse befestigt ist, wie in den oben genannten Patentschriften gezeigt ist, dann ergeben sich andere Schwierigkeiten insbesondere bei der Anwendung bei einem Kompressor. Beim Normalbetrieb eines Kühlschrankkompressors ist zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter ein hoher Differenzdruck vorhanden. Wenn der Kompressor abgeschaltet wird, wird eine gewisse Zeitdauer für den,Ausgleich der Drücke benötigt, so daß das zum Drehen der Pumpe erforderliche Drehmoment auf einen Wert absinkt, der niedriger als das Anlaßdrehmoment des Motors ist. Bei vielen Haushaltkühlschränken liegt diese Zeitdauer in der Größenordnung einer, halben Minute bis zu fünf Minuten. Wenn ein erneutes Anlassen zu früh nach dem Abschalten bei noch zu hohem Differenzdruck versucht wird, dann verhält sich der Motor so, als habe er einen blockierten Rotor, und es kann ein Durchbrennen

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der Wicklung auftreten, wenn kein wirksamer Schutz vorgesehen ist. Wenn der Rotor blockiert ist, ist die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Motorwicklung viel zu schnell, um eine merkliche Temperaturerhöhung des Motorgehäuses hervorzurufen, ehe die Temperatur der Motorwicklung übermässig hoch wirdj ein Schutz, der ausschließlich auf das Abtasten der Gehäusetemperatur beruht, ist daher unbrauchbar, Ein Anlaßversuch bei blockiertem Rotor führt dazu, daß zur Entwicklung des zum Überwinden der Startbelastung notwendigen Drehmoments ein ungewöhnlich hoher Strom fließt. Wenn das Motorgehäuse beim Blockieren des Rotors relativ kühl ist, kann die Schutzvorrichtung oft zyklisch tätig werden, ehe das Gehäuse ausreichend erwärmt wird und somit zur Wirksamkeit der Schutzvorrichtung durch Absenken ihrer Einschaltzeit und Erhöhen ihrer .Ausschaltzeit· beiträgt.

Es ist daher erwünscht, die Abschaltzeit der Schutzvorrichtung zu erhöhen. Dies könnte durch Herabsetzen ihrer Rückstelltemperatur bewirkt werden, jedoch ist dies aus mehreren Gründen unerwünscht. Eine zu weit abgesenkte Rückstelltemperatur könnte bewirken, daß die Schutzvorrichtung zulange abgeschaltet bleibt, wenn die Gehäuse- und Umgebungstemperaturen hoch sind, wie es nach einer Laufüberlastung der Fall ist, die die Schutzvorrichtung zum Ansprechen veranlaßt hat. Außerdem wird die Lebensdauer einer Motorschutzscheibe mit der Differenz zwischen der Auslösetemperatur und der Rückstelltemperatur verkürzt. Eine von der Schutzvorrichtung thermisch isolierte Befestigung des PTC-Anlassers, wie sie in den USA-Patentschriften 3 099 732 und 3 168 661 beschrieben ist, beseitigt dieses Problem nicht. Da andrerseits das PTC-Element in der Anlaßvorrichtung innerhalb weniger

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Millisekunden eine relativ konstante Temperatur erreicht, ist seine Verwendung als Analogwicklung in der in der USA-Patentschrift 3 248 627 beschriebenen Weise nicht möglich.

Mit Hilfe der Erfindung soll eine kombinierte Motoranlaß- und Motorschutz-Festkörperbaueinheit geschaffen werden, die insbesondere zum Anlassen und Schützen von Elektromotoren mit Hilfeanlaßphase geeignet ist, die bei Kompressoren verwendet werden. Die zu schaffende Kombinationsbaueinheit soll in einfacher Weise für verschiedene Kompressoren anwendbar sein,und sie soll sehr kompakt und wirtschaftlich aufgebaut sein . Ferner soll die zu schaffende Kombinationsbaueinheit in einfacher Weise an einem Motor angebracht werden können, und sie soll nicht nur ein wirksames Anlassen, sondern auch einen vollständigen Schutz gewährleisten.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine kombinierte Anlaß- und Schutzvorrichtung für einen Elektromotor des Typs mit einer Hauptwicklung und einer Anlaßhilfswicklung, der allgemein als Motor mit Anlaßhilfsphase bezeichnet wird. Die Vorrichtung enthält ein Element aus einem Material, dessen Widerstandscharakteristik einen positiven Temperaturkoeffizient und eine scharf definierte Übergangstemperatur aufweist, über der der Widerstand des Elements stark ansteigt. Die Vorrichtung enthält ferner ein auf Wärmeeinwirkung ansprechendes Glied, beispielsweise ein Schnappscheibenglied, das einen beweglichen Kontakt trägt und so angeordnet ist, daß es bei einer Temperaturzunahme auf einen vorbestimmten Wert aus einer Form mit geschlossenen Kontakten in eine Form mit geöffneten Kontakten umschnappt. Das Scheibenglied ist elektrisch an den Netzstrom angeschlossen, so daß es beim Umschnappen in die Form mit geöffneten Kontakten

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rinden Motor abschaltet. Das auf Wärmeeinwirkung ansprechende Glied ist thermisch mit dem PTC-Element gekoppelt, das sich fast augenblicklich auf seine Betriebstemperatur erwärmt, wenn Energie zugeführt wird, so daß es einen Wärmespeicher bildet, der dem auf Wärmeeinwirkung ansprechenden Glied Wärme zuführt, wenn die Energie abgeschaltet wird, so daß die Abschaltzeit des auf Wärnieeinwirkung ansprechenden Glieds erhöht wird. Auf diese Weise wird das Scheibenglied für eine vorgewählte verlängerte Zeitdauer in der· Form mit geöffneten Kontakten gehalten, so daß sich der Motor und das PTC-Element auf einen gewünschten Wert abkühlen können.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.T eine perspektivische Ansicht einer kombinierten Anlaß- und Schutzvorrichtung nach der Erfindung,

Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig.1, wobei der Anlaßabschnitt in einem Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig.1 dargestellt ist,

Fig.3 eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig.1, wobei der Schutzabschnitt in einem Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig.1 dargestellt ist,

Fig.4 ein schematisches Schaltbild der Vorrichtung von Fig.1 bei Verwendung mit einem Motor mit Hilfsanlaßphase, und

Fig.5 ein dem Schaltbild von Fig.4 ähnliches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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In den verschiedenen /insichten der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. *

In den Figuren 1 bis 3 ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Motorschutz- und Motoranlaß-Baueinheit 10 dargestellt, die aus einem Schutzvorrichtungsabschnitt 12 und einem Anlaßvorrichtungsabschnitt 14 besteht. Wie in Fig.3 am besten zu erkennen ist, enthält die Schutzvorrichtung einen elektrisch und thermisch leitenden Gehäusebecher 16 aus einem geeigneten Material wie kohlenstoffarmem Stahl mit einer Deckwand und nach unten ragenden Seitenwänden 18, die eine Ausnehmung bilden. Am freien Ende der Seitenwand 18 ist längs des Umfangs ein nach außen ragender Flansch angeformt. An zwei gegenüberliegenden Seiten ist ein Ansatzabschnitt 22 vorgesehen, der so umgebogen ist, daß er einen Deckel 24 einklemmt. Zwischen dem Gehäusebecher 16 und dem Deckel 24 befindet sich eine elektrisch isolierende Dichtung 26, die den Deckel 24 elektrisch vom Gehäusebecher 16^ trennt. Wie aus Fig.1 zu erkennen ist, ist die Dichtung 26 um die gegenüberliegenden Ränder des Deckels 24 gefaltet. Mit dem Gehäusebecher 16 ist durch Schweißen oder mittels anderer geeigneter Maßnahmen eine Anschlußklemme 28 elektrisch verbunden, die zu einer Anschlußbuchse 30(Fig.i) geformt ist, die in einer Linie mit weiteren, unten noch zu erläuternden Anschlußbuchsen aus dem Relais 14 verläuft. Eine weitere Anschlußklemme 32 in der Art eines Bajonettverschlusses ist elektrisch durch Schweißen mit dem Deckel 24 verbunden.

Mittels Schweißen ist an der Deckwand des Gehäusebechers ein stationäres Kontaktteil 34 befestigt, das aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Silber hergestellt ist. Ein bewegliches Kontaktteil 36,

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das vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Kontaktteil 34 besteht, ist so angebracht, daß es mit dem stationären Kontaktteil 34 in Eingriff gebracht und wieder von diesem getrennt werden kann. Das bewegliche Kontaktteil 36 ist mittels Schweißen oder auf andere Weise an einem Ende eines auf Wärmeeinwirkung ansprechenden Bimetallglieds 38 befestigt, das beispielsweise aus einem schalenförmigen Glied besteht, das eine Metallschicht mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und aus einer weiteren Metallschicht mit relativ hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, so daß es beim Erwärmen und Abkühlen zwischen einer ersten Form, in der die Kontaktteile 34 und 36 nach Fig.3 in Eingriff stehen, und einer zweiten Form, in der die Kontaktteile 34 und 36 nicht in Eingriff stehen, umschnappt.

Das dem Kontaktteil 36 gegenüberliegende Ende des Bimetallglieds 38 ist auslegerartig mit einem flachen Heizelement verschweißt. Ein Schweißpfropfen 42 wird zweckmässigerweise dazu verwendet, das Bimetallglied 38 an einem Ende des Heizelements 40 in geringem Abstand von diesem zu halten. In dem Heizelement 40 ist eine Vertiefung 44 gebildet, die als Anschlag für das Bimetallglied 38 wirkt. Das Heizelement 40 besteht aus einem Material mit ausgewählter elektrischer Leitfähigkeit, so daß es in Abhängigkeit vom Hindurchfließen eines ausgewählten Stroms eine vorbestimmte Wärmemenge erzeugt. Beispielsweise kann das Heizelement 40 aus einem steifen,kaltgewalzten Stahl bestehen, damit es stabil ist und ausgewählte elektrische Heizeigenschaften hat.

Im Deckel 24 sind zwei eingedrückte Bereiche gebildet, wobei der Bereich 48 als Befestigung für das Heizelement dient, mit dem er durch Schweißen verbunden ist. Der

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eingedrückte Bereich 46 dient dazu, das befestigte Ende des Bimetallglieds an einer gewünschten Stelle bezüglich des stationären Kontaktteils 34 zu halten. Die Dichtung ist mit einem Ausschnitt versehen, durch den sich der eingedrückte Bereich 48 des Deckels 24 erstreckt.

Die Schutzvorrichtung 12 wird dadurch geeicht, daß der Gehäusebecher 16 am.stationären Kontaktteil 34 gebogen wird, bis die gewünschte Kraft auf das bewegliche Kontaktteil 36 ausgeübt wird. Das freie Ende des Heizelements 40 ist räumlich nahe dem eingedrückten Abschnitt 46 des Deckels 24 angebracht, der von der Dichtung 26 bedeckt ist. Dies erleichtert die Eichung, da das befestigte Ende des Bimetallglieds 38 an einer Bewegung gehindert wird,während der Gehäusebecher 16 gebogen wird. Weitere Informationen über eine Motorschutzvorrichtung der oben beschriebenen Art können der USA-Patentanmeldung 535 634 vom 10.Januar 1975 entnommen werden.

Der Relais- oder Anlaßvorrichtungsabschnitt 14 enthält ein allgemein becherförmiges Gehäuse 50 mit einer Oberseite und nach unten ragenden Seitenwänden 52, die einen Hohlraum bilden, der an einem Ende offen ist und eine sich um das offene Ende erstreckende Nut 54 aufweist. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, ist der Gehäuserand vorzugsweise mit einem geschützten Abschnitt versehen, der mittels der Schlitze 56 und 58 angegeben ist. Vorzugsweise weist das Gehäuse eine zusätzliche Wand 60 auf, die von der GehäuseOberseite im Abstand von dem geschlitzten Gehäuseabschnitt nach unten ragt. Das Gehäuse ist aus einem elektrisch isolierenden dielektrischen Material gebildet; es besteht vorzugsweise aus einem relativ

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steifen Material wie einem thermoplastischen Polyester oder dergleichen.

Im Gehäuse 50 ist eine erste, aus elektrisch leitendem Metall bestehende Anschlußklemme 62 angebracht, die vorzugsweise aus einem steif federnden Material wie plattierter Phosphorbronze, Berylliumkupfer, Stahl oder dergleichen hergestellt ist. Wie zu erkennen ist, weist diese erste Anschlußklemme vorzugsweise einen Plattenabschnitt 64 auf, auf dem mehrere Vorsprünge 66 gebildet sindj' ferner ist die erste Anschlußklemme mit angeformten Federschenkeln 68 versehen, die vom Plattenabschnitt 64 aus nach oben ragen und federnd an der Gehäuseoberseite anliegen. Die erste Anschlußklemme weist einen Anschlußteil 70 auf, der sich durch die Gehäuseseitenwand erstreckt. Vorzugsweise ist der Anschlußabschnitt 70 einstückig mit dem Plattenabschnitt der Anschlußklemme verbunden, und er hat die Form einer Metallbüchse mit ausgewählter Länge,die mittels eines Zwischenverbindungsteils 72 mit dem Plattenabschnitt 64 verbunden ist und mit einem Schlitz 74 versehen ist; ein Ende 76 der Büchse steht dabei in Eingriff mit der zusätzlichen Wand 60 des Gehäuses, so daß die Anschlußklemme seitlich innerhalb des Gehäuses festgelegt wird, wobei die Büchse durch den Schlitz 68 in der Gehäuseseitenwand ragt.

In dem Gehäusehohlraum ist auch ein Widerstandselement angebracht. Vorzugsweise besteht das Widerstandselement 78 aus einem Keramikmaterial, beispielsweise aus einem mit'Lanthan dotierten Bariumtitanat mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient. Vorzugsweise heizt sich das ausgewählte Material selbst auf, wenn ein elektrischer Strom durch das Widerstandsmaterial geleitet wird, und es zeigt einen scharfen und sehr großen Anstieg des elektrischen Widerstandes, wenn es auf eine ausgewählte Temperatur erhitzt ist, damit der durch das

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Material fliessende Strom auf einen sehr niedrigen Wert herabgesetzt und die Aufheizung des Widerstandsmaterials ungefähr auf den ausgewählten Temperaturwert begrenzt wird. Wie gezeigt ist, ist das Widerstandselement 78 vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet, und zur Vereinfachung der elektrischen Kontaktierung des Widerstandselements weist es Kontaktflächen 80 und 82 auf, die durch Metallisieren oder auf andere herkömmliche Weise gebildet sind. Die Kontaktfläche 82 des Widerstandselements ist auf den Vorsprüngen 66 der ersten Anschlußklemme 62 in elektrischem Kontakt mit dieser Klemme angebracht.

Die Festkörper-Anlaßvorrichtung 14 enthält ferner eine zweite elektrisch leitende Metallanschlußklemme 84. Die zweite Anschlußklemme 84 weist einen Plattenabschnitt auf, der auf der Gehäusenut 54 nach Fig.2 aufliegt, damit das offene Ende des Gehäuses verschlossen wird. Wie gezeigt ist, sind auf den Plattenabschnitt 86 mehrere VorSprünge gebildet, die die Kontaktflache 80 des Widerstandselements 78 elektrisch kontaktieren. Die zweite Anschlußklemme weist ebenfalls einen Anschlußabschnitt 90 auf, der vorzugsweise in Form einer mit einem Schlitz 92 versehenen Metallbüchse ausgebildet ist, die durch Schweißen oder auf andere Weise mit dem Plattenabschnitt 86 verbunden ist und durch den Gehäuseschlitz 56 ragt; ferner weist der Anschlußabschnitt 90 ein Ende auf, auf das die zusätzliche Wand 60 des Gehäuses einwirkt, damit die zweite Anschlußklemme bezüglich des Gehäuses festgelegt werden kann. Insbesondere in Fig.1 ist zu erkennen, daß die zweite Anschlußklemme 84 einen nach unten umgebogenen Flansch 94 aufweist, der mit einer oder mit mehreren Klingenanschlüssen 96 versehen ist,die von dem Flanschbereich unterhalb

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des Plattenabschnitts der Anschlußklemme 84 nach unten ragen.

Weitere Informationen über eine Festkörper-Anlaßvorrichtung der oben beschriebenen Art können der USA-Patentanmeldung 5 228 066 vom 29.November 1974 entnommen werden.

Das PTC-Element versuchte die Lufttemperatur innerhalb des Gehäuses zu stabilisieren, was zu dem Ergebnis führt, daß die Schutzvorrichtung die Kompressorwärme auf Grund ihres Anliegens am Kompressorgehäuse und ihre elektrischen Verbindungen mit dem Sockel besser abtasten kann. Der Motorschutzvorrichtungsabschnitt 12 ist am Anlaßvorrichtungsabschnitt 14 so befestigt, daß ein vorgewählter Wärmeübertragungsweg .98 zwischen d*em PTC-Heizelement 78 und dem thermostatischen Bimetallglied 38 besteht. Da sich das PTC-Heizelement fast augenblicklich auf seine Betriebstemperatur aufheizt, wenn es eingeschaltet wird, dient es als Wärmespeicher, der dem thermostatischen Bimetallglied 38 der Schutzvorrichtung Wärme liefert, wenn die Energie abgeschaltet wird, wobei auf diese Weise die Abschaltzeit der Schutzvorrichtung verlängert wird. Bei einem Heizelement 78 mit einer Masse von 5,8 g ergibt ein Wärmewiderstand zwischen etwa 5 bis 9°C/Watt zwischen dem Heizelement 78 und dem Gehäusebecher 16 der Schutzvorrichtung eine befriedigende Rückstellzeit. Vorzugsweise sollte der Wärmewiderstand etwa 7°C/Watt betragen, was zu einer Rückstellzeit im Bereich zwischen etwa einer halben Minute und 3 Minuten führt, bei der sich die Kompressordrücke ausreichend ausgleichen können, damit ein erneutes Anlassen möglich ist, und es

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ergibt sich dabei eine ausreichend lange Abschaltzeit zur Vermeidung der oben erwähnten schädlichen Folgen. Es ist zu erkennen, daß der Wärmewiderstand zwischen dem Heizelement 78 und dem thermostatischen Bimetallglied 38 in einfacher Weise durch Dazwischenfügen von ausgewählten Wärmeleitern eingestellt werden kann.

Die in der Zeichnung dargestellte spezielle Konstruktion hat mit dem oben erwähnten Heizelement 78 mit einer Masse von 5,8g eine Wärmekapazität von 2,87 Ws/°C , und das Gehäuse 50 hat eine Wärmekapazität von 2,6 Ws/°C. Die Wärmekapazitäten der verschiedenen Elemente können zur Erzielung eines optimalen Verhaltens für einen bestimmten Kompressor verändert werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Wärmeübertragungswegs 98 zwischen dan Heizelement 78 und dem thermostatischen Bimetallglied 38 besteht nach der Erfindung.darin, einen Vergleich mit der Änderung der Abschaltzeit des thermostatischen Bimetallglieds 38 anzustellen, wenn der Wärmewiderstand des Übertragungswegs 98 gegen den Wert Unendlich geht, d.h. wenn die PTC-Anlaßvorrichtung thermisch von der Schutzvorrichtung isoliert ist, wie in den oben erwähnten USA-Patentschriften 3 099 732 und 3 168 661 beschrieben ist, wobei der Vergleich bei blockiertem Rotor angestellt ist. Im Vergleich mit dem gleichen Heizelement und der gleichen Schutzvorrichtung mit einem dazwischen angeordneten Wärmewiderstand mit dem Wert Unendlich steigt die Abschaltzeitdauer auf Grund der Erfindung zwischen 50 und 300% an. Außerdem werden im stabilen Betriebszustand des Kompressors der Wärmewiderstand des übertragungswegs 98 und die Wärmekapazität des Heizelements 78 so eingestellt,

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daß der Anstieg der effektiven Umgebungstemperatur in der Nähe des thermostatischen Bimetallglieds 38 nicht weniger als 1O⁰C und nicht mehr als 60⁰C beträgt.

In den Figuren 4 und 5 sind zwei Möglichkeiten dargestellt, wie die kombinierte Motorschutz- und Motoranlaß-Baueinheit bei einem typischen Motor mit Anlaßhilfsphase verwendet werden kann, der eine Anlaßwicklung SW und eine Hauptwicklung MW aufweist. Wie Fig.4 zeigt, ist die Leitung L2 an die Anschlußklemme 96, an eine Seite des PTC-Heizelements 78 und an die Hauptwicklungsklemme 84 angeschlossen. Die andere Seite des PTC-Heizelements 78 ist mit der Anschlußklemme 62 der Anlaßwicklung verbunden. Die anderen Enden der Wicklungen sind an die Klemme 30 des Schutzvorrichtungsabschnitts 12 angeschlossen. Die Leitung L1 ist mit der Klemrae 32 des Schutzvorrichtungsabschnitts 12 verbunden. Bei anfänglichem Einschalten des PTC-Heizelements 78 hat dieses die Temperatur der Umgebung, so daß es einen relativ niedrigen Widerstandswert aufweist. Durch beide Wicklungen MW und SW kann Strom fließen, bis die auf Grund der ohmschen Verlustwärme auftretende Aufheizung im PTC-Element 78 dessen Temperatur über seinen Anomaliepunkt ansteigen läßt, über dem sein Widerstand plötzlich auf einen hohen Wert ansteigt, der die Anlaßwicklung SW wirksam abschaltet. Durch das Hauptwicklungs-Bimetallglied 38 und das Heizelement 40 fließt weiterhin Strom. Das Heizelement 40 ist nicht immer notwendig, doch wird es allgemein angewendet, da es günstig ist, die Schutzvorrichtung stromempfindlich zu machen. Sollte eine Überlastung eintreten, beispielsweise durch einen blockierten Rotor, einen Überstrom usw., dann bewegt

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sich das thermostatische Bimetallgerät 38 in seine Form mit offenem Kontakt, so daß derMotor abgeschaltet wird. Mit Ausnahme einiger Millisekunden während des Anlassens, wenn sich das FTC-Heizelement 78 auf einer unter seinem Anomaliepunkt liegenden Temperatur befindet, wird· das Heizelement auf einer relativ hohen und konstanten Temperatur gehalten. Da die Masse des Heizelements 78 beträchtlich ist, bildet es einen ¥ärmespeicher. Wenn die Versorgungsenergie von der Schaltung abgetrennt wird, (d.h. wenn die Kontaktteile 34 und 36 getrennt werden), fließt aus diesem Wärmespeicher über den Wärmeübertragungsweg 98 Wärme zum Bimetallglied 38, so daß dieses für eine verlängerte Zeitdauer über seiner Rückstelltemperatur gehalten wird, wobei es in der Form mit offenem Kontakt für eine gegebene Zeitperiode gehalten wird, in deren Verlauf sich der Motor abkühlen kann, während sich die Kompressordrücke ausgleichen können. Diese Zeitdauer liegt in der Größenordnung von 0,5 bis 3 Minuten oder mehr, wenn der Zustand mit blockiertem Rotor weiterhin vorliegt.

Die Erfindung ist hier an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, doch ist für den Fachmann ohne weiteres zu erkennen, daß im Rahmen der Erfindung auch zahlreiche konstruktive Änderungen ausgeführt werden können.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

/i. Anlaß- und Schutzvorrichtung für einen Motor, dadurch V^/ gekennzeichnet, daß ein Anlaßabschnitt mit einem Gehäuse vorgesehen ist, daß in dem Gehäuse Anschlüsse zum Verbinden der Motoranlaß- und Motorschutzvorrichtung mit einem Motor und einer Energiequelle angebracht sind, daß in dem Gehäuse ein Element aus einem Material mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient angebracht ist, das über elektrische Leiter mit den Anschlüssen verbunden ist, daß ein Schutzabschnitt vorgesehen ist, der erste und zweite elektrische Kontaktteile in dem Gehäuse enthält, die elektrisch mit den Anschlüssen verbunden sind, wobei die Kontaktteile relativ zueinander in Eingriff bringbar und voneinander trennbar sind, daß in dem Gehäuse ein thermostatisches Glied angebracht ist, das mit den Kontaktteilen verbunden ist, .daß das thermostatische Glied so ausgebildet ist, daß sie sich aus einer ersten Form, in der die Kontaktteile miteinander in Eingriff stehen, in eine zweite Form, in der die Kontaktteile voneinander getrennt sind, und wieder zurück in die erste Form bewegen kann, und daß zwischen dem Element mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient und dem Schutzabschnitt eine Vorrichtung mit ausgewähltem Wärmewiderstand angebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Glied ein mit Schnappwirkung ausgestattetes Bimetallglied ist, das einen freien Endabschnitt aufweist, und daß das bewegliche Kontaktteil auf dem freien Endabschnitt befestigt ist.

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ORfGlMAL INSPECTED

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewiderstand ungefähr zwischen 5 land 9°C/¥att liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewiderstand etwa 7°C/Watt beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein Heizelement angebracht ist, das mit dem thermostatischen Glied thermisch gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Glied mit dem Element mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient in Serie geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse Verbindungsteile enthalten; die so ausgebildet sind, daß sie das thermostatische Glied mit einer Energieversorgungsleitung und das Element mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient mit einer weiteren Energieversorgungsleitung verbinden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem thermostatischen Glied ein Heizelement in Serie geschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß räumlich zwischen dem thermostatischen Glied und dem Element mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient ein Heizelement eingefügt ist.
10. Kühlvorrichtung mit einem Kompressor und einem Motor mit einer Anlaßwicklung und einer Lauf wicklung zum

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Antreiben dieses Kompressors, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anlaßwicklung ein Element verbunden ist, das aus einem Material besteht, das über einer Anomalietemperatur einen positiven Widerstandstemperaturkoeffizient hat, daß eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen ist, die das Element mit einer Energiequelle verbindet, so daß beim Einschalten des Elements ein relativ großer Einschaltstromstoß durch das Element und die Anlaßwicklung für die Dauer mehrerer Millisekunden fließt, bis die im Element erzeugte Wärme dessen Temperatur über die Anomalietemperatur anhebt, wobei der damit verbundene Widerstandsanstieg den durch das Element und die Anlaßwicklung fliessenden Strom wirksam unterbricht, daß eine Schutzvorrichtung vorgesehen ist, die ein bewegliches und ein stationäres Kontaktteil aufweist, das mit dem beweglichen Kontaktteil ein thermostatisches Glied mit einer Einstelltemperatur und einer Rückstelltemperatur verbunden ist, das das bewegliche Kontaktteil in Eingriff mit dem stationären Kontaktteil und wieder von diesem trennen kann, wenn seine Temperatur auf die Einstelltemperatur ansteigt, bzw. auf die Rückstelltemperatur fällt, daß zwischen die Energiequelle und den Motor Kontakte in der Weise eingefügt sind, daß der Motor beim Öffnen der Kontakte abgeschaltet wird, daß das Element mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient und die Schutzvorrichtung thermisch mit einem vorgewählten Wärmewiderstand miteinander gekoppelt sind und daß das Element mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizient eine beträchtliche thermische Masse hat, so daß beim Abschalten des Motors Wärme zur Schutzvorrichtung fließt, die das thermostatische Glied für eine verlängerte Zeitdauer über seiner Rückstelltemperatur hält.

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11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewiderstand ungefähr zwischen 5 und 9°C/Watt liegt.
12. Kühlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewiderstand etwa 7°C/Watt beträgt.
13. Verfahren zum Erhöhen der Zeitdauer, die ein thermostatisches Element zum Abkühlen von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur benötigt, in einer Motorschutzvorrichtung, die mit dem thermostatischen Element ausgestattet ist, das bei einer ersten Temperatur aus einer Position mit geschlossenen Kontakten in eine Position mit geöffneten Kontakten beweglich ist, so daß dadurch ein mit der Schutzvorrichtung verbundener Motor abgeschaltet und die im Motor erfolgende Wärmeerzeugung unterbrochen wird, und das bei der zweiten Temperatur aus der Position mit geöffneten Kontakten in die Position mit geschlossenen Kontakten beweglich ist, so daß dadurch der mit der Schutzvorrichtung verbundene Motor wieder eingeschaltet wird, wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand mit einem steil ansteigenden positiven Widerstandstemperaturkoeffizient bei Temperaturen über einer Anomalietemperatur ausgewählt wird, daß eine Energiequelle für den Widerstand vorgesehen wird und daß der Widerstand thermisch mit dem thermostatischen Element gekoppelt wird.

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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Kopplung des Widerstandes und des thermostatischen Elements so. eingestellt wird, daß die Abkühlzeit des Elements erhöht wird und daß die Wärmekapazität des Widerstandes von der ersten Temperatur zur zweiten Temperatur im Vergleich zum Fehlen jeglicher thermischer Kopplung mit dem thermostatischen Element in einem Bereich von 50% bis 300% erhöht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Kopplung des Widerstandes mit dem thermostatischen Element so eingestellt wird, daß die Umgebungstemperatur in der Nähe des thermostatischen Elements unter stabilen Betriebsbedingungen um nicht weniger

als 10⁰G und nicht mehr als 6O⁰C im Vergleich zu einem thermostatischen Element ohne thermische Kopplung mit einem Widerstandselement angehoben wird.

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