DE69829239T2 - Vorrichtung zum Anlaufen eines Motors und Schutzmodul mit Abschaltschalter des Motoranlassers - Google Patents

Vorrichtung zum Anlaufen eines Motors und Schutzmodul mit Abschaltschalter des Motoranlassers Download PDF

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    • H01H61/002Structural combination of a time delay electrothermal relay with an electrothermal protective relay, e.g. a start relay
    • HELECTRICITY
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine Vorrichtung, die zweckmäßigerweise das Anfahren und den Schutz einer dynamoelektrischen Maschine unterstützt, sowie insbesondere eine aus einer Motoranlaufvorrichtung und einem Motorschutzmodul gebildete Kombination, die einen Motoranlaufhilfen-Ausschalter aufweist.
  • Dynamoelektrische Maschinen wie Elektromotoren enthalten gewöhnlich eine Anlauf- oder Hilfswicklung („Startwicklung") und eine Betriebswicklung („Laufwicklung"). Die Anlauf- oder Hilfswicklung dient dazu, die Drehbewegung des Motorrotors zu initiieren. Insbesondere kann das Magnetfeld, das in einem Widerstandspaltphasenmotor durch die eine verhältnismäßig hohe induktive Reaktanz aufweisende Anlauferwicklung erzeugt wird, bezüglich des Feldes, das durch die eine vergleichsweise geringere induktive Reaktanz aufweisende Betriebswicklung erzeugt wird, (sowohl physikalisch als auch zeitlich) um etwa 30° phasenverschoben sein. Wenn an den Betriebs- und Anlauferwicklungen Spannung anliegt, bewirken die geometrische Beziehung und Zeitphasenbeziehung zwischen den durch die Betriebs- und Anlaufwicklung erzeugten Magnetfeldern und der Magnetisierung des Rotors, dass der Rotor aus dem Stillstand heraus eine Drehbewegung beginnt. Sobald der Rotor ein ausreichend großes Drehmoment liefert, um seine normale Betriebsdrehzahl zu erreichen, wird die Anlaufwicklung des Motorstromkreises "ausgeschaltet", so dass das durch die Anlaufwicklung erzeugte zeitlich phasenverschobene geometrisch beabstandete Magnetfeld den Motorbetrieb nicht beeinträchtigt.
  • Anlauf- und Betriebskondensatoren finden gelegentlich Verwendung in Motoren, die zwei Kondensatoren bzw. Anlauf- und Betriebskondensatoren aufweisen, um die durch die Betriebs- und Anlauf- oder Hilfswicklungen erzeugte Zeit/Phasen-Beziehung zwischen den Magnetfeldern zu ändern. Ein mit einer Anlauf- oder Hilfswicklung in Serie geschalteter Anlaufkondensator bewirkt, dass das durch die Anlaufwicklung erzeugte Magnetfeld bezüglich dem Betriebswicklungsfeld beispielsweise um etwa 90° (anstelle von etwa 30°) zeitlich versetzt ist. Eine zeitliche Phasenverschiebung des Magnetfelds der Anlaufwicklung von 90° bewirkt im Vergleich zu einer zeitlichen Phasenverschiebung von 30° ein höheres Anlaufdrehmoment, was in einigen Anwendungen erwünscht ist.
  • Anstatt die Anlaufwicklung nach dem Erreichen eines ausreichenden Rotordrehmoments auszuschalten, lässt sich die Anlaufwicklung, falls mit der Anlaufwicklung ein Betriebskondensator in Reihe geschaltet ist, nach einem Anlaufen des Motors außerdem als Hilfslaufwicklung nutzen. Insbesondere verbleiben die Anlaufwicklung und der Betriebskondensator in dem Motorstromkreis. Eine derartige Konfiguration erlaubt eine Verbesserung des Wirkungsgrads und des Leistungsfaktors des Motors.
  • Ein Motoranlaufschalter kann verwendet werden, um die Stromzufuhr und -unterbrechung der Motoranlaufwicklung oder die Verbindung des Anlaufkondensators mit einer Hilfswicklung zu steuern/regeln. Beispielsweise kann ein Widerstand mit einem positiven Temperatur-Koeffizienten (PTCR = Positive Temperature Coefficient Resistor) verwendet werden, um diese Schaltfunktion durchzuführen. Solche Vorrichtungen fanden bisher insbesondere in vielen Kompressormotoranwendung Verwendung.
  • Ein typischer PTCR weist im kalten Zustand einen niedrigen Widerstand auf, besitzt dagegen im heißen Zustand einen außerordentlich hohen Widerstand. Der PTCR ist beispielsweise mit der Anlaufwicklung in Reihe geschaltet. Die Temperatur/Widerstandskennlinie des PTCR ist so ausgewählt, dass dieser einen hohen Widerstand aufweist, wenn der Motor seine normale Betriebsdrehzahl erreicht. Eine derartige Konfiguration ermöglicht im Ergebnis, dass die Anlaufwicklung nach dem Anlaufen des Motors von der Motorspannungsquelle im Wesentlichen getrennt ist. Selbstverständlich können im Falle der Koppelung eines Betriebs- und/oder eines Anlaufkondensators an den Elektromotor alternative elektrische Verbindungen zwischen dem PTCR, der Anlaufwicklung und den Kondensatoren vorgenommen werden.
  • Aufgrund der Temperatur/Widerstandskennlinien bekannter PTCRs und der oben erläuterten Umstände ist es erforderlich, die hohe Temperatur des PTCR aufrecht zu erhalten, um die Trennung der Anlaufwicklung von der Motorspannungsquelle nach einem Anlaufen des Motors im Wesentlichen beizubehalten. Die Aufrechterhaltung der hohen Temperatur des PTCR hat jedoch einen Energieverbrauch zur Folge, der als Wärme verloren geht. Die "US-A-3 718 879" offenbart eine Einrichtung zum Steuern des Stroms, der einer Motorbetriebswicklung und einer Motoranlaufwicklung zugeführt wird, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kombinationsmodul für eine Motorschutzeinrichtung und eine Motoranlaufvorrichtung zu schaffen, die einen PTCR enthält, jedoch vermeidet, dass eine hohe Temperatur des PTCRs aufrecht erhalten werden muss, um nach dem Anlauf des Motors die weitgehende Trennung der Motoranlaufwicklung von der Motorspannungsquelle beizubehalten.
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch einige Ausführungsformen einer Vorrichtung erreicht, die in einem Ausführungsbeispiel eine aus Motoranlauf- und Schutzmodul gebildete Kombination ist, die einen Motoranlaufwicklungsausschalter für einen Elektromotor enthält. In dem einen Ausführungsbeispiel enthält die Motorschutzeinrichtung ein Heizelement und einen Bimetallschutzschalter, die elektrisch in Reihe geschaltet und dazu eingerichtet sind, um zwischen eine Spannungsquelle und die Motorwicklungen geschaltet zu werden. Der Bimetallschutzschalter enthält ein feststehendes Kontaktstück, ein bewegbares Kontaktstück und ein Bimetallelement. Das Bimetallelement spricht auf Stromfluss durch die Schutzeinheit an und regelt/steuert Bewegungen des bewegbaren Kontaktstücks. Das Heizelement ist in einer Wärmeübertragungsrelation zu dem Bimetallelement angeordnet.
  • In einer Ausführungsform ist die Motoranlaufvorrichtung ein Widerstand mit einem positiven Temperatur-Koeffizienten (PTCR), der dazu eingerichtet ist, um mit der Motoranlaufwicklung in Reihe geschaltet zu werden. Mit dem PTCR ist ein Bimetallausschalter elektrisch in Reihe geschaltet. Der Bimetallausschalter enthält ein bewegliches elektrisch leitfähiges Element und ein Bimetallelement, das eine Bewegung des beweglichen elektrisch leitfähigen Elements regelt/steuert. Das Bimetallelement des Ausschalters ist in einer Wärmeübertragungsrelation zu dem Heizelement der Motorschutzeinrichtung positioniert.
  • Im Betrieb weist der PTCR in kaltem Zustand einen niedrigen Widerstand auf und der PTCR ermöglicht anfänglich einen ausreichend hohen Stromfluss durch die Motoranlaufwicklung, so dass das Magnetfeld der Anlaufwicklung während der Anlaufperiode ein gewünschtes Anfahrdrehmoment bewirkt. Falls die Motoranlaufwicklung mit dem PTCR in Reihe geschaltet ist, steigt der Widerstand des PTCR für den Stromfluss, während sich die Temperatur des PTCR in Antwort auf einen durch diesen fließenden Strom bis zur Anomalie- oder Übergangstemperatur des PTCR erhöht, auf einen Wert, der im Wesentlichen zur Folge hat, dass die Anlaufwicklung außer Kraft gesetzt wird, so dass die Anlaufwicklung von der Betriebswicklung elektrisch getrennt wird.
  • Darüber hinaus und mit Blick auf den Bimetallausschalter, "springt" das Bimetallelement, wenn dieses auf die kalibrierte "Übergangs/Sprung"-Temperatur erwärmt ist, und bewegt das bewegliche elektrisch leitfähige Element in einen Öffnungszustand. In einem derartigen Öffnungszustand ist die Motoranlaufwicklung stromlos und der PTCR ist vollständig von der Spannungsquelle getrennt. Als Folge hiervon kühlt der PTCR ab und verbraucht keinen Strom; dennoch bleibt die Motoranlaufwicklung von der Motorbetriebswicklung getrennt, während der Elektromotor weiter läuft.
  • Solange die von dem Heizelement stammende Wärme die Übergangstemperatur des Ausschalterbimetallelements oder eine höhere Temperatur für dieses aufrecht erhält, bleibt der Ausschalter in dem Öffnungszustand. Wenn die Temperatur des Ausschalterbimetallelements unterhalb dessen Übergangstemperatur fällt, springt das Bimetallelement, d.h. bewegt das bewegliche elektrisch leitfähige Element zurück in einen stromkreisschließenden Zustand. Falls der PTCR ausreichend abgekühlt ist, liegt die Anlaufwicklung wieder an Spannung.
  • Durch Ausnutzen der von dem Heizelement abgegebenen Wärme, verbraucht das Bimetallelement des Ausschalters keinerlei Energie außer einer Energie, die ansonsten ohnehin verloren gehen würde. Folglich wird, obwohl die oben beschriebene Kombination aus einem Motoranlauf- und Motorschutzmodul einen PTCR enthält, davon ausgegangen, dass das Modul hinsichtlich seines Energieverbrauchs effizienter ist als Module, die bedingen, dass für den PTCR eine hohe Temperatur aufrecht erhalten werden muss, um eine weitgehende Trennung der Motoranlaufwicklung von der Motorspannungsquelle nach einem Anlaufen des Motors beizubehalten.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben:
  • 1 zeigt ein Schaltkreisschema eines Motoranlauf- und Schutzschaltkreises, der einen Betriebskondensator enthält.
  • 2 zeigt ein Schaltkreisschema eines Motoranlauf- und Schutzschaltkreises mit einem Anlaufkondensator und einem Betriebskondensator.
  • 1 zeigt ein Schaltkreisschema einer Kombination aus Motoranlauf- und Schutzmodul 20, gekoppelt an einen Elektromotor 22 und einen Betriebskondensator 24. Der Elektromotor 22 enthält eine Betriebswicklung 26 und eine Anlaufwicklung 28. Das Modul 20 enthält einen Widerstand 30, der einen positiven Temperatur-Koeffizienten aufweist (PTCR = positive temperature coefficient resistor), und einen elektrisch in Reihe geschalteten Ausschalter 32. Der nachstehend näher erläuterte PTCR 30 ist vorzugsweise ein PTCR der Scheibenbauart, beispielsweise eine PTCR-Scheibe, wie sie von CeraMite, einem Unternehmen in Grafton, Wisconsin, zu beziehen ist. Wie hinlänglich bekannt ist, erfüllt ein PTCR im Allgemeinen die Funktion, in Reaktion auf einen durch diesen fließenden Strom seinen Widerstand im Wesentlichen als Funktion der Temperatur zu erhöhen. Der Ausschalter 32 ist als ein Schalter der Bimetallbauart veranschaulicht, der ein bewegliches elektrisch leitfähiges Element 34 und ein Bimetallelement 36 enthält. Ein derartiger Schalter der Bimetallbauart ist im Handel bei Otter Controls, Limited, Hardwick Square South, Buxton, Derbyshire, SKl7 6LA, England, erhältlich. Beispielsweise kann das Element 36 ein Bimetallelement sein, das nach einem schnappenden oder einem kriechenden Prinzip arbeitet.
  • Das Modul 20 enthält ferner eine Schutzeinheit 38. Die Schutzeinheit 38 enthält ein Heizelement 40, ein bewegbares Kontaktstück 42 und ein feststehendes Kontaktstück 44. Die Kontaktstücke 42 und 44 sind in dem Schaltkreisschema als ein Schalter der Bimetallbauart veranschaulicht. Insbesondere wird das bewegbare Kontaktstück 42 durch ein Bimetallelement gesteuert, das auf einen über die Kontaktstücke 42 und 44 fließenden Strom, wie nachstehend näher erläutert, anspricht. Ein derartiger Bimetallschalter ist im Handel bei Otter Controls, Limited, Hardwick Square South, Buxton, Derbyshire, SKI 7 6LA, England, erhältlich. Das Heizelement 40 ist in Reihe geschaltet und steht mit dem Schutzeinheitbimetallelement in thermischer Verbindung.
  • Wie in 1 gezeigt, ist die Schutzeinheit 38 zwischen dem gemeinsamen Anschluss C der Motorwicklungen 26 und 28 und einer Energiequelle in Reihe geschaltet. Der PTCR 30 und der Ausschalter 32 sind parallel mit dem Betriebskondensator 24 geschaltet, und der PTCR 30 und der Ausschalter 32 sind über die Betriebs- und Anlaufwicklungen 26 und 28 verbunden.
  • Im Betrieb und im Falle eines "kalten" Anlaufs weist der PTCR 30 eine Temperatur auf, die gut unterhalb der Anomalietemperatur liegt, der Ausschalter 32 ist in seinem normalen stromkreisschließenden Zustand und das bewegbare Kontaktstück 42 befindet sich bezüglich des feststehenden Kontaktstücks 44 der Schutzeinheit 38 in seiner normalen stromkreisschließenden Stellung. Der Strom wird von dem "+"-Pol aus über die Schutzeinheit 38 dem gemeinsamen Anschluss C des Elektromo tors 22 zugeführt. Sowohl an der Betriebs- als auch an der Anlaufwicklung 26 und 28 liegt Spannung an.
  • Im Falle eines "Kalt"-Startzustands erlaubt der PTCR 30 einen ausreichend hohen Stromfluss durch die Anlaufwicklung 28, so dass das Magnetfeld der Anlaufwicklung 28 während der Anlaufperiode ein gewünschtes Anfahrdrehmoment hervorbringt. Weiter ist während der Anlaufperiode der Widerstand des PTCR 30 ausreichend niedrig, so dass der Betriebskondensator 24 von den Motorwicklungen 26 und 28 im Wesentlichen elektrisch getrennt ist. Während der Betriebskondensator 24 im Wesentlichen von den Wicklungen 26 und 28 getrennt ist, weist das durch die Anlaufwicklung 28 erzeugte Magnetfeld gegenüber dem durch die Betriebswicklung 26 erzeugten Magnetfeld beispielsweise eine zeitlich versetzte Phase von etwa 30° auf.
  • Während die Temperatur des PTCR 30 in Reaktion auf einen durch diesen fließenden Strom auf die Anomalie -oder Übergangstemperatur ansteigt, erhöht sich der Widerstand des PTCR 30 ebenfalls auf einen Wert, der den PTCR 30 von der Anlaufwicklung 28 elektrisch im Wesentlichen trennt. Der Widerstand des PTCR 30 wird den durch diesen fließenden Stromfluss nicht völlig verhindern, sondern wird den Durchgang eines solchen Stromflusses auf einen so geringen oder niedrige Wert drosseln oder begrenzen, das der PTCR 30 weitgehend von der Anlaufwicklung 28 elektrisch getrennt ist. Wenn der PTCR 30 von der Anlaufwicklung 28 weitgehend getrennt ist, ist der Betriebskondensator 24 mit der Anlaufwicklung 28 weitgehend verbunden. Unter solchen Bedingungen wirkt die Anlaufwicklung 28 als eine Hilfshauptwicklung.
  • Darüber hinaus und mit Blick auf den Ausschalter 32" springt" das Bimetallelement 36 oder bewegt sich, wenn dieses auf die kalibrierte "Übergangs/Sprung"-Temperatur erwärmt wird, wodurch das bewegliche elektrisch leitfähige Element 34 veranlasst wird, sich in den Kreisöffnungszustand zu bewegen. Als Folge hiervon kühlt der PTCR 30 ab und verbraucht keine Energie. Solange die von dem Heizelement 40 stammende Wärme die Temperatur des Ausschalterbimetallelements 36 aufrecht erhält oder oberhalb dessen Übergangstemperatur hält, bleibt der Ausschalter 32 in dem Kreisöffnungszustand.
  • Die Schutzeinheit 38 ist so konfiguriert, das die Stromversorgung für den Elektromotor 22 unter normalen Anlauf- und Betriebsbedingungen aufrecht erhalten bleibt. Die Schutzeinheit 38 bewirkt jedoch, dass der Elektromotor 22 auf eine Fehlerbedingung hin, beispielsweise bei einem mechanischen Blockieren des Rotors, einem elektrischen Versagen der Betriebswicklung 26 oder der Anlaufwicklung 28, bei einer Spannungsüberlastung oder bei hohen Temperaturen der Kompressorschale und/oder Motorwicklung abgeschaltet wird. Beim Auftreten einer derartigen Fehlerbedingung steigt die Temperatur des Bimetallelements, und wenn diese Temperatur die kalibrierte "Übergangs"-Temperatur erreicht, "springt" oder bewegt sich das Bimetallelement in seine zweite Stellung, wodurch das bewegbare Kontaktstück 42 dazu veranlasst wird, von dem feststehenden Kontaktstück 44 in einen Kreisöffnungszustand abzurücken. In einem derartigen Kreisöffnungszustand ist der Strom für die Motorwicklungen 26 und 28 unterbrochen.
  • Um die Motorwicklungen 26 und 28 wieder mit Strom zu versorgen, müssen das Schutzeinheitbimetallelement, das Heizelement 40, das Ausschalterbimetallelement 36 und der PTCR 30 ausreichend kühl sein. Das Schutzeinheitbimetallelement bewegt sich dann in seine erste Stellung zurück, wodurch das bewegbare Kontaktstück 42 veranlasst wird, sich in einen mit dem feststehenden Kontaktstück 44 stromkreisschließenden Zustand zurück zu bewegen, und das Bimetallelement 36 bewegt sich in seine Ruhestellung zurück, so dass sich der Ausschalter 32 in dem stromkreisschließenden Zustand befindet. Die Motorwicklungen 26 und 28 sind daher wieder mit Strom versorgt und der Elektromotor 22 beginnt seinen Betrieb wieder in dem Anlaufmodus. Falls die für den Fehler ursächliche Bedingung behoben ist, wird der Elektromotor 22 seinen Betrieb fortsetzen. Falls allerdings eine derartige Bedingung nicht korrigiert wurde, wird das Schutzeinheitbimetallelement wieder auf die kalibrierte "Übergangs"-Temperatur erwärmt, und das bewegbare Kontaktstück 42 wird sich in seinen Kreisöffnungszustand bewegen. Der Elektromotor 22 wird wieder stromlos.
  • Es sind selbstverständlich viele Abwandlungen des in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiels möglich. Beispielsweise könnte der Betriebskondensator 24 und seine Schaltkreisverbindungen völlig weggelassen. Der PTCR 30 und der Ausschalter 32 würden sich dann in Reihe mit der Anlaufwicklung 28 geschaltet befinden. Mit einer derartigen Konfiguration bewirkt der Stromwiderstand des PTCR 30, dass die Anlaufwicklung 28, wenn die Temperatur des PTCR 30 auf dessen Anomalie- oder Übergangstemperatur ansteigt, weitgehend außer Kraft gesetzt ist, so dass die Anlaufwicklung 28 von der Betriebswicklung 26 elektrisch getrennt ist. Darüber hinaus "springt" oder bewegt sich das Bimetallelement 36, wenn dieses auf die kalibrierte "Übergangs"-Temperatur erwärmt wird, mit der Folge, dass sich das bewegliche elektrisch leitfähige Element 34 in den Kreisöffnungszustand bewegt. Als Folge hiervon kühlt der PTCR 30 ab und verbraucht keine Energie. Solange die von dem Heizelement 40 stammende Wärme die Temperatur des Ausschalterbimetallelements 36 aufrecht erhält oder oberhalb dessen Übergangstemperatur hält, bleibt der Ausschalter 32 in dem Kreisöffnungszustand, und die Anlaufwicklung 28 ist von der Betriebswicklung 26 elektrisch getrennt.
  • Eine weitere Konfiguration einer Kombination von Motoranlaufvorrichtung und Schutzmodul 20 ist in 2 veranschaulicht. In dem Schaltkreisschema von 2 ist ein Anlaufkondensator 46 vorgesehen. Im Speziellen ist der Anlaufkondensator 46 mit dem Ausschalter 32 und dem PTCR 30 in Reihe geschaltet. Der Betrieb des Ausführungsbeispiels in 2 gleicht im Wesentlichen dem Betrieb des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels, mit dem Unterschied, dass der Anlaufkondensator 46 vorhanden ist und dass dieser während der Anlaufperiode mit der Anlaufwicklung 28 elektrisch verbunden ist. Als Folge hiervon, und zwar während der Anlaufperiode, ist das durch die Anlaufwicklung 28 erzeugte Magnetfeld gegenüber dem durch die Betriebswicklung 26 erzeugten Magnetfeld beispielsweise um etwa 90° anstelle von 30° zeitlich phasenverschoben.
  • Wenn die Temperatur des PTCR 30 die Anomalie- oder Übergangstemperatur erreicht, schaltet der PTCR 30 den Anlaufkondensator 46 weitgehend ab oder setzt diesen im Wesentlichen außer Kraft. Darüber hinaus "springt" das Bimetallelement 36 oder bewegt sich, wenn dieses auf die kalibrierte "Übergangs/Sprung"-Temperatur erwärmt wird, wodurch das bewegliche elektrisch leitfähige Element 34 in den Kreisöffnungszustand bewegt wird. Als Folge hiervon kühlt der PTCR 30 ab und verbraucht keine Energie. Solange die von dem Heizelement 40 stammende Wärme die Temperatur des Ausschalterbimetallelements 36 aufrecht erhält oder oberhalb dessen Übergangstemperatur hält, bleibt der Ausschalter 32 in dem Kreisöffnungszustand, und die Anlaufwicklung 28 ist von der Betriebswicklung 26 elektrisch getrennt.
  • Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel könnte dahingehend modifiziert werden, dass der Betriebskondensator 24 und seine Schaltkreisverbindungen eliminiert sind. Im Falle einer derartigen Konfiguration ist der Anlaufkondensator 46 der einzige externe Kondensator. Der Betrieb einer derartigen Konfiguration gleicht im Wesentlichen dem Betrieb, wie er oben im Zusammenhang mit dem Anlaufkondensator 46 beschrieben ist. Der Betriebskondensator 24 und seine zugeordneten Wirkungen sind eliminiert. Insbesondere ist die Anlaufwicklung 28, im Falle eines wegegelassenen Betriebskondensators 24, im Wesentlichen von der Betriebswicklung 26 getrennt, wenn der PTCR 30 seine Sprung- oder Anomalietemperatur erreicht.
  • Der PTCR 30 ist geeignet ausgewählt, um eine minimale Abmessung aufzuweisen, die Widerstand/Strom/Spannungs- Bedingungen genügt, um die Abkühlrate des PTCR 30 zu optimieren. Ein Beispiel für Betriebsdaten des PTCR 30 ist nachstehend dargelegt:
    Kaltwiderstand: 5 Ohm bis 15 Ohm, 180 Volt Wechselspannung, 12 A
    Maximale Curie-Temperatur 125 °C
    Widerstand bei 25° C 5,5 Ohm
    Lebensdauer: 550.000 Anläufe (Minimum)
  • Ein PTCR, der den oben erwähnten Betriebsdaten genügt, sollte die Anlaufwicklung während des Anlaufen des Motors im Falle eines Kaltstarts in weniger als 0,75 – 1,0 Sekunden bei 8,0 Ampere effektiv unterbrechen oder außer Kraft setzen, und in dem Fall, dass der Strom ausgeschaltet wird, innerhalb von 80 Sekunden zurücksetzen.
  • Was den Ausschalter 32 betrifft, wird die Temperatur, bei der das Bimetallelement 36"springt" oder sich bewegt, basierend auf Motorstrom- und Anwendungsbedingungen so ausgewählt, dass das Element 36 in einen Kreisöffnungszustand springt/übergeht, nachdem der PTCR 30 seine vom Normalen abweichende (Anomalie-) Temperatur erreicht hat, jedoch bevor die Schutzeinheit 38 in einen stromkreisunterbrechenden Zustand übergeht. Für die Schutzeinheit 38 wird die Temperatur, bei der das Bimetallelement "springt" oder sich bewegt, basierend auf Motorstrom- und Anwendungsbedingungen so ausgewählt, dass die Motorwicklungstemperatur auf einer Temperatur gehalten wird, die geringer ist als die durch den Kompressormotorhersteller spezifizierte maximale Temperatur. Darüber hinaus würde der Schalter 32 im Falle seines Versagens vorzugsweise in einer Bedingung eines geschlossenen Stromkreises ausfallen.
  • Für die Schutzeinheit 38 sollten das Bimetallelement und die Kontaktstücke eine minimal Belastungslebensdauer von etwa 20.000 Betätigungszyklen aufweisen. Solche Komponenten sollten außerdem eine ausreichende Lebensdauer aufweisen, um unter tatsächlichen Bedingungen eines Kompressors mit blockiertem Rotor eine Zeitspanne von 30 Tagen standzuhalten. Die oben erwähnten Eigenschaften können selbstverständlich von Anwendung zu Anwendung variieren.
  • Die "Übergangs"-Temperatur der Schutzeinheit 38 liegt vorzugsweise im Bereich von ±10 °C einer nominalen Kalibrierung, die auf einem Kompressortest basiert. Die Rücksetztemperatur der Schutzeinheit 38 liegt vorzugsweise im Bereich von ±15 °C eines spezifizierten Nennwerts. Die Rücksetztemperatur der Schutzeinheit 38 ist vorzugsweise nicht geringer als 55 °C, um zu gewährleisten, dass die Schutzeinheit 38 unter sämtlichen Anwendungsbedingungen in der Lage ist zurückzusetzen. Beispielsweise könnte die Übergangstemperatur des Bimetallelements 130 °C und die Rücksetztemperatur 70 °C betragen.
  • Viele unterschiedliche Veränderungen und Modifikationen des Moduls 20 kommen in Betracht. Beispielsweise könnte die Schutzeinheit 38 eine von zahllosen unterschiedlichen sonstigen Schaltern oder Abschaltsteuerungen enthalten. Außerdem könnten anstelle des PTCR 30 vielfältige andere Motoranlaufschalter verwendet werden.
  • Was das Gehäuse für das Modul 20 betrifft, wird in Erwägung gezogen, dass viele unterschiedliche Gehäusetypen verwendet werden könnten. Eines von derartigen Gehäusen wird beispielsweise in GB-A-2 301 714 beschrieben. Das in der oben erwähnten Patentanmeldung beschriebene Gehäuse würde dahingehend abgewandelt werden, dass ausreichend Raum für den Ausschalter 32 vorgesehen ist, und dass der Ausschalter 32 sich in einer Wärmeübertragungsrelation gegenüber dem Heizelement 40 befindet.
  • Das oben beschriebene Modul 20 betreffend, wird das Bimetallelement 36 des Ausschalters 32 durch das Heizelement 40 erwärmt, und solange der Elektromotor 22 läuft, ist der Ausschalter 32 "ausgeschaltet" und bleibt in dem Kreisöffnungszustand und die Anlaufwicklung 28 ist von der Betriebswicklung 26 elektrisch getrennt. Obwohl die oben beschriebene Kombination einer Motoranlaufvorrichtung und eines Schutzmoduls den PTCR 30 enthält, ist daher die Bedingung der Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur für den PTCR 30, um eine weitgehende Trennung der Motoranlaufwicklung 28 von der Motorspannungsquelle nach einem Anlaufen des Motors aufrecht zu erhalten, weitgehend eliminiert.

Claims (6)

  1. Einrichtung zum Steuern des Stroms, der einer Motorlaufwicklung und einer Motorstartwicklung zugeführt wird, wobei die Einrichtung enthält: eine Motorstartvorrichtung, die ein auf Temperatur ansprechendes Element (30) aufweist, das den Stromfluss zu der Motorstartvorrichtung beeinflusst, einen Ausschalter (32), der mit der Motorstartvorrichtung elektrisch in Reihe geschaltet ist, wobei der Ausschalter (32) konfiguriert ist zum Übergang auf einen Kreisöffnungszustand bei einer Übergangs-Umgebungstemperatur, um den Motorstartwicklungsstrom in dem Kreisöffnungszustand auf null zu senken, und eine Motorschutzeinrichtung (38), die einen Schutzschalter (42, 44) und ein elektrisch in Reihe geschaltetes Heizelement (40) aufweist, wobei der Ausschalter (32) in Wärmeübertragungsrelation zu dem Heizelement (40) ist und das Heizelement in der Lage ist, das Schließen des Ausschalters (32) aus einem Kreisöffnungszustand zu steuern, wobei das Heizelement bewirken kann, dass der Schutzschalter (42, 44) beim Auftreten eines Kreisöffnungszustandes öffnen kann, um dadurch die Lauf- und Starterwicklungen zu erregen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschalterelement (32) stromabwärts von dem Heizelement (40) und von den Lauf- und Starterwicklungen in der Richtung des Stromflusses angeordnet ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das auf Temperatur ansprechende Element (30) ein Widerstand mit einem positiven Temperatur-Koeffizienten ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausschalter (32) ein Bimetallelement (36) aufweist, das in einer Wärmeübertragungsrelation zu dem Heizelement (40) ist.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schutzschalter (42, 44) einen Bimetallschalter mit einem bewegbaren Kontaktstück (42) und einem feststehenden Kontaktstück (44) aufweist, und ein Bimetallelement die Bewegung des bewegbaren Kontaktstückes (42) steuert.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das Bimetallelement des Schutzschalters in Wärmeübertragungsrelation zu dem Heizelement (40) ist.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Motorstartvorrichtung konfiguriert ist, um mit einer Motorstartwicklung (28) von einem Elektromotor in Reihe geschaltet zu werden.
DE69829239T 1997-04-24 1998-04-08 Vorrichtung zum Anlaufen eines Motors und Schutzmodul mit Abschaltschalter des Motoranlassers Expired - Lifetime DE69829239T2 (de)

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