DE698174C

DE698174C - lten from starting windings of electric motors

Info

Publication number: DE698174C
Application number: DE1938A0087643
Authority: DE
Inventors: Edward I Schaefer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-07-30
Filing date: 1938-07-31
Publication date: 1940-11-04

Description

Wärmeabhängiger Schalter für das Zu-: und: Abschalten von Anlaufwicklungen " - elektrischer Motoren Es- ist bekannt; für das Zu- und Abschalten von Anlaufwicklungen - elektrischer Maschi-, neri, insbesondere Einphasemnötoren; wärmeabhängige Schalter zu verwenden,- wobei das Wärmelement vom Strom der Betriebswick= Jung -beeinflußt wird. Wenn die Anlaufwicklungen nur kurzzeitig belastet werden dürfen; so- ist mit den bekannten Einrichtungen. ein zuverlässiger. Schutz meist nicht zu ' erreichen, da die -nur -kurzzeitige Einwirkung des Betriebstromes das wärmeabhängige Element nur ungenau =ansprechen läßt: Diese Schwierigkeiten lassen sich ach der Erfindung- dadurch beseitigen, . daß ein zu '-einem Teil der Anlaufwicklung -parallel ge, schalteter Bimetallstreifen des Schalters-auch näclr dem Abschalten der Anlaufwicklung. durch die _ Transföimatorwirkung der Be: triebswicklung von einer drehzahlabhängigen Spannung beeinflußt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung .sind. -in der. Zeichnung dargestellt. -In. allen Abi. bildungen bedeutet- 1o die Netzleitung, die durch-'einen geeigneten Schalter vöm Motor abgetrennt werden kann,--während der Läufer mit -i i, die Betriebswicklung reit -i a und die Anlaufwicklung mit 13 bezeichnet sind: .Der wärmeabhängige Schalter, der- gemäß Abb. 1 die- Anlaufwicklung i3 nach dem Hochlauf des Motors abschältet; besteht in seinerein=, fä:chsten Ausführung aus zwei Bimetällstreifen r 4 und 15; die bei 16 in einer Fassung be@ festigt- sind und an ihren freien Enden Schalt kontakte17 und 18 tragen, die mit der An: läufwicklung verbunden sind. - Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß -der untere -Strei# fen 14 dauernd mit einem Teil 19 der Anlauf. wicklung in Reihe liegt. , - ' Die Arbeitsweise des Schalters ist folgende Im strornlösen Zustand sind die Kontaktei 7. und i8 geschlossen; wird jedoch der Motor an Spannungen gelegt, j;o durchfließt der Strom der Anlaufwicklung den Streifen i 5. und teilweise den Streifen 14. Beide Bimetall-, streifen werden dadurch erwärmt, biegen sich nach unten durch, und die öffnung der Kontakte wird durch den Streifen 14 erreicht, der sich schneller als Streifen 15 umbiegt. Nach diesem Schaltvorgang kühlt sich der Streifen 15 wieder ab und kehrt in seine Anfangsstellung zurück. Streifen 14. dagegen bleibt erwärmt und wird weiter durch den Strom der Teilwicklung i 9 aufgeheizt. In dieser Teilwicklung wird infolge der Transformatonvirkung der Betriebswicklung 12 eine Span, nung proportional der Drehzahl des Motors induziert. Der Schalter bleibt also solange geöffnet, als der Motor unter normalen Verhältnissen arbeitet. Tritt jedoch eine überlastung ein, so daß die Drehzahl absinkt oder der Läufer festgebremst wird, so fällt die in, der Anlaufwicklung induzierte Spannüng, der Streifen 14. kühlt sich ab und schließt die, Kontakte 17 und 18.Heat-dependent switch for connecting and disconnecting start-up windings "- electric motors It is known; for connecting and disconnecting start-up windings - electrical machines, neri, in particular single-phase motors; to use heat-dependent switches, - with the heating element from the current the operating wind = young is influenced. If the starting windings may only be loaded for a short period of time, reliable protection can usually not be achieved with the known devices, since the only brief effect of the operating current affects the heat-dependent element only imprecisely can be addressed: These difficulties can be eliminated according to the invention, in that a bimetallic strip of the switch connected in parallel to a part of the start-up winding also switches off the start-up winding through the transformer effect of the operating winding from one Speed-dependent voltage is influenced. Embodiments of the invention .are. -in the. drawing g shown. -In. all Abitur Formations means- 1o the power line, which can be disconnected from the motor by-'a suitable switch, - while the rotor is labeled -ii, the operating winding reit -ia and the start-up winding are labeled 13: .The heat-dependent switch, accordingly Fig. 1 the starting winding i3 switches off after the motor has started up; consists of two bimetallic strips r 4 and 1 5; which are fastened at 1 6 in a socket and wear switch contacts17 and 18 at their free ends, which are connected to the starting winding. - The arrangement is made so that -the lower -Strei # fen 14 continuously with a portion of 1 9 of the run-up. winding is in series. , - 'The mode of operation of the switch is as follows. In the de-energized state, the contacts 7. and i8 are closed; However, if the motor is connected to voltage, the current of the start-up winding flows through the strip i 5. and partly through the strip 14. Both bimetallic strips are heated by this, bend downwards, and the opening of the contacts is opened by the Reached strip 14, which bends faster than strip 15. After this switching process, the strip 15 cools down again and returns to its initial position. Strip 14, on the other hand, remains heated and is further heated by the current of partial winding i 9. As a result of the transformer action of the operating winding 12, a voltage proportional to the speed of the motor is induced in this partial winding. The switch remains open as long as the engine is working under normal conditions. However, if an overload occurs, so that the speed drops or the rotor is braked, the voltage induced in the start-up winding falls, the strip 14 cools down and closes the contacts 17 and 18.

Die infolge der Wärmeentwicklung .auftre# tende Durchbiegung beider Bimetallstreifen nach. nur einer Seite ist insofern wichtig, als" dadurch Temperaturdifferenzeil in der Umgebung der Bimetallstreifen weitgehend aus, geschaltet werden. Man kann auch auf diese; Weise eine gewisse Zeitverzögerung für den Schaltvorgang erreichen, wenn man den S.trei@ fen 14 so ausbildet, daß seine Abkühlung länger dauert als bei dem anderen Streifen. Es, vergeht dann eine gewisse Zeit, bis :der Streifen 14 den Streifen 15 bei seiner Aufwärtsbewegung in die Anfangsstellung eingeholt hat und die Kontakte schließt. Dies Charakteristikum kann auch dadurch erzielt -werden, daß die Widerstandswerte beider Streifen, oder ihrer Zuleitungen voneinander abweichen. Man wird dann den Widerstand -des Streifens 15 kleiner wählen als denjenigen des Streifens 14, die Teilwicklung i 9 geeignet anzapfen oder die Verbindungen zwischen Streifen 14 und der Teilwicklung i9 vertauschen. Eine Vertauschung der Verbin, dungen hat zur Folge, daß der Strom durch, 14 während der Hochlaufperiode ansteigt,, ohne daß das Betriebsverhältnis geändert, wird.The deflection of both as a result of the development of heat Bimetal strips after. only one side is important insofar as "thereby temperature difference line are largely switched off in the vicinity of the bimetal strips. One can also on this; Way to achieve a certain time delay for the switching process, if you train the S.trei @ fen 14 so that it takes longer to cool down than on the other strip. It then passes a certain time until: the strip 14 caught the strip 15 in its upward movement into the initial position has and closes the contacts. This characteristic can also be achieved by that the resistance values of both strips or their leads differ from each other. The resistance of the strip 15 will then be chosen to be smaller than that of the Strip 14, tap the partial winding i 9 or the connections between Swap strip 14 and partial winding i9. A swap of the connections has the consequence that the current through 14 increases during the run-up period, without that the duty ratio is changed.

Eine ungleichmäßige Erwärmung läßt sich auch durch Änderung der Anschlußstellen an den Streifen erzielen, wie das in Aub. 2 für. den Fall dargestellt ist, daß der Streifen i 5 über eine Schelle oder Feder 2o an den einen Netzleiter gelegt ist. Je nach der Stellung der Schelle witd nun der Streifen mehr oder. weniger erwärmt, so daß die Auslösung des Schalters entsprechend verändert werden kann und der Schalter sich bei verschieden, einstellbaren Drehzahlen öffnet. Zu diesem Zweck _ besteht das untere Bimetallglied auEi zwei Streifen 21 und 22 von verschieden, hohem Widerstand, die an ihren freien Enden, durch Isolierstoff zusammengehalten werden. Der untere Bimetallstreifen 21 wird nicht vom, Strom der Anlaufwicklung durchflossen, da; der Kontakt 23- ihm gegenüber isoliert angeordnet ist; vielmehr. verläuft der Strom durch den Streifen 22 mit hohem Widerstand, der sich somit schneller erwärmt als der Streifen 21- und diesen -nur durch Wärmeleitung und -strahlung aufheizt. Es wird so eine Wärme= trägheit hinsichtlich der Bewegung des Streifens 21 erreicht, so daß der Schalter für die längste Hochlaufperiode, die mittels der Schelle 2o einstellbar ist, geschlossen bleibt. Falls der Läufer stehenbleibt, vergeht dann eine längere Zeit, bis der Schalter sich wieder schließt. Wird aber dieHochlaufzeit überschritten, ohne daß der Motor anläuft, so biegt sich der Bimetallstreifen 21 nach unten durch und öffnet den Stromkreis. Die Abhängigkeit von der Drehzahl wird stets beibehalten, dä der Streifen 21 mit der Teilwicklung.i 9 verbunden ist .und durch ihren Strom erwärmt wird; der Schalter bleibt also geöffnet, solange der Motor seine Drehzahl ,nicht ändert. öffnet sich der Schalter während der Hochlaufperiode, so kühlt sich der obere Streifen ab und bringt seinen Kontakt 17 . in die ursprüngliche Lage zurück., Für den Kontakt 23 ist das jedoch nur dann möglich, wenn die Motordrehzahl ,absinkt und die Spannung, die in dem Teil i 9 der Anlaufwicklung induziert wird, nicht mehr ausreicht, einen hinreichend großen Strom durch den Streifen 21 zu schicken.Uneven heating can also be avoided by changing the connection points on the stripes, like the one in Aub. 2 for. the case is shown that the Strip i 5 is placed over a clamp or spring 2o on the one power line. Depending on the position of the clamp, the strip is now more or more. less heated, so that the triggering of the switch can be changed accordingly and the switch opens at different, adjustable speeds. For this purpose _ exists the lower bimetallic link also has two strips 21 and 22 of different, high resistance, which are held together at their free ends by insulating material. The lower The bimetallic strip 21 is not traversed by the current of the starting winding because; the Contact 23 is arranged in an insulated manner opposite it; much more. the current runs by the high resistance strip 22, which thus heats up faster than the strip 21 and this heats up only through thermal conduction and radiation. It a thermal inertia with regard to the movement of the strip 21 is thus achieved, so that the switch for the longest run-up period, which by means of the clamp 2o is adjustable, remains closed. If the runner stops, then passes a longer time until the switch closes again. But it will be the wedding time exceeded without the motor starting, the bimetal strip 21 bends down and opens the circuit. The dependence on the speed is always maintained, since the strip 21 is connected to the partial winding 9 .and is heated by their current; the switch remains open as long as the motor is running its speed, does not change. the switch opens during the run-up period, so the upper strip cools down and makes its contact 17. in the original Position back., However, this is only possible for contact 23 if the engine speed , decreases and the voltage induced in part i 9 of the starting winding, is no longer sufficient to send a sufficiently large current through the strip 21.

Bei einem Schalter nach Abb.3 sind die Verbindungen so getroffen, daß der Anlaufstrom durch den unteren Bimetallstreifen 14 fließt und ihn erwärmt. Ein zusätzlicher hoher Widerstand 24, der sich schneller erwärmt, ist unmittelbar unter dem Streifen 14 angeordnet und wird durch den Strom der Teilwicklung i 9 erwärmt, wenn der Motor seine Drehzahl erreicht hat. Infolge der Wärmeleitung und -strahlung bleibt der -Streifen 14 so lange gebogen, als die Motordrehzahl nicht absinkt. Auch bei dieser Anordnung kann die Auslösung .reit Hilfe einer Stromzuleitungschelle 25. beliebig geändert werden.In the case of a switch as shown in Figure 3, the connections are made in such a way that that the starting current flows through the lower bimetal strip 14 and heats it. An additional high resistance 24, which heats up more quickly, is immediate arranged under the strip 14 and is heated by the current of the partial winding i 9, when the engine has reached its speed. As a result of heat conduction and radiation the strip 14 remains bent as long as the engine speed does not drop. Even With this arrangement, the tripping can be done with the help of a power cable clamp 25. Can be changed as required.

Will man den Motor außerdem vor überlastung- schützen, so kann dies durch zwei weitere Bimetallstreifen 26 und 27, etwanaeh Abb. 4, erfolgen. Durch eine Blattfeder 29, die am freien Ende eines der Streifen befestigt ist, läßt . sich eine Schnappwirkung und eine Zeitverzögerung erreichen. Fließt kein .Strom und sind die Streifen kalt, -so sind alle Kontakte geschlossen. Wenn der Motor erregt wird; werden die Streifen-4 und 15 erwärmt und biegen sich in einem verschiedenen -Verhältnis nach unten, um den Stromkreis der Anlaufwicklung nach-:der gewünschten Zeit zu ,öffnen. Wenn der Moför normal arbeitet, bleiben die Kontakte offen, da der Strons der Teü,#vicklung 19 durch den .Streifen 14 fließt, ihn. erwärmt und so in der offenen Stellung hält.If the motor is also to be protected against overload, this can be done by means of two further bimetallic strips 26 and 27, as shown in Fig. 4. By a leaf spring 29 which is attached to the free end of one of the strips, can. a snap action and a time delay can be achieved. If there is no current and if the strips are cold, all contacts are closed. When the engine is energized; the strips 4 and 15 are heated and bend downwards in a different ratio to open the circuit of the start-up winding after the desired time. When the Moför is working normally, the contacts remain open because the current of the part, # winding 1 9 flows through the .Stripe 14, him. heated and thus held in the open position.

Die Bimetallstreifen 26 und 27 werden vom -Betriebstrom durchflossen und versuchen, sich nach oben zu biegen, und zwar Streifen. 26 langsamer als Streifen 27. Die Kontakte, öffnen sich nur dann, wenn der Strom seine normale Größe ,übersteigt und dabei die Zeitdauer länger als die normale Hochlaufzeit ist. Kann- der Anlaufstromkreis aus irgendeinem Grunde nicht geöffnet werden, oder bleibt eine überlastuhg längere Zeit, bestehen, dann öffnen die Kontakte 26 und 27 den Motorstromkreis. -Wie aus Abb. 5 ersichtlich, kann auch der obere Bimetallstreifen durch eine Feder. 3 i ersetzt werden, die .sich leicht gegen das, isolierte Anschlagstück 33 legt. Der Streifen 34 biegt sich bei Erwärmung nach unten. Durch, ihn fließen die Ströme der beiden Motorwicklungen, wenn die Kontakte geschlossen sind. Bei geöffneten Kontakten fließt nur der Strom der- Betriebswicklung durch einen einstell, baren Teil des Streifens 34, der magnetisches Material enthält und von dem Elektro, magneten 35. beeinflußt wird. Der Elektromagnet wird mit dem Teil 19 der 'Anlaufwicklung verbunden. Je höher die Motordrehzahl steigt, um so größer wird die Kraft des Magneten, so daß der Stromkreis. der An-' lau£wicklung rockartig - geöffnet wird. Er bleibt offen, da der Streifen 34 von dem Strom der Betriebswicklung erwärmt und von dem Elektromagneten festgehalten wird. Bleibt der Motor stehen oder' wird er vom Netz abgeschaltet, so kehrt der magnetischen Bimetallstreifen in seine Ausgangstellung zurück und schließt den Stromkreis der Anlaufwicklung. Diese Schnappschaltung kann naturgemäß auch durch einen dem Streifen 34 zugeordneten Dauermagneten erreicht werden.The bimetallic strips 26 and 27 are traversed by the operating current and try to bend up, namely strips. 26 slower than stripes 27. The contacts only open when the current exceeds its normal size and the duration is longer than the normal start-up time. Can- the starting circuit for some reason it cannot be opened, or remains an overload for a longer period of time Time, then contacts 26 and 27 open the motor circuit. -Like out Fig. 5 shows that the upper bimetallic strip can also be spring-loaded. 3 i replaced that .sich easily against the isolated stop piece 33 lays. The stripe 34 bends down when heated. The rivers of the two flow through him Motor windings when the contacts are closed. Flows when contacts are open only the current of the operating winding through an adjustable part of the strip 34, which contains magnetic material and is influenced by the electro, magnet 35th will. The electromagnet is connected to part 19 of the start-up winding. The higher the motor speed increases, the greater the force of the magnet, so that the circuit. the start-up winding rock-like - is opened. It remains open as the strip 34 heated by the current of the operating winding and held by the electromagnet will. If the motor stops or if it is switched off from the mains, the magnetic bimetal strip back to its original position and closes the circuit the start-up winding. This snap circuit can of course also by one of the Strip 34 associated with permanent magnets can be achieved.

Abb. 6 zeigt ein Metallgehäuse 36 mit zwei Bimetallstreifen 37 und 38, die durch das Gehäuse elektrisch leitend verbunden sind. Ihre freien Enden ruhen aufeinander. Zwischen ihnen befindet sich. ein Isolierstück, das, am Streifen 38 befestigt äst. Neben dem Isolierstück ist ein Kontakt angeordnet, der dem festen Kontakt 39 gegenüberliegt. Streifen 38 schließt in kaltem Zustande die Kontakte und versucht, in warmem Zustande die Kontakte noch fester zu schließen. Streifen 37 ist mit dem Teil i9 der Anlaufwicklung verbunden und biegt sich, wenn .er erwärmt wird, , nach- unten: -Die Anläufivicklt7:ng 13 erhält denStrom über die geschlossenen Kontakte, wenn der Motor an das hletz :geschalte.t wird. Die Streifen -37 und 38 werden ,dann erwärmt und arbeiten einander -entgegen, so daß_ die Kontakte -zunächst -geschlossen bleiben.. Mit dem .Ansteigen der . Motordrehzahl und der, Spannung. in -dein Teil:ig der Anlaufwicklung erwärmt. sich der Streifen 37 schneller als Streifen 38, drückt ihn nach unten-und öffnet die Kontakte. Bleibt der Motor stehen oder wird er vom Netz abgeschaltet, dann kühlt sich der Streifen 37 ab, und die Kontakte schließen sich. Bei dieser Anordnung wird die - Anlaufwicklung nicht gegen dauernde Erregung geschützt, falls der Motor stehenbleibt. Es . muß also hierfür ein besonderer Schutz vorgesehen werden. Die DifferentialGvirkung dieser thermischen Verzögerungseinrichtung ist sehr .empfindlich gegenüber-einer Stromänderung in den verschiedenen Streifen, da die Erwärmung proportional mit dem Quadrat des Stromes zunimmt.Fig. 6 shows a metal housing 36 with two bimetallic strips 37 and 38, which are electrically connected through the housing. Their free ends rest on each other. Between them is. an insulating piece that, on the strip 38 attached aest. A contact is arranged next to the insulating piece, which corresponds to the fixed Contact 39 is opposite. Strip 38 closes the contacts when cold and tries to close the contacts even more tightly when it is warm. Stripes 37 is connected to part i9 of the start-up winding and bends when it heats up becomes,, down: -The start-up voltage7: ng 13 receives the current via the closed Contacts when the motor is connected to the last: switched. Stripes -37 and 38 are then heated and work against each other, so that_ the contacts -first -Stay closed .. With the increase in the. Engine speed and the, voltage. in -your part: ig the start-up winding is heated. the strip 37 moves faster than Strip 38, pushes it down and opens the contacts. If the engine stops or if it is switched off from the mains, then the strip 37 cools down, and the Contacts close. With this arrangement, the starting winding is not counteracted permanent excitation protected if the engine stops. It. must therefore for this special protection must be provided. The differential effect of this thermal Delay device is very sensitive to a change in current in the different strips, since the heating is proportional to the square of the current increases.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heat-dependent switch for switching on and off of starting windings of electric motors, in particular single-phase motors, thereby characterized in that a bimetal strip connected in parallel to a part of the start-up winding this switch also after the starting winding has been switched off by the transformer effect the operating winding is influenced by a speed-dependent voltage. ,

2. Heat-dependent switch according to claim i, characterized in that one of the Current of the start-up winding resistance through which it flows due to thermal conduction or. Thermal radiation the bimetallic strip influenced by the speed-dependent voltage warmed up.

3. Heat-dependent switch according to claim i, characterized in that the tripping currents are set by sliding contacts on the bimetal strips will.

4. Heat-dependent switch according to claim i, characterized in that; that a resistor connected in parallel to part of the start-up winding through thermal conduction or thermal radiation heats a bimetal strip.

5. Heat dependent switch according to claim i, characterized. characterized in that two bimetal strips through a housing conductively connected to each other and their free ends separated by an insulating piece are.

6. Heat dependent switch. after arrival Spruch i, dä marked by; that by the arrangement of 1 leaf springs (a9) at the free end of a bimetallic strip a snap action is achieved when switching. "

7. Heat-dependent switch after Claim r, characterized in that the winding of a switch-off magnet (35) with a 'Neil the Arifaufwicklting-is connected. B. Heat dependent switch according to claim z, characterized in that the switching elements which are used for interruption of the circuit are made of two bimetal. - patrol. or "a bimetal strip and a leaf spring.