DE3732214C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sofort-Umschaltsystem für einen Einphasen-Wechselstrommotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

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 Hilfswicklung anlegen, und einen zweiten Satz externer Schalter, die eine zweite Span­ nung entgegengesetzter Polarität von der Wechselstromver­ sorgung an die Hilfswicklung anlegen. Der Fliehkraftschal­ ter ist beim Erststart des Motors normalerweise geschlos­ sen, so daß die Hilfswicklung an die Wechselstromversor­ gung angeschlossen ist. Der Fliehkraftschalter öffnet auto­ matisch, wenn die Motordrehzahl ungefähr 80% der Synchron­ geschwindigkeit erreicht hat, so daß die Hilfswicklung von der Wechselstromversorgung getrennt wird. Der Fliehkraft­ schalter weist zwei Kontaktpaare auf, und zwar ein erstes Kontaktpaar, das Strom durch die Hilfswicklung in eine Richtung liefert, wenn der zugehörige Satz externer Schal­ ter geschlossen ist, und ein zweites Kontaktpaar, das Strom durch die Hilfswicklung 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 Hilfswicklung 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 Hilfswick­ 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 Hilfs­ 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 zu laufen 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 Hilfswicklung 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. Mit einer weiteren bekannten 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.

Die GB-PS 7 31 590 zeigt einen Einphasen-Wechselstrommotor mit einer Haupt- und Hilfswicklung, dessen Drehrichtung durch einen elektro-mechanischen Schalter änderbar ist.

Der verwendete Schalter weist u. a. einen doppelpoligen Fliehkraftschalter auf, der bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl des Wechselstrommotors die Kontakte für die Hilfs­ wicklung öffnet bzw. bei Unterschreitung die Kontakte schließt.

Ferner besitzt der Schalter einen Kontakthebel, der drei Ru­ hestellungen aufweist, und zwar für Vorlauf, Stillstand und Rücklauf des Wechselstrommotors.

In der mittleren Stellung erfolgt die mechanische Umpolung der Wicklung, so daß eine Drehrichtungsänderung möglich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereit­ stellung eines Sofort-Umschaltsystems für einen Einphasen- Wechselstrommotor unter Ausschaltung der bei mechanischen Schaltern auftretenden Probleme, wobei ein elektronisches Umschaltsystem die Polaritätsumkehr erfaßt und die Hilfs­ wicklung automatisch wieder an die Wechselstromversorgung an­ schaltet. Weiterhin soll mit Hilfe dieses Umschaltsystems ein Abschalt- bzw. Wiedereinschaltsignal für die Hilfswicklung beim Übergang nach erfolgter Polaritätsumkehr in den Normalbetrieb geliefert werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Umschaltsystem ist unabhängig von der Kontaktübertragungszeit des Umschalters. Z. B. kann der Bediener eines Hebezeugs 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 vorliegenden Erfindung wird die Polaritäts­ umkehr sofort erkannt, indem erfaßt wird, wenn die Spannung einer der beiden Wicklungen, also der Haupt- oder der Hilfswicklung, sich aus einer Voreil- in eine Nacheillage relativ zur jeweils anderen Spannung verschiebt, und die Hilfswicklung wird sofort wieder an die Wechselstromversorgung angeschaltet, so daß durch die Polaritätsumkehr zwischen der Haupt- und der Hilfswicklung der Motor mit einem Gegendrehmoment beaufschlagt wird, wo­ durch er abgebremst und in Gegenumlaufrichtung beschleunigt wird.

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;

Fig. 4 einen Schaltbildausschnitt einer Abwandlung der Schaltung von Fig. 2; 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 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 radial nach außen bewegt und öffnen den Schalter.

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 Anlaufschalter 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 Anlaufschalter 6 umfaßt einen ersten Kontaktarm 213, der normalerweise an einem ortsfesten Kontakt 213a anliegt. Der Anlaufschalter 6 umfaßt einen zweiten Kontaktarm 214, der normalerweise an einem ortsfesten Kontakt 214a 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 213a löst 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 214a geschlossen, sie 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 214a 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 213a wieder schließen. Die Kontakte 213 und 213a 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 214a löst, wodurch die Kontakte 214 und 214a 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 bekannten Motoranlaufschaltung verwendet, die einen kostengün­ stigen, last- und drehzahlempfindlichen Motorsteuer-Anlauf­ kreis und ein Anlaufwicklungs-Trennsystem angibt, wobei relative Größen von Haupt- und Hilfswicklungsspannungen miteinander verglichen werden.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Steuerung des Anlaufschalters 6 einschließlich eines Anlaufkreises und ein Sofort-Umschaltsystem gemäß der Erfindung.

Die Schaltung von Fig. 2 ist an Klemmen T1, T2, T3 und T4 angeschlossen, die den entsprechenden Klemmen T1-T4 des bedienerbetätigten Vielpol-Umschalters nach Fig. 1 entsprechen. Die Schaltung steuert den Anlaufschalter 6, der durch den Triac 74 gebildet ist, so daß dieser automatisch die Hilfswicklung 2 während des Anlau­ fens an die Wechselstromversorgung 4 anschaltet und im Normalbetrieb 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. in dem der Triac 74 wieder in den leitenden Zustand versetzt wird, wie noch erläutert wird.

Ein Hauptwicklungs-Spannungsdetektor ist der Hauptwicklung 1 parallelgeschaltet und erfaßt die Größe der Hauptwicklungs-Wechselspannung. Die Hauptwicklungsspannung wird über Dioden 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 einen vierten Spannungsver­ gleicher 61 und einen fünften Spannungsvergleicher 62, die noch erläutert werden. Diese Ab- und Einschalt- Bezugsspannungen ändern sich mit der Netzspannung 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 Hilfswicklungs-Spannungsdetektor 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 Diode 12 und einem Widerstand 38 erfaßt und von einem Kondensator 40 gefiltert. Die erfaßte Hilfswicklungs­ spannung am Verknüpfungspunkt 42 wird sowohl dem vierten Spannungs­ vergleicher 61 als auch dem fünften Spannungsvergleicher 62 zum Vergleich mit der jeweiligen Hauptwicklungs- Wechselspannung zugeführt.

Zur Gleichspannungsversorgung der Schaltung wird Wechselstrom von der Wechselstromversorgung 4 über die Diode 14 und Wider­ stände 44, 46 und 94 geführt, 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 Schaltung von Fig. 2 verwendet einen integrierten Vierfach-Vergleicherschaltkreis (z. B. LM339), wobei die vom Hersteller festgelegten Anschlußzuordnungen der Klarheit halber gezeigt sind. Ein vierter, fünfter, sechster und siebter Vergleicher 61, 62, 63 und 64 sind in dem Schaltkreis enthalten.

Der negative Eingang am Anschluß 10 des vierten Spannungsvergleichers 61 dient als Bezugseingang und ist an den Verknüpfungspunkt 30 angeschlossen. Der positive Eingang am Anschluß 11 des vierten 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 vierten Vergleichers 61 hoch, so daß ein Abschaltsignal erhalten wird. Der sechste Spannungs­ 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 durch den von den Widerständen 66 und 118 gebildeten Spannungsteiler geteilte, verringerte Spannung am Verknüpfungspunkt 72. Der nega­ tive Eingang 6 des sechsten Vergleichers 63 ist der Vergleichsein­ gang und empfängt das hohe Abschaltsignal vom vierten Vergleicher 61 über eine Diode 68, wobei das hohe Signal am Anschluß 6 den Ausgang 1 des sechsten Vergleichers 63 niedrig macht. Der sechste Ver­ gleicher 63 vergleicht den Ausgang des vierten Vergleichers 61 mit der Bezugsspannung am Verknüpfungspunkt 72 und gibt am Anschluß 1 ein niedriges Abschaltsignal aus, wenn das hohe Abschaltsignal am Anschluß 6 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 siebten Spannungsvergleicher 64 am Anschluß 4 zugeführt, der der negative Eingang ist, und dient als Vergleichseingang für den siebten Spannungsvergleicher 64. Der positive Eingang des siebten Spannungsvergleichers 64 am Anschluß 5 ist der Bezugseingang und mit dem Anschluß 7 des sechstenVergleichers 63 am gemeinsamen Verknüpfungspunkt 72 verbunden. Wenn der Ausgangsanschluß 1 des sechsten Spannungsvergleichers 63 niedrig wird, wird der Eingangsanschluß 4 des siebten Spannungsvergleichers 64 ebenfalls niedrig, wogegen der Ausgangsanschluß 2 des siebten Spannungs­ 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 siebte Spannungsvergleicher 64 vergleicht am Eingang 4 den Ausgang des sechsten Spannungsvergleichers 63 mit der Bezugsspannung an seinem Anschluß 5 und gibt das hohe Abschaltsignal am Anschluß 2 aus, wenn das niedrige Abschaltsignal vom sechsten Spannungsvergleicher 63 auf oder unter einen vorbestimmten Wert relativ zur Bezugsspannung an seinem Anschluß 5 abfällt.

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 versetzt letzteren in den Leitungszustand, so daß Anlaufstrom durch den Triac 74 über die Anschlüsse 78 und 80 fließen kann. Ein Kondensator 88 und ein Widerstand 82 bilden ein Überspannungsschutznetzwerk für den Triac 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 siebten Spannungsvergleichers 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 der Schaltung 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 siebten Spannungsvergleichers 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 vierten Spannungsvergleichers 61 auf den vorbestimmten Abschaltwert relativ zur Spannung am Verknüp­ fungspunkt 30 am Eingang 10 des vierten Spannungsvergleichers 61, und der Ausgang des vierten Spannungsvergleichers 61 am Anschluß 13 wird hoch, und dieses Abschaltsignal wird dem Eingang 6 des sechsten Spannungsvergleichers 63 zugeführt, so daß dessen Ausgang am Anschluß 1 niedrig wird, und dieses niedrige Abschaltsignal wird über den Widerstand 70 dem Eingang 4 des siebten Spannungsvergleichers 64 zugeführt, wodurch dessen Ausgang am Anschluß 2 hoch wird, und dieses hohe Abschaltsignal unterbricht den Stromfluß durch die LED 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 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig 2, so die Netzwechselspannung an der Hauptwicklung 1, die am Verknüpfungspunkt 104 auftritt, und ferner die Spannung der Hilfswicklung, die am Verknüpfungspunkt 106 auftritt. Ferner zeigt Fig. 3 die gefilterte Abschalt-Bezugsspannung am Verknüp­ fungspunkt 32 und die gefilterte Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 42. Beim Ab­ schaltvorgang steigt die Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 42 auf die Abschalt-Bezugs­ 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, die sich aus der Spannung der Wechselstromversorgung 4 und der vom Läufer induzierten Spannung zusammensetzt, auf einen vorbestimmten Abschaltwert 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 fünfte Spannungsvergleicher 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 fünfte Spannungsvergleicher 62 erfaßt eine vorgegebene Abnahme der induzierten Spannung in der Hilfswicklung, z. B. am Schnittpunkt 110 (Fig. 3), die einem Überlastzustand des Motors entspricht, und zu diesem Zeitpunkt erzeugt der fünfte Spannungsvergleicher 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 fünften Spannungsver­ 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 fünften Spannungsvergleichers 62 am Anschluß 14 hoch und liefert ein Einschaltsignal. Dieses hohe Einschaltsignal wird über die Diode 114 dem Eingangs­ anschluß 4 des siebten Spannungsvergleichers 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 siebten Spannungsvergleichers 64 wird über den Widerstand 116 auch an den Eingangsanschluß 6 des sechsten Spannungsver­ gleichers 63 geführt, wodurch der Ausgangsanschluß 1 hoch wird, und dieser Hochpegel wird über den Widerstand 70 an den Eingangsanschluß 4 des siebten Spannungsvergleichers 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.

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 vierten bis siebten Spannungsvergleicher 61-64. Der Verknüpfungspunkt 52 bil­ det außerdem eine Spannungsversorgung und Bezugsspannung für erste bis dritte Spannungsvergleicher 221, 222 und 223, die Teil eines weiteren integrierten Vierfach-Vergleicherschaltkreis (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 ersten bis dritten Spannungsvergleicher 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 ersten Spannungsvergleichers 221 dient, und am negativen Eingangsanschluß 6, der als Bezugsspannungs­ eingang des zweiten Spannungsvergleichers 222 dient.

Ein Hauptwicklungs-Spannungsdetektor wird durch eine Diode 242 versorgt, die am Verknüpfungspunkt 104 mit dem Anschluß T2 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, 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 Spannungsspitzen, die auf der Netzleitung bei T2 auftreten können. Somit wird am Verknüpfungspunkt 244 eine gleichgerichtete und gefilterte Spannung bereit­ gestellt. Ein Hilfswicklungs-Spannungsdetektor wird durch eine Diode 254 versorgt, die die Spannung an der Hilfswicklung 2 erfaßt. Die Hilfswicklungsspannung wird am Verknüpfungs­ punkt 106 bei T4 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 ersten und zweiten Spannungsvergleicher 221 und 222 auf einen Höchstwert von 9 V, wo­ durch sichergestellt ist, daß die ersten und zweiten Spannungsvergleicher 221 und 222 innerhalb ihrer Nennspannungen betrieben werden. Ebenfalls bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Spannung auf der Gleichspannungsleitung 234, 12 V; diese wird am Ver­ knüpfungspunkt 240 auf 4 V heruntergeteilt und bildet die Ein­ gangsbezugsspannung zu den Anschlüssen 5 bzw. 6 des ersten und zweiten Spannungsver­ gleichers 221 bzw. 222.

Der erste Spannungsvergleicher 221 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. Das Diagramm T2 in Fig. 5 zeigt den Span­ nungsverlauf an der Klemme T2 und am Verknüpfungspunkt 104. Das Diagramm 266 in Fig. 5 zeigt den Spannungsverlauf am Ausgangsanschluß 2 des erstenn Spannungsver­ gleichers 221 auf Leitung 266. Wenn die Hauptwicklungsspan­ nung am Verknüpfungspunkt 244 unter die 4 V am Verknüp­ fungspunkt 240 abfällt, wird der Pegel am Ausgangsanschluß 2 auf Leitung 266 hoch, wie bei 268 gezeigt ist (Fig. 5, Diagramm 266), 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 Pegel am Ausgangsanschluß 2 auf Leitung 266 niedrig, wie bei 272 (Fig. 5, Diagramm 266) gezeigt ist.

Diagramm T4 in Fig. 5 zeigt den Hilfswicklungsspannungsverlauf an der Klemme T4 und am Verknüpfungspunkt 106. Beim Ersteinschalten eilt die Hilfswicklungsspannung der Hauptwicklungsspannung um ca. 90° voraus, wie aus einem Vergleich der Spannungsver­ läufe T2 und T4 in Fig. 5 hervorgeht. Beim Normalbetrieb des Motors nach dem Anlaufen eilt die Hilfswicklungsspan­ nung typischerweise der Hauptwicklungsspannung um weniger als 90° vor, wie die Strichlinien zeigen, wobei der Vor­ eilwinkel 0°-90° betragen kann. Diagramm 274 in Fig. 5 zeigt den Verlauf des Ausgangsimpulses des zweiten Spannungsvergleichers 222 am Ausgangsan­ schluß 1 auf Leitung 274. Wenn die Hilfswicklungsspannung am Verknüpfungspunkt 256 über die 4 V am Verknüpfungspunkt 240 ansteigt, wird der Pegel am Ausgangsanschluß 1 des zweiten Spannungsvergleichers 222 auf Leitung 274 hoch, wie am Übergang 276 (Fig. 5, Diagramm 74) 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 Pegel am Ausgangsanschluß 1 des zweiten Spannungsvergleichers 222 auf Leitung 274 entsprechend dem Übergang 280 niedrig wird.

Der dritte Spannungsvergleicher 223 hat einen über die Leitung 266 mit dem Ausgang des ersten Spannungsvergleichers 221 verbundenen Bezugseingang am negativen Eingangsanschluß 8 und einen Vergleichseingang am positiven Ein­ gangsanschluß 9, der über ein Differenzierglied 282 mit dem Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers 222 über die Leitung 274 verbunden ist. Der Ausgangsimpuls 278 (Fig. 5, Diagramm 274) auf Leitung 274 vom zweiten Spannungsvergleicher 222 wird von dem Kon­ densator 284 differenziert und über die Diode 286 unter Bildung eines Impulses 288 (Fig. 5, Diagramm 274) am Verknüpfungspunkt 290 dem Eingang 9 des dritten Spannungsvergleichers 223 zugeführt. Bei der gezeigten Ausführungsform erzeugt der durch die Widerstände 292 und 294 gebildete Spannungs­ teiler einen Impuls 288 (Fig. 5, Diagramm 274) 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. Außerdem verhindert die Diode 286 das Auftreten negativer Impulse am Eingang 9 des dritten Spannungsvergleichers 223. Die Widerstände 292 und 294 sind mit ihrem anderen Ende gemeinsam an Masse gelegt.

Das Diagramm 300 in Fig. 5 zeigt den Ausgang des dritten Spannungsvergleichers 223 am Anschluß 14 auf Leitung 300. Wie das Ablaufdiagramm in Fig 5 zeigt, tritt der differenzierte 2-V-Impuls 288 am Verknüpfungs­ punkt 290 am Vergleichseingang 9 des dritten Spannungsvergleichers 223 wäh­ rend des 12-V-Impulses 270 auf Leitung 266 am Eingang 8 auf, und daher ist der Ausgang des dritten Spannungsvergleichers 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 siebten Spannungsvergleichers 64 verbunden ist, so daß der Ausgang des siebten Spannungsvergleichers 64 am Anschluß 2 hoch bleibt, wodurch die LED 92 nichtleitend, der Triac 74 inaktiv und die Hilfswick­ lung 2 von der Wechselstromversorgung 4 getrennt bleibt. Die Strichlinienverläufe in den Diagrammen T4, 274 und 290 der Fig. 5 zeigen, wie sich die Phasenlage der Hilfswicklungsspannung an T4 in bezug auf die Netzspannung an T2 während der Beschleunigung des Motors auf die Betriebsdrehzahl verschiebt. Während dieser Beschleunigung koinzidiert der phasenver­ schobene differenzierte Impuls 288a immer noch mit dem Impuls 270, und der Ausgang des dritten Spannungsvergleichers 223 auf Lei­ tung 300 bleibt niedrig. Solange also die Hilfswicklungsspannung der Netzspannung voreilt, liegt am Ausgangsanschluß 14 des dritten Spannungsvergleichers 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 T4 umgekehrt, d. h. um etwa 180° phasenverschoben, so daß aus einer Voreilung eine Nacheilung relativ zu der Phasenlage der Hauptwicklungsspannung wird, wie in Fig. 5 im Diagramm T4-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 zweiten Spannungsvergleichers 222 durch den Nullpunkt geht und bei 308 (Fig. 5) den 4-V-Pegel am Verknüpfungspunkt 240 und am Eingangsanschluß 6 erreicht, wird der Pegel am Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers 222 auf Leitung 274 hoch, wie am Übergang 310 bei Diagramm 274-R von Fig. 5 gezeigt ist, wodurch wiederum ein differenzierter Impuls 312 ent­ sprechend Diagramm 290-R in Fig. 5 erzeugt wird. Der Impuls 312 stimmt mit dem Impuls 270 auf Leitung 266 zeitlich nicht überein, sondern tritt stattdessen auf, wenn die Spannung auf Leitung 266 und am Eingangsanschluß 8 des dritten Spannungsvergleichers 223 Null oder niedrig ist, und somit wird der Pegel am Ausgang des dritten Spannungsvergleichers 223 am Anschluß 14 auf Leitung 300 hoch, wie bei Diagramm 300-R in Fig. 5 am Impuls 314 gezeigt wird. Dieses Hochpegelsignal wird über die Diode 302 und Leitung 304 zum Verknüpfungspunkt 306 an Ein­ gangsanschluß 4 des siebten Spannungsvergleichers 64 übertragen, der wie­ derum den Ausgang des siebten Spannungsvergleichers 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 vierten Spannungsvergleicher 61 in der beschriebenen Weise erfolgt. Der Verknüpfungspunkt 306 ist mit dem Ausgang des fünten Spannungsvergleichers 62 am Anschluß 14 über die Diode 114 und mit dem Ausgang des sechsten Spannungsver­ gleichers 63 am Anschluß 1 über den Widerstand 70 verbunden. Typischerweise wird nur ein einziger Impuls am Aus­ gangsanschluß 14 des dritten Spannungsvergleichers 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 dritte Spannungsvergleicher 223 auf Leitung 300 einen weiteren positiven Impuls aus.

Somit ist ersichtlich, daß die Erfindung einen ersten Spannungsvergleicher 221 zur Erfassung der Hauptwicklungsspannung, einen zweiten Spannungsvergleicher 222 der die Hilfswicklungsspan­ nung erfaßt, und einen dritten Spannungsvergleicher 223 umfaßt, dem ein Bezugseingangssignal auf Leitung 266 und ein Vergleichseingangssignal am Verknüpfungspunkt 290 von dem ersten bzw. dem zweiten Spannungsvergleicher zuge­ führt wird und der ein Ausgangssignal auf Leitung 300 liefert, mit dem der Triac 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 Spannungsvergleicher 221 liefert Impulse 270 (Fig. 5) aufgrund einer bestimmten Polarität und Größe der Hauptwicklungs­ spannung. Der zweite Spannungsvergleicher 222 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 Spannungsvergleichers 22 unter Bildung von Impulsen 288 (Fig. 5) einer verminderten Impulsdauer, die kürzer als diejenige von Ausgangsimpulsen 270 des ersten Spannungsvergleichers 221 ist. Der dritte Spannungsvergleicher 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 in Diagramm 290R (Fig. 5) relativ zu den Ausgangsimpulsen 270 vom ersten Spannungsvergleicher 221 (Diagramm 266 in Fig. 5). Im Normalbe­ trieb sind die differenzierten Impulse 288 mit den Ausgangsimpulsen 270 koinzident. Während der Polaritätsumkehr sind die differenzierten Impulse 312 mit den Ausgangs­ impulsen 270 nicht koinzident. Der dritte Spannungsvergleicher 223 spricht auf die relativ zueinander verschobenen Ausgangsimpulse an und aktiviert den Triac 74, so daß die Hilfs­ wicklung 2 wieder an die Wechselstromversorgung 4 ange­ schlossen wird.

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Schaltung bei einem Einphasen-Wechselstrommotor mit Kondensator-Hilfsphase 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 wird eine höhere Spannungsfestigkeit durch zwei in Reihe liegende lichtempfindliche Triacs 76a und 76b erreicht, die optisch durch entsprechende LED's 92a und 92b in den Leitungszustand versetzt werden und zwischen dem Verknüpfungspunkt 52 und dem Widerstand 96 in Reihe liegen. Der Kondensator 88 aus Fig. 2 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.­ In der Schaltung nach Fig. 2 sind bei dieser Anwendung außerdem Kondensatoren 117 und 119 zusätzlich vorgesehen, die eine weitere Filterung an den Eingängen der entsprechenden Spannungs­ vergleicher 63 und 64 sicherstellen.

Claims (7)

1. Sofort-Umschaltsystem für einen Einphasen-Wechselstrommotor mit einer Haupt- (1) und einer Hilfswicklung (2), die beide an eine Wechselstromversorgung (4) anschaltbar sind, umfassend einen Anlaufschalter (6) zum Verbinden bzw. Trennen der Hilfswicklung (2) mit bzw. von der Wechselstromversorgung (4) im Anlauf- bzw. im Normalbetrieb, und einen bedienerbetätigten Umschalter (210, 211) zur Polari­ tätsumkehr der an die eine Wicklung angelegten Spannung relativ zur anderen Wicklung, gekennzeichnet durch eine Erfassungsstufe zur Erkennung der Polaritätsumkehr und zum automatischen Wiederanschalten der Hilfswicklung (2) an die Wechselstromversorgung (4), bestehend aus:

• - einem ersten Spannungsvergleicher (221), dem eine Bezugs­ spannung und die Hauptwicklungsspannung an je einem Eingang zugeführt ist,
• - einem zweiten Spannungsvergleicher (222), dem die Bezugs­ spannung und die induzierte Hilfswicklungsspannung an je einem Eingang zugeführt ist und
• - einem dritten Spannungsvergleicher (223), der vom Ausgang des ersten Spannungsvergleichers (221) einen Bezugseingangsimpuls und vom Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers (222) einen Vergleichsimpuls erhält und dessen Ausgangsimpuls den Anlaufschalter (6) aktiviert, so daß die Hilfswicklung (2) an die Wechselstromversorgung (4) angeschaltet wird, so daß bei erkannter Polaritätsumkehr der Hauptwicklungsspannung die Hilfswicklungsspannung relativ dazu um ca. 180° phasenverschoben wird.

2. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - einen vierten Spannungsvergleicher (61), dem die Hauptwick­ lungs- und Hilfswicklungsspannung zugeführt sind und der ein Abschaltsignal liefert, wenn die Größe der Hilfswicklungs­ spannung auf einen vorbestimmten Abschaltwert relativ zur Größe der Hauptwicklungsspannung ansteigt;
• - einen fünften Spannungsvergleicher (62), dem die Hauptwick­ lungs- und Hilfswicklungsspannung zugeführt ist und der ein Einschaltsignal liefert, wenn die Größe der Hilfswicklungs­ spannung auf einen vorbestimmten Einschaltwert relativ zur Größe der Hauptwicklungsspannung abfällt, wobei der vorbestimmte Einschaltwert eine von der im Normalbetrieb des Motors nach dem Anlaufen durch Rotation induzierte Spannung in der Hilfswicklung (2) abgeleitete Brems- oder Überlastzustands-Spannung ist;
• - einen sechsten Spannungsvergleicher (63), der auf das Ab­ schaltsignal des vierten Spannungsvergleichers (61) anspricht und ein Signal aufgrund dieses Abschaltsignals liefert;
• - einen auf das Abschaltsignal des fünften Spannungsvergleichers (62) und des Signals des sechsten Spannungsvergleichers (63) ansprechenden siebten Spannungsvergleichers (64), der aufgrund des Signals vom sechsten Spannungsvergleicher (63) ein Signal an den Anlaufschalter (6) zum Trennen der Hilfswicklung (2) von der Wechselstromversorgung (4) liefert und der aufgrund des Einschaltsignals vom fünften Spannungsvergleicher (62) ein Signal an den Anlaufschalter (6) zum Anschalten der Hilfswicklung (2) an die Wechselstromversorgung (4) liefert.

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

• - daß der sechste Spannungsvergleicher (63) das Abschaltsignal des vierten Spannungsvergleichers (61) mit einer weiteren Be­ zusspannung (72) vergleicht und aufgrund dieses Abschaltsignals ein Signal liefert, das in einer bestimmten Polaritätsrichtung auf einen vorbestimmten Wert relativ zur Bezugsspannung ansteigt;
• - daß der Ausgang des fünften Spannungsvergleichers (62) und der Ausgang des sechsten Spannungsvergleichers (63) an einen gemeinsamen Verknüpfungspunkt (306) gelegt sind;
• - daß der siebte Spannungsvergleicher (64) die Spannung am gemeinsamen Verknüpfungspunkt (306) mit der weiteren Bezugsspannung (72) vergleicht und das Signal zum Abschalten an den Anlaufschalter (6) liefert, wenn die Spannung am gemeinsamen Ver­ knüpfungspunkt in einer bestimmten Polaritätsrichtung auf einen vorbestimmten Abschaltwert relativ zur weiteren Bezugsspannung abnimmt, und das Signal zum Einschalten an den Anlaufschalter (6) liefert, wenn die Spannung am gemeinsamen Verknüpfungspunkt in einer bestimmten Polaritätsrichtung auf einen vorbestimmten Einschaltwert relativ zur weiteren Bezugsspannung ansteigt;
• - daß der Ausgang des siebten Spannungsvergleichers (64) mit einem Eingang des sechsten Spannungsvergleichers (63) verbunden ist, sowie der Ausgang des sechsten Spannungsvergleichers (63) auch auf einen Eingang des siebten Spannungsvergleichers (64) geführt ist, so daß das Signal zum Ein- und Abschalten nach Art eines Fip-Flop-Speichers am Ausgang des siebten Spannungsvergleichers (64) bereit steht;
• - daß der Ausgang des dritten Spannungsvergleichers (223) an den gemeinsamen Verknüpfungspunkt geführt ist, der den Ausgang des fünften Spannungsvergleichers (62) und den Ausgang des sechsten Spannungsvergleichers (63) am Eingang des siebten Spannungsvergleichers (64) verbindet.

4. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Differenzierglied (282) zwischen dem zweiten Spannungs­ vergleicher (222) und dem dritten Spannungsvergleicher (223).

5. Sofort-Umschaltsystem nach Anspruch 4, 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 Widerstände (292, 294) blockiert.

6. Sofort-Umschaltsystem nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (282) mit dem Ausgang des zweiten Spannungsvergleicher (222) in Verbindung steht und dessen Ausgangsimpulse differenziert, so daß diese kürzer sind als die Ausgangsimpulse des ersten Spannungsvergleichers (221), und die differenzierten Ausgangsimpulse (288) des zweiten Spannungsvergleichers (222) im dritten Spannungsvergleicher (223) verarbeitet werden, so daß bei Polaritätsumkehr die Hilfswicklungsspannung relativ zur Hauptwicklungsspannung um 180° phasenverschoben und der differenzierte Impuls (288) re­ lativ zum Ausgangsimpuls (270) des ersten Spannungsvergleichers (221) von einer Normalbetriebslage in eine Polaritätsumkehrlage verschoben wird, wobei in der Normalbetriebslage der differenzierte Impuls (288) mit dem Ausgangsimpuls (270) des ersten Spannungsvergleichers (221) koinzidiert und in der Polaritätsumkehrlage der differenzierte Impuls (288) mit dem­ Ausgangsimpuls (270) des ersten Spannungsvergleichers (221) nicht koinzidiert.

7. Sofort-Umschaltsystem nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (286) gleichsinning in Reihe zwischen den Kon­ densator (284) und den Vergleichseingang des dritten Span­ nungsvergleichers (223) geschaltet ist und einen ersten Wi­ derstand (292), dessen eines Ende mit einem Verknüpfungspunkt (298) zwischen dem Kondensator (284) und der Anode der Diode (286) verbunden ist und dessen anderes Ende an eine ge­ meinsame Rückführung (296) relativ zum zweiten Spannungsver­ gleicher (222) gelegt ist, sowie einen zweiten Widerstand (294), dessen eines Ende an einen Verknüpfungspunkt (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 eines verlängerten differenzierten Impulses, wobei die Diode (286) die Entladung des Kondensators (284) durch den zweiten Widerstand (294) blockiert.