DE2843914A1

DE2843914A1 - Schaltungsanordnung zur stromversorgung eines kondensatormotors, insbesondere fuer verdichter- kaeltemaschinen o.dgl., aus einer gleichstromquelle

Info

Publication number: DE2843914A1
Application number: DE19782843914
Authority: DE
Inventors: Henno Dipl Ing Schotten
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-07
Filing date: 1978-10-07
Publication date: 1980-04-24
Also published as: IT1123428B; FR2438369A1; IT7926213A0

Description

BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH 7928 Giengen, 05.10.78 Stuttgart ο Robert-Bosch-Straße

Unsere Zeichen; TZP 78/414 Wi/Kp

Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Kondensatormotors, insbesondere für Verdichter-Kältemaschinen oder dgl., aus einer Gleichstromquelle

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Kondensatormotors, insbesondere für Verdichter-Kältemaschinen oder dgl., aus einer Gleichstromquelle, wobei der mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung sowie mit einer der Hilfswicklung vorgeschalteten Parallelschaltung aus einem Betriebskondensator und einem PTC-Widerstand ausgestattete Kondensatormotor über einen Wechselrichter und wenigstens einen Umformer betrieben wird.

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Bei bekannten Schaltungsanordnungen der genannten Art ist es üblich, den Kondensatormotor auch bei Batteriebetrieb in derselben Weise wie bei der Stromversorgung aus einem Wechselspannungsnetz mit dem PTC-Widerstand anlaufen zu lassen und die für die Hilfswicklung notwendige Phasenverschiebung mit Hilfe des Betriebskondensators zu erzeugen. Der während der Anlaufphase über den PTC-Widerstand fliessende hohe Strom stellt jedoch eine erhebliche Belastung der Batterien dar, wodurch deren Lebensdauer stark beeinträchtigt wird. Darüberhinaus ergeben sich bei den bekannten Kondensatormotoren durch den für die Phasenverschiebung im Betrieb notwendigen Kondensator Verluste, die sich beim Batteriebetrieb des Kondensatormotors besonders nachteilig auswirken, denn in den meisten Fällen ist die Kapazität der zur Verfügung stehenden Batterien nur beschränkt und daher die mit nur einer Batterieladung erzielbare maximale Betriebsdauer des Kondensatormotors sehr kurz.

Ziel der Erfindung ist es, den Kondensatormotor bei Batteriebetrieb möglichst verlustarm zu betreiben und dadurch auch bei nur beschränkter Kapazität der Batterie bis zum nächsten Wiederaufladen einen möglichst langen Betrieb des Kondensatormotors zu gewährleisten.

Dieses Ziel wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß ein von der Gleichstromquelle gespeister Impulsgeber mit seinem Ausgangssignal einen Flipflop steuert, welcher seinerseits mit der halben Ausgangsfrequenz des Impulsgebers zwei Gegentakt-Zerhacker steuert, deren um 90 gegeneinander versetzte Ausgangsimpulse mit wiederum halbierter Ausgangsfrequenz die Primärseite von zwei an der Gleichstromquelle liegenden Transformatoren ansteuern, von denen einer an die Hauptwicklung des Kondensatormotors und der andere unter Umgehung des Betriebskondensators und des PTC-Widerstandes unmittelbar an die Hilfswicklung des Kondensatormotors anlegbar sind.

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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und insbesondere durch das Anlegen zweier mit dieser erzeugten, um 90° zueinander verschobenen Wechselspannungen an die Haupt- und Hilfswicklung des Kondensatormotors gelingt es auf einfache Weise schon in dessen Anlaufphase ein hohes Drehmoment zu erzeugen und damit bei Batteriebetrieb des Kondensatormotors den für die Batterie schädlichen hohen Strom über den PTC-Widerstand zu vermeiden. Gleichzeitig werden mit der Umgehung des Kondensators auch die sonst am Kondensator auftretenden Verluste während des Betriebs vermieden. Auf diese Weise wird auch bei ,begrenzter Kapazität der als Gleichstromquelle dienenden Batterie eine Schonung der Batterie und eine längere Betriebsdauer des Kondensators bei nur einer Ladung der Batterie gewährleistet.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ergibt sich, wenn als Impulsgeber ein als Oszillator geschalteter Schmitt-Trigger dient und als Flipflop ein elektronisches Speicherelement verwendet ist, dessen beide Ausgänge wechselweise auf die Eingänge zurückgekoppelt sind.

Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung läßt sich auf einfache Weise eine exakt symmetrische Schwingung erzeugen, die vom Impuls-Pause-Zeitverhältnis des Oszillators unabhängig ist.

Darüberhinaus wird als besonders vorteilhafte und wirtschaftliche Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellung eine Schaltungsanordnung angesehen, nach der beide Ausgänge eines als Flipflop geschalteten Zählspeichers an den Takteingang zweier, einen Gegentakt-Zerhacker bildenden Zählspeicher geschaltet sind, deren Ausgänge ihrerseits ebenfalls wechselweise auf ihre Eingänge zurückgekoppelt sind.

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Hierdurch ist es auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise möglich, zwei gegeneinander um 90° phasenverschobene Spannungen zu erzeugen, die zum Betrieb des Kondensatormotors direkt an dessen Haupt- und Hilfswicklung angelegt werden können.

Weitere in den Ansprüchen gekennzeichnete vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand einer in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Schaltungsanordnung zum wechselweisen Betrieb eines Kondensatormotors erläutert, wie er beispielsweise für ein mit einer Verdichter-Kältemaschine ausgestattetes, transportables Kühlgerät verwendet wird, das zeitweise an einem Wechselstromnetz oder mit einer Batterie betrieben werden soll. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Kondensatormotors mit einer seiner Hilfswicklung vorgeschalteten Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem PTC-Widerstand,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit mehreren, als Flipflop geschalteten Speicherelementen zur Erzeugung von zwei um 90° zueinander verschobenen Wechselspannungen zum Betrieb des Kondensatormotors und

Fig. 3 ein Signaldiagramm für die Ausgangssignale der als Spannungswandler dienenden Flipflops.

Ein in der Fig. 1 nur durch Schaltsymbole dargestellter Kondensatormotor 10 ist als Einphasenmotor üblicher Bauart ausgebildet und weist eine Hauptwicklung 11 sowie eine dazu parallel liegende Hilfswicklung 12 auf. Der Hilfswicklung ist eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 13 und einem PTC-Widerstand 14 vorgeschaltet. In der an ein Wechselstromnetz anschließbareh gemeinsamen Stromzuführung für die Hauptwicklung 11 und die Hilfswicklung 12 liegt ein Motorschutzschalter 15.

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Der in der Fig. 2 ebenfalls nur durch Schaltsymbole dargestellte Kondensatormotor 10 unterscheidet sich von dem Kondensatormotor nach Fig. 1 lediglich durch zwei Umschalter 16 und 17. Mit Hilfe dieser Umschalter 16 und 17 ist es über entsprechende Leitungen möglich, den Kondensatormotor 10 wahlweise aus einem Wechselstromnetz oder bei überbrücktem Kondensator 13 und PTC-Widerstand 14 mit zwei um 90° phasenverschobenen Wechselspannungen zu betreiben, welche, wie weiter unten beschrieben, von den Sekundärwicklungen zweier Transformatoren 18 und 19 geliefert werden.

Die Primärwicklungen der beiden Transformatoren 18 und 19 werden mit Hilfe einer in Fig. 2 dargestellten, einen Wechselrichter und verschiedene Umformer aufweisenden Schaltungsanordnung 20 aus einer Gleichstromquelle gespeist. Zu diesem Zweck weist die Schaltungsanordnung 20 einen Impulsgeber in Form eines als Oszillator geschalteten Schmitt-Triggers21 auf, dessen Ausgangssignale über einen Widerstand 22 rückgekoppelt sind und in dessen Eingang ein Kondensator 23 liegt. Die einzelnen Elemente des so gebildeten Oszillators sind auf eine Frequenz von 200 Hz ausgelegt.

Die Ausgangsimpulse des Oszillators gelangen über einen als Impulsformer dienenden zweiten Schmitt-Trigger 24 an den Signaleingang eines mit FF₁ bezeichneten ersten Flipflops. Dieser ist aus einem elektronischen Zählspeicher 25 gebildet, dessen beide Ausgänge wechselweise auf seine Eingänge zurückgekoppelt sind. Dabei ist in der üblichen Weise der mit Q bezeichnete Arbeitsausgang des Zählspeichers auf dem mit R bezeichneten Rückstelleingang rückgekoppelt, während der mit Q bezeichnete invertierte Ausgang auf den mit S bezeichneten Setz-Eingang rückgekoppelt ist. Infolge dieser Rückkopplung an dem als Flipflop FF, wirkenden Zählspeicher 25 wird die Frequenz seiner Ausgangssignale gegenüber dem an dessen Takteingang anliegenden, vom Schmitt-Trigger 24

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herrührenden Eingangssignal von 200 Hz halbiert. Es entsteht eine symmetrische 100 Hz-Schwingung unabhängig davon, wie das Impuls-Pause-Zeitverhältnis des Oszillators ist.

Vom Ausgang Q gelangt das invertierte Ausgangssignal des Schmitt-Triggers FF, über eine Leitung 26 an den Takteingang eines zweiten Schmitt-Triggers FF₂, welcher in derselben Weise wie FF, aus einem Zählspeicher gebildet ist, dessen Ausgänge diagonal auf die entsprechenden Eingänge rückgekoppelt sind. Hierdurch wird die Frequenz der am Takteingang des FFo ^mi"t 100 Hz ankommenden Signale wiederum halbiert, so daß die Ausgangssignale des FF₂ eine Frequenz von 50 Hz haben. Die beiden gegeneinander um 180° verdrehten Ausgangssignale des FFq sind über Inversionsglieder 26 bzw. 27 auf die Basis von Transistoren T, bzw. T₂ geschaltet, welche als Schaltglieder für die an der Gleichspannungsquelle liegende Primärseite des Transformators 18 dienen. Die Primärseite des Transformators 18 ist als eine Wicklung mit einer Mittelanzapfung ausgestattet, welche an einer an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle führenden Leitung 29 liegt. Die beiden äußeren Enden der Wicklung sind dagegen über die Collektor-Emitter-Strecke der Transistoren T, bzw. T₂ an eine Leitung 30 gelegt, welche mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle in Verbindung steht.

Infolge der gegeneinander um 180° versetzten Ausgangssignale des FF₂ und den dadurch wechselweise geöffneten und gesperrten Collektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren entsteht in der Primärwicklung des Transformators 18 eine Wechselspannung mit 50 Hz.

Das von dem Arbeitsausgang Q des Flipflop FF, ausgehende Signal geht über eine Leitung 31 an den Takteingang eines

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dritten Flipflops FF₃. Dieser ist wie die beiden anderen ebenfalls aus einem Zählspeicher gebildet, dessen beide Ausgänge wechselweise diagonal auf die Eingänge rückgekoppelt sind. Entsprechend der im Zusammenhang mit dem Flipflop FF₂ beschriebenen Weise werden in diesem Falle die Ausgangssignale über Inversionsglieder 32 bzw. 33 auf die Basis von Transistoren To bzw. T₄ geschaltet, die als Schaltglieder für die an der Gleichspannungsquelle liegende Primärseite des Transformators 19 dienen. Die Primärseite dieses Transformators 19 ist ebenfalls wie die des Transformators 18 mit einer Mittelanzapfung versehen, welche über eine Leitung 29 an dem Pluspol der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die beiden äußeren Enden sind dagegen über die Collektor-Emitter-Strecke der Transistoren To und T₄ an eine Leitung 30 angeschlossen, welche an den Minuspol der Gleichspannungsquelle gelegt ist.

Infolge der am Takteingang der beiden Flipflops FFq und FFq invertiert anliegenden Eingangssignale in Form einer symmetrischen Schwingung ist der Phasenwinkel des an der Primärseite des Transformators 18 erzeugten Wechselstromes entsprechend der graphischen Darstellung nach Fig. 3 gegenüber demjenigen an der Primärseite des Transformators 19 um 90 verschoben. Auf diese Weise ist es möglich, die Sekundärseite des Transformators 19 direkt mit der Hauptwicklung 11 des Kondensatormotors 10 zu verbinden, während die Hilfswicklung 12 des Kondensatormotors 10 direkt an die Sekundärseite des Transformators 18 angelegt werden kann. Es ist hierzu lediglich erforderlich, die beiden Umschalter 16 und 17 entsprechend einzustellen.

Die Stellung der beiden Umschalter 16 und 17 bestimmt, ob der Kondensatormotor in der üblichen Weise durch Speisung aus dem Netz oder Umgehung der der Hilfsphase 12 vorge-

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schalteten Parallelschaltung aus dem Kondensator 13 und dem PTC-Widerstand 14 direkt über die beiden Transformatoren 18 und 19 aus einer Gleichspannungsquelle betrieben werden soll. Bei der beschriebenen Schaltung ist es auch möglich, in bekannter Weise eine automatische Umschaltung vorzusehen, mit deren Hilfe die Gleichspannungsquelle während des Betriebes des Kondensatormotors 10 aus dem Netz aufgeladen wird.

5 Ansprüche
3 Figuren

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Claims

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Ansprüche

f 1.J Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Kon-V y densatormotors, insbesondere für Verdichter-Kältemaschinen oder dgl., aus einer Gleichstromquelle, wobei der mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung sowie mit einer der Hilfswicklung vorgeschalteten Parallelschaltung aus einem Betriebskondensator und einem PTC-Widerstand ausgestattete Kondensatormotor über einen Wechselrichter und wenigstens einen Umformer betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Gleichstromquelle gespeister Impulsgeber mit seinem Ausgangssignal einen Flipflop (FF₁) steuert, welcher seinerseits mit der halben Ausgangsfrequenz des Impulsgebers zwei Gegentakt-Zerhacker (FF₂, ^FF3) steuert, deren um 90° gegeneinander versetzte Ausgangsimpulse mit wiederum halbierter Ausgangsfrequenz die Primärseite von zwei an der Gleichstromquelle liegenden Transformatoren (18, 19) ansteuern, von denen einer an die Hauptwicklung (11) des Kondensatormotors (10) und der andere unter Umgehung des Betriebskondensators (13) und des PTC-Widerstandes (14) unmittelbar an die Hilfswicklung (12) des Kondensatormotors anlegbar sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch geke nn ze ic hnet, daß als Impulsgeber ein als Oszillator geschalteter Schmitt-Trigger (21) dient und als Flipflop (FF·,) ein elektronisches Speicherelement verwendet ist, dessen beide Ausgänge (Q, Q) wechselweise auf die Eingänge (S, R) zurückgekoppelt sind.

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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, daß die beiden Ausgänge (Q, Q) eines als Flipflop (FF,) geschalteten Zählspeichers (25) an dem Takteingang zweier, einen Gegentakt-Zerhacker bildenden Zählspeicher geschaltet sind, deren Ausgänge ihrerseits ebenfalls wechselweise auf ihre Eingänge zurückgekoppelt sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der den Gegentakt-Zerhacker bildenden Zählspeicher über Inversionsglieder (26, 27 bzw. 32, 33) auf die Basis von Transistoren (T,, Tg bzw. T₃₁ T₄) geschaltet sind, welche als Schaltglieder für die an der Gleichspannungsquelle liegende Primärseite der Transformatoren (18 bzw. 19) dienen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Primärseite der Transformatoren (18 und 19) vorgeschalteten Elemente als integrierte Schaltung ausgeführt sind.

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