DE3140462C2 - - Google Patents
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- DE3140462C2 DE3140462C2 DE3140462A DE3140462A DE3140462C2 DE 3140462 C2 DE3140462 C2 DE 3140462C2 DE 3140462 A DE3140462 A DE 3140462A DE 3140462 A DE3140462 A DE 3140462A DE 3140462 C2 DE3140462 C2 DE 3140462C2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H61/00—Electrothermal relays
- H01H61/002—Structural combination of a time delay electrothermal relay with an electrothermal protective relay, e.g. a start relay
Description
Die Erfindung betrifft eine Start- und Schutz-Vorrichtung
für einen Einphasen-Induktionsmotor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Eine solche Start- und Schutz-Vorrichtung ist aus der
US-PS 40 37 316 bekannt.
Bei dieser bekannten Start- und Schutz-Vorrichtung sind
die beiden Gehäuse zu einer Einheit verbunden, in welcher
sowohl der Thermistor als auch der Bimetallschalter untergebracht
sind, damit ein Wärmeaustausch zwischen diesen
stattfinden kann. Dies hat den Nachteil, daß bei einem
Ausfall des Thermistors auch der Bimetallschalter, der
als elektromechanisches Bauteil relativ kostenaufwendig
ist, in Mitleidenschaft gezogen werden kann.
Aus der DE-PS 28 21 253 ist ein PTC-Widerstand bekannt,
der in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse untergebracht
ist, so daß kein Wärmeaustausch zwischen dem PTC-Thermistor
und einem Bimetallschalter stattfinden kann.
Ferner ist aus der DE-AS 16 63 114 ein Temperatursensor
vorgesehen, der die Temperatur an der Motorwicklung
mißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Start- und
Schutz-Vorrichtung für einen Einphasen-Induktionsmotor
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
daß sie einfach und raumsparend anzuordnen und wirksam
und vielseitig verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
im Anspruch 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Er-
findung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Ausführungen der Erfindung werden anhand
der Figuren beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer kombinierten
Start-Schutz-Vorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform der
Erfindung
Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß der
Fig. 1.
Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Explosions
darstellung;
Fig. 4 eine, in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendete
Starteinheit in perspektivischer Darstel-
lung;
Fig. 5 die Starteinheit gemäß Fig. 4 in Explosions-
darstellung;
Fig. 6 ein Schaltbild eines elektrischen Äquivalent-
schaltkreises der Vorrichtung gemäß der Fig. 1;
Fig. 7a bis 7d verschiedene Verfahren zum elektronischen An-
schließen der Start-Schutz-
Vorrichtung gemäß der Erfindung
an den Motor und eine elektrische Stromquelle;
Fig. 8 eine Start-Schutz-Vorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung in einem Längsschnitt;
Fig. 9 die Vorrichtung gemäß Fig. 8 in Explosionsdar-
stellung;
Fig. 10 ein Schaltbild eines elektrischen Äquivalent-
schaltkreises der Vorrichtung gemäß Fig. 9;
Fig. 11 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen
der Erholungszeit des PTC-Thermistors
und der Erholungszeit des Überlastrelais, die
beide in der Vorrichtung gemäß der
Erfindung angewendet werden;
Fig. 12 eine kombinierte Start-Schutz-Vorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungs-
form der Erfindung in einem Längs-
schnitt; und
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Anschluß-
elementes, welches in der Vorrichtung gemäß
Fig. 12 verwendet wird.
Anzumerken ist, daß in den Figuren gleiche Teile
mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Wie aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich besteht die
Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der
Erfindung aus einer Starteinheit 21 und
einer Sicherungseinheit 23. Die Starteinheit 21 besteht
aus einem Startergehäuse 22, einem PTC-Thermistor 25,
einem Positionsring 26 aus elektrisch isolierendem Material
zum Positionieren des Thermistors 25, einem Anschlußelement 27
mit mehreren feststehenden Kontakten 37, einem
elastisch nachgebenden Anschlußelement 28, welches die
Form einer Blattfeder haben kann, und einer Steckeraufnahme 29
(Fig. 5). Das Startergehäuse 22 besteht aus einem wärmebeständigen
Kunstharz und ist in einer im allgemeinen
kastenförmigen Form zusammen mit mehreren Verstärkungswänden
30, 31, 32 und 33 zur Halterung des Positionierringes 26
im Abstand zum Boden des Startergehäuses 22,
ausgebildet, wobei die Verstärkungswände 30, 31, 32 und
33 eine Thermistorkammer 34 umgeben, die innerhalb des
Startergehäuses 22 gebildet ist. Im Boden des Startergehäuses 22
ist wenigstens eine Öffnung 35 in Übereinstimmung
mit der Thermistorkammer 34 vorgesehen, so daß die
vom Thermistor 25 erzeugten Wärmeenergien auf die später
beschriebene Art und Weise wirksam von der Thermistorkammer 34
auf ein Gehäuse 24 der Sicherungseinheit 23
übertragen werden können.
Der bei der Erfindung verwendete Thermistor 25
kann irgendeinen bekannten Aufbau aufweisen, und
weist wie dargestellt die Form einer Scheibe auf, deren
einander gegenüberliegende Flächen mit Elektrodenschichten
(nicht dargestellt) versehen sind. Dieser Thermistor 25
ist in der Öffnung des Positionsringes 26 mittels eines
Vierpunktaufnahmesystems befestigt, welches vier Vorsprünge 36
aufweist, die radial nach innen am Positionsring 26
vorstehen und die Umfangsfläche des Thermistors 25
berühren. Anzumerken ist, daß der Positionsring 25
mit den Vorsprüngen 36 bevorzugt aus Glimmer hergestellt
ist. Der Thermistor 25 mit dem, auf die vorstehend beschriebene
Art und Weise um diesen positionierten Positionsring 25
ist zwischen den Anschlußelementen 27 und 28
angeordnet, wobei die Anordnung aus dem Thermistor 25
mit den Anschlußelementen 27 und 28 auf den jeweiligen
Seiten innerhalb der Thermistorkammer 34 aufgenommen ist,
wobei der Positionsring 26 auf den Verstärkungswänden 30
bis 33 ruht.
Das Anschlußelement 27 mit den darauf befindlichen
Kontakten 37 ist vorzugsweise aus einem rostfreien
Stahlstreifen hergestellt, der durch irgendein bekanntes
Metallschneidverfahren, beispielsweise mittels eines
Stanzwerkzeuges, hergestellt worden ist, und weist einen
Klemmenvorsprung 38 auf, dessen Breite kleiner als die
Breite des Anschlußelementes 27 ist, wobei der Klemmenvorsprung 38
einstückig mit dem Anschlußelement 27 durch
Abbiegen eines im wesentlichen mittleren Teils ausgebildet
ist. Vorzugsweise hat der Klemmenvorsprung 38 genormte Abmessungen.
Das elastisch biegsame Anschlußelement 28 ist vorzugsweise,
aus einem rostfreien Stahlstreifen hergestellt,
der an vier Stellen in einem Winkel größer als 90° umgebogen
ist und weist, wie im Fall des Anschlußelementes 27
einen Endteil mit verringerter Breite auf, wobei ein
im wesentlichen mittlerer Teil des Endes mit reduzierter
Breite bei 39 rechtwinklig umgebogen ist, um eine Anschlußklemme
zu erzeugen, mit der ein Ende eines Halterungsstückes 41
punktverschweißt ist. Das andere Ende
des Halterungsstückes 41 gegenüber dem umgebogenen Ende
39 des Anschlußelementes 38 ist starr oder auf andere
Art und Weise einstückig mit einer Klemmhülse 40 verbunden,
die zur Aufnahme eines Glasklemmstiftes
an einer Kompressormotorhülle ausgebildet ist. Mit dem
umgebogenen Ende 39 des Anschlußelementes 28 ist ein ähnlicher
Anschlußvorsprung 42 über das eine Ende des Halterungsstückes
41 ebenfalls durch Punktschweißen verbunden.
Anzumerken ist, daß das Halterungsstück 41 für die Anschlußhülse
40 ungefähr im rechten Winkel zur Längsachse des
Anschlußelementes 28 steht.
In dem zusammengebauten Zustand der Startereinheit 21,
wie er am besten aus der Fig. 4 ersichtlich ist, wobei die
Einheit aus Thermistor 25 und Anschlußelementen 27 und 28
innerhalb der Thermistorkammer 34 aufgenommen ist, sind
die Anschlußelemente 27 und 28 so positioniert, daß wie
am besten in der Fig. 3 dargestellt, die jeweiligen Anschlußvorsprünge
38 und 42 an der Außenseite des Startgehäuses
22 durch die zugehörigen Schlitze 43 und 44, die
beide im Boden des Startergehäuses 22 ausgebildet sind,
vorstehen. Zu diesem Zeitpunkt fluchtet die Klemmhülse
40, die vom Anschlußelement 28 durch das Halterungsstück
41 getragen wird mit einer Bohrung 47, die in einer Seitenwand
des Startergehäuses 22 wie aus der Fig. 1 ersichtlich,
angeordnet ist, während das Halterungsstück 41 in einer
Halteaussparung 46 in der Verstärkungswand 30 sitzt.
Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist eine andere Anschlußhülse
29 ähnlich der Anschlußhülse 40 starr an
einem Anschlußvorsprung 49 über ein Halterungsstück 48
befestigt, wobei die Längsachse des Anschlußvorsprungs 49
im rechten Winkel zur Längsachse der Anschlußhülse 29
liegt, und mit dem Halterungsstück 48 durch Punktschweißen
verbunden ist. Im zusammengebauten Zustand der Startereinheit
21 sind die Anschlußhülse 29 und die Anschlußlasche
49 im Startergehäuse 22 so angeordnet, daß die
Anschlußhülse 29 mit einer Bohrung 53 fluchtet, die in
der Seitenwand des Gehäuses 22 nahe der Bohrung 47 angeordnet
ist, und die Anschlußlasche 49 ist an der Außenseite
des Gehäuses 22 durch einen Schlitz 52 angeordnet,
während die einander gegenüberliegenden Seiten des Anschlusses
49 zwischen Halterungsnuten 50 und 51 aufgenommen
sind, die jeweils in den Verstärkungswänden 32
und 31 gebildet sind.
Auf der Startereinheit mit dem vorstehend beschriebenen
Aufbau ist die Sicherungseinheit 23 mit dem im
nachfolgenden anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Aufbau,
montiert.
Die Sicherungseinheit 23 besteht aus einem Sicherungsgehäuse
24 aus einem wärmebeständigen Kunstharz,
wie dies beim Startergehäuse 22 der Fall ist, welches
eine Relaiskammer 57 zur Aufnahme eines Überlastrelais 56
aufweist, das durch ein Bimetallelement 54 und ein Heizelement
55 zum Aufheizen des Bimetallelementes 54 gebildet
ist.
Eine flache Wand des Schutzgehäuses 24 die im allgemeinen
parallel zum Startergehäuse 22 liegt hat eine genormte
Anschlußlasche 58 und zwei im
allgemeinen L-förmige Kontaktelemente 61 und 62, die
alle starr vom Gehäuse getragen werden, wobei die jeweiligen
inneren Enden der Kontaktelemente 61 und 62,
die der Relaiskammer 57 zugewandt sind als feststehende
Kontakte 59 und 60 dienen. Das Heizelement 55 des
Überlastrelais 56 ist mit seinen einander gegenüberliegenden
Enden mit der Anschlußlasche 58 und dem Kontaktelement
61 verbunden und ist so positioniert, daß
die einander gegenüberliegenden Enden durch den jeweiligen
Anschluß 58 und das Element 61 getragen werden.
Das in der Relaiskammer 57 aufgenommene Heizelement
55 ist gekrümmt, um eine im allgemeinen ringförmige
Form einzunehmen, und wird zum wirksamen und effizienten
Aufheizen des Bimetallelementes 54 verwendet.
Das Bimetallelement 55 weist einander gegenüberliegende
Enden mit jeweiligen Kontaktstücken 63 und 64
auf, ein mittlerer Teil des Bimetallelementes 55 ist
drehbar an einer Justierschraube 65 zum Justieren der
Arbeitstemperatur auf die später beschriebene Art und
Weise, befestigt. Die Justierschraube 65 ist durch einen
mittleren Teil der flachen Wand des Sicherungsgehäuses
24 geschraubt, wobei ihr Außengewinde mit einem Innengewinde
66 im Eingriff steht, welches im Schutzgehäuse
24 ausgebildet ist, wobei durch Drehen der Justierschraube
65 in jeder Richtung um deren Längsachse die
Krümmung des Bimetallelementes 54 justiert werden kann,
um die vorbestimmte Arbeitstemperatur des Bimetallelementes
54 zu justieren.
Mit dem Kontaktelement 62 ist ein Halterungsstück
68 punktverschweißt, welches starr oder auf andere Art
und Weise einstückig mit einer Anschlußhülse 67 ähnlich
der in der Fig. 5 gezeigten Anschlußhülse, verbunden.
Da das Gehäuse 24 im allgemeinen eine Kreisform aufweist,
hat es einen radial nach außen vorstehenden Gehäusevorsprung
69, in dem eine Halterungsnut 69 a zur
Aufnahme der Anschlußhülse 67 ausgebildet ist. Die so
gehalterte und in der Halterungsnut 69 a im Gehäusevorsprung
69 gehalterte Anschlußhülse 67 fluchtet mit einer
Bohrung 69 b, die in der, radial am weitesten außen liegenden
Endwand des Gehäusevorsprungs 69 gebildet ist,
welche bei auf der Startereinheit 21, wie aus den Fig. 1
und 4 ersichtlich montierter Sicherungseinheit 23 in
der gleichen Ebene wie die Bohrungen 47 und 53 im Startergehäuse
22 liegt.
Die Sicherungseinheit 23 mit der vorstehend beschriebenen
Konstruktion, wie sie am besten aus der Fig. 3 ersichtlich
ist, sitzt in einer passenden Aussparung 70,
die an der Außenfläche des Startergehäuses 22 mit einer
Form ähnlich der Außenkontur des Gehäuses 24 einschließlich
dem Gehäusevorsprung 69 gebildet ist, wobei die Öffnung
des Gehäuses 23 dem Startergehäuse 22 zugewandt ist,
und ist mittels mehrerer Befestigungsstifte 71 in Position
gehalten, die durch die Befestigungsbohrungen 72 im Startergehäuse
22 und im Sicherungsgehäuse 24 eingesetzt sind.
Die Öffnung des Startergehäuses 22 der Startereinheit
21 wird durch eine im allgemeinen rechteckige Schließplatte
74 verschlossen, deren Umfangskante mit den Stufen im
Eingriff steht, die bei 73 an den Innenflächen der jeweiligen
Seitenwände des Startergehäuses 22 ausgebildet
sind. Die Schließplatte 74 ist in ihrer Stellung zum Verschließen
der Öffnung des Startergehäuses 22 mittels
mehrerer Befestigungsstifte 75 befestigt, die durch Öffnungen
77 in zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden
des Startergehäuses 22 eingeführt sind, und die dann in
die entsprechenden Bohrungen 77 in den zugehörigen Vorsprüngen
76, die an der Schließplatte befestigt sind, eingreifen.
Die am Startergehäuse 22, wie aus der Fig. 3 ersichtlich,
vorgesehenen Vorsprünge 78 und 79 dienen zur Halterung
der Anschlußhülse 67 von unten, damit diese genau
mit der Bohrung 69 b im Gehäusevorsprung 69 fluchtet, während
ein Vorsprung 80 am Startergehäuse 22 gegenüber den
im Abstand zueinander angeordneten Vorsprüngen 78 und 79
dazu dient, durch einen entsprechenden Befestigungsstift 71
mit einem passenden Vorsprung 81 verbunden zu werden,
der einstückig mit dem Sicherungsgehäuse 24 ausgebildet
ist, wobei der passende Vorsprung 81 bei 82 mit einer
Öffnung zur Aufnahme des entsprechenden Stiftes 71 versehen
ist, der durch die Bohrung 72 im am Startergehäuse
22 befestigten Vorsprung 80 hindurchgeführt ist.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich weist die Schließplatte
74 mehrere Vorsprünge 83 und 84 auf, die alle
starr oder auf andere Art und Weise einstückig an einer
Oberfläche der Platte 74 befestigt sind, die dem Inneren
des Startergehäuses 22 zugewandt ist. Wenn die Schließplatte
74 in der Position zum Schließen der Öffnung des
Startergehäuses 22 gehalten ist, dann dienen die Vorsprünge
83 dazu, das elastisch nachgebbare Anschlußelement
28 gegen den Thermistor 25 zu drücken um diesen
zu kontaktieren, während die säulenförmigen Vorsprünge
84 als Ausrichtstifte für die Positionierung der
Schließplatte 74 relativ zum Startergehäuse 22 dienen.
In der Fig. 6 ist ein, der Start-Schutz-Vorrichtung,
die wie vorstehend anhand der
Fig. 1 bis 5 beschrieben, konstruiert ist, äquivalenter
Schaltkreis dargestellt. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich
bilden das Bimetallelement 54 und das Heizelement 55
beide entsprechende Teile des Überlastrelais 56 und sind
miteinander in Reihe zwischen der Anschlußhülse 67 und
der Anschlußlasche 58 geschaltet, während der Thermistor
25 zwischen den Anschlußelementen 27 und 28 geschaltet
ist, die ihrerseits jeweils mit der Anschlußlasche
38 und der Anschlußhülse 40 verbunden sind. Das
Anschlußelement 28 ist ebenfalls mit der Anschlußlasche
42 verbunden, und die Anschlußhülse 29 ist direkt mit
der Anschlußlasche 49 verbunden.
In der vorstehend beschriebenen Konstruktion sind
die Thermistorkammer 34 und die Relaiskammer 57 miteinander
über die Öffnung 35 verbunden, und auf der anderen
Seite sind die Anschlußhülsen 29, 49 und 67 in der gleichen
Ebene an einer Seite der Start-Schutz-Vorrichtung
angeordnet, während die Anschlußlaschen 38,
42, 49 und 58 in derselben Ebene positioniert sind, die
zur Ebene, in der die Anschlußhülsen 29, 40 und 67 liegen,
unterschiedlich ist.
Wenn demgemäß die Start-Schutz-Vorrichtung
gemäß der Erfindung an einer Kompressor-Motor-Hülle
montiert wird, wobei in ihren Anschlußhülsen
67, 29 und 40 die Anschlußstifte 1, 2 und 3
aufgenommen werden, kann der Thermistor 25 und das Überlastrelais
elektrisch mit dem Motorschaltkreis des Kompressormotors
innerhalb der Hülle verbunden werden.
Auf der anderen Seite hängt der Anschluß der Anschlußklemmen
38, 42, 49 und 58, die zum Anschluß an die
Wechselstromquelle G auf irgendeine gewünschte Art
und Weise, wie im folgenden anhand der Fig. 7a bis
9d beschrieben wird, davon ab, wie der Motor elektrisch
gespeist werden soll.
Für den Fall, daß der elektrische Motor Mo,
mit dem die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß
der Erfindung zusammenwirkt, ein Einphasen-Induktionsmotor
ist, der mit einem Widerstand in der Hilfsphase (RSIR) gestartet
werden soll, werden die Anschlußlaschen 49 und 58 mit
der Stromquelle G verbunden, während die Anschlußlaschen
38 und 49 miteinander wie aus der Fig. 9a ersichtlich,
verbunden sind.
Für den Fall, daß der elektrische Motor Mo ein
Einphasen-Induktionsmotor ist, der mit einem Kondensator in der Hilfsphase
gestartet werden soll (GSIR), wird die Anschlußlasche 38 mit
der Anschlußlasche 49 über einen Kondensator Co verbunden,
während die Anschlußlaschen 49 und 58 mit der Stromquelle
G wie aus der Fig. 7b ersichtlich, verbunden sind.
Für den Fall, daß der Kompressormotor ein
Einphasen-Induktionsmotor mit einem Anlaß- und einem Betriebskondensator
(CSR) ist, erfordert der in der Fig. 7b dargestellte
Schaltkreis die zusätzliche Verwendung eines
Kondensators C₁, der zwischen die Anschlußlaschen
42 und 49 wie aus der Fig. 7c ersichtlich, geschaltet
ist. Für den Fall, daß der Kompressormotor ein
Einphasen-Induktionsmotor mit Betriebskondensator (PSC) ist,
wird der in dem Schaltkreis gemäß
der Fig. 7c verwendete Kondensator Co weggelassen,
und die Anschlußlaschen 38 und 49 sind wie aus der Fig. 7d
ersichtlich miteinander verbunden.
Im nachfolgenden wird die charakteristische Funktionsweise
der Start-Schutz-Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung anhand des in der Fig. 9a dargestellten
Schaltkreises beschrieben.
Ausgehend davon, daß der Hauptschalter SW geschlossen
ist, und so lange als die Temperatur des Thermistors 25
niedrig ist, wird ein Strom von der Stromquelle G der
Startwicklung L₁ des Motors Mo über den Thermistor 25 zugeführt,
um den Motor Mo zu starten. Zu diesem Zeitpunkt
wird das Heizelement 55 im Überlastrelais 56 elektrisch
gespeist, dadurch das Bimetallelement 54 aufgeheizt, wobei
jedoch anzumerken ist, daß das Bimetallelement 54 so
ausgewählt ist, daß es selbst dann in der, den Schaltkreis
schließenden Stellung verbleibt, wenn es während
dem normalen Betriebszustand der Start-Schutz-Vorrichtung
durch die summierte Wärme sowohl vom
Heizelement 55, als auch vom Thermistor 25 aufgeheizt
wird, jedoch die den Schaltkreis unterbrechende Position
für den Fall einnimmt, daß eine Stromüberlastung eintritt,
da die Menge der summierten Wärmeenergie sowohl vom
Heizelement 55 als auch vom Thermistor 25 während dem
Stromüberlastungszustand sehr viel größer als während
dem normalen Betriebszustand der Vorrichtung ist.
Nach dem Start des Motors Mo heizt sich der Thermistor
25 selbst durch den, durch ihn hindurchfließenden
Strom auf, da seine Temperatur eine Funktion des
Durchgangswiderstandes des Thermistors 25 ist. Wenn der
Widerstand des Thermistors 25 einen Wert gleich oder
größer als ein vorbestimmter Wert erreicht, während die
erhöhte Temperatur einen Wert gleich oder größer als
der Curie-Punkt erreicht, sinkt der durch die Startwicklung
L₁ des Motors Mo fließende Strom auf einen
vernachlässigbaren Wert ab, wodurch der Motor Mo
wegen des durch die Laufwicklung Lo fließenden Stroms,
konstant und normal läuft, wie dem Fachmann allgemein
bekannt ist.
Während dem Anlaufen und Laufen des Motors Mo erzeugt
der Thermistor 25 die Wärmeenergien, die auf das
Bimetallelement 54 über die Öffnung 35 abgestrahlt oder
gerichtet werden. Mit den vom Thermistor 25 in die Relaiskammer
57 eingespeisten Wärmeenergien, wird das Bimetallelement
54 sowohl durch Strahlung und Konvektion derartiger
Wärmeenergien, als auch durch Übertragung von Wärmeenergien
durch das Gehäuse 22 aufgeheizt, wobei jedoch
anzumerken ist, daß das Bimetallelement 54 keine den
Schaltkreis unterbrechende Position einnimmt, es sei
denn der Stromüberlastungszustand tritt ein.
Für den Fall, daß im Motor Mo eine Stromüberlastung
auftritt, fließt der Überlaststrom durch das Heizelement
55, um eine relativ große Menge von Wärmeenergie,
mit der die Gehäuse 22 und 24 ihrerseits exzessiv aufgeheizt
werden, zu erzeugen, um das Bimetallelement 54 weiter
aufzuheizen, was dazu führt, daß das Bimetallelement 54 seine,
den Schaltkreis unterbrechende Position einnimmt, wobei
die Kontakte 63 und 64 von den Kontakten 60 und 59 getrennt
sind. Auf diesem Wege wird die Zufuhr von elektrischem
Strom zum Motor Mo unterbrochen, um diesen gegen den
Überlastungszustand zu schützen. Danach, d.h. sogleich
nachdem die Unterbrechung der Stromversorgung zum Motor Mo
erfolgt ist, werden der Thermistor 25 und das Bimetallelement
54 durch die Umgebung abgekühlt.
Anzumerken ist, daß der Thermistor 25 und das
Bimetallelement 54 im wesentlichen mit der gleichen
Geschwindigkeit abgekühlt werden, da die Thermistorkammer
34 mit der Relaiskammer 57 über die ausreichend
große und wirksam ausgebildete Öffnung 35, die im
Startergehäuse 21 ausgebildet ist, in Verbindung steht,
und da das Bimetallelement 54 und der Thermistor 25
übereinander angeordnet sind.
Wenn bei dieser Konstruktion die Zeit, die für
das Bimetallelement 54 in der, den Schaltkreis unterbrechenden
Position erforderlich ist, um die, den Schaltkreis
schließende Position einzunehmen, größer als die
Zeit ist, die für den Thermistor 25 mit erhöhtem Widerstand
erforderlich ist, um einen für den Durchgang des
Stromes zur Startwicklung L₁ des Motors Mo ausreichend
niedrigen Widerstand zu erreichen, dann wird die Erholungszeit
T₁ des Bimetallelementes 54 größer als die
Erholungszeit To des Thermistors 25, nämlich To < T₁.
Demgemäß kann in einem solchen Fall der Thermistor 25
gleichzeitig mit der Rückkehr des Bimetallelementes 54
aus der, den Schaltkreis unterbrechenden Position in
die, den Schaltkreis schließende Position in einen
Bereitschaftszustand für den Stromdurchgang zur Startwicklung
L₁ gebracht werden, und daher kann der Motor Mo
ohne Verzögerung wieder gestartet werden.
Es ist weiterhin anzumerken, daß die Erholungszeit
T₁ des Bimetallelementes 54 durch geeignetes Auswählen
der thermischen Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und
dem Bimetallelelement 54 justiert werden kann.
Die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß
der Erfindung funktioniert in Verbindung
mit jedem der jeweiligen Schaltkreise gemäß der Fig. 7b
bis 7d auf eine ähnliche Art und Weise.
In der Start-Schutz-Vorrichtung gemäß
dem anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Aufbau
sind sowohl der Thermistor 25, als auch die Bimetallelemente
54 den gleichen Kühlbedingungen ausgesetzt, da die
Starter- und Sicherungs-Einheiten übereinander montiert
sind, wobei ihre jeweiligen Gehäuse miteinander über
die wärmedurchlassende Öffnung verbunden sind, wodurch
die Erholungszeit des Überlastrelais größer als die Erholungszeit
des Thermistors 25 gemacht werden kann. Daher
kann das Wiederstarten des Motors Mo gleich nach der Rückkehr
des Bimetallelementes 54 aus der, den Schaltkreis
unterbrechenden Position, in die, den Schaltkreis schließende
Position leicht ohne Verzug durchgeführt werden, und
zusätzlich kann ein vereinfachtes Verdrahtungssystem
verwendet werden, da die Vorrichtung selbst direkt am
Motorgehäuse montiert werden kann. Darüber hinaus kann
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung
mit jedem Startschaltkreis
ohne das irgendeine Veränderung erforderlich ist, und hat
daher einen relativ großen Anwendungsbereich.
Die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß
einer zweiten Ausführungsform, wie sie in
den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, unterscheidet sich
von der anhand der Fig. 1 bis 5 vorstehend beschriebenen
Ausführungsform bezüglich der Anzahl der Verbindungsöffnungen
zwischen der Thermistor- und der Relaiskammer
34 und 57 und bezüglich des Raumes oder Abstandes zwischen
dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement 54.
Wie am besten aus der Fig. 8 und 9 ersichtlich
sind bei der Vorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform der Erfindung im Startergehäuse
22 mehrere Öffnungen 35 ausgebildet, und zusätzlich
ist das Sicherungsgehäuse 24 auf dem Startergehäuse
22 mit einem Abstandsring 100 zwischen diesen beiden
Gehäusen 22 und 24, befestigt.
Der Abstandsring 100 besteht vorzugsweise aus einem
wärmebeständigen Kunstharz oder einem Metall, und weist
einen Außendurchmesser auf, der ausreichend groß ist, damit
er in der Montageaussparung 70 aufgenommen werden kann,
deren Innendurchmesser ausreichend groß ist, um den
Innenumfang des Ringes 100 außerhalb der Öffnungen 35
zu positionieren. Der so dimensionierte und geformte
Abstandsring 100 wird zur Justierung des Grades der
thermischen Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und dem
Bimetallelement 54 verwendet, in dem ein vorbestimmter
Abstand zwischen dem Starter- und dem Sicherungsgehäuse
22 und 24 gehalten wird, wobei der vorbestimmte Abstand
durch die Dicke des Abstandsringes 100 vorbestimmt ist.
Bezüglich der Auswahl der Dicke des Abstandsringes 100
ist anzumerken, daß wenn das Bimetallelement 54 eine Erholungstemperatur
ungefähr gleich der Temperatur Rn-10° C
hat, dann sollte der Abstandsring 100 eine relativ große
Dicke aufweisen, um dadurch den Grad der thermischen
Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement
54 so zu reduzieren, daß eine reduzierte Erholungszeit
des Überlastrelais, wie sie durch den kreuzstraffierten
Bereich in der grafischen Darstellung gemäß
Fig. 11 dargestellt ist, erzielt wird.
Die Möglichkeit der Anwendung des Abstandsringes 100
bei der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
insoweit von Vorteil, als selbst dann, wenn der PTC-Thermistor
und/oder das Bimetallelement verschiedene Erholungszeit-
Charakteristiken aufweisen, die
Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der Erfindung
innerhalb enger Toleranzen hergestellt und montiert
werden kann, indem Abstandsringe mit für jede Vorrichtung
ausgewählter Dicke verwendet werden. Daher ermöglicht
die Verwendung des Abstandsringes 100 die Verwendung
des Bimetallelements mit einer Erholungstemperatur, die
stark von der Toleranz abweicht, und auch die Verwendung
des Bimetallelements, dessen Erholungstemperatur innerhalb
einem großen Toleranzbereich liegt. Dies führt seinerseits
zu einer erhöhten Ausbeute bei der Herstellung der
Start-Schutz-Vorrichtungen, wodurch die
Kosten gesenkt werden.
Anzumerken ist, daß statt der Anwendung des in den
Fig. 8 und 9 gezeigten Abstandrings 100 mehrere Abstandsvorsprünge
verwendet werden können, die starr oder einstückig
mit dem Startergehäuse 22 verbunden sein sollten,
damit sie am Boden der Montageaussparung 70 nach oben
stehen und sie sollten in einer Ringform oder irgendeiner
anderen geeigneten Kontur außerhalb der Öffnungen 35
angeordnet sein.
Fig. 10 zeigt die Start-Schutz-Vorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung in einer Darstellung gemäß
der in der Fig. 6 gezeigten Darstellung.
Bei der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungsform
weist die Öffnung 35 einerseits einen Durchmesser
auf, der größer als der in den Fig. 2 und 3 dargestellt
ist, und das Anschlußelement 27′ ist anstatt des, bei den
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendeten,
im allgemeinen länglichen, streifenförmigen Anschlußelementes
27 verwendet. Das Anschlußelement 27′ weist einen,
durchlöcherten, scheibenförmigen Körper mit einem Durchmesser
größer als der der Öffnung 35 auf, und ist mit
darauf angeordneten Kontakten 37′ versehen, die in ihrer
Funktion den Kontakten 37 auf dem im allgemeinen streifenförmigen
Anschlußelement 27 entsprechen, und weist auch
eine Anschlußlasche 38′, die in ihrer Funktion der Anschlußlasche
38 entspricht auf, und am scheibenförmigen
Körper nach außen vorsteht und in einem rechten Winkel
zur Ebene des scheibenförmigen Körpers abgebogen ist.
Die Starterkammer 34 und die Relaiskammer 57, in
der, in den Fig. 12 und 13 dargestellten Vorrichtung
stehen miteinander über mehrere Öffnungen 90 in Verbindung,
die in dem scheibenförmigen Körper des Anschlußelementes
27′ ausgebildet sind. Die Öffnungen 90 in dem
Anschlußelement 27′ können irgendeine geeignete Form,
beispielsweise kreisförmig, rechteckig, dreieckig oder
eine Kombination davon, aufweisen.
Die Anordnung, bei der die Thermistorkammer 34 und
die Relaiskammer 57 miteinander über mehrere Öffnungen,
wie beispielsweise die Öffnungen 35 bei der in den Fig. 8
bis 10 dargestellten Ausführungsform, oder durch Öffnungen
90 im Anschlußelement 27′ bei der in den Fig. 12 und
13 dargestellten Ausführungsform, in Verbindung stehen,
ist insbesondere insoweit von Vorteil, als für den Fall,
daß der Thermistor 25 bricht oder zerstört wird, jegliches
Zerstreuen von Teilen des Thermistors in die Relaiskammer
57, was zu einem elektrischen Kurzschluß führen würde,
weitgehend verhindert oder verringert werden kann.
Anzumerken ist, daß durch geeignetes Auswählen der
Dicke von wenigstens dem scheibenförmigen Körper des Anschlußelementes
27′ dieses zusätzlich als ein Abstandselement
verwendet werden kann, um den Grad der thermischen Kupplung
zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement
54 zu justieren. In diesem Fall braucht der Abstandsring
100, wie er bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 8
und 9 verwendet worden ist, nicht angeordnet werden.
Es ist weiterhin auch anzumerken, daß das Anschlußelement 27′
während der Herstellung des Startergehäuses 22 durch
die Verwendung irgendeiner bekannten Kunststoffeinbettechnik
in der Position des Startergehäuses 22 eingebettet
werden kann, wodurch die Herstellung oder Montage
der kombinierten Starter-Schutz-Einrichtung vorteilhafterweise
vereinfacht werden kann.
Claims (5)
1. Start- und Schutz-Vorrichtungen für einen Einphasen-Induktionsmotor
(Mo), der von einer elektrischen Stromquelle
(G) gespeist wird,
mit einem PTC-Thermistor (25) zum Starten des Motors (Mo),
mit einem Bimetallschalter (54) zum Unterbrechen der Stromzufuhr
bei Überlastung,
und mit ersten, zweiten und dritten Anschlußelementen (67,
40, 29) für elektronische Verbindung mit dem Motor (Mo)
sowie vierten und fünften Anschlußelementen (49, 58) für
Verbindung mit der Stromquelle (G),
wobei das erste Anschlußelement (67) mit dem einen Kontakt (60, 64)
des Bimetallschalters (54), das zweite Anschlußelement (40)
mit der ersten Elektrode des PTC-Thermistors (25), das
dritte Anschlußelement (29) mit dem vierten Anschlußelement
(49) und das fünfte Anschlußelement (58) mit dem
anderen Kontakt (59, 63) des Bimetallschalters (54) verbunden
ist,
und wobei der PTC-Thermistor (25) und der Bimetallschalter
(54) in Gehäusen (22, 24) untergebracht sind, die
miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Gehäuse bzw. Gehäuseteilen (22, 24)
eine Wand angeordnet ist, welche mindestens eine Öffnung
aufweist, durch die Wärme zwischen den Gehäusen (22, 24)
von PTC-Thermistor (25) und Bimetallschalter (54) zur
Wärmekopplung dieser Elemente (25, 54) austauschbar ist,
daß ein sechstes Anschlußelement (38), das mit der anderen
Elektrode des Thermistors (25), sowie ein siebtes
Anschlußelement (42) vorgesehen ist, das mit der einen
Elektrode des PTC-Thermistors (25) und auch dem zweiten
Anschlußelementd (40) verbunden ist, und daß das erste
(67), zweite (40) und dritte (29) Anschlußelement auf
einem Oberflächenbereich des Gehäuses (22, 24) und das
vierte (49), fünfte (58), sechste (38) und siebte (42)
Anschlußelement auf einem anderen Oberflächenbereich des
Gehäuses (22, 24) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Anstandselement (100) zwischen
den Gehäusen bzw. Gehäuseteilen (22, 24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Heizelement (55) für den Bimetallschalter
(54) zwischen dem fünften Anschlußelement (58)
und dem anderen Kontakt (59, 63) des Bimetallschalters (54)
angeordnet ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Heizelement (55) für den Bimetallschalter
(54) zwischen dem ersten Anschlußelement (67) und
dem einem Kontakt (60, 64) des Bimetallschalters (54) an-
geordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das vierte, fünfte,
sechste und siebte Anschlußelement (49, 58, 38, 42) Anschlußlaschen
und das erste, zweite und dritte Anschlußelement
(67, 40, 29) Anschlußhülsen aufweisen.
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