DE3732214A1 - Sofort-umschaltsystem fuer einphasen-wechselstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Sofortumschaltung der Rotationsrichtung eines Einphasen-Wechselstrommotors, ins­ besondere eine Verbesserung hinsichtlich Kostensenkung und Verringerung der Anzahl Teile gegenüber der eigenen US- Patentanmeldung Serial-Nr. 06/834 208 (27. Feb. 1986, "Instant Reversing Circuit" von Palaniappan).

Wenn ein Einphasen-Wechselstrommotor schnell umgeschaltet werden soll, ist die bloße Polaritätsumkehr der an die Haupt- und die Hilfswicklung des Motors im Normalbetrieb angelegten Spannung nicht ausreichend. D. h., die an die Hauptwicklung angelegte Spannung erfährt in jeder Halb­ periode eine Polaritätsumkehr, ob sie nun während der ersten oder der zweiten Halbperiode positiv ist, und ohne Wechselwirkung mit der Hilfswicklung kann eine Umschaltung nicht erfolgen.

Eine Möglichkeit zur Umschaltung des Motors besteht darin, den Motor anzuhalten und dann die Hilfs- bzw. Anlaufwick­ lung mit entgegengesetzter Polarität relativ zur Hauptwick­ lung wieder zu erregen, oder umgekehrt. Dadurch würde der Motor in Gegenrichtung umlaufen. Dieses Verfahren, bei dem der Motor vor der Umschaltung angehalten wird, ist in den verschiedensten Anwendungsfällen, in denen eine Sofortum­ schaltung während des Betriebs in einer bestimmten Richtung notwendig oder erwünscht ist, z. B. bei einem elektrischen Hebezeugmotor, entweder nachteilig oder nicht akzeptabel.

Bei einem weiteren bekannten Umschaltsystem wird ein mecha­ nischer Fliehkraft-Trennschalter in Kombination mit einem vom Bediener manuell bedienten mechanischen Umkehrschalter eingesetzt. Der bedienerbetätigte Umkehrschalter steuert einen ersten Satz externer Schalter, die eine Spannung einer ersten Polarität an die Anlaufwicklung anlegen, und einen zweiten Satz externer Schalter, die eine zweite Span­ nung entgegengesetzter Polarität von der Wechselstromver­ sorgung an die Anlaufwickung anlegen. Der Fliehkraftschal­ ter ist beim Erststart des Motors normalerweise geschlos­ sen, so daß die Anlaufwicklung an die Wechselstromversor­ gung angeschlossen ist. Der Fliehkraftschalter öffnet auto­ matisch, wenn die Motordrehzahl ungefähr 80% der Synchron­ geschwindigkeit erreicht hat, so daß die Anlaufwicklung von der Wechselstromversorgung getrennt wird. Der Fliehkraft­ schalter weist zwei Kontaktpaare auf, und zwar ein erstes Kontaktpaar, das Strom durch die Anlaufwicklung in eine Richtung liefert, wenn der zugehörige Satz externer Schal­ ter geschlossen ist, und ein zweites Kontaktpaar, das Strom durch die Anlaufwicklung in Gegenrichtung liefert, wenn der zugehörige Satz externer Schalter geschlossen ist. Beim Ersteinschalten des Motors sind beide Kontaktpaare ge­ schlossen, und ein Satz externer Schalter ist geschlossen, so daß Strom in eine Richtung durch die Anlaufwicklung zu­ geführt wird. Wenn der Motor umzulaufen beginnt, wird ein Schleifkontakt durch die Rotation des Motors durch Reibung in eine erste vorbestimmte Lage nahe dem ersten Kontaktpaar gezogen, und wenn der Fliehkraftbetätiger wirksam wird, beaufschlagt er den Schleifkontakt zum Öffnen des ersten Paars von Fliehkraftschalterkontakten, um die Anlaufwick­ lung von der Wechselstromversorgung zu trennen. Wenn der Bediener im Normalbetrieb die externen Umkehrschalter manuell betätigt, wird ein anderer elektrischer Stromkreis geschlossen, und zwar durch das geschlossene zweite Paar von Fliehkraftschalterkontakten, so daß durch die Anlauf­ wicklung in Gegenrichtung Strom zugeführt und dadurch der Motor mit einem Umkehrdrehmoment beaufschlagt wird. Während der Motor abgebremst wird, schließt der Fliehkraftschalter, wodurch wiederum der Schleifkontakt in Axialrichtung bewegt wird und das erste Paar von Fliehkraftschalterkontakten schließt, die sich nunmehr im Leerlaufzustand befinden. Wenn der Motor in die Gegenrichtung umzulaufen beginnt, wird der Schleifkontakt durch Reibung in eine zweite Lage nahe dem zweiten Paar von Fliehkraftschalterkontakten ge­ zogen. Wenn die Motordrehzahl ungefähr 80% der Synchron­ geschwindigkeit in dieser Gegenumlaufrichtung erreicht hat, öffnet der Fliehkraftschalter, wodurch der Schleifkontakt in Axialrichtung bewegt wird und das zweite Kontaktpaar öffnet und die Anlaufwicklung von der Wechselstromversor­ gung trennt. Der Arbeitszyklus kann wiederholt werden, wobei der Bediener manuell die externen Umkehrschalter be­ tätigt, um einen elektrischen Stromkreis durch das erste Kontaktpaar zu schließen. Diese Schaltanordnung ist typi­ scherweise als "Iron-Fireman"-Anordnung bekannt. Ein wei­ teres Beispiel hierfür ist der Reverswitch R 98-1 von General Electric. Mit einer derartigen Anordnung erfolgt eine Sofortumschaltung (d. h. eine unmittelbare Beaufschla­ gung mit Umkehrdrehmoment), weil der Schleifkontakt durch die Rotation des im Normalbetrieb laufenden Motors so bewegt wird, daß er in der richtigen Lage und bereit zur Motorumschaltung ist. Diese Anordnung ist zwar für den gewünschten Zweck brauchbar; sie weist aber trotzdem die einem mechanischen Betätigungssystem anhaftenden Probleme auf, z. B. begrenzte Lebensdauer, übermäßige Überschläge zwischen Kontakten infolge von unkontrolliertem Schalten, Ermüdung, Reibung, und zwar insbesondere das Mitziehen des Schleifkontakts, Schwingungen, die Einbaulage, Verschleiß an Kontakten und Schleifkontakt etc.

Wie bei der eingangs genannten Palaniappan-Anmeldung be­ steht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereit­ stellung eines Umschaltsystems für einen Einphasen-Wechsel­ strommotor unter Ausschaltung der vorgenannten Probleme, wobei ein elektronisches Umschaltsystem die Polaritätsum­ kehr elektrisch erfaßt und die Anlaufwicklung automatisch wieder an die Wechselstromversorgung anschaltet. Diese Umschaltmethode ist unabhängig von der Kontaktübertragungs­ zeit des Umschalters. Z. B. kann der Bediener eines Hebe­ zeugs sofort von oben nach unten fahren, ohne daß er den Umschalter momentan in einer mittleren Aus-Stellung halten muß, bevor er ihn in die Gegenrichtungslage bewegt. Bei der Palaniappan-Anmeldung und bei der vorliegenden Erfindung wird die Polaritätsumkehr sofort erkannt, indem erfaßt wird, wenn die Spannung einer der beiden Wicklungen, also der Haupt- oder der Anlaufwicklung, sich aus einer Voreil- in eine Nacheillage relativ zur jeweils anderen Spannung verschiebt, und die Anlaufwicklung wird sofort wieder an die Wechselstromversorgung angeschaltet, so daß durch die Polaritätsumkehr zwischen der Haupt- und der Anlaufwicklung der Motor mit einem Gegendrehmoment beaufschlagt wird, wodurch er abgebremst und in Gegenumlaufrichtung beschleu­ nigt wird.

Das Sofort-Umschaltsystem nach der Erfindung für einen Ein­ phasen-Wechselstrommotor mit einer Haupt- und einer Hilfs­ wicklung, die beide an eine Wechselstromversorgung an­ schaltbar sind, umfassend einen Anlaufschalter zum automa­ tischen Verbinden bzw. Trennen der Hilfswicklung mit bzw. von der Wechselstromversorgung im Anlauf- bzw. im Normal­ betrieb, und einen bedienerbetätigten Umschalter zur Pola­ ritätsumkehr der von der Wechselstromversorgung an die eine Wicklung angelegten Spannung relativ zur anderen Wicklung, ist gekennzeichnet durch eine Erfassungsstufe, die die Polaritätsumkehr während des Normalbetriebs erfaßt und die Hilfswicklung automatisch wieder an die Wechselstromver­ sorgung anschaltet, wobei die Erfassungsstufe aufweist: einen ersten Spannungsfühler, der die Hauptwicklungsspan­ nung erfaßt, einen zweiten Spannungsfühler, der die Hilfswick­ ungsspannung erfaßt, und einen dritten Spannungsfühler, der einen Spannungsvergleicher enthält, dem von einem der bei­ den vorgenannten Spannungsfühler ein Bezugseingangsimpuls und von dem anderen Spannungsfühler ein Vergleichseingangs­ impuls zugeführt ist und dessen Ausgangsimpuls den Anlauf­ schalter aktiviert, so daß dieser bei Polaritätsumkehr die Hilfswicklung wieder an die Wechselstromversorgung an­ schaltet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Umkehrschalteranordnung;

Fig. 2 ein Schaltbild der erfindungsgemäß aufgebauten Schaltung;

Fig. 3 ein Signalverlaufsdiagramm, das den Betrieb der Anlaufschaltung von Fig. 2 verdeutlicht (entsprechend einer eigenen US-Patentanmeldung vom 14. Juli 1986 (Wrege et al.));

Fig. 4 einen Schaltbildausschnitt einer Abwandlung von Fig. 2 gemäß der genannten Wrege-Anmel­ dung; und

Fig. 5 Signalverläufe, die den Betrieb der Sofort- Umkehrschaltung von Fig. 2 gemäß der Erfindung verdeutlichen.

Ein Einphasen-Wechselstrommotor hat eine Hauptwicklung zum Betreiben des Motors und eine Anlauf- bzw. Hilfswicklung zum Anlaufen des Motors, wobei die Hilfswicklung erregt wird, wenn der Motor aus der Ruhestellung anläuft, und dann in vielen Fällen bei einer bestimmten Motordrehzahl abge­ schaltet wird. Die Erregerfelder in der Haupt- und der Hilfswicklung werden z. B. durch Kapazität, Induktivität, Widerstand od. dgl. phasenverschoben, um ein Anlauf- und/ oder Normalbetriebsdrehmoment auszubilden.

Fig. 1 zeigt ein bekanntes Anlaufsystem eines Einphasen­ motors mit Anlaufkondensator, wobei ein Umschaltkreis vor­ gesehen ist. Eine Hauptwicklung 1 und eine Hilfswicklung 2 des Einphasen-Wechselstrommotors sind über einen Haupt­ schalter 3 mit einer Wechselstromversorgung 4 verbunden. Ein Kondensator 5 sorgt für eine zusätzliche Phasenver­ schiebung für das Anlaufdrehmoment. Wenn der Motor eine bestimmte Grenzdrehzahl erreicht, wird ein Schalter 6 geöffnet und trennt die Hilfswicklung 2 von der Wechsel­ stromversorgung 4.

Es sind verschiedene Ausführungsformen des Schalters 6 und Stellmittel dafür bekannt. Bei einer Anordnung sind auf der Motorwelle bzw. dem Läufer ein mechanischer Schalter und ein Fliehkraftbetätiger angeordnet. Bei einer bestimmten Grenzdrehzahl werden Fliehkraftgewichte nach radial außen bewegt und öffnen den Schalter. Ein bestimmter mechanischer Fliehkraftschalter, der für Umschaltvorgänge verwendet wer­ den kann, ist allgemein als "Iron-Fireman"-Schalter zur Verwendung in der Hebezeugindustrie bekannt. Ein weiteres Beispiel für den Schalter 6 ist der Reverswitch R 98-1, 8422 von General Electric.

Fig. 1 zeigt den Aufwärtszustand des Schalters 6, wobei externe bedienerbetätigte Aufwärts-Schalter 207, 208 und 209 geschlossen und externe bedienerbetätigte Abwärts­ Schalter 210, 211 und 212 geöffnet sind. Bei dieser Kon­ figuration wird an beide Wicklungen 1 und 2 Spannung der­ selben Polarität von der Wechselstromversorgung 4 angelegt, und der Strom fließt während jeder Halbperiode in gleicher Richtung durch die Wicklungen. Der Schalter 6 ist ein mechanischer richtungsempfindlicher Fliehkraftschalter und wird geschlossen, wenn der Motor außer Betrieb ist und wenn der Motor anläuft, und wird geöffnet, wenn der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht, so daß die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversorgung 4 getrennt wird.

Der Schalter 6 umfaßt einen ersten Hebelkontaktarm 213, der normalerweise an einem ortsfesten Kontakt 213 a anliegt. Der Schalter 6 umfaßt einen zweiten Hebelkontaktarm 214, der normalerweise an einem ortsfesten Kontakt 214 a anliegt. In der Ruhestellung und beim Anlaufen, wobei der Fliehkraft­ schalter geschlossen ist, hält er einen Schleifkontakt 215 außer Kontakt mit den Kontaktarmen 213 und 214. Wenn beim Anlaufvorgang der Motor umzulaufen beginnt, zieht er den Schleifkontakt 215 durch Reibung in eine von der Umlauf­ richtung, z. B. im Uhrzeigersinn nach Fig. 1, abhängige Stellung angrenzend an den Kontaktarm 213. Wenn der Motor die vorgegebene Drehzahl erreicht hat und der Fliehkraft­ betätiger wirksam wird, betätigt er den Schleifkontakt 215 derart, daß dieser am Kontaktarm 213 anschlägt und diesen vom Kontakt 213 a löst und die Kontakte 213 und 213 a öffnet, um dadurch die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversor­ gung 4 zu trennen. Der Motor befindet sich nunmehr im Nor­ malbetriebszustand.

Während dieses Betriebszustands sind die Kontakte 214 und 214 a geschlossen, sind jedoch spannungslos, weil die Ab­ wärts-Schalter 210 und 211 geöffnet sind. Wenn der Bediener manuell den Umkehrschalter in seine Abwärts-Stellung betä­ tigt, werden die Aufwärts-Schalter 207, 208 und 209 geöff­ net, und die Abwärts-Schalter 210, 211 und 212 werden ge­ schlossen. Dadurch werden die Hauptwicklung 1 und die Hilfswicklung 2 mit entgegengesetzter Polarität an die Wechselstromversorgung 4 angeschlossen. Z. B. fließt wäh­ rend der ersten Halbperiode der Wechselstromversorgung 4 Strom abwärts durch die Hauptwicklung 1. Ebenfalls während dieser ersten Halbperiode fließt Strom von der Wechsel­ stromversorgung 4 abwärts durch den geschlossenen Schalter 210, dann aufwärts durch die Hilfswicklung 2, den Konden­ sator 5 und dann durch den Kontaktarm 214 und den Kontakt 214 a und abwärts durch den geschlossenen Schalter 211. Somit wird an den Motor ein Umkehrdrehmoment angelegt, und der Motor wird auf die Drehzahl Null heruntergebremst und beschleunigt dann in die entgegengesetzte Umlaufrichtung. Wenn der Motor unter eine bestimmte Einschaltgeschwindig­ keit abgebremst wird, schließt der Fliehkraftschalter, wodurch der Schleifkontakt 215 außer Anlage mit dem Kon­ taktarm 213 gebracht wird, so daß sich die Kontakte 213 und 213 a wieder schließen. Die Kontakte 213 und 213 a sind nun­ mehr spannungslos, weil die Schalter 207 und 208 geöffnet sind. Wenn der Motor in Gegenrichtung umzulaufen beginnt, nimmt er den Schleifkontakt 215 durch Reibung in diese Gegenrichtung, also im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 1, in eine zweite Lage nahe dem Kontaktarm 214 mit. Wenn der Motor eine vorbestimmte Abschaltgeschwindigkeit in dieser Gegenumlaufrichtung erreicht, wird der Fliehkraftbetätiger wirksam und betätigt den Schleifkontakt 215, so daß dieser den Kontaktarm 214 berührt und ihn vom ortsfesten Kontakt 214 a löst, wodurch die Kontakte 214 und 214 a geöffnet wer­ den und die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversorgung 4 trennen.

Fig. 2 zeigt eine elektronische Schaltung, die den mecha­ nischen Fliehkraftschalter ersetzt. Dabei werden in geeig­ neten Fällen gleiche Bezugszeichen verwendet. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die elektronische Schal­ tung in Verbindung mit einer Motoranlaufschaltung gemäß der genannten Wrege-Anmeldung verwendet, die einen kostengün­ stigen, last- und drehzahlempfindlichen Motorsteuer-Anlauf­ kreis und ein Anlaufwicklungs-Trennsystem angibt, wobei relative Größen von Haupt- und Anlaufwicklungsspannungen miteinander verglichen werden.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Steuerung des Trenn- oder Startschalters 6 einschließlich eines Anlaufkreises ent­ sprechend der genannten Wrege-Anmeldung, ferner zeigt sie ein Sofort-Umschaltsystem gemäß der Erfindung.

Die Schaltung von Fig. 2 ist an Klemmen T 1, T 2, T 3 und T 4 angeschlossen, die den entsprechenden Klemmen T 1- T 4 des bedienerbetätigten Vielpol-Umschalters entsprechen. Die Schaltung steuert den Startschalter 6, der durch die Wech­ selstromtriode bzw. den Triac 74 gebildet ist, so daß dieser automatisch die Hilfswicklung 2 während des Anlau­ fens bzw. im Normalbetrieb an die Wechselstromversorgung 4 anschaltet bzw. davon trennt. Der bedienerbetätigte Umkehr­ schalter ist bei 207-212 gezeigt und dient der Polaritäts­ umkehrung der von der Wechselstromversorgung an eine der Wicklungen angelegten Spannung relativ zur anderen Wick­ lung. Die Schaltung erfaßt diese Polaritätsumkehr elek­ trisch während des Normalbetriebs und schaltet die Hilfs­ wicklung 2 automatisch an die Wechselstromversorgung 4 an durch Schließen des Schalters 6, d. h. durch Vorspannen des Triac 74 in den leitenden Zustand, wie noch erläutert wird.

Ein Hauptspannungsdetektor mit einer Diode 10 ist der Hauptwicklung 1 parallelgeschaltet und erfaßt die Größe der Hauptwicklungs-Wechselspannung. Die Hauptwicklungsspannung wird über Gleichrichterdioden 14 und 10 und Widerstände 16, 18, 20 und 28 erfaßt und von Kondensatoren 22 und 24 ge­ filtert. Die Spannung am Verknüpfungspunkt 26 wird von einem Spannungsteiler verringert, der durch den Widerstand 16 auf der einen Seite des Verknüpfungspunkts und die Parallelschaltung des Widerstands 28 und der Reihenwider­ stände 18 und 20 auf der anderen Seite des Verknüpfungs­ punkts gebildet ist. Die Spannung am Verknüpfungspunkt 30 ist die Spannung am Verknüpfungspunkt 26 minus dem Span­ nungsabfall an der Diode 10. Die Spannung am Verknüpfungs­ punkt 32 ist die Spannung am Verknüpfungspunkt 30, ver­ mindert durch den von den Widerständen 18 und 20 gebildeten Spannungsteiler. Die Spannungen an den Verknüpfungspunkten 30 und 32 sind von der Wechselstromleitung abgeleitet und bilden relativ dazu Bezugsspannungen für den Abschaltver­ gleicher 61 und den Einschalt- bzw. Wiederanlaufvergleicher 62, die noch erläutert werden. Diese Ab- und Einschalt- Bezugsspannungen ändern sich mit der Netzspannung und sor­ gen damit für deren Abgleich und ermöglichen es, daß die Abschaltdrehzahl und die Wiedereinschaltdrehzahl des Motors relativ unabhängig von der Netzspannung sind. Die Wieder­ einschaltspannung am Verknüpfungspunkt 32 ist niedriger als die Abschaltspannung am Verknüpfungspunkt 30.

Ein Hilfsspannungsdetektor mit der Diode 12 ist der Hilfs­ wicklung 2 parallelgeschaltet und erfaßt die Größe der Hilfswicklungs-Wechselspannung. Die Hilfswicklungsspannung wird von dem Spannungsteilernetzwerk verringert, das durch Widerstände 34 und 36 gebildet ist, von der Einweggleich­ richterdiode 12 und einem Widerstand 38 erfaßt und von einem Kondensator 40 gefiltert. Die erfaßte Hilfswicklungs­ spannung am Verknüpfungspunkt 42 wird sowohl dem Abschalt­ vergleicher 61 als auch dem Einschaltvergleicher 62 zum Vergleich mit den jeweiligen schwebenden Hauptwicklungs- Netzbezugsspannungen zugeführt.

Eine einweggleichgerichtete Gleichspannungsversorgung führt von der Wechselstromversorgung über die Diode 14 und Wider­ stände 44, 46 und 94, wird von einer Z-Diode 48 begrenzt und von einem Kondensator 50 gefiltert, so daß am Verknüp­ fungspunkt 52 eine unveränderliche Bezugsgleichspannung von in diesem Fall 12 V anliegt, die die Steuerschaltung in zu erläuternder Weise speist.

Ebenso wie in der eigenen US-Patentanmeldung Serial-Nr. 680 489 (Shemanske) verwendet die Schaltung von Fig. 2 einen Vierfach-Vergleicherchip (z. B. LM339), wobei die vom Hersteller festgelegten Anschlußzuordnungen der Klarheit halber gezeigt sind. Ein erster, zweiter, dritter und vier­ ter Vergleicher 61, 62, 63 und 64 sind auf dem Chip vorge­ sehen. Bei der vorliegenden Anmeldung und der bereits ge­ nannten Wrege-Anmeldung entfällt das Flipflop 21 aus Fig. 4 der genannten Shemanske-Anmeldung, und die Flipflopfunktion wird durch eine zu erläuternde Festverdrahtung zwischen den Vergleichern erhalten.

Der negative Eingang am Anschluß 10 des Vergleichers 61 dient als Bezugseingang und ist an den Verknüpfungspunkt 30 angeschlossen. Der positive Eingang am Anschluß 11 des Ver­ gleichers 61 ist der Vergleichseingang und mit dem Verknüp­ fungspunkt 42 verbunden. Wenn die Größe der Hilfswicklungs­ spannung am Verknüpfungspunkt 42 auf oder über einen vor­ bestimmten Abschaltwert relativ zur Größe der Hauptwick­ lungsspannung am Verknüpfungspunkt 30 als Funktion der einer bestimmten Abschaltdrehzahl entsprechenden Motordreh­ zahl ansteigt, wird der Ausgang 13 des Vergleichers 61 hoch, so daß ein Abschaltsignal erhalten wird. Der dritte Vergleicher 63 hat einen positiven Eingang 7, der als Bezugseingang dient, und ist über einen Widerstand 66 mit der geregelten Gleichspannungsversorgung am Verknüpfungs­ punkt 52 verbunden und empfängt eine verringerte Spannung am Verknüpfungspunkt 72, die durch den von Widerständen 66 und 118 gebildeten Spannungsteiler geteilt ist. Der nega­ tive Eingang 6 des Vergleichers 63 ist der Vergleichsein­ gang und empfängt das hohe Abschaltsignal vom Vergleicher 61 über eine Diode 68, wobei das hohe Signal am Anschluß 6 den Ausgang 1 des Vergleichers 63 niedrig macht. Der Ver­ gleicher 63 vergleicht den Ausgang des Vergleichers 61 mit der Bezugsspannung am Verknüpfungspunkt 72 von der Gleich­ spannungsversorgung am Verknüpfungspunkt 52 und gibt am Anschluß 1 ein niedriges Abschaltsignal aus, wenn das hohe Abschaltsignal am Anschluß 6 in einer bestimmten Polari­ tätsrichtung auf oder über einen vorbestimmten Wert relativ zur Bezugsspannung am Anschluß 7 ansteigt. Das niedrige Abschaltsignal am Anschluß 1 wird über einen Widerstand 70 dem vierten Vergleicher 64 am Anschluß 4 zugeführt, der der negative Eingang ist, und dient als Vergleichseingang für den Vergleicher 64. Der positive Eingang des Vergleichers 64 am Anschluß 5 ist der Bezugseingang und mit dem Anschluß 7 des Vergleichers 63 am gemeinsamen Verknüpfungspunkt 72 verbunden. Wenn der Ausgangsanschluß 1 des Vergleichers 63 niedrig wird, wird der Eingangsanschluß 4 des Vergleichers 64 ebenfalls niedrig, wogegen der Ausgangsanschluß 2 des Vergleichers 64 hoch wird, so daß ein Abschaltsignal zum Schalter 6 geliefert wird, das wiederum die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversorgung 4 trennt, wie noch beschrie­ ben wird. Der Spannungsvergleicher 64 vergleicht am Eingang 4 den Ausgang des Vergleichers 63 mit der Bezugsspannung am Anschluß 5 und gibt das hohe Abschaltsignal am Anschluß 2 aus, wenn das niedrige Abschaltsignal vom Vergleicher 63 in einer bestimmten Polaritätsrichtung auf oder unter einen vorbestimmten Wert relativ zur Bezugsspannung am Anschluß 5 abfällt.

Der Schalter 6 umfaßt eine bekannte Einwegtreiberstufe, z. B. einen MOC3023. Der Schalter 6 umfaßt einen Leistungs­ triac 74 in Reihe mit dem Kondensator 5 und der Hilfswick­ lung 2 parallel zur Wechselstromversorgung 4 sowie einen Steuerkreis mit einem lichtempfindlichen Triac 76 zur Steuerung des Durchlaßzustands des Triacs 74. Der Triac­ anschluß 78 ist mit einer Seite des Kondensators 5 gekop­ pelt, und der Triacanschluß 80 ist mit der Wechselstrom­ versorgung 4 gekoppelt. Wenn der Anschluß 78 in bezug auf den Anschluß 80 positiv und der Triac 76 stromführend ist, fließt Strom vom Anschluß 78 durch Begrenzungswiderstände 82 und 84 und durch den Triac 76 zum Gate 86 des Triac 74 und spannt letzteren in den Leitungszustand vor, so daß Anlaufstrom durch den Triac 74 zwischen den Anschlüssen 78 und 80 fließt. Ein Kondensator 88 und ein Widerstand 82 bilden ein Überspannungsschutznetzwerk für den Optotriac- Treiber 76. Ein Widerstand 90 sorgt für Gate-Stabilität. Der lichtempfindliche Triac 76 ist optisch mit einer LED 92 gekoppelt und wird von dieser aktiviert, um den Leitzustand des Triac 76 und dadurch den Leitzustand des Triac 74 ein­ zuleiten. Wenn der Ausgang 2 des Vergleichers 64 niedrig wird, wird ein Kreis von der geregelten Gleichspannungs­ versorgung am Verknüpfungspunkt 52 durch die LED 92 und den Widerstand 96 geschlossen, so daß die LED 92 Licht an den lichtempfindlichen Triac 76 abgibt und diesen aktiviert.

Die Initialisierung erfolgt durch einen RC-Zeitgeber mit einem Kondensator 98 und einem Widerstand 100. Beim Erst­ einschalten durch Schließen des Schalters 3 fließt Strom vom Verknüpfungspunkt 52 durch den Kondensator 98 und die Diode 102 zum Eingang 4 des Vergleichers 64, so daß dessen Ausgang am Anschluß 2 niedrig wird, wodurch die LED 92 und die Triacs 76 und 74 aktiviert werden, so daß die Hilfs­ wicklung 2 bei der Erstaktivierung des Motors mit der Wech­ selstromversorgung 4 verbunden wird. Wenn der Motor die Abschaltdrehzahl erreicht, steigt die Spannung am Verknüp­ fungspunkt 42 am Eingang 11 des Vergleichers 61 auf den vorbestimmten Abschaltwert relativ zur Spannung am Verknüp­ fungspunkt 30 am Eingang 10 des Vergleichers 61, und der Ausgang des Vergleichers 61 am Anschluß 13 wird hoch, und dieses Abschaltsignal wird dem Eingang 6 des Vergleichers 63 zugeführt, so daß dessen Ausgang am Anschluß 1 niedrig wird, und dieses niedrige Abschaltsignal wird über den Widerstand 70 dem Eingang 4 des Vergleichers 64 zugeführt, wodurch dessen Ausgang am Anschluß 2 hoch wird, und dieses hohe Abschaltsignal verhindert die Leitung durch die Diode 92 und schaltet somit den Triac 76 ab, der wiederum den Triac 74 abschaltet, wodurch die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversorgung getrennt wird.

Fig. 3 zeigt die Netzwechselspannung an der Hauptwicklung 1 als am Verknüpfungspunkt 104 auftretend und zeigt ferner die Spannung der Hilfswicklung als am Verknüpfungspunkt 106 auftretend. Ferner zeigt Fig. 3 die gefilterte einweg­ gleichgerichtete Abschalt-Bezugswechselspannung am Verknüp­ fungspunkt 32 und die gefilterte einweggleichgerichtete Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 42. Beim Ab­ schaltvorgang steigt die gefilterte einweggleichgerichtete Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 42 auf die gefilterte einweggleichgerichtete Abschalt-Bezugswechsel­ spannung am Verknüpfungspunkt 30 an, wie am Schnittpunkt 108 gezeigt ist, und die Hilfswicklung 2 wird in der erläu­ terten Weise von der Wechselstromversorgung 4 getrennt. Die Größen der Haupt- und der Hilfswicklungsspannungen werden in der beschriebenen Weise miteinander verglichen, und die Hilfswicklung 2 wird getrennt, wenn die Hilfswicklungsspan­ nung am Verknüpfungspunkt 42 einschließlich der Komponenten von der Wechselstromversorgung 4 und von der rotations­ induzierten Spannung infolge der Umdrehung des Läufers auf einen vorbestimmten Abschaltwert wie z. B. 108 relativ zu der Hauptwicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 30 an­ steigt.

Nachdem die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversorgung 4 getrennt ist, erscheint immer noch eine Spannung an der Hilfswicklung 2 aufgrund der Umlaufbewegung des Läufers, der in der Hilfswicklung 2 durch die Rotation eine Spannung induziert. Der Wiedereinschalt-Vergleicher 62 erfaßt eine rotationsinduzierte Spannung in der Hilfswicklung während des Normalbetriebs des Motors nach dem Anlaufen, d. h. nachdem die Hilfswicklung 2 von der Wechselstromversorgung 4 getrennt ist. Der Wiedereinschalt-Vergleicher 62 erfaßt eine vorgegebene Abnahme der induzierten Spannung in der Hilfswicklung, z. B. am Einschaltschnittpunkt 110 (Fig. 3), die einem Überlastzustand des Motors entspricht, und zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Vergleicher 62 das vorgenannte Einschaltsignal an seinem Ausgangsanschluß 14, so daß der Schalter 6 eingeschaltet wird und die Hilfswicklung 2 wieder mit der Wechselstromversorgung 4 verbindet, so daß die Hilfswicklung wieder erregt wird. Der Motor wird ohne manuellen Eingriff automatisch wieder gestartet. Wenn der Motor schneller wird, steigt die Größe der Spannung am Ver­ knüpfungspunkt 42 wiederum auf oder über den vorbestimmten Abschaltwert relativ zur Spannung am Verknüpfungspunkt 30 an, z. B. am Schnittpunkt 112, und der Schalter 6 wird ab­ geschaltet und trennt die Hilfswicklung 2 wieder von der Wechselstromversorgung 4 nach dem automatischen Wiederan­ laufen. Die Einschaltdrehzahl ist niedriger als die Ab­ schaltdrehzahl.

Wenn die rotationsinduzierte Spannung an der Hilfswicklung 2, die am Verknüpfungspunkt 42 und am Eingang 8 des Ver­ gleichers 62 liegt, auf einen vorbestimmten Einschaltwert relativ zur Größe der Hauptwicklungsspannung am Verknüp­ fungspunkt 32 und Eingangsanschluß 9 als Funktion der einer bestimmten Einschaltdrehzahl entsprechenden Motordrehzahl abnimmt, wird das Ausgangssignal des Vergleichers 62 am Anschluß 14 hoch und liefert ein Einschaltsignal. Dieses hohe Einschaltsignal wird über die Diode 114 dem Eingangs­ anschluß 4 des Vergleichers 64 zugeführt, so daß dessen Ausgangssignal am Anschluß 2 niedrig wird, wodurch wiederum der Stromfluß durch die LED 92 ermöglicht wird und somit die Triacs 76 und 74 aktiviert werden und die Hilfswicklung 2 an die Wechselstromversorgung 4 anschalten. Der Niedrig­ pegel am Ausgangsanschluß 2 des Vergleichers 64 wird über den Widerstand 116 auch an den Eingangsanschluß 6 des Ver­ gleichers 63 geführt, wodurch der Ausgangsanschluß 1 hoch wird, und dieser Hochpegel wird über den Widerstand 70 an den Eingangsanschluß 4 des Vergleichers 64 geführt, wodurch der Flipflop- oder Speichereffekt vervollständigt und ein Speicherzustand hergestellt wird. Die Widerstände 120, 122 und 124 sind Pull-up-Widerstände an den Ausgängen der je­ weiligen Vergleicher.

Fig. 4 zeigt die Anwendung in einem kondensatorbetriebenen Motor mit einem Betriebskondensator 130, der zwischen Ver­ knüpfungspunkten 80 und 106 in Reihe mit der Hilfswicklung 2 liegt. Der Klarheit halber werden, wo möglich, gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet. Im Steuerkreis des Leistungstriac 74 ist ein höheres Stehspannungsvermögen vorgesehen durch zwei in Reihe liegende lichtempfindliche Triacs 76 a und 76 b, die optisch in den Leitungszustand an­ gestoßen werden durch entsprechende LED′s 92 a und 92 b, die zwischen dem Verknüpfungspunkt 52 und dem Widerstand 96 in Reihe liegen. Der Kondensator 88 kann entfallen, weil ein Parallelkondensator 130 bereits in der Schaltung vorgesehen ist. Widerstände 132 und 134 haben die Funktion, Spannungs­ spitzen oder Einschwingzustände auszugleichen und aufzu­ teilen, um ein unerwünschtes dv/dt-Einschalten zu verhin­ dern.

Die vorstehend erläuterte Schaltung gleicht derjenigen der genannten Wrege-Anmeldung, und wo möglich werden der Klar­ heit halber gleiche Bezugszeichen verwendet. Kondensatoren 117 und 119 sind zusätzlich vorgesehen für eine weitere Filterung an den Eingängen der entsprechenden Spannungs­ vergleicher 63 und 64.

Wie bei der genannten Palaniappan-Anmeldung wird durch die Erfindung ein elektronisches System angegeben, das elek­ tronisch eine Polaritätsumkehr durch den Bediener über den Umkehrschalter 207-212 während des Normalbetriebs erfaßt und die Hilfswicklung 2 automatisch wieder an die Wechsel­ stromversorgung 4 anschaltet. Diese Funktion wird gemäß der Erfindung mit vereinfachten Schaltungsmitteln sowie mit niedrigerem Kosten- und Teileaufwand erreicht. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Erfindung eine einfache Zusatz-Option für die genannte Wrege-Schaltung mit einfachen Anschlüssen (noch zu erläutern) an diese in sol­ chen Anwendungsfällen bietet, in denen eine Sofortumschal­ tung erwünscht ist.

Nach Fig. 2 bilden die Diode 14, die Widerstände 44, 46 und 94, die Z-Diode 48 und der Kondensator 50 die genannte Spannungsversorgung und Bezugsspannung am Verknüpfungspunkt 52 für die Vergleicher 61-64. Der Verknüpfungspunkt 52 bil­ det außerdem eine Spannungsversorgung und Bezugsspannung für Spannungsvergleicher 221, 222 und 223, die Teil eines weiteren Vierfach-Vergleicherchips (z. B. LM339) sind, wobei der Klarheit halber die vom Hersteller bezeichneten Anschlußnummern angegeben sind. Widerstände 226, 228 und 230 sind Pull-up-Widerstände an den Ausgängen der jeweili­ gen Vergleicher 221, 222 und 223, und ein Kondensator 232 hat eine der Störsicherheit dienende Filterfunktion. Die Spannung vom Verknüpfungspunkt 52 auf Leitung 234 wird von einem durch Widerstände 236 und 238 gebildeten Spannungs­ teiler verringert und liefert eine Bezugsspannung am Ver­ knüpfungspunkt 240, am positiven Eingangsanschluß 5, der als Bezugseingang des Spannungsvergleichers 221 dient, und am negativen Eingangsanschluß 6, der als Bezugsspannungs­ eingang des Spannungsvergleichers 222 dient.

Ein Hauptspannungsdetektor ist durch eine Diode 242 gebil­ det, die am Verknüpfungspunkt 104 mit dem Anschluß T 2 ver­ bunden ist und die Spannung an der Hauptwicklung 1 erfaßt. Die Hauptwicklungsspannung wird durch die Diode 242 erfaßt und am Verknüpfungspunkt 244 durch den aus den Widerständen 246 und 248 gebildeten Spannungsteiler verringert und von einem Kondensator 250 gefiltert und von einer Z-Diode 252 begrenzt. Der Kondensator 250 bildet in Verbindung mit den Widerständen 246 und 248 ein RC-Filterglied zum Ausfiltern von Einschwingspannungsrauschen, das auf der Netzleitung bei T 2 auftreten kann. Somit wird am Verknüpfungspunkt 244 eine einweggleichgerichtete und gefilterte Spannung bereit­ gestellt. Ein Hilfsspannungsdetektor ist durch eine Diode 254 gebildet, die die Spannung an der Hilfswicklung 2 erfaßt. Die Hilfswicklungsspannung wird am Verknüpfungs­ punkt 106 bei T 4 über die Diode 254 erfaßt und am Verknüp­ fungspunkt 256 durch den aus Widerständen 258 und 260 gebildeten Spannungsteiler verringert, von einem Konden­ sator 262 gefiltert und von einer Z-Diode 264 begrenzt. Bei der gezeigten Ausführungsform begrenzen Z-Dioden 252 und 264 die Spannung an den jeweiligen Verknüpfungspunkten 244 und 256 und entsprechenden Eingängen 4 und 7 der jeweiligen Vergleicher 221 und 222 auf einen Höchstwert von 9 V, wo­ durch sichergestellt ist, daß die Vergleicher 221 und 222 innerhalb ihrer Nennspannungen betrieben werden. Ebenfalls bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Spannung auf der Gleichspannungsleitung 234, 12 V und wird am Ver­ knüpfungspunkt 240 auf 4 V heruntergeteilt als die Ein­ gangsbezugsspannung zu den Anschlüssen 5 bzw. 6 der Ver­ gleicher 221 bzw. 222.

Der Spannungsvergleicher 221 hat einen Bezugseingang am Anschluß 5 von der Spannungsversorgung und einen Ver­ gleichseingang am Anschluß 4 vom Hauptspannungsfühler über die Diode 242 und vergleicht die Hauptwicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 244 mit der Bezugsspannung am Verknüp­ fungspunkt 240 und erzeugt Ausgangsimpulse aufgrund einer bestimmten Polarität und Größe der Hauptwicklungsspannung relativ zur Bezugsspannung. T 2 in Fig. 5 zeigt den Span­ nungsverlauf an der Klemme T 2 und am Verknüpfungspunkt 104. 266 ist der Spannungsverlauf am Ausgangsanschluß 2 des Ver­ gleichers 221 auf Leitung 266. Wenn die Hauptwicklungsspan­ nung am Verknüpfungspunkt 244 unter die 4 V am Verknüp­ fungspunkt 240 abfällt, wird der Ausgang am Anschluß 2 auf Leitung 266 hoch, wie bei 268 gezeigt ist (Fig. 5), und ergibt einen Impuls 270, der andauert, bis die Hauptwick­ lungsspannung am Verknüpfungspunkt 244 über die 4 V am Ver­ knüpfungspunkt 240 ansteigt; zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgang 2 auf Leitung 266 niedrig, wie bei 272 in Fig. 5 gezeigt ist.

T 4 in Fig. 5 zeigt den Hilfsspannungsverlauf an der Klemme T 4 und am Verknüpfungspunkt 106. Beim Ersteinschalten eilt die Hilfswicklungsspannung der Hauptwicklungsspannung um ca. 90° voraus, wie aus einem Vergleich der Spannungsver­ läufe T 2 und T 4 in Fig. 5 hervorgeht. Beim Normalbetrieb des Motors nach des Anlaufen eilt die Hilfswicklungsspan­ nung typischerweise der Hauptwicklungsspannung um weniger als 90° vor, wie die Strichlinien zeigen, obwohl der Vor­ eilfaktor 0°-90° betragen kann. 274 in Fig. 5 zeigt den Verlauf des Ausgangsimpulses des Vergleichers 222 am An­ schluß 1 auf Leitung 274. Wenn die Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 256 über die 4 V am Verknüpfungspunkt 240 ansteigt, wird der Ausgangsanschluß 1 des Vergleichers 222 auf Leitung 274 hoch, wie am Übergang 276 (Fig. 5) gezeigt ist, so daß ein Ausgangsimpuls 278 erzeugt wird, der andauert, bis die Hilfswicklungsspannung am Verknüp­ fungspunkt 256 unter die 4 V am Verknüpfungspunkt 240 ab­ fällt, woraufhin der Ausgang 1 des Vergleichers 222 auf Leitung 274 entsprechend dem Übergang 280 niedrig wird.

Der dritte Spannungsvergleicher 223 hat einen Bezugseingang am negativen Eingangsanschluß 8 auf Leitung 266 vom Ver­ gleicher 221 und einen Vergleichseingang am positiven Ein­ gangsanschluß 9 über ein Differenzierglied 282 vom Ausgang des Vergleichers 222 auf Leitung 274. Der Ausgangsimpuls 278 auf Leitung 274 vom Vergleicher 222 wird von dem Kon­ densator 284 differenziert und über die Diode 286 unter Bildung eines Impulses 288 (Fig. 5) am Verknüpfungspunkt 290 dem Eingang 9 des Vergleichers 223 zugeführt. Bei der gezeigten Ausführungsform erzeugt der durch die Parallel­ schaltung von Widerständen 292 und 294 gebildete Spannungs­ teiler einen Impuls 288 (Fig. 5) einer Amplitude von 2 V am Verknüpfungspunkt 290. Die Diode 286 hindert den Konden­ sator 284 am Entladen durch den Widerstand 294, wodurch die Impulsdauer des Impulses 288 bevorzugt auf 2 ms verlängert wird. Die Dauer des Impulses 288 ist kürzer als diejenige des Impulses 270. Die Diode 286 begrenzt die Entladung des Kondensators 288 unter Verlängerung der Dauer des differen­ zierten Impulses 288 und verhindert das Auftreten negativer Impulse am Eingang 9 des Vergleichers 223. Die Widerstände 292 und 294 sind an eine gemeinsame Rückleitung 296 relativ zum Vergleicher 222 gelegt. Die anderen Enden der Wider­ stände 292 und 294 sind mit entsprechenden Verknüpfungs­ punkten 298 bzw. 290 verbunden. Der Kondensator 284 lädt sich über beide Widerstände 292 und 294 auf, entlädt sich jedoch nur über den Widerstand 292 unter Bildung des ge­ nannten verlängerten differenzierten Impulses. Die Diode 286 blockiert eine Entladung des Kondensators 284 über den Widerstand 294.

300 in Fig. 5 zeigt den Ausgang des Vergleichers 223 am Anschluß 14 auf Leitung 300. Wie das Ablaufdiagramm zeigt, tritt der differenzierte 2-V-Impuls 288 am Verknüpfungs­ punkt 290 am Vergleichseingang 9 des Vergleichers 223 wäh­ rend des 12-V-Impulses 270 auf Leitung 266 am Eingang 8 auf, und daher ist der Ausgang des Vergleichers 223 am An­ schluß 14 auf Leitung 300 niedrig. Dieser Niedrigpegel­ impuls verhindert den Durchlaßbetrieb der Diode 302, die über Leitung 304 mit einem Verknüpfungspunkt 306 am Eingang 4 des Vergleichers 64 verbunden ist, so daß der Ausgang des Vergleichers 64 am Anschluß 2 hoch bleibt, wodurch die LED 92 nichtleitend und der Triac 74 inaktiv und die Hilfswick­ lung 2 von der Wechselstromversorgung 4 getrennt bleibt. Die Strichlinienverläufe T 4, 274 und 290 in Fig. 5 zeigen, wie sich die Hilfswicklungsspannung an T 4 in bezug auf die Netzspannung an T 2 während der Normalbeschleunigung des Motors auf die Normalbetriebsdrehzahl phasenverschiebt. Während dieser Beschleunigung koinzidiert der phasenver­ schobene differenzierte Impuls 288 a immer noch mit dem Impuls 270, und der Ausgang des Vergleichers 223 auf Lei­ tung 300 bleibt niedrig. Solange die Hilfswicklungsspannung der Netzspannung voreilt (Rotation in beiden Richtungen), liegt am Ausgangsanschluß 14 des Vergleichers 223 auf Lei­ tung 300 ein Niedrigpegel an.

Wenn der Bediener den Umkehrschalter betätigt, so daß die Schalter 207-209 geöffnet und die Schalter 210-212 ge­ schlossen werden, wird die Polarität der Hilfswicklungs­ spannung an der Klemme T 4 umgekehrt, d. h. um etwa 180° aus einer Voreil- in eine Nacheilbeziehung relativ zu der Hauptwicklungsspannung verschoben, wie in Fig. 5 bei T 4-R gezeigt ist. Diese Spannung wird in der Hilfswicklung durch die Rotation des Motors induziert und bei Bedienerbetäti­ gung des Umkehrschalters sofort um ca. 180° phasenverscho­ ben. Während die Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungs­ punkt 256 und am Eingangsanschluß 7 des Vergleichers 222 durch den Nullpunkt geht und bei 308 (Fig. 5) den 4-V-Pegel am Verknüpfungspunkt 240 und am Eingangsanschluß 6 erreicht, wird der Ausgang des Vergleichers 222 auf Leitung 274 hoch, wie am Übergang 310 bei 274 -R von Fig. 5 gezeigt ist, wodurch wiederum ein differenzierter Impuls 312 ent­ sprechend 290 -R in Fig. 5 erzeugt wird. Der Puls 312 stimmt mit dem Impuls 270 auf Leitung 266 nicht überein, sondern tritt stattdessen auf, wenn die Spannung auf Leitung 266 und am Eingangsanschluß 8 des Vergleichers 223 Null oder niedrig ist, und somit wird der Ausgang des Vergleichers 223 am Anschluß 14 auf Leitung 300 hoch, wie bei 300 -R am Impuls 314 gezeigt ist. Diese Hochpegelsignal wird über die Diode 302 und Leitung 304 zum Verknüpfungspunkt 306 an Ein­ gangsanschluß 4 des Vergleichers 64 übertragen, der wie­ derum den Ausgang des Vergleichers 64 am Anschluß 2 in den Niedrigzustand treibt, wodurch die LED 92 in Durchlaßrich­ tung betrieben werden kann, so daß der Triac 74 aktiviert wird und die Hilfswicklung 2 wieder mit der Wechselstrom­ versorgung 4 verbindet; dadurch wird der Motor mit einem Umkehrdrehmoment beaufschlagt, so daß er abgebremst und in Gegenrichtung beschleunigt wird, bis die Abschaltung durch den Vergleicher 61 in der beschriebenen Weise erfolgt. Der Verknüpfungspunkt 306 ist dem Ausgang des Vergleichers 62 am Anschluß 14 über die Diode 114 und dem Ausgang des Ver­ gleichers 63 am Anschluß 1 über den Widerstand 70 gemein­ sam. Typischerweise wird nur ein einziger Impuls am Aus­ gangsanschluß 14 des Vergleichers 223 auf Leitung 300 be­ nötigt, um die Umschaltung zu erzielen, da während der ersten Netzperiode nach dem Zünden des Triac 74 der Motor abgebremst wird und die Hilfswicklungsspannung am Verknüp­ fungspunkt 42 unter dem Pegel liegt, bei dem eine normale Abschaltung erfolgen würde. Wenn der Motor nicht ausrei­ chend abgebremst wird, z. B. aufgrund von Kontaktprellen des Umschalters od. dgl., so gibt der Vergleicher 223 auf Leitung 300 einen weiteren positiven Impuls aus.

Somit ist ersichtlich, daß die Erfindung einen ersten Span­ nungsfühler, gebildet vom Vergleicher 221, zur Erfassung der Hauptwicklungsspannung, einen zweiten Spannungsfühler, gebildet vom Vergleicher 222, der die Hilfswicklungsspan­ nung erfaßt, und einen dritten Spannungsfühler umfaßt, der vom Vergleicher 223 gebildet ist, dem ein Bezugseingang auf Leitung 266 und ein Vergleichseingang am Verknüpfungspunkt 290 von dem ersten bzw. dem zweiten Spannungsfühler zuge­ führt wird und der einen Ausgang auf Leitung 300 liefert, mit dem das Startschaltelement 74 aktiviert wird und die Hilfswicklung 2 wieder mit der Wechselstromversorgung 4 verbindet, wenn durch Bedienerbetätigung eine Polaritäts­ umkehr durch den Umkehrschalter 207-212 stattfindet. Der erste Spannungsfühler liefert Impulse 270 (Fig. 5) aufgrund einer bestimmten Polarität und Größe der Hauptwicklungs­ spannung. Der zweite Spannungsfühler liefert Impulse 278 (Fig. 5) aufgrund einer bestimmten Polarität und Größe einer während des Normalbetriebs des Motors induzierten Hilfswicklungsspannung, wobei diese gegenüber der Haupt­ wicklungsspannung während des Normalbetriebs um 0-90° phasenverschoben ist. Ein Differenzierglied 282 differen­ ziert Ausgangsimpulse 278 des zweiten Fühlers unter Bildung von Impulsen 288 (Fig. 5) einer verminderten Impulsdauer, die kürzer als diejenige von Ausgangsimpulsen 270 des ersten Spannungsfühlers ist. Der dritte Spannungsfühler am Vergleicher 223 vergleicht die Impulse 270 und 288 mit­ einander.

Bei einer Polaritätsumkehr wird die Hilfswicklungsspannung relativ zur Hauptwicklungsspannung um ca. 180° phasenver­ schoben, und die differenzierten Impulse 280 verschieben sich aus einer Normalbetriebslage 290 (Fig. 5) in eine Polaritätsumkehrlage entsprechend den Impulsen 312 auf Lei­ tung 290 R (Fig. 5) relativ zu den Ausgangsimpulsen 270 vom ersten Spannungsfühler (266 in Fig. 5). In der Normalbe­ triebslage sind die differenzierten Impulse 288 mit den Ausgangsimpulsen 270 koinzident. In der Polaritätsumkehr­ lage sind die differenzierten Impulse 312 mit den Ausgangs­ impulsen 270 nicht koinzident. Der Vergleicher 223 spricht auf die relativ zueinander verschobenen Ausgangsimpulse an und aktiviert das Startschaltelement 74, so daß die Hilfs­ wicklung 2 wieder an die Wechselstromversorgung 4 ange­ schlossen wird.

Claims (11)

1. Sofort-Umschaltsystem für einen Einphasen-Wechselstrom­ motor mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung, die beide an eine Wechselstromversorgung anschaltbar sind, umfassend einen Anlaufschalter zum automatischen Verbinden bzw. Trennen der Hilfswicklung mit bzw. von der Wechselstromver­ sorgung im Anlauf- bzw. im Normalbetrieb, und einen bedie­ nerbetätigten Umschalter zur Polaritätsumkehr der von der Wechselstromversorgung an die eine Wicklung angelegten Spannung relativ zur anderen Wicklung, gekennzeichnet durch eine Erfassungsstufe, die die Polaritätsumkehr während des Normalbetriebs erfaßt und die Hilfswicklung (2) automatisch wieder an die Wechselstromversorgung (4) anschaltet, wobei die Erfassungsstufe aufweist:

• - einen ersten Spannungsfühler (221), der die Hauptwick­ lungsspannung erfaßt;
• - einen zweiten Spannungsfühler (222), der die Hilfswick­ lungsspannung erfaßt; und
• - einen dritten Spannungsfühler (223), der einen Spannungs­ vergleicher enthält, dem von einem (221) der beiden vor­ genannten Spannungsfühler ein Bezugseingangsimpuls und von dem anderen (222) Spannungsfühler ein Vergleichs­ eingangsimpuls zugeführt ist und dessen Ausgangsimpuls den Anlaufschalter (6, 74) aktiviert, so daß dieser bei Polaritätsumkehr die Hilfswicklung (2) wieder an die Wechselstromversorgung (4) anschaltet.

2. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Differenzierglied (282) zwischen dem zweiten Spannungs­ fühler (221) und dem Vergleicher des dritten Spannungsfüh­ lers (223), das den jeweiligen Bezugs- bzw. Vergleichsein­ gangsimpuls des Spannungsvergleichers differenziert.

3. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied aufweist:
einen Kondensator (284);
zwei dem Kondensator (284) derart zugeschaltete Widerstände (292, 294), daß dieser durch beide Widerstände aufladbar ist; und
eine dem Kondensator (284) zugeschaltete Diode (286), die die Entladung des Kondensators durch einen (294) der Wider­ stände blockiert.

4. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der erste Spannungsfühler (221) nach Maßgabe einer bestimmten Polarität und Größe der Hauptwicklungsspannung Impulse (270) liefert;
• - daß der zweite Spannungsfühler (222) nach Maßgabe einer bestimmten Polarität und Größe der während des Normal­ betriebs induzierten Hilfswicklungsspannung Impulse (278) liefert, wobei die induzierte Hilfswicklungsspannung während des Normalbetriebes um 0-90° gegenüber der Haupt­ wicklungsspannung phasenverschoben ist; und
• - daß das Differenzierglied (282) die Ausgangsimpulse (278) des zweiten Spannungsfühlers (222) auf eine verminderte Impulsdauer differenziert, die kürzer als diejenige der Ausgangsimpulse des ersten Spannungsfühlers (221) ist, und die differenzierten Ausgangsimpulse (280) des zweiten Spannungsfühlers (222) mit den Ausgangsimpulsen (270) des ersten Spannungsfühlers (221) im Spannungsvergleicher verglichen werden, so daß bei der Polaritätsumkehr die Hilfswicklungsspannung relativ zur Hauptwicklungsspannung um 180° phasenverschoben und der differenzierte Impuls (288) relativ zum Ausgangsimpuls (270) des ersten Span­ nungsfühlers von einer Normalbetriebslage in eine Polari­ tätsumkehrlage verschoben wird, wobei in der Normalbe­ triebslage der differenzierte Impuls (288) mit dem Aus­ gangsimpuls (270) des ersten Spannungsfühlers koinzident ist und in der Polaritätsumkehrlage der differenzierte Impuls (288) mit dem Ausgangsimpuls (270) des ersten Spannungsfühlers nichtkoinzident ist.

5. Sofort-Umschaltsystem für einen Einphasen-Wechselstrom­ motor mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung, die beide an eine Wechselstromversorgung anschaltbar sind, umfassend einen Anlaufschalter zum automatischen Verbinden bzw. Trennen der Hilfswicklung mit bzw. von der Wechselstromver­ sorgung im Anlauf- bzw. im Normalbetrieb, und einen bedie­ nerbetätigten Umschalter zur Polaritätsumkehr der von der Wechselstromversorgung an die eine Wicklung angelegten Spannung relativ zur anderen Wicklung, gekennzeichnet durch eine Erfassungsstufe, die die Polaritätsumkehr während des Normalbetriebs erfaßt und die Hilfswicklung (2) automatisch wieder an die Wechselstromversorgung (4) anschaltet, wobei die Erfassungsstufe aufweist:

• - eine mit der Wechselstromversorgung (4) gekoppelte Span­ nungsversorgung, die eine Bezugsspannung liefert;
• - einen Hauptspannungsfühler zur Erfassung der Hauptwick­ lungsspannung;
• - einen Hilfsspannungsfühler zur Erfassung der Hilfswick­ lungsspannung;
• - einen ersten Spannungsvergleicher (221), dem ein Bezugs­ eingangsimpuls von der Spannungsversorgung und ein Ver­ gleichseingangsimpuls vom Hauptspannungsfühler zugeführt ist und der die Hauptwicklungsspannung mit der Bezugs­ spannung vergleicht und Ausgangsimpulse nach Maßgabe einer bestimmten Polarität und Größe der Hauptwicklungs­ spannung relativ zur Bezugsspannung erzeugt;
• - einen zweiten Spannungsvergleicher (222), dem ein Bezugs­ eingangsimpuls von der Spannungsversorgung und ein Ver­ gleichseingangsimpuls vom Hilfsspannungsfühler zugeführt ist und der die Hilfswicklungsspannung mit der Bezugs­ spannung vergleicht und nach Maßgabe einer bestimmten Polarität und Größe der Hilfswicklungsspannung relativ zur Bezugsspannung Ausgangsimpulse erzeugt; und
• - einen dritten Spannungsvergleicher (223), dem ein Bezugs­ eingangsimpuls vom Ausgang des ersten Spannungsverglei­ chers (221) und ein Vergleichseingangsimpuls vom Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers (222) zugeführt ist, so daß bei der Polaritätsumkehr eine der Haupt- bzw. Hilfs­ wicklungsspannungen relativ zur Spannung der anderen Wicklung um 180° aus einer Voreil- in eine Nacheillage verschoben wird und der Ausgangsimpuls des einen der beiden erstgenannten Spannungsvergleicher relativ zum Ausgangsimpuls des anderen Spannungsvergleichers ver­ schoben wird und der dritte Spannungsvergleicher (223) aufgrund des relativ verschobenen Ausgangsimpulses den Anlaufschalter (6, 74) aktiviert, so daß die Hilfswick­ lung (2) wieder an die Wechselstromversorgung (4) ange­ schaltet wird.

6. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Ausgang des zweiten Spannungsverglei­ chers (222) und dem Vergleichseingang des dritten Span­ nungsvergleichers (223) reihengeschalteten Kondensator (284), der die Ausgangsimpulse des zweiten Spannungsver­ gleichers (222) auf eine geringere Impulsdauer, die kürzer als die Dauer der Ausgangsimpulse des ersten Spannungsver­ gleichers (221) ist, differenziert.

7. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine mit dem Kondensator (284) reihengeschaltete Diode (286), die die Entladung des Kondensators begrenzt und dadurch die Impulsdauer des differenzierten Impulses ver­ längert, dessen Dauer aber immer noch kürzer als die Dauer des Ausgangsimpulses des ersten Spannungsvergleichers (221) ist.

8. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (206) gleichsinning in Reihe zwischen den Kondensator (284) und den Vergleichseingang des dritten Spannungsvergleichers (223) geschaltet ist und einen ersten Widerstand (292), dessen eines Ende mit einem Verknüpfungs­ punkt (298) zwischen dem Kondensator (284) und der Anode der Diode (286) verbunden ist und dessen anderes Ende an eine gemeinsame Rückführung (296) relativ zum zweiten Span­ nungsvergleicher (222) gelegt ist, sowie einen zweiten Widerstand (294) aufweist, dessen eines Ende an einen Ver­ knüpfungspunkt (290) zwischen der Kathode der Diode (286) und den Vergleichseingang des dritten Spannungsvergleichers (223) geführt ist und dessen anderes Ende an die gemeinsame Rückführung (296) gelegt ist, so daß der Kondensator (284) sich durch beide Widerstände (292, 294) auflädt und durch den ersten Widerstand (292), nicht jedoch durch den zweiten Widerstand (294) entlädt zur Bildung des verlängerten dif­ ferenzierten Impulses, wobei die Diode (286) die Entladung des Kondensators (284) durch den zweiten Widerstand (294) blockiert.

9. Steuerschaltung für einen Einphasen-Wechselstrommotor mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung, die beide an eine Wechselstromversorgung anschaltbar sind, umfassend einen Anlaufschalter zum automatischen Verbinden bzw. Trennen der Hilfswicklung mit bzw. von der Wechselstromversorgung im Anlauf- bzw. im Normalbetrieb, und einen bedienerbetätigten Umschalter zur Polaritätsumkehr der von der Wechselstrom­ versorgung an die eine Wicklung angelegten Spannung relativ zur anderen Wicklung, gekennzeichnet durch

• - einen Hauptspannungsfühler, der die Größe der Hauptwick­ lungsspannung erfaßt;
• - einen Hilfsspannungsfühler, der die Größe der Hilfswick­ lungsspannung erfaßt;
• - einen ersten Spannungsvergleicher (61), der auf den Haupt- und den Hilfsspannungsfühler anspricht und die Größe der Hilfswicklungsspannung mit der Größe der Haupt­ wicklungsspannung vergleicht und ein Abschaltsignal lie­ fert, wenn die Größe der Hilfswicklungsspannung auf einen vorbestimmten Abschaltwert relativ zur Größe der Haupt­ wicklungsspannung als eine Funktion der einer bestimmten Abschaltdrehzahl entsprechenden Motordrehzahl ansteigt;
• - einen zweiten Spannungsvergleicher (62), der auf den Haupt- und den Hilfsspannungsfühler anspricht und die Größe der Hilfswicklungsspannung mit der Größe der Haupt­ wicklungsspannung vergleicht und ein Anschaltsignal lie­ fert, wenn die Größe der Hilfswicklungsspannung auf einen vorbestimmten Einschaltwert relativ zur Größe der Haupt­ wicklungsspannung als eine Funktion der einer bestimmten Einschaltdrehzahl entsprechenden Motordrehzahl abnimmt, wobei der vorbestimmte Einschaltwert eine von der im Normalbetrieb des Motors nach dem Anlaufen durch Rotation induzierten Spannung in der Hilfswicklung (2) abgeleitete Brems- oder Überlastzustands-Spannung ist und wobei die bestimmte Einschaltdrehzahl niedriger als die bestimmte Abschaltdrehzahl ist;
• - einen dritten Spannungsvergleicher (63), der auf den Aus­ gangsimpuls des ersten Spannungsvergleichers (61) an­ spricht und ein Abschaltsignal aufgrund des Abschaltsi­ gnals des ersten Spannungsvergleichers (61) liefert;
• - einen auf den Ausgangsimpuls des zweiten Spannungsver­ gleichers (62) und den Ausgangsimpuls des dritten Span­ nungsvergleichers (63) ansprechenden vierten Spannungs­ vergleicher (64), der aufgrund des Abschaltsignals vom dritten Spannungsvergleicher (63) ein Abschaltsignal an den Anlaufschalter (6, 74) zum Trennen der Hilfswicklung (2) von der Wechselstromversorgung (4) liefert und der aufgrund des Einschaltsignals vom zweiten Spannungsver­ gleicher (62) ein Einschaltsignal an den Anlaufschalter (6, 74) zum Anschalten der Hilfswicklung (2) an die Wech­ selstromversorgung (4) liefert;
• - eine mit der Wechselstromversorgung (4) gekoppelte Span­ nungsversorgung, die als Speisespannung für jeden der Vergleicher (61-64) eine gleichgerichtete Spannung lie­ fert und ferner eine Bezugsspannung liefert;
• - einen zweiten Hauptspannungsfühler zur Erfassung der Hauptwicklungsspannung;
• - einen zweiten Hilfsspannungsfühler zur Erfassung der Hilfswicklungsspannung;
• - einen fünften Spannungsvergleicher (221), dem von der Spannungsversorgung ein Bezugseingangsimpuls und von dem zweiten Hauptspannungsfühler ein Vergleichseingangsimpuls zugeführt ist und der die Hauptwicklungsspannung mit der Bezugsspannung vergleicht und Ausgangsimpulse nach Maß­ gabe einer bestimmten Polarität und Größe der Hauptwick­ lungsspannung relativ zur Bezugsspannung liefert;
• - einen sechsten Spannungsvergleicher (222), dem von der Spannungsversorgung ein Bezugseingangsimpuls und von dem zweiten Hilfsspannungsfühler ein Vergleichseingangsimpuls zugeführt ist und der die Hilfswicklungsspannung mit der Bezugsspannung vergleicht und Ausgangsimpulse nach Maß­ gabe einer bestimmten Polarität und Größe der Hilfswick­ lungsspannung relativ zur Bezugsspannung liefert; und
• - einen siebten Spannungsvergleicher (223), dem vom Ausgang des fünften Spannungsvergleichers (221) ein Bezugsein­ gangsimpuls und vom Ausgang des sechsten Spannungsver­ gleichers (222) ein Vergleichseingangsimpuls zugeführt ist, so daß bei Polaritätsumkehr eine der Haupt- und Hilfswicklungsspannungen relativ zur anderen um ca. 180° aus einer Voreil- in eine Nacheillage verschoben wird und der Ausgangsimpuls des fünften oder des sechsten Span­ nungsvergleichers relativ zum Ausgangsimpuls des jeweils anderen Spannungsvergleichers verschoben wird und der siebte Spannungsvergleicher (223) aufgrund des relativ verschobenen Ausgangsimpulses den Anlaufschalter (6, 74) aktiviert, so daß die Hilfswicklung (2) an die Wechsel­ stromversorgung (4) angeschaltet wird.

10. Steuerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der dritte Spannungsvergleicher (63) den Ausgangs­ impuls des ersten Spannungsvergleichers (61) mit der Bezugsspannung vergleicht und aufgrund des Abschaltsi­ gnals vom ersten Spannungsvergleicher (61) ein Abschalt­ signal liefert, das in einer bestimmten Polaritätsrich­ tung auf einen vorbestimmten Wert relativ zur Bezugsspan­ nung ansteigt;
• - daß der Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers (62) und der Ausgang des dritten Spannungsvergleichers (63) an einen gemeinsamen Verknüpfungspunkt gelegt sind;
• - daß der vierte Spannungsvergleicher (64) die Spannung am gemeinsamen Verknüpfungspunkt mit der Bezugsspannung ver­ gleicht und das Abschaltsignal an den Anlaufschalter (6, 74) liefert, wenn die Spannung am gemeinsamen Verknüp­ fungspunkt in einer bestimmten Polaritätsrichtung auf einen vorbestimmten Abschaltwert relativ zur Bezugsspan­ nung abnimmt, und das Einschaltsignal an den Anlaufschal­ ter (6, 74) liefert, wenn die Spannung am gemeinsamen Verknüpfungspunkt in einer bestimmten Polaritätsrichtung auf einen vorbestimmten Einschaltwert relativ zur Bezugs­ spannung ansteigt;
• - daß der Ausgangsimpuls des vierten Spannungsvergleichers (64) an einen Eingang des dritten Spannungsvergleichers (63) angelegt wird, der auf den Ausgangsimpuls des ersten Spannungsvergleichers (61) anspricht, so daß das Ein­ schaltsignal vom vierten Spannungsvergleicher (64) auch an den dritten Spannungsvergleicher (63) angelegt wird, so daß dieser das Einschaltsignal ausgibt, das an einen Eingang des vierten Spannungsvergleichers (64) geführt wird, der auch den Ausgangsimpuls des zweiten Spannungs­ vergleichers (62) erhält um sicherzustellen, daß der vierte Spannungsvergleicher (64) das Einschaltsignal fortgesetzt an seinem Ausgang erzeugt, und daß das Ab­ schaltsignal vom Ausgang des vierten Spannungsverglei­ chers (64) auch an den Eingang des dritten Spannungsver­ gleichers (63) angelegt wird, der den Ausgangsimpuls des ersten Spannungsvergleichers (61) empfängt, so daß der dritte Spannungsvergleicher (63) das Ausschaltsignal an den Eingang des vierten Spannungsvergleichers (64) führt, der auch den Ausgangsimpuls des zweiten Spannungsver­ gleichers (62) empfängt um sicherzustellen, daß der vierte Spannungsvergleicher (64) das Ausschaltsignal wei­ terhin erzeugt, so daß ein Flipflop-Speichereffekt er­ halten wird;
• - daß der Ausgang des siebten Spannungsvergleichers (223) an den gemeinsamen Verknüpfungspunkt geführt ist, der den Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers (62) und den Ausgang des dritten Spannungsvergleichers (63) am Eingang des vierten Spannungsvergleichers (64) verbindet.

11. Steuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der zweite Hauptspannungsfühler eine Diode (242) und ein der Hauptwicklung (1) parallelgeschaltetes Spannungs­ teilernetzwerk (246, 240) aufweist;
• - daß der Hilfsspannungsfühler eine Diode (254) und ein der Hilfswicklung (2) parallelgeschaltetes Spannungsteiler­ netzwerk (258, 260) aufweist;
• - daß der fünfte und der sechste Spannungsvergleicher (221, 222) jeweils einen positiven und einen negativen Eingang aufweisen;
• - daß der positive Eingang des fünften Spannungsverglei­ chers (221) ein Bezugseingang und an die Spannungsver­ sorgung angeschlossen ist und die Bezugsspannung erhält;
• - daß der negative Eingang des sechsten Spannungsverglei­ chers (222) ein Bezugseingang und mit der Spannungsver­ sorgung verbunden ist und die Bezugsspannung erhält;
• - daß der negative Eingang des fünften Spannungsverglei­ chers (221) ein Vergleichseingang und mit dem Spannungs­ teilernetzwerk (246, 248) des zweiten Hauptspannungsfüh­ lers verbunden ist; und
• - daß der positive Eingang des sechsten Spannungsverglei­ chers (222) ein Vergleichseingang und mit dem Spannungs­ teilernetzwerk (258, 260) des zweiten Hilfsspannungsfüh­ lers verbunden ist.