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Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Anlaufstromes eines
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Motors Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung
des Anlaufstromes eines Motors, der über ein Halbleiterschaltelement an eine Versorgungsspannung
schaltbar ist, bei welcher Anordnung das Halbleiterschaltelement mit seinem Steuereingang
an ein den Zündkondensator enthaltendes Reihen-RC-Glied angeschlossen und ein den
Ladestrom des Zündkondensators verzögert ansteigen lassendes Steuerglied in einem
Parallelstrompfad zum Zündkondensator vorgesehen ist.
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Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE-OS 23 21 493 bekannt.
Bei dieser Anordnung ist zu dem Kondensator des Reihen-RC-Gliedes eine Gleichrichterbrücke
mit ihren Wechselspannungspolen parallel angeschlossen. Zwischen den Gleichspannungspolen
der Brücke liegen ein Kondensator und ein ohmscher Widerstand in Parallelschaltung.
Durch den in der Gleichrichterbrücke angeordneten Kondensator wird die Aufladung
des Kondensators des Reihen-RC-Gliedes verzögert.
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Entsprechend der langsam ansteigenden Aufladung wird das mit Phasenanschnittsteuerung
arbeitende Halbleitersteuerelement immer weiter durchgesteuert, bis schließlich
die volle Aussteuerung erreicht ist. Für die allmähliche Aussteuerung des Halbleiterschaltelementes
ist somit eine Anzahl von elektrischen Beuelementen erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung
der eingangs beschriebenen Art die verzögerte Aussteuerung des Halbleiterschaltelementes
ohne zusätzliche elektrische Bauelemente zu erreichen.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch,
daß als Steuerglied mindestens ein Kugellager des Motors verwendet ist, das derart
in den Parallelstrompfad geschaltet ist, daß ein Stromfluß über seinen Innen- und
Außenring erfolgt. Bei stehendem Motor ist trotz Schmierung eine elektrische Verbindung
zwischen dem Innen-und Außenring des Lagers über die Kugeln vorhanden. Der elektrische
Übergangswiderstand zwischen dem Innen- und Außenring ist daher relativ klein, so
daß der Kondensator des Reihen-RC-Gliedes nur einen geringen Ladestrom erhält und
das Halbleiterschaltelement somit nur wenig ausgesteuert wird. Beim Anlauf des Motors
bildet sich um die Kugeln ein ölfilm, wodurch der Übergangswiderstand zwischen den
Kugeln und dem Innen- und Außenring in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit des Schmiermittels
und der Kugellageranstellkraft ansteigt. Damit erhält der Zündkondensator einen
höheren Ladestrom und das Halbleiterschaltelement wird stärker ausgesteuert, bis
schließlich die Vollaussteuerung erreicht ist. Während der Hochlaufzeit baut sich
die Gegen-EMK auf und der Einschaltstrom sinkt auf den Wert des Nennstromes ab.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Außenring des Kugel
lagers mit der einen Anschlußstelle und einer an der Motorwelle oder dem Innenring
des Kugel lagers schleifende Bürste mit der anderen Anschlußstelle des Parallelstrompfades
verbunden.
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Bei einem Motor mit zwei elektrisch gegeneinander isolierten Kugellageraußenringen
vereinfacht sich der elektrische Anschluß dadurch, daß beide Kugellager in Reihe
in den Parallelstrompfad geschaltet sind, wobei das eine Kugellager mit seinem Außenring
mit der einen Anschlußstelle und das andere Kugellager mit seinem Außenring mit
der anderen Anschlußstelle des Parallelstrompfades verbunden ist. Die
beiden
elektrischen Anschlüsse liegen somit an den feststehenden Außenringen der Kugellager,
so daß keine zusätzlichen Bauteile für die Stromübertragung notwendig sind.
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Durch die Einbeziehung des oder der Kugellager in den elektrischen
Steuerkreis des Motors wird nicht nur ein verzögertes Anlaufen des Motors und damit
eine Reduzierung des Anlaufstromes, sondern auch eine Überwachung der Kugellager
erreicht. Ist in dem oder den Kugellagern beispielsweise kein Schmiermittel mehr
vorhanden, dann kann sich kein den Übergangswiderstand erhöhender Schmierfilm mehr
bilden. Da der Übergangswiderstand somit klein bleibt, wird das Halbleiterschaltelement
nur wenig ausgesteuert, so daß der Motor nur mit geringer Drehzahl läuft. Somit
wird eine Zerstörung des Lagers bei nicht vorhandenem Schmiermittel frühzeitig erkannt
bzw. bei einem bereits defekten Lager ein eventueller Folgeschaden verhindert.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
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Mit 1 ist ein Motor bezeichnet, der über ein phasenanschnittsteuerbares
Halbleiterschaltelement 2 zum Beispiel einen Triac an einem Wechselspannungsnetz
U liegt. Die Ansteuerung des Triacs 2 erfolgt über eine Triggerdiode 3, die über
einen niederohmigen Widerstand 4 an den Zündkondensator 5 eines Reihen-RC-Gliedes
angeschlossen ist. Zu diesem Zündkondensator 5 sind Teilwiderstände 6, 7 und 8 in
Reihe geschaltet, wobei zu dem einen Teilwiderstand 6 noch ein Einstellwiderstand
9 parallelgeschaltet ist. An dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Teilwiderstände
7 und 8 ist ein zu dem Teilwiderstand 8 und dem Zündkondensator 5 parallel verlaufender
Strompfad 10 angeschlossen. Dieser Strompfad 10 führt über den Außenring des einen
Kugellagers 11, die
über die Motorwelle elektrisch leitend verbundenen
Innenringe beider Kugellager 11 und 12, den Außenring des anderen Kugellagers 12
und einen Reihenwiderstand 13 zu dem Anschlußpunkt des Zündkondensators 5 am Motor
1. Die Teilwiderstände 6, 7, 8 und der Einstellwiderstand 9 können je nach Gegebenheit
auch zu einem einzigen Widerstand zusammengefaßt werden. Ein solcher Widerstand
wird zweckmäßigerweise einstellbar ausgeführt. Der Strompfad 10 liegt dann zu dem
Zündkondensator 5 alleine parallel.
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Beim Einschalten des Motors 1 mittels eines Hauptschalters 14 erhält
der Zündkondensator 5 des Reihen-RC-Gliedes 5, 6, 7, 8 und 9 einen relativ geringen
Ladestrom, da im Stillstand des Motors 1 der Übergangswiderstand zwischen den Kugeln
und den Außen- und Innenringen der Kugellager 11 und 12 relativ klein ist und somit
der Strom im wesentlichen über den von den Kugellagern gebildeten Strompfad 10 fließt.
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Sobald der Motor 1 zu drehen beginnt, steigt infolge des sich an den
Kugeln bildenden Schmierölfilmes der Ubergangswiderstand an, so daß der Zündkondensator
5 jetzt einen größeren Ladestrom erhält und der Triac 2 stärker ausgesteuert wird,
bis schließlich die Vollaussteuerung erreicht ist.
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Die Auslegung des Reihenwiderstandes 13 und des Teilwiderstandes 8
hängt von den Gegebenheiten der Kugellager 11 und 12 und dem in diesen vorhandenen
Schmiermittel ab.
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Durch entsprechende Auslegung dieser Widerstände im Hinblick auf die
Leitfähigkeit des Schmiermittels und die Höhe der axialen Anstellkraft kann die
jeweils gewünschte Verzögerung beim Anlauf des Motors 1 erreicht werden.
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3 Patentansprüche 1 Figur
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