DE839221C - Schalter fuer Einphasenwechselstrom-Motoren mit Hilfs- und Hauptwicklung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. MAI 1952

G 410J VIII d j 2i c

Vorliegende Erfindung lx^zieht sich auf Schalter für Eiiiphasenwechseistrom-Motoren mit einer Hilfs- oder Anlaßwicklung unid einer Haupt- oder Betriebs wicklung.

Solche Schalter bestehen üblicherweise in einem thermisch atisprechenden Schaltorgan, das in einer Stellung die Hilfswicklung in dem Stromkreis einschaltet und, wenn erhitzt, sich zum Zwecke der ,Abschaltung der Hilfswicklung bewegt.

Bei Schaltern gemäß der Erfindung ist das Schaltorgan für die Hilfswicklung, das in einem Bimetallstreifen besteht, nach Beendigung des Anlaßvorganges zwischen zwei Stellungen,, zu denen die Aiilaßstellung nicht gehört, beweglich. In der einen dieser Stellungen ist die funktionsgemäße Stromheizung des Sdialtorgans der Hilfswicklung unwirksam, in der anderen ist sie wirksam. Bei derartiger Anwendung eines Bimetallstreifens fließt durch diesen in letztgenannter Stellung Heizstrom, dagegen in der anderen Stellung nicht.

Auf diese Weise liefert das Schaltorgan eine für eine genaue Schaltung unter allen zu erwartenden Betriebsbedingungen hinreichende Aufheizung, ohne unter irgendeiner Bedingung diese Aufheizung zu übertreiben. '

Außerdem bleibt bei Anwendung einer Überlastungssicherung der Auslösepunkt innerhalb eines gewünschten Bereiches ohne Rücksicht auf den Wechsel der Temperatur des Raumes oder der Umgebung aufrechterhalten.

Ein Gegenstand der Erfindung ist es, daß der Überlastungsschalter unter Wirkung einfacher magnetischer Mittel gleichzeitig mit dem Anlaßschalter in die Anlaßstellung zurückgelegt wird.
Die gewöhnliche Wirkung ist, daß der Anlaßschalter zum Zwecke der Abschaltung der Hilfswicklung durch den einen Bimetallstreifen durchfließenden Strom auf eine relativ hohe Temperatur aufgeheizt wird und daß nach dieser Abschaltung

ίο der Bimetallstreifen kurzgeschlossen wird, um seine Überhitzung zu vermindern, wonach der Bimetallstreifen periodisch in den Stromkreis wieder eingeschaltet wird, um den Streifen in solchem Maße mit Wärme zu versorgen, daß die Hilfswicklung während der Laufzeit des Motors nicht zugeschaltet wird.

Die Erhitzung des Bimetallstreifens erzeugt innerhalb des Schaltergehäuses einen Grad der Erwärmung, der hinreicht, im Gehäuseinnern eine im wesentlichen gleichbleibende Temperatur aufrechtzuerhalten, unabhängig von irgendeinem Wechsel in der Temperatur der Umgebung, so daß die Auslösezeit für beide, den Anlaß- und auch den Üt>erlastungsschalter, sich auch unter verschiede-

»5 ncn Temperaturbedingungen der Umgebung nicht wesentlich verändert.

Bei einer Ausführungsform besitzt der Thermoüt)erlastungsschalter eine größere Wärmekapazität als der Anlaßschalter, so daß letzterer zurückgeht, ehe der Überlastungsschalter zurückgeht. In einer anderen Ausführung sind zwischen den Polen eines einfachen U-förmigen permanenten Magneten besondere Anker mit dem Anlaßschalter und der Überlastungssicherung verbunden. Der Anlaßschalter und die Überlastungssicherung sind dabei so angeordnet, daß, wenn beide öffnend auslösen, ihre Anker in Kontakt und ihrer Lage nach in Serie mit dem magnetischen Felde liegen, so daß, wenn irgendeiner von ihnen zurückgeht und sein Anker von dem anderen Anker abfällt, der andere Schalter auch zurückgeht, so daß tatsächlich beide unter allen Umständen gleichzeitig zurückgelegt werden.

Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnungen, die Ix-vorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, erläutert.

Fig. ι zeigt im Schnitt eine Ausführungsform eines die Erfindung verkörpernden Motorschalters in Anwendung bei einem Einphasenmotor;

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführung eines Heizelementes als Ersatz für eines der Heizelemente in Fig. ι;

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. ι und zeigt selber die Schnittlinie 1-1 für Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. ι;

Fig. 5 ist ein vergrößerter Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1;

Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm des Anlaßschalters und der Anlaßsicherung in Verbindung mit einem Einphasenmotor. Die stromführenden Leitungen sind in verstärkten Linien und die anderen Leitungen in schwachen Linien dargestellt. Hierdurch ist der Stromfluß in den Leitungen bei Ausschaltung des Heizstromes für den Anlaßbimetallstreifen kenntlich gemacht;

Fig. 7 zeigt die gleiche Ansicht wie Fig. 6, nur ist hier der Anlaßbimetallstreifen während der Laufperiode des Motors gleichzeitig aufgeheizt;

Fig. 8 ist ein Diagramm, das im allgemeinen dem der Fig. 6 und 7 gleicht, nur zeigt es den Anlaßschalter und die Überlastungssicherung in Verbindung mit einem Einphasenmotor mit Anlaß- und Betriebskondensator;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das im allgemeinen dem der Fig. 6 bis 8 gleicht, nur zeigt es den Anlaß- und Überlastungsschalter in Verbindung mit einem Motor mit Betriebskondensator und ist versehen mit einer mechanischen Verbindung zum Zurücklegen des Anlaßschalters in die Anlaßstellung, wenn die Überlastungssicherung auslöst;

Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Anlaß- und Überlastungsschalters zum Schalten eines Einphasenmotors;

Fig. 11 ist ein Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 10;

Fig. 12 ist ein Schnitt nach der Linie 12-J2 der Fig. 10, und go·

Fig. 13 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführung des Schalters ähnlich der nach Fig. 10.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen einen Einphasenmotor 20, der eine Haupt- oder Betriebswicklung 22 und eine Hilfs- oder Anlaßiwicklung 24 l>esitzt. Der Elektromotor wird durch die Stromleitung 26, die an die übliche Verbindung zwischen den Wicklungen 22 und 24 angeschlossen ist, und durch die Stromleitung 28, die an den Anlaß- und Überlastungsschalter 30 angeschlossen ist, mit elektrischer Energie versorgt.

Die Stromleitung 218 ist an die Klemme 32 angeschlossen, die auf der isolierten Montagegrundplatte 34 des Schalters befestigt ist. Diese Klemme trägt das eine Ende einer elektrischen Heizspirale 36, deren anderes Ende durch eine Kontaktklemme 38 getragen wird, die ebenfalls auf der Grundplatte 34 befestigt ist und einen stationären Kontakt 40 trägt. Mit diesem steht ein beweglicher Kontakt 42 in Berührung, der mittig von einem unter Axialdruck stehenden Bimetallstreifen 44 getragen wird, der als Betätigungsglied des Ül>erlastungsschalters dient.

Dieser Bimetallstreifen 44 ist mit seinem linken und rechten Ende in Einschnitten der Arme 46 und 48 des Hauptträgers 50 gelagert, der auf der Grundplatte 34 festgenietet ist. Das Material der größeren Ausdehnungsfähigkeit liegt bei dem Bimetallstreifen 44 derart, daß er sich bei hinreichender Erwärmung vom Kontakt 40 abbewegt. Das linke Ende des Trägers 50 besitzt eine Einstellschraube 52, mittels derer irgendeine gewünschte Axialdruckspannung des Bimetallstreifens 44 durch Bewegen des Armes 46 erzielt werden kann, um den Kontaktdruck zwischen dem öffnen und Schließen dieser Kontakte verändern zu können.

Der Träger 50 besitzt ein Ohr 54, das das eine

Linde einer dem rechten Hnde des Bimetallstreifens 44 l>enachbarten elektrischen Heizspirale 56 trägt.

Das andere linde dieser Heizspirale 56 wird von dem Anlaßrelaisträger 58 getragen.

Die Heizspirale 56 ist dem Bimetallstreifen 44 benachbart angeordnet, damit, wenn die Heizspirale unter Strom gesetzt wird, sie ihre Wärme schnell an den Bimetallstreifen abgeben kann.

Wenn die Zuführung zusätzlicher Wärme zum Anlaßbimetallstreifen 60 erwünscht ist, wird die in Fig. 2 dargestellte elektrische Heizspirale 62 mit dem Ohr 54 und dem Träger 58 in ähnlicher Weise wie die Heizspirale 5:6 verbunden. Indessen können, falls das erwünscht ist, auch l>eide Heizspiralen 56 und 60 gleichzeitig angewendet werden, so daß eine zusätzliche Beheizung t>eider Bimetallstreifen, 44 und 60, erfolgt.

Der Anlaßbimetallstreifen 60 ist mit seinem rechten Ende in einem Einschnitt des Trägers 58 und mit seinem linken Ende in einem Einschnitt eines Armes 64 >des Trägers 66 gelagert. Der Arm 64 kann durch eine Stellschraube 68, die an diesem Arm anliegt, zum Zwecke der Veränderung des Axialdruckes im Bimetallstreifen 60 verstellt werden. Der Axialdruck des Bimetallstreifens ergibt eine Schnappwirkung, deren Differential durch Einstellung der Stellschraube 68 verändert wird. Tn seinem Mittelpunkt trägt der Bimetallstreifen 60 einen doppelendigeit Kontakt 70, der zur Befestigung einer Kabelklemme 72 am Bimetallstreifen 60 dient. Der Hauptträger 50 besitzt ein aufgelxigenes Ohr 74, das einen stationären Kontakt 76, einen sogenannten Rückkontakt, trägt, der an dem einen Ende des lnnveglichen Kontaktes 70 anliegt, wenn der Bimetallstreifen 60 hinreichend erwärmt ist. Das andere Ende des dop[>elendigen l>eweglichen Kontaktes 70 kann mit dem stationären Kontakt 78 auf der Anlaßklemme 810 in Kontakt treten, die auf der Grundplatte 34 befestigt ist und durch Leitung 82 mit dem gegenül>erliegenden Ende der Phasenwicklung 24 in Verbindung steht.

Das Material von der größeren Ausdehnungsfähigkeit liegt in dem Bimetallstreifen 60 so angeordnet, daß der Bimetallstreifen bei Erwärmung sieh in Richtung auf den Rückkontakt 7,6 zu bewegt. Bei Raumtemperatur ist der Bimetallstreifen 60, wenn nicht gestreckt, in der gleichen Richtung nur um einen etwas größeren Betrag durchgebogen wie in Fig. 1. Der stationäre Kontakt 78 ist ein wenig dichter zu der Totmittellage des Bimetallstreifens 60 angeordnet als der Rückkontakt 76, so daß ein stärkerer Kontaktdruck erzielt wird, wenn der Bimetallstreifen 60 kalt ist, und eine bessere Schnappwirkung beim Lösen der Kontakte 70 und 78.

Die Anordnung des Rückkontaktes 76 ein wenig weiter ab von der Totmittellage des Bimetallstreifens 60 ermöglicht es diesem, nachdem Kontakt 70 mit Kontakt 76 in Verbindung stand, sich auf Grund seiner Abkühlung allmählich abzuheben, ohne über seine Mittellage hinauszitschnappen.
* Die Klemme 72 trägt ein Ende einer dehnbaren j elektrischen Kabelspirale 84, deren anderes Ende an der Klemme 86 liegt, die auf der Grundplatte 34 befestigt und durch Leitung 8<8 mit der Hauptwicklung 22 verbunden ist. Alle auf der Schaltergrundplatte 34 nach Fig. 1 angeordneten Elemente sind durch einen Deckel 90, der ebenfalls aus Isolierstoff besteht, abgedeckt. Er wird über die Grundplatte 34 geschoben, wie das die Fig. 31 und 4 zeigen, und durch Vorsprünge 92, die auf der Innenseite der Deckel sei teriwände gebildet sind, in seiner Lage gehalten. Der Deckel 90 besitzt hinreichende Biegsamkeit, um ein Eindrücken der isolierten Grundplatte 34 in ihre Lage zu ermöglichen, in der sie zwischen den Schultern 94 und 96 in den Ecken des Deckels 90 und den Schultern der" Vorsprünge 92 an den Seiten des Deckels ruht.

Zu Beginn der Schaltung, wenn der Motor 20 stillsteht und der Motorschalter normale Raumtemperatur besitzt, nehmen die Bimetallstreifen 44 und 60 die in Fig. 1 gezeichnete Stellung ein. LTnter diesen Umständen fließt der Strom durch Stromleitung 28 zur Klemme 32, dann durch die Überlastungsheizspirale 36 zu der Uberlastungsklemme 38, über die Kontakte 40 und 42, und von Kontakt 42 in beiden Richtungen durch den Bimetallstreifen 44 nach den Armen 46 und 48 des Trägers 50. Der Strom fließt dann durch diesen Träger 50 von den Armen 46 und 48 zum Ohr 514:, alsdann durch die Heizspirale 56 zu dem rechts liegenden Träger 58 des Anlaßrelais, und von da durch die rechte 'Hälfte des Anlaßbimetallstreife'ns 60 zum Kontakt 70, der in Berührung mit Kontakt 78 steht, von dem etwas Strom durch Leitung 82 und die Phasenwicklung 24 zu der anderen Stromleitung 26 fließt. Zusätzlich fließt Strom von der Klemme 72 durch die Käbelspirale 84 zur Kabelklemme 86, die über Leitung 88 mit der Haupt- oder iBetriebswicklung 22 too in Verbindung steht, die mit der anderen Stromleitung 26 vereinigt ist.

Bei diesem Stromfluß wird der Anlaßbimetallstreifen 60 sehr viel schneller und zu einer höheren Temperatur aufgeheizt als der Bimetallstreifen 44; denn der ganze Strom fließt nur durch das eine Ende des 'Bimetallstreifens 60, wohingegen' der Strom im Bimetallstreifen 44 geteilt wird, so daß nur die Hälfte des Stromes durch jede Hälfte dieses Streifens fließt. Durch diese Maßnahmen ist der Heizeffekt im Bimetallstreifen 44 auf solchen Wert vermindert, daß der Streifen 44 bei normalem Anlaß- oder Betriebsstrom nicht auslöst, trotz der Tatsache, daß er zusätzlich durch die Heizspiralen 36 und 56 erwärmt wird. 1.15

Für ein möglichst kraftvolles Anlassen eines Einphasenmotors ist es erwünscht, daß die Anlaßwicklung so lange angeschlossen bleibt, bis das Drehmoment, das durch beide Wicklungen erzeugt wird, seinen maximalen Wert erreicht und geringer wird als das Drehmoment, das die Betriebswicklung allein erzeugt. Es ist vorteilhaft, daß die Abschaltung der Anlaßwicklung erst erfolgt, nachdem diese Geschwindigkeit erreicht ist und bevor die Itetriebsgescbwindigkeit erreicht wird. Im Schalter gemäß vorliegender Erfindung ist dies durch Aus-

wahl einer genauen Breite und Dicke des Bimetallstreifens 60, durch Einstellbarkeit des Axialdruckes des Streifens 60 mittels einer auf den Arm 64 einwirkenden Einstellschraube 68 und durch genaue Lageanordnung der Kontakte 76 und 78 mit Bezug auf den Kontakt 710 erreicht, so daß, wenn der genannte Geschwindigkeitswert erreicht ist, genügend Strom durch die untere Hälfte des Bimetallstreifens 60 geflossen ist, um diesen so zu erwärmen, daß er auf die gegenüberliegende Seite seiner Totmittellage hinüberschnappt, und die Kontakte 70 und 78 zwischen der Geschwindigkeit, bei der das höchste Drehmoment- erreicht ist, und der Betriebsgeschwindigkeit öffnen kann.

Nachdem er auf diese Weise hinübergeschnappt ist, befindet sich der Bimetallstreifen 60 in der Lage nach Fig. 6, in der der Kontakt 70 den Kontakt 76 berührt und dadurch über Träger 50 einen Nebenschluß schafft, wodurch der Stromfluß durch den Bimetallstreifen 60 und die Heizspirale 56 oder 62 oder beide unterbrochen wird. In dieser Verbin^ dung, wie sie durch den in stark ausgezogenen Linien angezeigten Stromfluß in Fig. 6 veranschaulicht ist, fließt der Strom durch Stromleitung 28, Überlastungsheizspirale 36, Kontakte 40 und 40; in entgegengesetzten Richtungen durch den Bimetallstreifen 44 zum Hauptträger 50, durch den er unmittelbar an den stationären Kontakt 76, den Anr laßkontakt 70, durch die Kabelspirale 84, die Leitung 88 und über die Hauptwicklung 221 in die andere Stromleitung 26 gelangt. Während dieser Zeit kühlen sich der 'Bimetallstreifen 60 und die Heizspirale 56 ab.

Die Schnappspannung im Bimetallstreifen 60 und die Lageanordnung des Kontaktes 76 sind so gewählt, daß der Bimetallstreifen, wenn er sich auf einen bestimmten Betrag abkühlt, sich allmählich vom Kontakt 76 löst, ohne zurückzuschnappen, so daß der Anlaßkontakt 70 nicht sogleich wieder mit dem stationären Kontakt 78 schließt. Infolgedessen löst sich der Bimetallstreifen 60, wenn er abkühlt, allmählich vom stationären Kontakt 78 und nimmt eine Stellung ein, bei der die in Fig. 7 in starken Linien ausgezogenen Leitungen unter Strom stehen.

Bei dieser Schaltung wird weder Kontakt 78 noch Kontakt 76 durch den beweglichen Anlaßkontakt 70 berührt. Und unter diesen Umständen fließt der Strom durch die Stromleitung28, die Überlastungsheizspirale 36, den stationären Uberlastungskontakt 40, den beweglichen Uberlastungskontakt 42 und durch den Bimetallstreifen 44 in entgegengesetzten Richtungen, dann über den Hauptträger 50 zur Heizspirale 56, den rechten Teil des Bimetallstreifens 60 sowohl wie durch die Kabelspirale 84, die Leitung 88 und die Hauptwicklung 22 zur Stromleitung 26. Kein Strom fließt durch die Hilfswicklung 24, weil die Kontakte 70 und. 78 außer Eingriff stehen. Der Stromfluß durch die Heizspirale 56 und den Bimetallstreifen 60, der durch das öffnen der Kontakte 7,0 und 76 bewirkt ist, läßt (Hc Temperatur in dem Bimetallstreifen ansteigen, wodurch dieser sich wieder gegen den Kontakt 76 k-gt und den Stromkreis gemäß Fig. 6 wieder herstellt. Die Wiederherstellung dieses aus Fig. 6 ersichtlichen Stromkreises aber verursacht eine er- 65 " neute Abkühlung des Bimetallstreifens 60 und sein erneutes allmähliches Abheben vom Rückkontakt 76, wobei der in Fig. 7 deutlich gemachte Stromkreis wieder hergestellt wird. Auf diese Weise wechselt der Schalter zwischen dem Stromkreis gemäß Fig. 6 und dem gemäß Fig. 7, wobei dem Bimetallstreifen 60 immer gerade soviel Wärme zugeführt wird, um sein Zurückschnappen i^;n die Lage nach Fig. 1 zu verhindern. Während es auf den ersten Blick erscheint, daß dieser Wechsel des Stromkreises gemäß Fig. 6 in den nach Fig. 7 -und umgekehrt höchst anfechtbar ist, entspricht dies doch nicht den Tatsachen, weil zu jeder Zeit der Spannungsunterschied zwischen den Kontakten 70 und 76 sehr klein ist auf Grund des geringen Widerstandes der Hälfte des Bimetallstreifens 60 und der Heizspirale 56, die von diesen Kontakten im Nebenschluß ausgeschaltet werden.

Diese Anordnung weist aber noch einen weiteren Vorteil auf. Der Bimetallstreifen 60 und die Heizspirale 56 geben Wärme an das Innere der Deckelhaube ab. Es ist ersichtlich, daß bei niedriger Raumtemperatur mehr Wärme notwendig ist, um den Bimetallstreifen 60 in seiner Bewegung zwischen den Stellungen gemäß Fig. 6 und ψ zu erhalten und deshalb die Bildung des Stromkreises gemäß Fig. 71 verhältnismäßig mehr Zeit erfordert, wohingegen, wenn der Raum warm ist, die Bildung des Stromkreises nach Fig. 6 !verhältnismäßig mehr Zeit in Anspruch nimmt, weil hierbei keine Wärme vom Bimetallstreifen 60 und der Heizspirale 56 abgegeben wird. Diese Heizung ist deshalb im wesentlichen umgekehrt proportional zur Temperatur des Raumes oder der Umgebung und gegenüber dem Wechsel der Raum- bzw. Umgebungstemperatur ziemlich ausgeglichen, so daß die Temperatur in dem Gehäuse 90 im wesentlichen während aller Schaltperioden dieselbe bleibt, und dies kompensiert die thermische Überlastungssicherung und insbesondere den Bimetallstreifen 44 gegenüber Temperaturwechsel der Umgebung, so daß er im wesentlichen immer bei dem gleichen Maximalwert des Stromes auslöst ohne Rücksicht auf die wechselnde Raumtemperatur. Diese Wirkung wird noch etwas vergrößert, wenn die Heizspirale 56 in Gebrauch ist, so daß die Wärme unmittelbar an den Bimetallstreifen 44 abgegeben wird. Es kann indessen vorkommen, daß bei einigen Motoren, die unter abnormal niedriger Spannung arbeiten, der durch den Bimetallstreifen 60 fließende Strom nicht ausreicht, um ihn in der Stellung nach Fig. 7 zu halten. Unter diesen Umständen könnte die Heizspirale 62 entweder mit oder ohne Heizspirale 56 angewendet werden, um den Heizeffekt, den der Stromdurchfluß im Bimetallstreifen 60 erzeugt, zu unterstützen, und damit diesen Streifen 60 in seinen Stellungen nach Fig. 6 und 7 während der Laufzeit des Motors zu halten.

Während der Schalter in seiner am meisten gebräuchlichen Anwendung, nämlich bei einem billigen Einphasenmotor, beschrieben ist, kann er

Ικ'ί den teueren Typen von Einphasenmotoren, wie dem Einphasenmotor mit Anlaßkondensator, wie er in Fig. 9 schematisch dargestellt ist, und einem Motor mit Anlaß-und Betriebskondensator, wie ihn schematisch 'Fig. 8 zeigt, Anwendung finden.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß der Anlaßschalter unverändert geblieben ist und sich zusammensetzt aus dem Überlastungs'hieizelement 36, mit dem der stationäre Überlastungskontakt 410 verbunden ist, dem Überlastungsbimetallstreifen 44, dessen Kontakt 42 am Kontakt 40 anliegt, und dem Träger 50, der den Bimetallstreifen 44 mit dem Heizelement 56 und dem Rückkontakti 76 verbindet. Das Heizelement 56 ist mit dem Bimetallstreifen 60 verbunden, der den Anlaßkontakt 70 trägt, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich, am stationären Kontakt 78 anliegt. 'Der bewegliche Anlaßkontakt 70 ist durch die Kabel spirale 84 und die Leitung 88 mit ao der Hauptwicklung 122 des Motors mit Anlaß- und Betriebskondensator H2o verbunden. Der Motor 120 besitzt wie immer eine Phasenwicklung 124, die durch Leitung 182 mit dem Starterkondensator 1813 verbunden ist, der seinerseits durch Leitung 185 mit dem Anlaßkontakt 178 verbunden ist. Die Leitung 182 ist außerdem mit dem Betriebskondensator 181 verbunden, der auch an Leitung 8.8 angeschlossen ist, so daß er zu jeder Zeit zwischen der Phasenwicklung 124 Und der Hauptwicklung 1212 angeschlossen liegt.

Bei diesem Motor wird der Strom durch Stromleitung 128 dem Überlastungsheizelement 36 zugeführt, fließt über den Überlastungsbimetallstreifen 44, die Heizspirale 56 und den Anlaßbimetallstreifen 60 in der gleichen Weise, wie das obeji an Hand der Fig. 1 beschrieben ist. Außerdem fließt Strom durch die Kabelspirale 84 und die Leitung 88 zu der Haupt wicklung 122 und ebenso zu dem Betriebskondensator 181 und von da über die Leitung 182 zur Phasenwicklung 1124. Ferner fließt während der Anlaßperiode Strom von dem beweglichen Anlaßkontakt 70 zum stationären Kontakt 78 und durch Leitung 185, den Anlaßkondensator 183 und Leitung 182 zur Phasenwicklung 124. Dies sorgt für den zum Anlassen des Motors 120 erforderlichen Strom.

Wenn genügend Strom durch den Anlaßbimetallstreifen 60 fließt, so löst dieser aus und bringt den lxjweglichen Kontakt 70 mit dem Kontakt 716 in Berührung, was den Bimetallstreifen 60 und die Heizspirale 56 in Nebenschluß bringt. Während der Dauer der Betriebsperiode des Motors fließt kein Strom durch Leitung 185 und den Anlaßkondensator 183, jedoch bleibt ein Stromfluß durch Leitung 88 und durch die Hauptwicklung 122 zur Stromleitung 126 und ebenso durch den Betriebskondensator 181, Leitung 182 und die Phasenwicklung 124 zur Stromleitung 126 aufrechterhalten. Der Bimetallstreifen 60 hebt sich ivon Zeit zu Zeit langsam ab, um die Kontakte 70 und 76 außer Berührung zu bringen, damit so viel Strom durch die Heizspirale 56 und den Bimetallstreifen60 fließen kann, daß der Bimetallstreifen diesseits (mit Bezug auf Fig. 8 rechts) seiner Tot mit te 11 age bleibt und nicht während der übrigen Betriebsdauer des Motors den Kontakt .718 wieder berührt.

Es sei hervorgehoben, daß bei all diesen Anordnungen eine Überhitzung des Bimetall streifen» 60 verhütet ist, weil, wenn dem 'Bimetallstreifen 60 eine zu seiner Auslösung, d. h. zur Herbeiführung seiner quer zur Totmittellage erfolgenden, die Kontakte 78, 70 trennenden Bewegung hinreichende Wärmemenge zugeführt ist, er den Rückkontakt 76 berührt, der jede Heizeinwirkung auf den Bimetallstreifen 60 ausschaltet. Auf diese Weise sind die bisherigen Einwendungen gegen die Anwendung von Bimetallanlaßschaltern gegenstandslos gemacht. Es läßt sich immer eine hinreichende Heizeinwirkung auf den Bimetallstreifen 60 erzielen, die ihn veranlaßt, sich von der linken auf die rechte"Seite seiner Totmittellage zu bewegen und damit den Kontakt 70 vom Kontakt 78 zu trennen und diese Trennung aufrechtzuerhalten während der ganzen Laufperiode des Motors ohne die Gefahr, daß der Bimetallstreifen 60 überhitzt wird, seine Beschaffenheit verändert und seine Grundeinstellung verliert.

Das trifft auch zu, wo der Anlaßschalter bei einem Motor 220 mit Hilfskondensator Anwendung findet, wie ihn Fig. 9 zeigt, und der eine Haupt- 9» wicklung 222 und eine Phasenwicklung 1224 besitzt, die durch Leitung 282 mit dem Anlaßkondensator 283 verbunden ist, der seinerseits durch Leitung 285 mit dem stationären Anlaßkontakt 718 in Verbindung steht. Die Hauptwicklung 22a ist mit einem Ende an jedem üblichen Vereinigungspunkte mit der Leitung 226 verbunden, während das andere Ende über Leitung 8(8 mit der Kabelspirale 84 in gleicher Weise in Verbindung steht wie bei den Ausführungen nach Fig. 1 bis 7. Die andere Stromleitung 228 ist mit dem Überlastungsheizelement 36 ^verbunden, das mit dem stationären Kontakt 40 in Verbindung steht, der an dem beweglichen Kontakt 42 des Überlastungsbimetallstreifen« 44 anliegt. Letzterer ist durch den Träger 50 mit dem Rückkontakt 76 und dem Heizelement 56 verbunden, das seinerseits mit dem Anlaßibimetallstreifen 60 in Verbindung steht.

Auf diese Weise kann der Motor mit Anlaßkondensator durch den gleichen Schalter, wie er im einzelnen in den Fig. 1 bis 5 und schematisch in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, geschaltet werden. In all diesen Schaltern besitzt der Überlastungsbimetallstreifen 44 genügend Wärmekapazität und ein ausreichend großes Differential, daß er, wenn er ausgelöst wird, mindestens so lange offen bleibt, bis der Bimetallstreifen 60 abgekühlt und in seine Anlaßstellung nach Fig. 1 zurückgekehrt ist. Wo man sich auf eine solche Anordnung nicht verlassen möchte, kann ein einfaches mecha-¹ iao nisches Mittel zum zwangsläufigen Zurückstoßen des Anlaßbimetallstreifens 60 in seine Anlaßstellung gemäß Fig. 1 dienen, wenn der Überlastungsbimetallstreifen 44 sich im Sinne einer öffnung des Stromkreises bewegt. In Fig. 9 ist «5 solch eine Verbindung gezeigt. Gemäß dieser (Figur

ist ein Stößel 350 aus Isolierstoff !verschiebbar in den Ohren 31512 gelagert. Der Stößel 350 ist gerade so lang, daß, wenn der Überlastungsbimetall streifen 44 quer zu seiner Totmittellage in die in Fig. 9 strichpunktiert angedeutete Lage schnappt, sein anderes Ende auf den Bimetallstreifen' 60 trifft und diesen quer zu seiner Totmittellage in die strichpunktiert gezeichnete Lage bewegt, in. der der bewegliche Anlaßkontakt 70 sich an den stationären Kontakt 78 legt. 'Der Stößel 350 hält den Anlaßbimetallstreifen! 60 in dieser Lage so lange, bis der Uberlastungsbimetallstreifen 44 wieder zurückschnappt. Während dieser Zeit kühlt sich der Anlaßbimetallstreifen 60 ab und verbleibt in seiner Stellung bis zum Anlassen des Motors, das untmittelbar nach dem Wiederschließen der Überlastungssicherung erfolgt.

In den übrigen Figuren der Zeichnung sind andere Ausführungsformen eines Schalters darge-

ao stellt, bei denen durch einen einfachen U-förmigen permanenten Magneten eine Schnappwirkung und die Sicherheit erzielt ist, daß, wenn beide, der An^ laß- und der Überlastungsschalter, im öffnenden Sinne auslösen, beide gleichzeitig wieder zurückgelegt werden.

In Fig. 10 ist ein Einphasenmotor 4120 dargestellt, der eine Hauptwicklung 422- und eine Hilfswicklung 424 besitzt, die durch die übliche Verbindung an die Stromleitung 426 angeschlossen sind. Die andere Stromleitung 428 ist an eine auf der aus Isolierstoff bestehenden Grundplatte 434 befestigten Klemme 438 angelegt. Diese Klemme 438 trägt einen stationären Kontakt 440, der an einem beweglichen Kontakt 442 an dem freien Ende eines Biimetallstreiferis 444 anliegt. Letzterer ist mit seinem unteren Ende an einem auslegerartig vorspringenden Träger 445 auf der Grundplatte 434 eingespannt. Der bewegliche Kontakt 442 auf dem Bimetallstreifen 444 verbindet das obere Ende einer Heizspirale 4)36 mit dem benachbarten Teile des Bimetallstreiferos 444.

Das andere Ende der elektrischen Heizspirale 436 erstreckt sich unmittelbar bis zu der Klemme 474, die den Betriebskontakt 476 trägt. Außerdem ist die Klemme 474 mit dem einen Ende einer elektrischen Heizspirale 462 verbunden, deren anderes Ende am Joch eines U-förmigen iBiimetallgliedes 460 befestigt ist. Das Joch dieses U-förmigen Bimetallgliedes 460 liegt in einem Ausschnitt 4331 der Grundplatte 434. Der eine Schenkel 459 des Gliedes 460 ist an einem sich bis auf die Unterseite der Grundplatte 434 erstreckenden Tragteil 458 befestigt. Der obere Schenkel 461 des Bimetallgliedes 460 trägt einen beweglichen Anlaßkontakt 470, der außerdem zur Befestigung der Klemme 472; zum Anschließen einer Kabelspirale 484 an den beweglichen Kontakt dient. Das andere Ende der Kabel spirale 484 ist mit der Klemme 486 verbunden, die durch Leitung 488 mit dem anderen Ende der Hauptwicklung in Verbindung steht. Ein stationärer Anlaßkontakt 478 ist auf der Klemme 480 angeordnet, die durch Leitung 482 mit dem anderen Ende der Hilfswicklung 424 verbunden ist.

Ein Deckel 590 greift über die Obersehe der Grundplatte 434 derart, daß der untere Schenkel

459 des Bimetallgliedes 460 der Luft der Umgebung ausgesetzt ist. Wenn Strom durch die Leitung 428 zum stationären Kontakt 440 fließt, so durchfließt er die Heizspirale 436 und erhitzt den Bimetallstreifen 444, ohne diesen selber zu durchfließen. Ferner gelangt der Strom durch die Heizspirale 462 und den oberen Schenkel 461 des Bimetallstreifens 460 zu dem beweglichen Anlaßkontakt 470, von dem er zur Klemme 1480 über Leitung 4812' zu der Anlaß- oder Hilfswicklung 424 fließt. Außerdem fließt der Strom durch die Kabelspirale 484, die Klemme 486, die Leitung 488 und die Hauptwicklung 422 zur Stromleitung 426. Hierdurch wird der obere Schenkel 461 des Bimetallgliedes 460 erwärmt und aus der in Fig. 10 gezeichneten Stellung nach rechts eingerollt, bis der bewegliche Kontakt 470 den Betriebskontakt 476 berührt. Nach Abkühlung hebt sich der Schenkel 461 allmählich wieder ab und trennt die Kontakte 470 und 476, damit sich der bimetallisdie Schenkel 461 wieder soweit erwärmt wie nötig ist, den Kontakt 470 VOm Kontakt 478 getrennt zu halten.

Der untere Schenkel 459 des Bimetallgliedes 460 kompensiert den Anlaßschalter mit Bezug auf den Temperaturwechsel der Umgebung, weil irgendeine äußere Wärmeeinwirkung auf den Schenkel 461 eine Kompensationswärmewirkung auf den Schenkel 459 hervorbringt. Da bei diesem Bimetallgliede

460 mit niedrigen Temperaturen gearbeitet werden soll, so ist eine solche Kompensation wünschenswert. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 arbeitet der Bimetallstreifen 60 bei so hohen Temperaturen, daß zum Anlassen keine Kompensation notwendig ist, weil der Unterschied zwischen der Arbeitstemperätur des Bimetallstreifens 60 und der Temperatur des Raumes oder der Umgebung prozentual sich nur wenig verändert, so daß die Anlaßzeit innerhalb gewünschter Grenzen erhalten bleibt ohne irgendwelche Kompensation.

Für diesen Schalter genügen einfache, schnappartig wirkende Mittel für den Anlaßschalter sowohl wie für den Überlastungsschalter, und gleichzeitig dienen diese Mittel als Sicherung dafür, daß, wenn, die Überlastungskontakte und die Anlaßkontakte öffnen, beide gleichzeitig wieder in die Anlaßstellung zurückgelegt werden. Um dies bei der Ausführung nach Fig. 10 zu erreichen, sind Anker 521 und 523! an den oberen Enden des Schenkels 461 des Bimetallstreifens 460 und des Bimetallstreifens 444 vorgesehen. Diese Anker liegen zwischen den Schenkeln eines U-förmigen permanenten Magneten 525, der auf der Grundplatte 434 mittels Konsole 527 befestigt ist. Diese Anker l>esitzen Verlängerungen von solcher Größe, daß, falls der Überlastungssicherungsbimetallstreifen 444 zwecks öffnung der Überlastungskontakte 440, 442 auslöst, der Anker 523 den Anker 521 berührt, während letzterer Kontakt 470 mit Kontakt 476 geschlossen oder annähernd geschlossen hält.

Bei dieser Anordnung springt nicht nur jeder der Anker von dem ihm zugehörigen Schenkel des

U-förmigen permanenten Magneten mit entsprechender Schnappwirkung ab, sondern die Anker 521 und 523 kleben auch aneinander, bis ein hinreichend kraftvoller Druck durch Abkühlung eines der beiden Bimetallstreifen auftritt, der die Anker 521 und 523 auseinandertreibt und bewirkt, d,aß l>eide Bimetallstreifen in ihre Anlaßstellungen gemäß Fig. 10 zurückkehren.

Fig. 13 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die nach dem gleichen magnetischen Prinzip arbeiten kann. Bei dieser Ausführung ist der U-förmige permanente Magnet 625 auf der aus Isolierstoff bestehenden Grundplatte 634 angeordnet. Gleichfalls auf dieser Grundplatte 634 angeordnet sind die ,von Konsolen getragenen Bimetallstreifen 661 und 644, <lie den Bimetallstreifen 461 und 444 entsprechen. An seinem o1)eren Ende trägt der Bimetallstreifen 661 den Anker 621,, während der Bimetallstreifen 644 an seinem oberen Ende den Anker 623 trägt. Wenn die 'Bimetallstreifen kalt sind, liegen die Anker unmittelbar auf den Innenseiten der Schenkel des U-förmigen permanenten Magneten an, so daß nur ein sehr kleiner, verhältnismäßig schwacher permanenter Magnet erforder-. 25 Hch ist, um die gewünschte Schnappwirkung für die beweglichen Kontakte 670 und 642 zu erzeugen. Um sicherzustellen, daß, falls beide Bimetallstreifen im öffnenden Sinne auslösen, sie gleichzeitig zurückgelegt werden, ist ein dritter Anker zwischen den Ankern 621 und 623 angeordnet, um einen Verbindungsweg für den Kraftlinienfluß zwischen den Ankern 621 und 623 zu schaffen. Dieser Anker 626 wird von dem einen Ende einer Blattfeder 629 getragen, deren anderes Ende auf der Grundplatte 634 befestigt ist. Bei dieser Anordnung legen sich, wenn beide Bimetallstreifen 661 und 644 von den Schenkeln des permanenten Magneten 625 zwecks öffnung der Kontakte 670 und 642 abspringen, beide Streifen an den Anker 626 und bleiben mit diesem magnetisch verbunden, bis bei Abkühlung der Bimetallstreifen 66r und 644 hinreichend Kraft entsteht, alle Anker voneinander zu trennen und in ihre Lage nach Fig. 13 zurückzubringen.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 9 sind Schwierigkeiten mit magnetischen Teilen vollständig ausgeschlossen, während l>ei der Ausführung nach den Fig. 10 bis 13 Größe und Stärke des permanenten Magneten so klein gehalten sind, daß die Teile so gut wie neue Schaltgegenstände bleiben. Bei genauer Querschnittsbemessung und Länge der Bimetallstreifen, bei ihrer Betätigung unter hohen Temperaturen und Ix¹I genauer Einstellung durch die Stellschrauben 68 lassen sich ideale Anlaß-Zeitbedingungen aufrechterhalten unter stark abweichenden Bedingungen der Raumtemperatur so gut wie unter erheblich !voneinander verschiedenen Stromspannungen. Der Schalter kann verschiedenen Größen und Typen von Motoren durch unterschiedliehe Breite, Dicke, Länge, Axialdruckbelastung und unterschiedliches Material der Bimetallstreifen sowie ein unterschiedliches Verhältnis zwischen den Kontakten und den Heizelementen angepaßt werden.

Das Relais kann in irgendeiner gewünschten Stellung angeordnet sein und für 25-, 50- oder 60-periodige normale Ströme Anwendung finden. Der Schalter ist für alle in Frage kommenden Raumtemperaturen kompensiert und aus wenigen einfachen Teilen zusammengesetzt, die ohne teuere Werkzeuge herstellbar sind, und der ganze Schalter kann unter geringem Kostenaufwand hergestellt und zusammengebaut werden. Er kann in sehr kleinen Größen hergestellt werden und arbeitet ohne Anlaßbrummen. Der Betriebskontakt begrenzt den Strom, der nach der Anlaßperiode des Motors durch das Schaltorgan der Hilfswicklung fließt und verhütet eine Ül>erhitzung des Anlaßbimetalles.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1. Schalter für Einphasenwechselstrom-Motoren mit Hilfs- und Hauptwicklung, gekennzeichnet durch ein thermisch ansprechendes Schaltglied, das in einer Stellung die Hilfswicklung in den Stromkreis einschaltet und das bei Erwärmung sich bewegt, um die Hilfswicklung abzuschalten, und das hiernach zwischen zwei weiteren Stellungen beweglich ist, in deren einer die Stromheizung des Schaltgliedes ausgeschaltet und in deren anderer die Stromheizung wirksam ist.

   2. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Bimetallstreifen, der in einer Stellung Strom zur Hilfswicklung leitet und sich hierbei erwärmt, und der nach "seiner Erwärmung sich zwecks Abschaltung der Hilfswicklung bewegt, und hiernach zwischen zwei weiteren Stellungen beweglich ist, in deren einer kein Heizstrom durch den Bimetallstreifen hindurchgeht.

   3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Heizelement zum Aufheizen des Schaltgliedes, das kurzgeschlossen ist, wenn das Schaltglied sich in einer Stellung befindet, in der es nicht aufgeheizt wird.

   4. Schalter nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durdh ein thermisch ansprechendes Uberlastungsschaltglied, das unter Einfluß der Wärme steht, die durch die Schalteinrichtung für die Hilfswicklung erzeugt wird.

   5. Schalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet· durch eine Heizspirale, die in Serie geschaltet ist mit dein Schaltglied für die Hilfswicklung und die dem Überlastungsschaltglied benachbart liegt.

   o. Schalter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein thermisch ansprechendes Element,^ das einen in einer Richtung bei Erwärmung, in einer zweiten Richtung bei Abkühlung beweglichen Teil besitzt, einen ersten iao von dem beweglichen Teil des thermisch ansprechenden Gliedes getragenen Kontakt, einen Anlaßkontakt, an den der vom thermisch ansprechenden Element getragene Kontakt sich l>ei Abkühlung dieses Elementes anlegt, und ivon dem er sich bei Erwärmung dieses Elementes

   trennt, wobei der genannte Anlaßkontakt die Bewegung des genannten Teiles des thermisch ansprechenden Elementes bei der Abkühlung begrenzt, einen Betriebskontakt, an den sich der vom thermisch ansprechenden Element getragene Kontakt bei Erwärmung dieses Elementes anlegt und von dem er bei Abkühlung dieses Elementes getrennt wird, Mittel zum Schalten des genannten Betriebskontaktes in Serie mit der Betriebswicklung, Mittel, die den genannten Anlaßkontakt mit der Anlaßwicklung verbinden, eine Nebenschlußleitung, die den Betriebskontakt und den vom thermischen Element getragenen Kontakt verbinden, auch wenn die genannten beiden Kontakte offen sind, und Mittel zum Zuleiten elektrischen Stromes zum Betriebskontakt.

   7. Schalter nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch ansprechende Schaltglied aus einem Bimetallstreifen besteht, der an seinen Enden so eingespannt ist, daß er unter einstellbaren Axialdruck gesetzt werden kann.

   8. Schalter nach irgendeinem der Ansprüche 1

   bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Überlastunigsschaltglied besitzt und die beweglichen Elemente der Anlaß- und Überlastungsschaltglieder jedes ein magnetisches Glied tragen, wobei diese Glieder in einem gewöhnlichen magnetischen. Felde und im wesentlichen geradlinig zueinander liegen zwecks Erzielung eines ungebrochenen magnetischen Weges zwischen ihnen, wenn diese Elemente gegeneinanderbewegt werden.

   9. Schalter nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Stück magnetischen Materials, das zwischen den magnetischen Gliedern federnd gelagert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 5020 5.