DE3129043C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für einen Einphasen-Wechselstrommotor nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Eine derartige Schaltanordnung ist aus der DE-AS 10 43 493 bekannt. Diese Schaltanordnung weist einen außerhalb des Motors angeordneten Schutzschalter in Form eines Bimetallschalters auf, der aus einem Bimetall­ streifen mit Kontakten, einer Kippfeder, einer Nachlauf­ feder, einem Anschlag, einer Heizwendel und einer zu­ sätzlichen Heizwendel besteht. Die zusätzliche Heizwen­ del wird von einem zweiten Bimetallschalter betätigt, der einen Wicklungsschutzschalter bildet und am oder im Motor oder in der Motorwicklung angeordnet ist. Wenn dieser von der Temperatur des Motors abhängige Bimetall­ schalter seine Kontakte schließt, erwärmt die Zusatz­ heizwendel, die niemals mit der Hilfsphasenwicklung des Motors verbunden ist, den Bimetallstreifen des Schutz­ schalters, so daß dessen Kontakte getrennt werden und der Motor ausgeschaltet wird.

Aufgrund ihres Aufbaus ist die bekannte Schaltanordnung jedoch nicht für einen Einphasen-Wechselstrommotor ge­ eignet, dessen beide Wicklungen im normalen Betrieb stets eingeschaltet sind. Darüber hinaus ist die gattungsgemäße Schaltanordnung relativ aufwendig aufge­ baut und die im Schutzschalter vorgesehene Kippfeder braucht manuell nicht zurückgestellt zu werden, da sie ein Zurückkehren des Bimetallstreifens in die Ausgangs­ lage ermöglicht, wenn eine Abkühlung erfolgt ist. Daher ist es bei der gattungsgemäßen Schaltanordnung möglich, daß der Motor nach Abkühlung wieder anläuft, ohne daß ein Eingriff von außen zwingend erforderlich ist. Dies jedoch führt zu dem Nachteil, daß das Auftreten einer Störung nicht unbedingt bemerkt wird, weil es nicht er­ forderlich ist, nach Registrierung der Betriebsunter­ brechung den Motor beispielsweise von Hand wieder ein­ zuschalten.

Eine weitere ähnliche Schaltanordnung ist aus der US-PS 29 30 959 bekannt. Der Bimetalleiter dieser Schaltung ist an seinem, den Schaltkontakt aufweisenden Ende von einer Feder beaufschlagt, die ihn nach einer thermisch verursachten Auslenkung und anschließender Abkühlung wieder in die Ausgangsstellung zurückdrückt. Der inner­ halb des Motors befindliche Thermoschutzschalter ist mit einer Heizwicklung in Reihe und im übrigen zu den ande­ ren elektrischen Bauteilen parallel geschaltet.

Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltanordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art so weiterzubilden, daß ein unzeitiges Anlaufen des Motors auf jeden Fall verhindert wird, und deren Aufbau einfach und mithin kostspielig ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Dadurch wird zunächst erreicht, daß die Schaltanordnung für die Verwendung bei einem Einphasen-Wechselstrommotor geeignet ist, dessen Haupt- und Hilfsphasenwicklung beim normalen Betrieb stets eingeschaltet sind.

Ferner ergibt sich durch die Verwendung eines manuell rückstellbaren Schalters der Vorteil, daß das selbst­ tätige Anlaufen des Motors verhindert wird, nachdem der Thermoschalter sich abgekühlt und wieder in seine Schließstellung bewegt hat. Daher weist die erfin­ dungsgemäße Schaltanordnung nicht nur den Vorteil eines geringen Aufwandes an Bauteilen auf, sondern sie gewähr­ leistet auch ein Verhindern eines unzeitigen Anlaufens des Motors, so daß erst nach Registrierung der Betriebs­ unterbrechung durch manuelle Betätigung des Schutzschal­ ters der Motor wieder eingeschaltet werden kann.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt, wobei aus der DE-AS 10 75 206 an sich die Verwendung eines Druckknopfschalters und einige weitere Teilaspekte der Unteransprüche bekannt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltanordnung im eingeschalteten Zu­ stand des Motors;

Fig. 2 die Schaltanordnung mit geöffnetem Schutz­ schalter, geöffnetem Thermoschalter und da­ durch bedingtem ausgeschalteten Zustand des Motors.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung enthält einen Motor 10 und einen Schutzschalter 11, sowie einen innerhalb des Mo­ tors 10 angeordneten, als Thermoschalter 12 ausgebildeten Wicklungs-Schutzschalter. Der Motor 10 ist als Einphasen- Wechselstrommotor mit einer Hauptphasenwicklung 13 und einer Hilfsphasenwicklung 14 ausgebildet. Innerhalb des Stromkrei­ ses der Hilfsphasenwicklung 14 befindet sich ein Kondensator 14 a, welcher für eine Phasenverschiebung sorgt, damit der Motor 10 beim Einschalten anlaufen kann.

Der Thermoschalter 12 ist ebenfalls in den Stromkreis der Hilfsphasenwicklung 14 geschaltet, wobei dieser Stromkreis parallel zu dem Stromkreis der Hauptphasenwicklung 13 ge­ schaltet ist. Diese Anordnung ermöglicht es, eine kleine Bauweise des Thermoschalters 12 auszuwählen, weil der Strom der Hilfsphasenwicklung 14 wesentlich kleiner als der Strom der Hauptphasenwicklung 13 ist. Dadurch, daß der Thermo­ schalter 12 eine kleinere und schwächere Ausführung be­ kommt, wird er preisgünstiger.

Die beiden parallel geschalteten Phasenwicklungen des Mo­ tors 10 sind an einem Ende an eine Zuleitung 15 der zur Verfügung stehenden Spannungsquelle unmittelbar geschaltet, während sie an ihrem anderen Ende mit der anderen Zuleitung 16 der Spannungsquelle über den Schutzschalter 11 verbunden sind. Hier erfolgt die Verbindung über eine Leitung 17 mit einem Anschluß 18 des Schutzschalters 11.

Der Schutzschalter 11 hat insgesamt drei Anschlüsse, nämlich den mit der Zuleitung 16 verbundenen Anschluß 19, den An­ schluß 18 für die Phasenwicklungen des Motors 10 und einen Anschluß 20, welcher über eine Leitung 21 unter Umgehung des Thermoschalters 12 mit der Hilfsphasenwicklung 14 und dem dahinter geschalteten Kondensator 14 a verbunden ist. Der Anschluß 19 führt zu einem innerhalb des Gehäuses 22 des Schutzschalters 11 angeordneten Kontakt 23, der mit einem Kontakt 24 eines Winkelteils 25 in Berührung bringbar ist. Dieses Winkelteil ist über eine Blattfeder 26, die mit einem Ende an dem Winkelteil 25 befestigt ist, von einem rotations­ symmetrischen Schaltorgan 27 gehalten, wobei die Blattfeder 26 in eine in das Schaltorgan 27 eingearbeitete Nut fest eingesetzt ist, während das Schaltorgan 27 durch eine Boh­ rung des Winkelteils 25 hindurch verläuft. Das Schaltorgan ragt mit einem als Druckknopf 28 ausgebildeten Ende durch eine Bohrung des Gehäuses 22 hindurch nach außen und kann von dort betätigt werden. Am anderen Ende stützt sich das Schaltorgan 27 an einer innerhalb des Gehäuses 22 gelager­ ten Druckfeder 29 ab.

Das von dem Kontakt 24 abgewandte Ende des Winkelteils 25 ist für den Eingriff mit einer Klinke 30 vorgesehen, die an einem Ende eines im kalten Zustand geradlinigen Bimetall­ leiters 31 angeordnet ist. Dieser Leiter ist auf dem größ­ ten Teil seiner Länge mit einer Isolation 32 umgeben und endet an seinem von der Klinke 30 abgewandten Ende in dem Anschluß 18. Der Bimetalleiter 31 einschließlich der Isola­ tion 32 ist von einer Heizwicklung 33 umgeben. Diese beginnt an der Klinke 30 und endet in dem Anschluß 20 des Schutz­ schalters 11. Der elektrische Widerstand der Heizwicklung 33 ist wesentlich größer als der elektrische Widerstand des Bimetalleiters 31.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung arbeitet wie folgt. Der Strom fließt von der Spannungsquelle über die Zuleitung 16, den Anschluß 19, die Kontakte 23 und 24, das Winkelteil 25, die Klinke 30 und den Bimetalleiter 31 über den Anschluß 18 und die Leitung 17 zu den beiden parallel geschalteten Pha­ senwicklungen 13 und 14. Von dort gelangt er über die Zu­ leitung 15 wieder zur Spannungsquelle. Der Motor 10 läuft im normalen Betrieb. Sollte sich eine Störung im Betrieb des Motors 10 einstellen, die eine Erhöhung der Wicklungstemperatur zur Folge hat, so verbiegt das Bimetall des Thermoschalters 12 sich soweit, bis der Thermoschalter 12 sich öffnet. Nun muß der Strom der Hilfsphasenwicklung 14 vollständig über die Leitung 21 und die Heizwicklung 33 fließen. Während die­ ser Stromanteil bei geschlossenem Thermoschalter 12 infolge des hohen Widerstandes der Heizwicklung 33 sehr gering war, ist er nun bei geöffnetem Thermoschalter 12 so groß, daß die Heizwicklung 33 den Bimetalleiter 31 aufheizt, so daß dieser sich ausbiegt, wie in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt.

Sobald die Klinke 30 beim Ausbiegen des Bimetalleiters 31 das Ende des Winkelteils 25 freigibt, drückt die Druckfeder 29 das Schaltorgan 27 in axialer Richtung, wobei der Druck­ knopf 28 aus dem Gehäuse 22 herausgeschoben wird. Außerdem zieht die Blattfeder 26 das Winkelteil 25 mit seinem Kon­ takt 24 von dem Kontakt 23 des Anschlusses 19 ab. Der Strom­ kreis wird also auf diese Weise an zwei Stellen innerhalb des Schutzschalters unterbrochen, so daß der Motor 10 aus­ geschaltet ist.

Wenn der Motor 10 wieder abgekühlt ist, so daß sich der Thermoschalter 12 wieder geschlossen hat, und wenn gleich­ zeitig der Bimetalleiter 31 infolge der Abkühlung wieder seine geradlinige Lage eingenommen hat, läßt sich der Motor 10 durch Drücken des Druckknopfes 28 wieder in Betrieb set­ zen. Dabei gleitet das Ende des Winkelteils 25 an der Klinke 30 entlang und rastet ein. Infolge der Wirkung der Druckfeder 29 wird das Winkelteil 25, welches an einem Ende nun von der Klinke 30 gehalten wird, soweit ver­ schwenkt, daß sein Kontakt 24 mit dem Kontakt 23 in Berührung kommt. Der Motor 10 kann nun wie­ der anlaufen und bleibt in Betrieb, falls die Störung be­ seitigt ist.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung stellt ein Anschluß­ system für elektrische Maschinen dar, welches so in ein­ facher Weise eine Stromüberwachung vornimmt und zusätzlich die Motorerwärmung kontrolliert. Bei zu hoher Stromaufnahme oder starker Motorerwärmung wird der Motor ausgeschaltet und kann erst dann wieder eingeschaltet werden, wenn eine ausreichende Abkühlung der Wicklungen erfolgt ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit der Schaltanordnung zusätzlich zu der Stromkontrolle die Wicklungserwärmung durch den in die Wicklung einge­ legten Thermoschalter direkt kontrolliert wird. Dadurch werden auch die durch die Stromüberwachung nicht erfaßba­ ren Erwärmungseinflüsse, wie z. B. Ausfall der Belüftung, registriert und bei zu großer Erwärmung der Motor abge­ schaltet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Spei­ sung der Heizwicklung des Bimetalleiters durch den Strom­ kreis der Hilfsphasenwicklung, weil das Verhältnis des Hilfsphasenstroms zwischen Leerlauf-, Nennlast- und Kurz­ schlußwerten wesentlich geringer ist, als beim Motorge­ samtstrom. Dadurch läßt sich bei der Auslegung der Heiz­ wicklung der Ansprech- und Auslösestrom besser definieren. Der Wicklungs-Schutzschalter wird ebenfalls nur von Hilfs­ phasenstrom des Motors durchflossen und braucht dadurch auch nur für diesen geringeren Strom dimensioniert zu werden. Daraus ergeben sich kleinere Abmessungen des Wick­ lungs-Schutzschalters.

Durch die erfindungsgemäße Schaltanordnung ist eine äußerst sichere Überwachung von Störungen geschaffen worden. Der Motor kann nur bei ordnungsgemäßer Wicklungstemperatur dauerhaft wieder eingeschaltet werden, da alle anderen Schaltver­ suche von dem Bimetalleiter bzw. von dem Wicklungsschutz­ schalter verhindert würden.

Unabhängig von der Auslösung durch die Wicklungserwärmung kann auch bei einer zu hohen Stromaufnahme, z. B. bei einer Blockade des Motors, eine stromabhängige Abschaltung durch den vom Gesamtstrom durchflossenen und somit direkt beheiz­ ten Bimetalleiter 31 erfolgen. Dadurch wird auch jederzeit eine kurzfristige, nicht von der Erwärmungszeit der Wick­ lung abhängige Abschaltung gewährleistet und eine unzulässi­ ge Überlastung des Motoranschlusses vermieden. Der Schutz­ schalter 11 kann also bei zu hohem Stromdurchfluß durch den Bimetalleiter 31 auch direkt thermisch ausgelöst werden, neben der Möglichkeit der indirekten thermischen Auslösung mit Hilfe der Heizwicklung 33.

Claims (7)

1. Schaltanordnung für einen Einphasen-Wechselstrom­ motor (10)

• - mit einer Hauptphasenwicklung (13);
• - mit einer zur Hauptphasenwicklung (13) parallelen Hilfsphasenwicklung (14);
• - mit einem außerhalb des Motors (10) befindlichen, thermisch auslösbaren Schutzschalter (11);
  • • der einen Bimetalleiter (31) aufweist, an den die Hauptphasenwicklung (13) angeschlossen und
  • • der eine mit dem Bimetalleiter (31) verbundene Heizwicklung (33) aufweist und
• - mit einem als Bimetall-Thermoschalter (12) ausge­ bildeten Wicklungsschutzschalter,

dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß im normalen Betrieb des Motors (10) die Hilfs­ phasenwicklung (14) über den geschlossenen Thermo­ schalter (12) mit dem Bimetalleiter (31) und über eine weitere Leitung (21) mit der Heizwicklung (33) des Schutzschalters (11) verbunden ist,
• - daß die Hilfsphasenwicklung (14) bei geöffnetem Thermoschalter (12) nur mit der Heizwicklung (33) des Schutzschalters (11) verbunden ist und
• - daß der Schutzschalter (11) als manuell rückstell­ barer Schalter ausgebildet ist.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die manuelle Rückstellbarkeit des Schutz­ schalters (11) mittels eines von einer Druckfeder (29) beaufschlagten verschwenkbaren Winkelteils (25) durchgeführt ist, dessen Enden als Schaltkontakte ausgebildet sind.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Winkelteil (25) von einem mit einem Druckknopf (28) versehenen Schaltorgan (27) gehalten ist, wobei eine in eine Nut des Schaltorgans (27) eingesetzte Blattfeder (26) mit einem Ende an dem Winkelteil (25) befestigt ist.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckfeder (29) sich mit einem Ende an dem von dem Druckknopf (28) abgewandten Ende des Schaltorgans (27) abstützt.

5. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetalleiter (31) auf dem größten Teil seiner Länge mit einer Isola­ tion (32) umgeben ist.

6. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetalleiter (31) an seinem von Anschlüssen (18, 20) zum Motor (10) abgewandten Ende eine mit einem Ende des Winkelteiles (25) in Eingriff bringbare Klinke (30) aufweist.