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Diese
Erfindung betrifft ein Leckerfassungsverfahren für ein mit einem Elektromotor
versehenes Elektrogerät.
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Die 10 zeigt
eine elektrische Schaltung für
ein Elektrogerät
oder beispielsweise eine Waschmaschine. Eine Speiseschaltung für einen
Waschmaschinenmotor 1 wird beschrieben. Eine Gleichstromenergieversorgungsschaltung 4 ist über einen
Leistungsschalter 3 an eine kommerzielle Wechselstromenergiequelle 2 angeschlossen.
Die Gleichstromenergieversorgungsschaltung 4 umfasst eine
Spannungsverdoppelungsgleichrichterschaltung 8, die sich
aus einer Diodenbrücke 5 und
wie in der Figur gezeigt verbundenen Kondensatoren 6 und 7,
und einer Spannungsreglerschaltung 9 zusammensetzt. Eine
Hauptumrichterschaltung 10 ist an einer Ausgangsseite der
Gleichstromversorgungsschaltung 4 verbunden und umfasst
sechs Schaltelemente 10a bis 10f. Der Motor 1 schließt Phasenwicklungen 1u, 1v und 1w ein,
die alle mit der Hauptumrichterschaltung 10 verbunden sind.
Eine einen Mikrocomputer umfassende Steuerschaltung 11 steuert eine
Schaltelementtreiberschaltung 12, die ferner mit den Schaltelementen 10a bis 10f derart
verbunden ist, dass die Schaltelemente EIN- und AUS-geschaltet werden.
Die Steuerschaltung 11 steuert ferner ein Wasserzufuhrventil 13,
ein Abflussventil etc.
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Andererseits
ist Null-Phasenfolgestromtransformator 16 an einem Speisepfad
zwischen der Wechselstromenergiequelle 2 und der Gleichstromenergieversorgungsschaltung 4 vorgesehen.
Der Transformator 16 liefert ein Ausgangsignal über einen
Erfassungswiderstand 16a an eine Leckerfassungsschaltung 17.
Der Null-Phasenfolgestromtransformator 16 und die Leckerfassungsschaltung 17 bilden
einen Leck-Detektor. Die Leckerfassungsschaltung 17 umfasst
eine Verstärkerschaltung, einer Referenzspannungserzeugungsschaltung
und eine Komparatorschaltung.
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Wenn
in dem Motor 1 während
der Erregung des Motors ein Leck auftritt, wird nur eine Strommenge,
die durch Subtrahieren eines Leckstroms von einem von der Wechselstromenergiequelle 2 zugeführten Strom
erhalten wird, zur Quelle zurückgeführt. Demgemäss ist die
positive Strommenge nicht gleich der negativen Strommenge, woraufhin
ein Erfassungsstrom in dem Transformator 16 erzeugt wird. Wenn
der Erfassungsstrom als entsprechende Erfassungsspannung von dem
Detektorwiderstand 16a geliefert wird, wird die Spannung
von der Leckerfassungsschaltung 17 verstärkt und
ferner mit einem Referenzwert verglichen, so dass das Vorhandensein
oder Fehlen des Lecks erfasst wird.
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In
der oben beschriebenen Anordnung verbraucht jedoch die Leckerfassungsschaltung 17 des Leckdetektors 18 eine
große
Energiemenge. Ferner erfordert die Leckerfassungsschaltung 17 eine
hochpräzise
und stark verstärkende
Verstärkerschaltung, da
sie eine geringe Unausgewogenheit von Laststrom erfasst. Eine solche
Verstärkerschaltung
erhöht
die Kosten. Zusätzlich
kann ein Leck nur während
der Erregung des Motors 1 erfasst werden, der Motor 1 muss
nämlich
für die
Leckerfassung momentan angetrieben werden.
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Demnach
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Leckerfassungsverfahren
für ein
elektrisches Gerät
bereitzustellen, welches den Energieverbrauch reduzieren kann und
die hoch präzise Schaltung
eliminieren kann, um hierdurch die Kosten zu reduzieren, und in
welchem ein Leck ohne Antreiben des Motors erfasst werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Leckerfassungsverfahren für ein mit
einem Elektromotor versehenes Elektrogerät bereit, das gekennzeichnet ist
durch den Schritt des Erfassens einer in einem Spannungsteilerwiderstand,
der zwischen einer Wicklung des Motors und Masse vorgesehen ist,
erzeugten Spannung während
der Motor nicht erregt wird, hierdurch ein in dem Motor erzeugtes
Leck erfassend.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren, wird keine Spannung an die Motorwicklung
angelegt, wenn der Motor kein Leck auf weißt während er nicht erregt ist.
Demgemäss
wird keine Spannung am Spannungsteilerwiderstand erzeugt. Andererseits, wenn
ein Leck in dem Spannungsteilerwiderstand auftritt während der
Motor nicht erregt ist, fließt
ein Strom von der Motorwicklung zu dem Widerstand derart, dass eine
Spannung im Widerstand erzeugt wird. Demgemäss wird die in dem Spannungsteilerwiderstand
erzeugte Spannung erfasst, während
der Motor nicht erregt ist, wodurch ein in dem Motor erzeugter Leckstrom
erfasst werden kann. Während der
Leckstrom durch eine solch einfache und weniger teure Anordnung,
dass der Spannungsteilerwiderstand vorgesehen ist, erfasst werden
kann, können Kosten
reduziert werden und der Energieverbrauch kann gesenkt werden. Zusätzlich kann
ein Leck ohne Antreiben des Motors erfasst werden.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
wird die Leckerfassung ausgeführt
nachdem das Elektrogerät
mit der Energieversorgung verbunden ist und bevor der Motor betrieben
wird. Da das Leck erfasst wird bevor der Motor betrieben wird, kann
die Sicherheit verbessert werden. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird der Motor von einer Gleichstromenergieversorgung erregt, die durch
Umsetzen einer Wechselstromenergieversorgung erhalten wird, wobei
das Verfahren ferner den Schritt umfasst, zu bestimmen ob die in
dem Spannungsteilwiderstand erzeugte Spannung eine Gleichstromschwingungsform
oder eine pulsierende Schwingungsform hat, den Schritt des Einstellens
einer Referenzspannung in Übereinstimmung
mit einem Ergebnis dieses Bestimmens, und des Vergleichens der im
Spannungsteilerwiderstand erzeugten Spannung mit dem Referenzwert,
hierdurch das Leck erfassend.
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Allgemein,
wenn der Benutzer das Elektrogerät
verwendet, ist ein Gehäuse
des Elektrogerätes von
dem Benutzer geerdet, um einen elektrischen Schlag zu vermeiden.
Wenn eine Energieversorgung für
den Motor von einer durch Umsetzen einer Wechselstromenergieversorgung
erhaltenen Gleichstromenergieversorgung erregt wird, ist die Motorversorgungsenergie
ein stabiler Gleichstrom. Wenn ein Leck in dem Elektrogerät auftritt,
wird eine Spannung mit einer Gleichstromschwingungsform in dem Spannungsteilerwiderstand
erfasst. Ferner, wenn das Gehäuse
des Elektrogerätes
nicht geerdet ist, enthält die
Motorenergie die pulsierende Schwingungsform. Auf das Auftreten
eines Lecks in diesem Zustand wird eine Spannung mit pulsierender
Schwingungsform in dem Spannungsteilerwiderstand erzeugt.
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Darüber hinaus
haben die Gleichstromschwingungsform und die pulsierende Schwingungsform
unterschiedliche Entsprechungen in dem tatsächlichen Leckstrom. Das heißt, wenn
die Leckströme
zueinander gleich sind zwischen der Gleichstromschwingungsform und
der pulsierenden Schwingungsform, ist die Spannung mit der Gleichstromschwingungsform
höher als
die Spannung mit der pulsierenden Schwingungsform. Demgemäss wird
in einem Fall, in dem die Leckerfassung mit derselben Referenzspannung
durchgeführt
wird, bestimmt, dass ein Leck aufgetreten ist, wenn die erzeugte
Spannung die Gleichstromschwingungsform hat, obwohl es bestimmt
worden ist, dass kein Leck aufgetreten ist, wenn die erzeugte Spannung
die pulsierende Schwingungsform hat.
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In
dem oben beschriebenen Verfahren wird jedoch bestimmt, ob die in
dem Spannungsteilerwiderstand erzeugte Spannung die Gleichstrom-
oder pulsierende Schwingungsform hat. Die Referenzspannung wird
gemäß dem Bestimmungsergebnis eingestellt.
Die erzeugte Spannung wird mit der Referenzspannung verglichen,
so dass ein Leck erfasst wird. Folglich kann das Auftreten eines
Lecks zuverlässig
erfasst werden, unabhängig
davon, ob das Elektrogerätgehäuse geerdet
ist oder nicht.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Leckerfassungsverfahren ferner die Schritte des Verbindens
einer Erdungserfassungsschaltung mit einer Serienschaltung eines Schaltelementes
und eines Widerstandes zwischen einem Elektrogerätegehäuse oder einer Erdleitung, die
an dem Gehäuse
bereit gestellt wird, und einer Energieeingangsseite der Wicklung,
das Schaltelement einschaltend zum Bestimmen, ob die in dem Spannungsteilerwiderstand
erzeugte Spannung eine Gleichstromschwingungsform oder eine pulsierende Schwingungsform
hat, und warnend, wenn die Spannung die pulsierende Schwingungsform
hat.
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Ob
der Benutzer ein Elektrogerätegehäuse geerdet
hat, kann bestimmt werden durch Bestimmen, welche von der Gleichstromschwingungsform und
der pulsierenden Schwingungsform die in dem Spannungsteilerwiderstand
erzeugte Spannung hat. Jedoch ruht dies auf der Annahme, dass ein
Leck bereits aufgetreten ist. Andererseits ist in der Erfindung die
Erdungserfassungsschaltung durch ein Elektrogerätegehäuse oder die an dem Gehäuse vorgesehene
Erdleitung mit der Energiezufuhrseite der Wicklung verbunden. Ein
scheinbares Leck kann auftreten gelassen werden, wenn das Schaltelement
eingeschaltet wird. Es wird bestimmt, ob die in dem Spannungsteilerwiderstand
erzeugte Spannung die Gleichstromschwingungsform oder die pulsierende Schwingungsform
hat. Folglich, selbst wenn das Leck nicht tatsächlich aufgetreten ist. Ferner,
da die Warnung ausgeführt
wird, wenn die Spannung die pulsierende Schwingungsform hat, kann
der Benutzer bezüglich
eines nicht geerdeten Zustandes des Elektrogerätegehäuses informiert werden.
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Die
Erfindung wird bloß als
Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen geschrieben,
in welchen zeigt:
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1 ein
elektrisches Schaltungsdiagramm der Waschmaschine einer ersten Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Längsschnittseitenansicht
der Waschmaschine;
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3 ein
Ablaufdiagramm der Steuerinhalte der Steuereinrichtung;
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4a und 4b Grafiken
erzeugter Spannungen;
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5a und 5b den
Zusammenhang zwischen Leckstrom und erzeugter Spannung;
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6 einer
Ansicht ähnlich
der von 1, die Waschmaschine einer zweiten
Ausführungsform in Übereinstimmung
mit der Erfindung zeigend;
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7 einer
Ansicht ähnlich
der von 1, die Waschmaschine einer dritten
Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der Erfindung zeigend;
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8 ein
Ablaufdiagramm der Steuerinhalte der Steuereinrichtung;
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9 einer
Ansicht ähnlich
der von 1, die Waschmaschine einer vierten
Ausführungsform in Übereinstimmung
mit der Erfindung zeigend;
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10 ebenfalls
eine Ansicht ähnlich
der 1, einen Stand der Technik zeigend.
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Einige
Ausführungsformen,
in denen jeweils die vorliegende Erfindung auf eine Waschmaschine angewendet
wird, werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 bis 5B zeigen eine
erste Ausführungsform.
Zuerst wird Bezug genommen auf 2, in der
die gesamte Waschmaschine gezeigt wird. Die Waschmaschine umfasst
ein äußeres Gehäuse 21,
das als Gehäuse
des Elektrogerätes
dient. Eine äußere Wanne
(äußerer Bottich) 22 ist
an einer Vielzahl von Federmechanismen 23 in dem Außengehäuse 21 montiert.
Nur einer der Federmechanismen 23 ist in 2 gezeigt.
Eine drehbare Wanne 24 die als eine Waschwanne und eine Entwässerungswanne
dient, ist drehbar in der äußeren Wanne 22 montiert.
Die drehbare Wanne (drehbarer Bottich) 24 umfasst einen
Hauptkörper 24a,
einen inneren Zylinder 24b, der an der Innenseite des Hauptkörpers montiert
ist und einen Ausgleichsring 24c. Wenn die Wanne 24 gedreht
wird, verursacht die Zentrifugalkraft, dass das Wasser in Ihr ansteigt, so
dass das Wasser durch die Entwässerungslöscher 24d,
die am oberen Abschnitt des Hauptteils 24a ausgebildet
sind, in die äußere Wanne 22 abfließt.
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Die
drehbare Wanne 24 hat ein im Boden davon ausgebildetes
Durchgangsloch 26. Das Loch 26 kommuniziert über einen
Abflussweg 26a mit einem Abschlussloch 27. Ein
Abflusskanal 29 mit einem Abflussventil 28 ist
an das Loch 26 angeschlossen. Demgemäss wird Wasser in der Wanne 24 zurückbehalten,
wenn die drehbare Wanne 24 mit dem Abschlussventil 28 geschlossen
ist. Wenn das Abflussventil 28 geöffnet wird, wird das Wasser
in der Wanne 24 durch den Abflussweg 26a, das
Abflussloch 27 und den Abflusskanal 29 abgelassen.
Die Wanne 24 hat ferner ein Hilfsabflussloch 27a,
das am Boden davon ausgebildet ist. Das Hilfsabflussloch 27a ist über ein
Verbindungsrohr mit dem Abflusskanal 29 verbunden, das
Abflussventil 28 umgehend. Wenn die Wanne 24 gedreht
wird, wird das aus dem oberen Inneren davon in die äußere Wanne 22 ausgetretene Wasser
von dem Hilfsabflussloch 27a abgeführt.
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Ein
Mechanismusgehäuse 30 ist
an der Unterseite des Bodens der äußeren Wanne 22 montiert. Eine
hohle Bottichwelle 31 ist drehbar an dem Mechanismusgehäuse 30 montiert.
Die drehbare Wanne 24 ist mit der Bottichwelle 31 verbunden.
Eine Rührwelle 32 ist
drehbar an der Bottichwelle 31 angebracht. Die Rührwelle 32 hat
ein oberes Ende, an welchem ein Rührer 25 verbunden
ist. Ferner, hat die Rührwelle 32 ein
unteres Ende, das mit einem Rotor 33a eines Waschmaschinenmotors 33 verbunden
ist, welcher beispielsweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor
vom Außenrotortyp
umfasst. Der Motor 33 wird in einem Waschschritt angetrieben,
um den Rührer 25 wiederholt
abwechselnd in Normal- und Rückwärtsrichtung
zu drehen. Der Motor 33 wird ferner in einem Entwässerungsschritt
angetrieben, um die Wanne 24 und den Rührer 25 in ein und
derselben Richtung zu drehen, wobei die Wellen 31 und 32 durch
eine (nicht dargestellte) Kupplung verbunden sind.
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Eine
elektrische Anordnung der Waschmaschine wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine als Energieversorgung für
den Motor 38 dienende Gleichstromenergieversorgungsschaltung 36,
ist über
einen Energieversorgungsschalter 35 an eine kommerzielle
Wechselspannungsenergiequelle 34 von 100 V angeschlossen.
Ein Rauschunterdrückungskondensator 37 ist
parallel zu einer Serienschaltung der Gleichspannungsenergiequelle 34 und dem
Energieversorgungsschalter 35 geschaltet. Eine Serienschaltung
der beiden Kondensatoren 38 und 39 ist mit dem
Kondensator 37 verbunden. Ein Knoten der Kondensatoren 38 und 39 ist
mit dem Außengehäuse 21 verbunden,
das mit einem Erdungsdraht 21a versehen ist, der verwendet
wird, wenn der Benutzer die Waschmaschine erdet (GND).
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Die
Gleichstromversorgungsschaltung 36 umfasst eine eine Diodenbrückengleichrichterschaltung 40 und
Glättungskondensatoren 41 und 42 einschließende Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung.
Speziell hat die Gleichrichterschaltung 40 einen mit einem
Energieversorgungsanschluss 34a der Wechselspannungsenergiequelle 34 verbundenen
Eingangsanschluss 40a und einen anderen, über den
Leistungsschalter 35 an einen Energieversorgungsanschluss 34b der
Wechselspannungsenergiequelle verbundenen Eingangsanschluss 40b. Die
Gleichrichterschaltung 40 hat zwei Ausgangsanschlüsse 40a und 40d,
zwischen welchen die Glättungskondensatoren 41 und 42 in
Serie dazu verbunden sind. Ein Knoten der Glättungskondensatoren 41 und 42 ist
mit einem Eingangsanschluss 40a der Gleichrichterschaltung 40 verbunden.
Die Gleichstromenergieversorgungsschaltung 36 hat eine
Spannung von 0 V am neutralen Punkt 36c, eine Spannung
von +141 V an einem positiven Ausgangsanschluss 36a und
einer Spannung von –141
V an einem negativen Ausgangsanschluss 36b, sodass ein Gleichspannung
von 282 V zwischen den positiven und negativen Ausganganschlüssen 36a und 36b erzeugt
wird. Der negative Ausganganschluss 36b ist mit der Erdung
der Schaltung oder des Gehäuses verbunden.
Bezugszeichen "GND1" (0V) kennzeichnet
eine direkte Erdung, wohingegen Bezugszeichen "GND2" (–141 V)
eine indirekte Erdung der Schaltung kennzeichnet.
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Eine
gesteuerte Energieversorgungsschaltung oder Konstantspannungsschaltung 43 ist
mit der Gleichstromenergieversorgungsschaltung 36 verbunden.
Die Konstantspannungsschaltung 43 liefert eine Konstantspannung
von 17 V und eine Konstantspannung von 5 V. Eine Hauptumrichterschaltung 44, die
als eine Motortreiberschaltung dient, ist ebenfalls mit der Gleichstrom-Energieversorgungsschaltung 36 verbunden.
Die Konstantspannungsschaltung 43 führt eine Versorgungsenergie
von 5 V einer Steuerschaltung 47 zu, welche später beschrieben
wird, und eine Versorgungsenergie von 17 V einer Schaltelementtreiberschaltung 48 zu.
Die Hauptumrichterschaltung 44 umfasst sechs Schaltelemente 45a bis 45f,
die jeweils beispielsweise IGBTs umfassen. Die Schaltelemente 45a – 45f werden
in einer Drei-Phasen-Brückenkonfiguration
verbunden. Die Hauptumrichterschaltung 44 umfasst ferner
sechs Freilaufdioden 46a – 46f, die mit den
jeweiligen Schaltelementen 45a – 45f in einer Polarisation
verbunden sind, wie in 1 gezeigt.
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Phasenbrücken haben
Ausgangsanschlüsse jeweils
mit den Phasenwicklungen 33u, 33v und 33w des
Stators des Motors 33 verbunden, wodurch der Motor 33 von
der Hauptumrichterschaltung 44 angetrieben wird. Die Steuerschaltung 47 steuert
die Schaltelementtreiberschaltung 48, sodass die Schaltelemente 45a bis 45f gesteuert
werden, um EIN- und AUS-geschaltet zu werden. Die Steuerschaltung 47 umfasst
einen Mikrocomputer, einen A/D-Umsetzer etc. Insbesondere führt ein
zur Leckerfassung verwendeter A/D-Umsetzer eine Analog/Digital Wandlung
bzw. A/D-Umsetzung einer Eingangsspannung aus in einer Zeit, die
ausreichend kürzer
ist, als eine Periode der kommerziellen Wechselspannungsquelle 34.
Drei Positionserfassungselemente 33a sind an dem Motor 33 angebracht
zum Erfassen einer Rotorposition, hierdurch Positionssignale liefernd,
die der Steuerschaltung 47 zugeführt werden. Die Schaltelementtreiberschaltung 48 umfasst
drei Spannungsumsetzerschaltungen 49a, 49b und 49c vom
Ladungspumpentyp und drei Ladungspumpenkondensatoren 50a, 50b und 50c.
Die Spannungsumsetzerschaltungen 49a – 49c veranlassen
die Kondensatoren 50a – 50c,
zu laden und Gate-Spannungen
zu erzeugen, die den Gate-Anschlüssen
der Schaltelementen 45a, 45b und 45c an
der hohen Seite der Arme jeweils zugeführt werden. Eine Serienschaltung
des Wasserzufuhrventils 35 und eines Triac 51 ist
zwischen den Energieversorgungsanschlüssen 34a der Wechselspannungsquelle 34 verbunden.
Eine Serienschaltung des Abflussventils 28 und eines Triac 28 ist
parallel zu der Serienschaltung des Wasserversorgungsventils 35 und
des Triac 51 verbunden. Rauschunterdrückungsbeschaltungen 53 und 54 sind
jeweils mit den Triacs 51 bzw. 52 verbunden. Das
Triac 51 hat einen Gate-Anschluss über einen NPN-Transistor 55 an
die indirekte Erdung verbunden. Das Triac 52 hat einen
Gate-Anschluss über
einen NPN-Transistor 56 an die indirekten Erdung verbunden.
Beide Transistoren 55 und 56 werden von der Steuerschaltung 47 gesteuert.
Die Steuerschaltung 47 wird mit Schaltsignalen von einer
Schalteingangsschaltung 57 versorgt, die verschiedene Schalter
einschließt
und an einem Wasserstandssignal von einem Wasserstandssensor 58,
der einen Wasserstand in der drehbaren Wanne 24 erfasst.
Ferner steuert die Steuerschaltung 47 die Schaltelementtreiberschaltung 48,
das Wasserzufuhrventil 35, das Abflussventil 28 und
eine Anzeigeschaltung 59. Die Anzeigeschaltung 59 umfasst
beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige.
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Ein
Spannungsteilerwiderstand 60 ist zwischen der Energieeingangsseite
der Wicklungen 33u, 33v und 33w des Motors 33 und
der indirekten Erdung verbunden. Der Widerstand 60 umfasst
drei obere Widerstände 60a, 60b und 60c mit
jeweils einem Ende mit den Energieeinlassseiten der Wicklungen 33u, 33v bzw. 33w verbunden
und einem unteren Widerstand 60d mit einem mit den oberen
Widerständen
verbundenen Ende und dem anderen mit der indirekten Erdung verbundenen
Ende. Jeder der oberen Widerstände
hat ein Widerstandswert von 910 kΩ und der untere Widerstand 60d hat
einen Widerstandswert von 9,1 kΩ.
Ein Knoten der oberen Widerstände 60a, 60b und 60c und
des unteren Widerstandes 60d ist mit einer Eingangsseite
des A/D-Umsetzers
verbunden, der in der Steuerschaltung 47 enthalten ist.
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Die
Steuerschaltung 47 steuert die Leckerfassung sowie den
Waschbetrieb. Die Steuerschaltung 47 startet, wenn der
Leistungsschalter 35 eingeschaltet wird. Beispielsweise,
wenn sie ein Startschaltsignal für
ein Automatikwaschprogramm von der Schalteingabeschaltung 57 empfängt, führt die Steuerschaltung 47 eine
Steuerung derart durch, dass ein Wasserzufuhrschritt, ein Waschschritt,
ein Ablaufschritt und ein Entwässerungsschritt
in einer geeignet kombinierten Weise ausgeführt werden. In dem Wasserzufuhrschritt
wird das Wasserzufuhrventil 35 geöffnet bis ein vorbestimmter
Wasserstand erreicht wird. Der Motor 33 wird abwechselnd
wiederholt im Waschschritt in Normal- und Rückwärtsrichtung angetrieben. Das
Ablaufventil 38 wird im Ablaufschritt geöffnet. Der
Motor 33 wird in einer Richtung im Entwässerungsschritt angetrieben.
Die Wicklungen 33u, 33v und 33w des Motors
werden in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit einer Kombination von Ein- Aus-Mustern der Schaltelement 45a – 45f der
Hauptumrichterschaltung 44 erregt. Der Motor 33 wird
ent-erregt, wenn die Schaltelemente 45a – 45f ausgeschaltet
werden.
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Die
Steuerschaltung 47 steuert die Leckerfassung, wenn der
Motor 33 nicht erregt ist, beispielsweise bevor der Startschalter
für das
Waschprogramm eingeschaltet wird nachdem der Leistungsschalter 35 eingeschaltet
worden ist. Insbesondere erfasst die Steuerschaltung 47 eine
in dem Spannungsteilerwiderstand 60 wenn der Motor 33 nicht
erregt ist erzeugte Spannung Vk, hierdurch in dem Motor erzeugten
Leckstrom erfassend. 3 zeigt die Steuerung der Leckerfassung.
Die Steuerung startet, wenn der Leistungsschalter 35 eingeschaltet
wird. Alle Schaltelemente 45a – 45f werden bei Schritt
S1 ausgeschaltet. Bei Schritt S2 bestimmt die Steuerschaltung 47,
ob die Spannung Vk, die von dem Spannungsteilerwiderstand 60 erzeugt
wird, eingegeben worden ist. Insbesondere wird die erzeugte Spannung
Vk von dem A/D-Umsetzer synchron mit einer Frequenz gelesen, die
höher ist
als eine Energieversorgungsfrequenz (50 oder 60 Hz) der Wechselspannungsquelle 34,
nämlich,
die A/D-Umsetzung wird in einer Periode ausgeführt, die ausreichend kürzer ist
als eine Periode der Wechselspannungsversorgung 34, sodass
bestimmt wird, ob die Spannung Vk eingegeben worden ist. In diesem
Fall ist die A/D-Umsetzungsperiode auf beispielsweise etwa 1 ms
festegelegt. Die Spannung Vk liegt bei 0 V oder einem sehr kleinen
Wert, wenn kein Leck zwischen den Motor 33 und dem Außengehäuse 21 aufgetreten
ist. Demgemäss
ist eine Eingangsspannung zu dem A/D-Umsetzer der Steuerschaltung 47 bei
Null oder im wesentlichen Null.
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Wenn
das Außengehäuse 21 und
der Motor 33 elektrisch leitend sind oder ein Leck verursacht wird,
ist das Potential an der Eingangsseite jeder der Wicklungen 33u, 33v,
und 33w nicht bei Null sondern bei sich die durch Subtrahieren
der über
den Leckwiderstand abfallenden Spannung vom Potential (0 V) des
Außengehäuses 21 ergebenden
Spannung. Zu diesem Zeitpunkt liegt das Potential am äußeren Ende
GND2 des Spannungsteilerwiderstandes 60 bei –141 V und
demgemäss
niedriger als das Potential des Außengehäuses 21. Als ein Ergebnis
fließt ein
Leckstrom von dem Außengehäuse 21 in
Richtung des Widerstandes 60. Dadurch erzeugt der Spannungsteilerwiderstand 60,
wenn ein Leck aufgetreten ist, eine Spannung proportional zum Leckstrom.
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Wenn
im Schritt S2 bestimmt wird, dass keine Spannung Vk eingegeben worden
ist, bestimmt die Steuerschaltung 47, dass kein Leck aufgetreten ist,
zum nächsten
Steuerschritt fortschreitend. Wenn die Spannung Vk eingegeben worden
ist, geht die Steuerschaltung 47 weiter zu Schritt S3 zum
Bestimmen, ob die Spannung Vk eine Gleichstromschwingungsform oder
eine pulsierende Schwingungsform hat. In der Waschmaschine der Ausführungsform verbindet
der Benutzer den Erdungsdraht 21a mit der Erde, sodass
das Außengehäuse 21 geerdet
ist. Jedoch vergessen einige Benutzer, den Erdungsdraht 21a mit
der Erde zu verbinden. Die Spannung Vk, die von dem Widerstand 60 erzeugt
wird, nimmt unterschiedliche Spannungsschwingungsformen an zwischen
dem Fall, in dem der Erdungsdraht 21 mit Erde verbunden
ist und dem Fall, in dem der Erdungsdraht 21 nicht mit
Erde verbunden ist. Der Leckstrom ist ein stabiler Gleichstrom,
wenn das Außengehäuse 21 geerdet
ist. Als ein Ergebnis erzeugt der Widerstand 60 eine Spannung
mit einer Gleichstromschwingungsform, wie in 4A gezeigt.
Der Leckstrom hat eine pulsierende Schwingungsform bedingt durch
die Wechselspannungsquelle 34, wenn das Außengehäuse 21 nicht
geerdet ist. Als ein Ergebnis erzeugt der Widerstand 60 eine
Spannung mit einer pulsierenden Schwingungsform, wie durch Halbwellengleichrichtung
des Wechselstroms erhalten, wie in 4B gezeigt.
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Wenn
sie bei Schritt S3 bestimmt, dass die Eingangsspannung Vk eine Gleichstromschwingungsform
hat, geht die Steuerschaltung 47 weiter zu Schritt S4 zum
Bestimmen, ob die Eingangsspannung Vk bei oder oberhalb einer festgelegten
Referenzspannung liegt, oder ob das Leck im wesentlichen harmlos
ist. In Bezug auf diese Bestimmung ist der Leckstrom manchmal gering
abhängig
von der Größe des Leckwiderstandes,
selbst wenn das Leck aufgetreten ist. In diesem Fall ist der Leckstrom
im wesentlichen harmlos. Es wäre
unpraktisch, das Auftreten eines Lecks basierend auf diesem geringen Leckstrom
zu bestimmen. Wie in 5A gezeigt, kann gegebenenfalls
das Auftreten eines Lecks nicht bestimmt werden, wenn der Leckstrom
unterhalb von beispielsweise 0,17 mA liegt. Die Spannung Vk, die dem
Strom von 0,17 mA entspricht, liegt bei 1,7 V. Dieser Wert ist als
Referenzspannung zum Erfassen der Gleichstromschwingungsform festgelegt.
Wenn ein Durchschnittswert der Spannung Vk bei oder oberhalb der
Referenzspannung liegt, bestimmt die Steuerschaltung 47,
dass ein Leck aufgetreten ist und geht weiter zu Schritt S5.
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Bei
Schritt S5 steuert die Steuerschaltung 47 die Anzeige der
Anzeigeschaltung 59 derart, dass eine Anzeige oder Information
in Bezug darauf, dass ein Leck aufgetreten ist, angezeigt wird,
die Steuerung stoppend. Die Steuerschaltung 47 geht weiter zu
einem nächsten
Steuerschritt, wenn bei Schritt S4 bestimmt wird, dass kein wesentliches
Leck aufgetreten ist. Andererseits, wenn bei Schritt S3 bestimmt wird,
dass die Spannung Vk eine pulsierende Schwingungsform hat, geht
die Steuerschaltung 47 weiter zu Schritt S6, wo die Steuerschaltung 47 einen Spitzenwert
der erzeugten Spannung Vk mit einer Referenzspannung vergleicht,
die für
pulsierende Schwingungsformen festgelegt ist oder in diesem Fall
1,36V. Wenn der Spitzenwert bei oder oberhalb von 1,36 V liegt,
bestimmt die Steuerschaltung 47, dass ein wesentliches
Leck aufgetreten ist, weiterschreitend zu Schritt S5. Wenn der Spitzenwert
unterhalb von 1,36 V liegt, bestimmt die Steuerschaltung 47,
dass kein wesentliches Leck aufgetreten ist, weitergehend zu dem
nächsten
Steuerschritt. Die zuvor erwähnte
Referenzspannung von 1,36 V entspricht dem Leckstrom von 0,17 mA,
wie in 5B gezeigt.
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In
der vorangegangenen Ausführungsform wird
keine Spannung an die Wicklungen 33u, 33v bzw. 33w angelegt,
wenn kein Leck im Motor 33 aufgetreten ist, während er
nicht erregt ist. Wenn jedoch ein Leck im Motor 33 während seines
nicht erregten Zustandes aufgetreten ist, fließt ein Leckstrom von den Wicklungen 33u, 33v und 33w zum
Widerstand 60, woraufhin der Widerstand die Spannung Vk
erzeugt. Demgemäß kann ein
Leck im Motor 33 erfasst werden, wenn die über den
Widerstand 60 erzeugte Spannung erfasst wird, während der
Motor 33 nicht erregt ist.
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Ferner
können,
da das Leck durch eine derart einfache und wenig teure Anordnung
erfasst wird, dass der Spannungsteilerwiderstand 60 vorgesehen wird,
die Kosten reduziert werden, und der Energieverbrauch kann reduziert
werden. Zusätzlich
kann das Leck erfasst werden ohne Antreiben des Motors. Die in der
Leckerfassungsschaltung verbrauchte elektrische Energie ist etwa
500 mW im Stand der Technik. Jedoch ist die in dem Widerstand 60 verbrauchte
elektrische Energie etwa 10 mW in der vorangehenden Ausführungsform.
Speziell in der vorangehenden Ausführungsform wird die Leckerfassung ausgeführt, bevor
der Startschalter für
das Waschprogramm eingeschaltet wird, nachdem der Leistungsschalter 35 eingeschaltet
worden ist. Ein hoher Sicherheitsgrad kann sichergestellt werden,
da die Leckerfassung demnach vor dem Betrieb des Motors 33 ausgeführt wird.
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Der
Widerstand 60 umfasst die Widerstände 60a, 60b und 60c,
die auf der Eingangsseite der Wicklungen 33u, 33v und 33w bereitgestellt
werden, und den Widerstand 60d, der auf der Erdungsseite bereitgestellt
wird und mit den Widerständen 60a, 60b und 60c verbunden
ist. Da ein einzelner Widerstand 60d auf der Erdungsseite
vorgesehen ist, kann eine Kostenreduzierung erreicht werden, und
eine gewünschte
Leckerfassung kann ausgeführt
werden. Ferner bestimmt die Steuerschaltung 47, ob die
in dem Widerstand 60 erzeugte Spannung Vk eine Gleichstromschwingungsform
oder eine pulsierende Schwingungsform hat. Die Referenzspannung
wird in Übereinstimmung
mit dem Ergebnis des Bestimmens festgelegt. Die erzeuge Spannung
Vk wird mit der Referenzspannung für die Leckerfassung verglichen. Folglich
kann das Auftreten eines Lecks zuverlässig erfasst werden, egal ob
das Außengehäuse 21 geerdet
ist oder nicht. In diesem Fall,
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Wenn
die Steuerschaltung 47 erfasst, ob die in dem Widerstand 60 erzeugte
Spannung Vk eine Gleichstromschwingungsform oder eine pulsierende Schwingungsform
hat, wird die Spannung durch A/D-Umsetzung umgesetzt in einer Periode,
die kürzer
ist als die Periode der kommerziellen Wechselspannungsenergieversorgung.
Entsprechend kann die Spannung der pulsierenden Schwingungsform
in gewünschter
Weise erfasst werden. Die Spannung mit der pulsierenden Schwingungsform
wird durch Überlagerung
des Gleichstroms mit der Energieversorgungsfrequenz der Gleichspannungsenergiequelle 34 gebildet.
Entsprechend ist es effektiv, die Schwingungsform durch die A/D-Umsetzung
der Spannung mit der pulsierenden Schwingungsform in der Periode
zu erfassen, die kürzer
ist als die Periode der kommerziellen Gleichstromenergieversorgung.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. Drei Spannungsteilerwiderstände 61, 62 und 63 sind
für die
jeweiligen Phasenwicklungen 33u, 33v bzw. 33w vorgesehen.
Spannungen Vk1, Vk2 und Vk3, die von den jeweiligen Phasenwicklungen 33u, 33v und 33w erzeugt
werden, werden zu dem A/D-Umsetzer der Steuerschaltung 47 geliefert. In
diesem Fall wird eine Anzeige (Warnung) vorgenommen, wenn ein Leck
in einer der erzeugten Spannungen Vk1, Vk2 und Vk3 auftritt. Folglich
kann ein Leck, das in irgendeiner der Phasenwicklungen auftritt,
zuverlässig
erfasst werden.
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7 und 8 zeigen
eine dritte Ausführungsform
der Erfindung. In der dritten Ausführungsform ist eine Erdungserfassungsschaltung 67 zwischen
dem Außengehäuse 21 und
beispielsweise der Eingangsseite der Wicklung 33u verbunden.
Die Erdungserfassungsschaltung 65 umfasst eine Serienschaltung
eines Photo-Triacs 65a und eines Widerstandes 66 eines
Photokopplers 65, der als Schaltelement dient. Der Photokoppler 65 schließt eine Photodiode 65b ein,
die ein- und ausgeschaltet wird durch die Steuerschaltung 47,
woraufhin das Photo-Triac 65a ein- und ausgeschaltet wird.
Die Steuerschaltung 47 führt die Leckerfassungssteuerung
aus, wenn der Motor 33 nicht erregt wird oder bevor der Startschalter
des Waschprogramms eingeschaltet wird. 8 zeigt
die Art der Steuerung der Steuerschaltung 47. Alle Schaltelemente 45a bis 45f werden
bei Schritt R1 ausgeschaltet. Das Photo-Triac 65a wird
bei Schritt R2 eingeschaltet. Dann fließt Strom vom Außengehäuse 21 in
die Erdungserfassungsschaltung 67 in Richtung des Widerstandes 60. Mit
anderen Worten fließt
ein Fehlerleckstrom. Demgemäß erzeugt
der Widerstand 60 eine Spannung.
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Bei
Schritt R3 bestimmt die Steuerschaltung 47, ob die erzeugte
Spannung Vk die Gleichstromschwingungsform hat oder die pulsierende
Schwingungsform. Das heißt,
die Steuerschaltung 47 bestimmt, ob der Benutzer das Außengehäuse 21 über den
Erdungsdraht 21a mit Erde verbunden hat. Wenn das Außengehäuse 21 geerdet
ist, hat die von dem Widerstand 60 erzeugte Spannung Vk
die Gleichstromschwingungsform. Die Spannung Vk hat die pulsierende
Schwingungsform, wenn das Außengehäuse 21 nicht
geerdet ist.
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Wenn
die Steuerschaltung 47 im Schritt R3 bestimmt, dass die
erzeugte Spannung Vk die pulsierende Schwingungsform hat, geht sie
weiter zu Schritt R4, wo der nicht geerdete Zustand des Außengehäuses 21 an
der Anzeige der Anzeigeschaltung 59 angezeigt wird oder
darüber
informiert wird, dann die Leckerfassungssteuerung stoppend.
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Wenn
die erzeugte Spannung Vk die Gleichstromschwingungsform hat, geht
die Steuerschaltung 47 weiter zu Schritt R5, um das Photo-Triac 65a des
Photokopplers 65 auszuschalten. In diesem Fall, wenn von
dem Widerstand 60 Spannung erzeugt worden ist, ist ein
Leck aufgetreten und die Spannung hat die Gleichstromschwingungsform,
wie in 4A gezeigt, die die Schwingungsform
in dem Fall zeigt, indem das Außengehäuse geerdet
ist. Daraufhin geht die Steuerschaltung 47 weiter zu Schritt
R6, um zu bestimmen, ob die erzeugte Spannung Vk unterhalb der Referenzspannung
von 1,7 V liegt wie in 5A gezeigt, die den Fall zeigt,
in dem das Außengehäuse 21 geerdet
ist. Wenn die erzeugte Spannung Vk bei oder oberhalb der Referenzspannung
von 1,7 V liegt, bestimmt die Steuerschaltung 47, dass
ein wesentliches Leck aufgetreten ist, fortschreitend zu Schritt
R7. Bei Schritt R7 steuert die Steuerschaltung 47 die Anzeige
der Anzeigeschaltung 49 derart, dass die Angabe oder Information
des Auftretens eines Lecks auf der Anzeige angezeigt wird, die Leckerfassungssteuerung
stoppend.
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In Übereinstimmung
mit der dritten Ausführungsform
kann bestimmt werden, ob der Benutzer das Außengehäuse 21 geerdet hat
durch Bestimmen, welche Schwingungsform die Spannung Vk hat, die
im Widerstand 60 als das Ergebnis des Auftretens eines
Lecks erzeugt wird, die Gleichstromschwingungsform oder die pulsierende
Schwingungsform. Jedoch kann dies erst bestimmt werden, nachdem
das Leck aufgetreten ist. In der dritten Ausführungsform ist die Erdungserfassungsschaltung 67 zwischen
dem Außengehäuse 21 und
der Eingangsseite der Wicklung 33u vorgesehen und umfasst
die Serienschaltung des Photo-Triacs 65a und des Widerstandes 66 des
Photokopplers 65, der als Schaltelement dient. Wenn der
Photokoppler 65 eingeschaltet wird, kann ein vorgetäuschtes
Leck erzeugt werden. Wenn die Steuerschaltung 47 bestimmt,
welche Schwingungsform die Spannung Vk hat, die an dem Widerstand 60 unter
der Bedingung des falschen Lecks erscheint, die Gleichstromschwingungsform
oder die pulsierende Schwingungsform, hierdurch bestimmend, ob der
Benutzer das Außengehäuse 21 geerdet
hat. Wenn die erzeugte Spannung Vk die pulsierende Schwingungsform
hat, wird eine Warnung ausgegeben. Folglich kann über den
nicht geerdeten Zustand des Außengehäuses 21 informiert
werden.
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In
der dritten Ausführungsform
ist die Erdungserfassungsschaltung 67 zwischen dem Außengehäuse 21 und
der Eingangsseite der Wicklung 33u verbunden und umfasst
die Serienschaltung des Photo-Triacs 65a und des Widerstandes 66 des
Photokopplers 65, der als Schaltelement dient. Jedoch kann
die Erdungserfassungsschaltung 67 stattdessen auch zwischen
dem Außengehäuse 21 und
irgendeiner anderen Wicklung 33v oder 33w verbunden
sein. Ferner kann die Erdungserfassungsschaltung 67 gegebenenfalls
zwischen der Erdungsleitung 21a und der Eingansseite der
Wicklung verbunden sein.
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9 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der Erfindung. Der Spannungsteilerwiderstand 71 ist an irgendeiner
der Phasenwicklungen 33u, 33v und 33w,
beispielsweise an der Phase W der Wicklung 33w angeschlossen.
Da nur ein Widerstandssatz 71 erforderlich ist, kann die
Anordnung vereinfacht werden und demgemäss können die Kosten reduziert werden.
Wenn der Widerstand 71 an der einzelnen Phase vorgesehen
ist, kann die Erfassungsgenauigkeit geringfügig reduziert sein, aber führt bei
der praktischen Anwendung zu keinem Problem.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in den vorangehenden Ausführungsformen
auf die Waschmaschine angewendet worden ist, kann sie auch auf verschiedene
Arten elektrischer Geräte
mit Elektromotor angewendet werden.
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Die
vorangegangene Beschreibung und die Zeichnungen sind bloß erläuternd in
Bezug auf die Prinzipien der vorliegenden Erfindung und sollten nicht
in irgendeiner einschränkenden
Weise ausgelegt werden. Verschiedene Änderungen und Modifikationen
werden Fachleuten offenbart. All jene Änderungen und Modifikationen
werden als in den Schutzbereich der Erfindung fallend betrachtet,
wie er durch die beiliegenden Patentansprüche definiert ist.