DE9421434U1 - Einphasiger Asynchronmotor - Google Patents

Description

Einphasiger Asynchronmotor

Die Neuerung bezieht sich auf einen einphasigen Asynchronmotor
mit einem Rotor und einem Stator, der eine
Hauptwicklung und eine zweiteilige, mit einem Betriebs kondensator in Reihe liegende Hilfswicklung trägt, wobei der eine Hilfswicklungsteil und der Betriebskonden sator durch einen während des Anlaufs wirksamen Strompfad überbrückt sind.

Bei einem bekannten Asynchronmotor dieser Art
{US-PS 4 119 894) ist im überbrückenden Strompfad ein
PCT-Widerstand angeordnet. Beim Einschalten fließt ein starker Strom durch den PTC-Widerstand, der infolge
Erwärmung dieses PTC-Widerstandes abnimmt. Weil der
PTC-Widerstand beim Anlauf Wärme erzeugt und auch während des Betriebs auf hoher Temperatur gehalten werden muß, ergeben sich sowohl beim Anlauf als auch beim Betrieb Leistungsverluste.

Aus FR-PS 774 187 {Fig. 6) ist ein gattungsgemäßer
0 Asynchronmotor bekannt, bei dem im überbrückenden

Strompfad lediglich ein Kontakt einer Schaltvorrichtung

angeordnet ist. Aus Fig. 2 der gleichen Entgegenhaltung ist zu entnehmen, daß bei einer einteiligen Hilfswicklung ein Anlaufkondensator mittels einer Schaltvorrichtung parallel zum Betriebskondensator geschaltet werden kann. Beide Schaltungen lassen sich aber nicht optimal sowohl für den Normalbetrieb als auch für den Anlauf auslegen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Asynchronmotor der eingangs beschriebenen Art den Wirkungsgrad zu verbessern.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der überbrückende Strompfad einen Anlaufkondensator in Reihe mit einem während des Anlaufs leitenden Relais aufweist, dessen Spule in der Zuleitung zu den Wicklungen angeordnet ist und dessen Kontakt schließt, solange der Motorstrom oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.

Im Normalbetrieb ist die Schaltvorrichtung nicht leitend. Hilfswicklung und Betriebskondensator können so aufeinander abgestimmt werden, daß im Betrieb ein ausreichendes Drehmoment vorhanden ist und die Betriebs-Verluste möglichst klein sind. Während des Anlaufs ist die Schaltvorrichtung leitend. Der überbrückte Hilfswicklungsteil und der Betriebskondensator sind ganz oder weitgehend unwirksam. Der andere Hilfswicklungsteil und der Anlaufkondensator lassen sich so aufein-0 ander abstimmen, daß während des Anlaufs ein ausreichendes Drehmoment vorhanden ist und nur minimale Verluste auftreten. Wesentlich ist es daher, daß sowohl für den Normalbetrieb als auch für den Anlauf jeweils zwei Parameter zur Verfügung stehen, um optimale Bedin-5 gungen zu erreichen.

Das Relais weist einen gesteuerten Kontakt auf. Mit ihm läßt sich die Anlaufperiode auf die kürzest mögliche Zeit beschränken, so daß auch die Zeit, während der AnlaufVerluste entstehen könnten, kurz gehalten wird. Beim Einschalten des Motors ergibt sich ein hoher Anlaufstrom, und das Relais zieht an. Wenn der Motor seine normale Drehzahl erreicht hat, ist der Strom abgesunken, und das Relais öffnet. Durch Wahl des Grenzwertes, bei dem das Relais abfällt, läßt sich die Anlaufperiode sehr genau festlegen.

Günstig ist es ferner, daß die einheitlich ausgelegte Hilfswicklung eine für den Betrieb optimale Windungszahl und der nicht überbrückte Hilfswicklungsteil eine für den Anlauf optimale Windungszahl haben. Die Verwendung einer einheitlich ausgelegten Hilfswicklung vereinfacht die Herstellung des Motors und insbesondere den WickelVorgang. Trotzdem stehen zwei Parameter, nämlich die Windungszahl der Gesamtwicklung und die Win-0 dungszahl des nicht überbrückten Hilfswicklungsteils, zur Verfügung, die in Verbindung mit den beiden andern Parametern, nämlich den Kapazitäten des Betriebskondensators und des Anlaufkondensators, einen optimalen Betrieb ermöglichen.

Zweckmäßigerweise ist dem Anlaufkondensator ein ohmscher Widerstand parallelgeschaltet. Über ihn kann sich der Anlaufkondensator entladen, wenn die Schaltvorrichtung ihren Kontakt öffnet.

Vorteilhaft ist es, daß beide Kondensatoren zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Sie nehmen daher nur wenig Platz ein. Außerdem genügt eine Befestigungsstelle.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Anlaufkondensator ein Elektrolytkonden-

sator und der Betriebskondensator ein ihn umschließender Folienkondensator ist. Auf diese Weise werden beide Kondensatoren auf kleinstmöglichem Raum untergebracht. Der innere Kondensator ist durch den äußeren Kondensator gegen Berührung geschützt. Es genügt daher eine äußere Hülle als Berührungsschutz.

Hierbei ist es sogar möglich, daß beide Kondensatoren einen gemeinsamen Anschluß haben, was die Verdrahtung erleichtert.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Asynchronmotors ist der Antrieb einer hermetisch gekapselten Kältemaschine. Bei dieser Anwendung müssen die Motoren häufig anlaufen und jeweils längere Zeit in Betrieb sein. Trotzdem soll möglichst wenig Wärme entwickelt werden, weil diese aus der Kapsel abgeführt werden muß und überhaupt dem Kühlzweck der Kältemaschine widerspricht.

Vorteile bietet es auch, daß der Betriebskondensator im Inneren der Kapsel der Kältemaschine angeordnet ist und die Kapsel eine dreipolige Durchführung besitzt. Man kann daher übliche Kapseln verwenden. Platz zur Unterbringung der Kondensatoren ist in Abhängigkeit von der Kondensatorform zumeist vorhanden.

Platzsparend ist es, wenn der Betriebskondensator am Stator des Asynchronmotors befestigt und entsprechend 0 der Anlagefläche geformt ist.

Die Neuerung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Schaltbild eines Asynchronmotors,

Fig. 2 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform und

Fig. 3 die Ansicht einer aus Betriebskondensator und Anlaufkondensator bestehenden Baueinheit.

In Fig. 1 ist schematisch ein Rotor 1 dargestellt. Der zugehörige Stator trägt eine Hauptwicklung 2 und eine Hilfswicklung 3, die aus den beiden Teilen 4 und 5 besteht. Die Hilfswicklung 3 bildet mit einem Betriebskondensator 6 eine Reihenschaltung, welche parallel zur Hauptwicklung 2 liegt. Diese Parallelschaltung ist über zwei Zuleitungen 7 und 8 mit einer Spannungsquelle 9, welche die Wechselspannung U abgibt, verbunden. In der einen Zuleitung befindet sich ein Motorschalter 10.

Die Reihenschaltung des Hilfswicklungsteiles 5 und des Betriebskondensators 6 ist durch einen Strompfad 11 überbrückt, der sich zwischen der Zuleitung 8 und einem Abgriff 12 zwischen den beiden Hilfswicklungsteilen 4 und 5 erstreckt. Der Strompfad 11 weist einen Anlaufkondensator 13 und den Kontakt 14 einer Schaltvorrichtung 15 auf, welche von einer Kontrolleinheit 16 gesteuert wird. Der Kontakt 14 ist als mechanischer Kontakt dargestellt, kann aber auch als Halbleiterschalter ausgelegt sein, der in weiterer Ausgestaltung auch noch den Anlaufstrom regeln kann. Die Kontrolleinheit 9 kann den Kontakt 14 beispielsweise in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf an den Wicklungen während der Beschleuni-0 gung des Motors steuern.

Wenn der Motor anlaufen soll, wird der Motorschalter 10 geschlossen. Gleichzeitig schließt die Kontrolleinheit 16 den Kontakt 14. Es fließt sofort ein starker Strom 5 durch die Hauptwicklung 2 und über den Hilfswicklungsteil 4 und den Anlaufkondensator 13. Hierdurch erhält der Motor ein hohes Anlaufmoment. Der Strom über den

Hilfswicklungsteil 5 und den Betriebskondensator 6 ist hierbei vergleichsweise gering. Wenn der Motor eine passende Drehzahl erreicht hat, wird der Kontakt 14 geöffnet, so daß der Strom nur noch die Reihenschaltung von Hilfswicklung 3 und Betriebskondensator 6 durchläuft. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung des Stromes.

Die Windungszahl des Hilfswicklungsteils 4 und die Kapazität des Anlaufkondensators 13 kann optimal im Hinblick auf das Anlaufmoment und die beim Anlauf entstehenden Verluste ausgewählt werden. Die Windungszahl der gesamten Hilfswicklung 3 und die Kapazität des Betriebskondensators 6 können im Hinblick auf das Betriebs-Drehmoment und die betrieblichen Verluste optimal ausgelegt werden. Der Asynchronmotor hat daher insgesamt die bei gegebenem Drehmoment geringstmöglichen Verluste.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für identische Teile dieselben Bezugszeichen benutzt. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß die Kontrolleinheit 16 durch ein Stromrelais 17 ersetzt ist, dessen Spule 18 in der Zuleitung 7 liegt und dessen Kontakt 19 schließt, wenn ein Motorstrom oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes fließt, wie dies in der Anlaufphase der Fall ist. Vor Betätigung des Motorschalters 10 ist die Spule 18 stromlos und der Kontakt 19 offen. Wenn der Kontakt 10 geschlossen wird, beginnt der Strom durch 0 die Spule 18 und die Wicklungen 2 und 3 zu fließen, wodurch der Kontakt 19 schließt. Typischerweise verlaufen 15 ms, bevor der Kontakt 19 geschlossen ist. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Grenzwert des Stromes unterschritten ist. Dies geschieht nach dem Hochlauf 5 des Motors, typischerweise nach etwa 10 0 ms.

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Dem Anlaufkondensator 13 ist ein ohmscher Widerstand parallelgeschaltet, über den sich der Anlaufkondensator 13 entladen kann, wenn der Kontakt 19 geöffnet hat. Ein Entladen des Betriebskondensators 6 kann nur über zumindest den Hilfswicklungsteil 5 erfolgen. Eine Überlastung des Kontakts 19 ist daher ausgeschlossen.

Gestrichelt ist in Fig. 2 eine Kapsel 21 einer hermetisch gekapselten Kältemaschine veranschaulicht. Mit a, b und c sind drei Durchführungen gekennzeichnet, über die die elektrischen Leitungen in das Innere der Kapsel 21 geleitet werden. Der Betriebskondensator 6 befindet sich im Innern der Kapsel 21. Er kann insbesondere aus gewickelter Kondensatorfolie bestehen und am Stator des Asynchronmotors befestigt sein. Hierbei ist ihm eine solche äußere Form gegeben, daß er der Anlagefläche am Stator angepaßt ist, wie dies schematisch bei 6' gezeigt ist.

0 Fig. 3 zeigt die aus Betriebskondensator 6 und Anlaufkondensator 13 bestehende Baueinheit 22. Der Betriebskondensator 6 hat die Form eines Hohlzylinders 23 und besteht aus gewickelter Kondensatorfolie. Im Innenraum 24 des Hohlzylinders befindet sich der Anlaufkondensator 13, der als Elektrolytkondensator ausgebildet ist. Der Folienwickel kann direkt auf den zylindrischen Außenmantel des Anlaufkondensators 13 gelegt sein. Der Betriebskondensator 6 besitzt zwei innere Anschlüsse und 26, der Anlaufkondensator zwei innere Anschlüsse und 28. Die inneren Anschlüsse 26 und 28 führen je zu einem äußeren Anschluß 2 9 und 30. Die inneren Anschlüsse 25 und 27 sind über eine Leitung 31 miteinander und mit einem äußeren Anschluß 32 verbunden.

Claims (9)

DA 940 GM Schutzansprüche

1. Einphasiger Asynchronmotor mit einem Rotor und einem Stator, der eine Hauptwicklung und eine zweiteilige, mit einem Betriebskondensator in Reihe liegende Hilfswicklung trägt, wobei der eine Hilfswicklungsteil und der Betriebskondensator durch einen während des Anlaufs wirksamen Strompfad überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der überbrückende Strompfad (11) einen Anlaufkondensator (13) in Reihe mit einem während des Anlaufs leitenden Relais (15; 17) aufweist, dessen Spule (18) in der Zuleitung (7) zu den Wicklungen (2, 3) angeordnet ist und dessen Kontakt (19) schließt, solange der Motorstrom oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.

2. Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einteilig ausgelegte Hilfswicklung (3) eine für den Betrieb optimale Windungszahl und der nicht überbrückte Hilfswicklungsteil (4) eine für den Anlauf optimale Windungszahl haben.

3. Asynchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anlaufkondensator (13) ein ohmscher Widerstand (20) parallelgeschaltet ist.

4. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kondensatoren [6, 13) zu einer Baueinheit (22) zusammengefaßt sind.

5. Asynchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlaufkondensator (13) ein Elektrolytkondensator und der Betriebskondensator (6) ein ihn umschließender Folienkondensator ist.

6. Asynchronmotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kondensatoren (6, 13) einen gemeinsamen Anschluß haben.

7. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet als Antrieb einer hermetisch gekapselten Kältemaschine.

8. Asynchronmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebskondensator (6) im Inneren der Kapsel (21) der Kältemaschine angeordnet ist und die Kapsel eine dreipolige Durchführung (a, b, c) besitzt.

9. Asynchronmotor nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Betriebskondensator (6) am Stator des Asynchronmotors (1) befestigt und entsprechend der Anlagefläche geformt ist.