DE4033737A1 - Starting and operating circuit for single phase electromotor - includes first capacitor for starting only and second capacitor with another capacitance only for motor running - Google Patents
Starting and operating circuit for single phase electromotor - includes first capacitor for starting only and second capacitor with another capacitance only for motor runningInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlaß- und Betriebsvorrichtung für einphasige Elektromotoren.The present invention relates to a starting and Operating device for single-phase electric motors.
Es ist bekannt, daß einphasige Elektromotoren, beispielsweise zum Antrieb von Büromaschinen oder Elektrowerkzeugen oder für Haushaltsgeräte, ebenfalls die Wirkung des magnetischen Drehfeldes nutzen, jedoch besonderer technischer Maßnahmen und Hilfsvorrichtungen bedürfen, um deren Selbstanlauf im belasteten Zustand zu gestatten.It is known that single-phase electric motors, for example to drive office machines or Power tools or for household appliances, also the Use the effect of the magnetic rotating field, however special technical measures and auxiliary devices need to self-start in the loaded state too allow.
Im wesentlichen basieren sämtliche Maßnahmen zum Selbstanlauf von einphasigen Motoren auf der Schaffung eines Drehfeldes bei stillstehendem Motor mittels einer Anlaßhilfswicklung Ap, deren Merkmale es gestatten, einen gegenüber dem Hauptfluß stark phasenverschobenen magnetischen Fluß zu erzeugen. Die Hilfswicklung wird um 90° verschoben zur Hauptwicklung Aa angeordnet und nach erfolgtem Anlauf ausgeschaltet.Essentially, all measures are based on Self-starting of single-phase motors on creation of a rotating field with the motor stopped using a Starting auxiliary winding Ap, the characteristics of which allow one strongly out of phase with the main river to generate magnetic flux. The auxiliary winding is around Arranged 90 ° to the main winding Aa and after successful startup switched off.
Die Phasenverschiebung zwischen dem Strom des Hilfskreises und jenem des Hauptkreises wird vorwiegend dadurch erzielt, indem ein Kondensator in den Kreis der Hilfswicklung geschaltet wird, wodurch ein Kreis entsteht, der einen gegenüber der Spannung voreilenden phasenverschobenen Strom ergibt. Außer den oben genannten einphasigen Induktionsmotoren, werden häufig auch all jene Induktionsmotoren mit in diese Gruppe einbezogen, die mit zwei Wicklungen versehen sind, wobei in eine der Wicklungen - hier ebenfalls als Hilfswicklung bezeichnet - ein Kondensator geschaltet wird und sowohl die Hauptwicklung als auch die Hilfswicklung durchgehend eingeschaltet bleiben, und zwar sowohl während des Anlaufs als auch im Normalbetrieb. Diese Motoren haben jedoch in der Regel kein hohes Anlaufmoment, da der Wert der in der Hilfwicklung vorzusehenden Kapazität für hohe Anlaßmomente übermäßig hoch wäre, um eine einwandfreie Funktion bei den normalen Betriebsdrehzahlen zu erreichen. Um gute Funktionseigenschaften (ohne Einschränkung z. B. der Abmessungen oder der Isolierklassen) mit guten Anlaufeigenschaften des einphasigen Motors mit Kapazitätshilfsphase zu kombinieren, werden häufig zwei Kondensatoren in den Hilfskreis geschaltet, wobei einer davon nach erfolgtem Anlauf ausgeschaltet wird.The phase shift between the current of the Auxiliary circle and that of the main circle is predominant achieved by placing a capacitor in the circuit of the Auxiliary winding is switched, creating a circle arises, one that leads the tension phase-shifted current results. Except for the above single-phase induction motors, are often all those induction motors included in this group, which are provided with two windings, one of the Windings - also referred to here as auxiliary windings - A capacitor is switched and both Main winding as well as the auxiliary winding continuously stay on, both during the Startup as well as in normal operation. Have these engines however, usually not a high starting torque because of the value the capacity to be provided in the auxiliary winding for high Starting torque would be excessively high to be flawless Function at normal operating speeds too to reach. For good functional properties (without Restriction e.g. B. the dimensions or the Insulation classes) with good tarnishing properties of the single phase motor with capacity auxiliary phase combine, two capacitors are often in the Auxiliary circuit switched, one of which after the Startup is switched off.
Der Stand der Technik sieht daher für derartige Motoren den Einsatz von drei verschiedenen Elementen vor und zwar: Den Anlaßkondensator, den Betriebskondensator sowie einen Wechsler oder einen automatischen Anlaßschalter. Letzterer wird auf verschiedene Weisen realisiert. Eine Lösung sieht das Aufziehen eines Fliehkraftschalters auf die Welle vor, wobei sich der Schalter öffnet, sobald der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht und dadurch den Anlaßkondensator ausschaltet.The prior art therefore provides for such engines the use of three different elements before and Although: The starting capacitor, the operating capacitor and a changer or an automatic starter switch. The latter is implemented in different ways. A The solution is to open a centrifugal switch the shaft in front, with the switch opening as soon as the Engine reaches a certain speed and thereby the Starting capacitor switches off.
Eine weitere Lösung besteht darin, ein verzögertes Relais zwischenzuschalten, welches nach einigen Sekunden den Kontakt der Anlaßschaltung öffnet.Another solution is a delayed relay interpose, which after a few seconds Contact of the starter circuit opens.
Eine weitere Lösung, die jedoch nicht selbsttätig wirkt, besteht darin, den Hauptschalter mit einem Hilfskontakt zu versehen und den Verbraucher zu zwingen, diesen Kontakt beim Anlauf für einige Sekunden geschlossen zu halten; diese Lösung ist jedoch gefährlich, wenn der Kontakt nicht in angegebener Zeit geöffnet wird, da Motor beschädigt werden könnte.Another solution, which does not work automatically, consists of the main switch with an auxiliary contact to provide and compel the consumer to do so Contact closed for a few seconds when starting hold; however, this solution is dangerous if the Contact is not opened in the specified time because of the motor could be damaged.
Die anderen beiden selbsttätigen Lösungen sind hinreichend wirksam, erfordern jedoch den Einbau von drei verschiedenen Elementen und zusätzlich alle elektrischen Anschlüsse derselben, wodurch dieses System kompliziert und aufwendig und überdies wartungsintensiv wird.The other two automatic solutions are sufficiently effective, but require the installation of three various elements and in addition all electrical Connections of the same, which complicates this system and becomes complex and maintenance-intensive.
Der Zweck dieser Erfindung besteht deshalb darin, die obengenannten Unzulänglichkeiten zu beseitigen. Die Erfindung, wie sie durch die Patentansprüche charakterisiert ist, löst das Problem durch eine Anlauf- und Betriebsschaltung für einphasige Elektromotoren, die folgendes umfaßt: zwei Kondensatoren mit unterschiedlicher Kapazität, einer für den Anlauf und einer für den Betrieb, die zueinander parallelgeschaltet und beide zur Versorgungsphase des Elektromotors in Reihe geschaltet sind, sowie eine Ein- und Ausschaltvorrichtung des Anlaßkondensators, wobei die Ein- und Ausschaltvorrichtung direkt an die Versorgungsphase genannter Kondensatoren angeschlossen und mit derselben Spannung versorgt wird, die am genannten Betriebskondensator anliegt. Ferner sind genannte Ein und Ausschaltvorrichtung und die Kondensatoren im selben Gehäuse untergebracht, das an den genannten Elektromotor angeschlossen werden kann.The purpose of this invention is therefore that to eliminate the above-mentioned shortcomings. The Invention as defined by the claims is characterized, solves the problem with a start-up and operating circuit for single-phase electric motors that includes: two capacitors with different capacities, one for startup and one for operation, which are connected in parallel to each other and both in series to the supply phase of the electric motor are switched, as well as an on and off device of the starting capacitor, the inputs and Switch-off device directly to the supply phase named capacitors connected and with the same Power is supplied on the above Operating capacitor is present. Also mentioned are A and switch-off device and the capacitors in the same Housing housed that on the mentioned electric motor can be connected.
Einer der Vorteile dieser Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß mit dem Einbau eines einzigen einstückigen Bauteiles und dem Anschluß von nur zwei Kabeln, ein selbsttätiges Motoranlaßsystem auf äußerst wirtschaftliche Weise realisiert wird. One of the advantages of this invention is essential in that with the installation of a single one-piece component and the connection of only two Cables, an automatic engine starting system on extreme is realized economically.
Die Erfindung ist weiter im Detail erläutert mit der Hilfe von Zeichnungen, welche eine rein beispielhafte und nicht etwa begrenzende Ausführungsform darstellen.The invention is further explained in detail with the With the help of drawings, which are purely exemplary and not represent a limiting embodiment.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch die Schaltung gemäß vorliegender Erfindung. Figs. 1 and 2 show schematically the circuit according to the present invention.
Die Fig. 3 zeigt schematisch eine praktische Ausführung der Schaltung gemäß Fig. 1 und 2. FIG. 3 shows schematically a practical embodiment of the circuit according to Fig. 1 and 2.
Erfindungsgemäß und mit Bezug auf die obigen Figuren, umfaßt die Anlaß- und Betriebsschaltung für einphasige Elektromotoren folglich einen ersten Anlaßkondensator 1 der zu einem zweiten Betriebskondensator 2 des einphasigen Elektromotors 4 parallelgeschaltet ist. Die beiden Kondensatoren sind zueinander parallelgeschaltet und beide zur Versorgungsphase 3 des Elektromotors 4 in Reihe geschaltet. Direkt an die Versorgungsphase 3 des Elektromotors angeschlossen und zum Anlaßkondensator 1 in Reihe geschaltet ist ferner eine Ein- und Ausschaltvorrichtung 5 des Anlaßkondensators 1. Die Vorrichtung 5 hat daher dieselbe Versorgungsspannung der Kondensatoren 1 (Anlauf) und 2 (Betrieb).According to the invention and with reference to the above figures, the starting and operating circuit for single-phase electric motors consequently comprises a first starting capacitor 1 which is connected in parallel with a second operating capacitor 2 of the single-phase electric motor 4 . The two capacitors are connected in parallel to one another and both are connected in series to the supply phase 3 of the electric motor 4 . Is directly connected the electric motor to the supply phase 3 and connected to the starting capacitor in series 1 further comprising an in- and off switch 5 of the starting capacitor. 1 The device 5 therefore has the same supply voltage for the capacitors 1 (start-up) and 2 (operation).
Alle drei Bauelemente sind in einem einzigen Gehäuse 6 untergebracht, das an den Elektromotor 4 angeschlossen werden kann. Auf diese Weise ist die elektrische Verbindung zwischen den drei Bauteilen, d. h. dem Anlaßkondensator 1, dem Betriebskondensator 2 und der Vorrichtung 5, sowie zwischen diesen Bauteilen und dem Elektromotor 4 durch nur zwei Kabel möglich und der Betrieb ist durch dieselbe Spannung gewährleistet, die am Elektromotor 4 anliegt.All three components are housed in a single housing 6 , which can be connected to the electric motor 4 . In this way, the electrical connection between the three components, ie the starting capacitor 1 , the operating capacitor 2 and the device 5 , and between these components and the electric motor 4 is possible by only two cables and the operation is ensured by the same voltage as that on the electric motor 4 is present.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, umfaßt die Ein- und Ausschaltvorrichtung 5 des Anlaßkondensators 1 einen Gleichrichter 7, der im Eingang an die Versorgungsphase 3 des Elektromotors 4 und im Ausgang an einen Verzögerungskreis bzw. Filter 8 angeschlossen ist. Der Verzögerungskreis ist nämlich in der Lage, die Öffnung des Wechslers 9 - in der Regel ein Relais - zu verzögern, welcher durch entsprechende Auslegung der Kapazität den Anlaßkondensator zum gewünschten Zeitpunkt ausschaltet, d. h. wenn der Motor die Anlaufphase bereits überwunden hat.As can be seen from FIG. 2, the switch-on and switch-off device 5 of the starting capacitor 1 comprises a rectifier 7 , which is connected in the input to the supply phase 3 of the electric motor 4 and in the output to a delay circuit or filter 8 . The delay circuit is in fact able to delay the opening of the changeover contact 9 - as a rule a relay - which switches off the starting capacitor at the desired point in time by appropriately designing the capacitance, ie when the motor has already overcome the starting phase.
Für eine einwandfreie Funktion ist eine weitere Verzögerung der Öffnung des Relais 9 vorgesehen, indem hierzu ein weiterer Kondensator 12 mit passender Kapazität parallelgeschaltet wird, welcher sich während des Betriebs des Elektromotors 4 auflädt und die Ladespannung beibehält. Falls der Motor aus externen Last- oder anderen Gründen anhalten sollte, entlädt sich der Kondensator 12 auf die Erregerspule des Relais 9 und verzögert somit die Öffnung. Auf diese Weise bleibt dem Motor 4 ausreichend Zeit zum vollständigen Anhalten und der Betriebskondensator 2 entlädt sich direkt auf die Wicklungen des Elektromotors 4, ohne die Kontakte des Relais 9 zu belasten, die anderenfalls beschädigt würden.For proper functioning, a further delay in the opening of the relay 9 is provided by connecting a further capacitor 12 with a suitable capacitance in parallel, which charges during the operation of the electric motor 4 and maintains the charging voltage. If the motor should stop for external load or other reasons, the capacitor 12 discharges onto the excitation coil of the relay 9 and thus delays the opening. In this way, the motor 4 has sufficient time to stop completely and the operating capacitor 2 discharges directly onto the windings of the electric motor 4 without stressing the contacts of the relay 9 , which would otherwise be damaged.
Zum weiteren Schutz des Wechslers 9 ist die Parallelschaltung eines Entladewiderstands 11 zum Anlaßkondensator 1 vorgesehen. Sobald die Vorrichtung 5 den Kreis öffnet, in dem sich der Anlaßkondensator 1 befindet, bleibt letzterer wohl aufgeladen, entlädt sich jedoch sofort auf den Widerdstand 11. Auf diese Weise kann sich der Anlaßwiderstand 1 nicht auf die Kontakte des Wechslers 9 entladen, die somit zusätzlich geschützt werden.To further protect the changer 9 , a discharge resistor 11 is connected in parallel with the starting capacitor 1 . As soon as the device 5 opens the circuit in which the starting capacitor 1 is located, the latter remains well charged, but immediately discharges to the resistor 11 . In this way, the starting resistor 1 cannot discharge onto the contacts of the changer 9 , which are thus additionally protected.
Eine lange Lebensdauer der Ein- und Ausschaltvorrichtung 5 ist deshalb gewährleistet, da infolge der genannten Maßnahmen nie ein Energieübergang auf den Wechsler 9 stattfindet.A long service life of the switch-on and switch-off device 5 is therefore guaranteed, since the measures mentioned never result in an energy transfer to the changer 9 .
Zur so konzipierten Erfindung sind zahlreiche Änderungen und Varianten denkbar, die allesamt in den Bereich der Erfindung fallen. Ferner können sämtliche Einzelteile durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.There are numerous changes to the invention so conceived and variants conceivable, all in the area of Invention fall. Furthermore, all items be replaced by technically equivalent elements.
In der Praxis sind selbstverständlich Änderungen und/oder Verbesserungen möglich, die in jedem Fall in den Bereich der Ansprüche fallen.In practice there are of course changes and / or Improvements possible in any case in the area of claims fall.
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