FR2608859A1

FR2608859A1 - Single phase motor drive for automatic washing machine

Info

Publication number: FR2608859A1
Application number: FR8717584A
Authority: FR
Inventors: Georg Kirmes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1988-06-24
Anticipated expiration: 2007-12-16
Also published as: FR2608859B1; IT8722996A0; ES2005472A6; DE3643156C2; IT1223436B; DE3643156A1

Abstract

The motor typically has a three phase star connected winding. The line end of one phase (3) is connected to the supply neutral (Mp). The line end of a second phase (2) is connected to the live conductor (R) via a capacitor (5) and a switch (4,2). The third phase (1) is directly connected to the live conductor (R) by a switch with a load break contact (4.1) which can be operated independently. With both switches closed the motor runs at full power full speed. If reduced speed is required then the load break switch (4.1) is opened. The machine flux is thus reduced and the motor runs at higher slip and thus at lower speed when on load. To start the motor both switches are closed. An automatic control system can be used to switch between high and low speeds.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE POUR UN MOTEUR A INDUCTION
A AU MOINS DEUX ENROULEMENTS DE PHASE EN TANT QUE MOTEUR
D'ENTRAîNEMENT D'UNE MACHINE A TRAITER LE LINGE
La présente invention concerne un dispositif de commande pour un moteur å induction à au moins deux enroulements de phase en tant que moteur d'entraînement d'une machine à traiter le linge dans lequel, pour maintenir une vitesse de rotation normale du tambour pour le traitement de pièces de linge mécaniquement non délicates, l'un des enroulements de phase est mis sous tension directement, l'autre à travers un condensateur de service.CONTROL DEVICE FOR AN INDUCTION MOTOR
HAS AT LEAST TWO PHASE WINDINGS AS A MOTOR
FOR DRIVING A LAUNDRY TREATMENT MACHINE
The present invention relates to a control device for an induction motor with at least two phase windings as a motor for driving a machine for treating laundry in which, to maintain a normal rotation speed of the drum for treatment of mechanically non-delicate laundry items, one of the phase windings is energized directly, the other through a service capacitor.

On connaît un tel dispositif de commande par le manuel AEG-Handbuch, tome 4, "Moteurs monophasés" de
Armin Richter, pages 34 et 35. On y décrit par exemple sur la figure 2/41 et dans le texte, paragraphe 2.4.2., une commande pour moteur à deux enroulements de phase avec condensateur de service. Au paragraphe 2.7. pages 50 et suivantes du même ouvrage, on traite de commandes à inversion de sens de marche pour de tels moteurs. On voit sur la figure 2/69 une commande réversible appropriée d'un moteur à deux enroulements de phase, lesquels sont identiques, et un condensateur de service.Such a control device is known from the AEG-Handbuch manual, volume 4, "Single-phase motors" from
Armin Richter, pages 34 and 35. There is described, for example in FIG. 2/41 and in the text, paragraph 2.4.2., A control for a motor with two phase windings with service capacitor. In paragraph 2.7. pages 50 et seq. of the same work, we deal with reversing direction controls for such motors. FIG. 2/69 shows an appropriate reversible control of a motor with two phase windings, which are identical, and a service capacitor.

Pour diminuer la vitesse de rotation d'un tel moteur, il est généralement usuel de réaliser les moteurs d'entraînement des machines à traiter le linge en des moteurs à induction à nombre de pôles variable qui comportent par exemple deux enroulements de stator séparés. De tels moteurs sont décrits au paragraphe 2.8.2.2. pages 55 et suivantes de l'ouvrage précité et représentés par exemple sur la figure 2/77. La complexité et le coût important de ces moteurs ressortent nettement de cet aperçu. De fortes exigence sont en outre posées à la commande de tels moteurs. To reduce the speed of rotation of such a motor, it is generally customary to produce the motors for driving the machines for treating linen using induction motors with a variable number of poles which comprise, for example, two separate stator windings. Such motors are described in paragraph 2.8.2.2. pages 55 et seq. of the above-mentioned work and shown for example in Figure 2/77. The complexity and the high cost of these engines are clearly apparent from this overview. High demands are also placed on the control of such motors.

L'invention a pour objet un dispositif de commande simple qui permette avec aussi peu que possible de pièces élémentaires supplémentaires une diminution du nombre de tours normal sans qu'il y ait à procéder à des modifications sur un moteur à induction à au moins deux enroulements de phase avec un seul enroulement statorique. The subject of the invention is a simple control device which allows, with as few additional elementary parts as possible, a reduction in the normal number of revolutions without there having to be any modifications to an induction motor with at least two windings. phase with a single stator winding.

Ce dispositif de commande est caractérisé par le fait que dans l'enroulement de phase branché directement sous tension se trouve un commutateur à ouverture qui est actionné en ce sens pour l'entraînement du tambour à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse normale. This control device is characterized in that in the phase winding connected directly under voltage there is an opening switch which is actuated in this direction for driving the drum at a rotational speed lower than the normal speed.

Pour produire la diminution de vitesse de rotation, il suffit, dans le cas le plus simple, d'un seul commutateur à ouverture supplémentaire à l'aide duquel on met hors circuit l'enroulement de phase alimenté encore directement pendant le démarrage. Le moteur ne tourne plus ensuite qu'au moyen de l'enroulement de phase fonctionnant avec résistance additionnelle (condensateur de démarrage et de service). To produce the reduction in rotational speed, it is sufficient, in the simplest case, with a single additional opening switch with the aid of which the phase winding still supplied directly switched off during startup. The motor then turns only by means of the phase winding operating with additional resistance (start and service capacitor).

Si liron veut en outre pouvoir inverser le sens de marche du moteur, comme par exemple dans les commandes de machines à laver, on utilise avantageusement une extension de l'invention selon laquelle les extrémités extérieures des deux enroulements de phase sont reliées entre elles par un branchement en série du commutateur à ouverture, du condensateur de service et d'un autre commutateur à ouverture, et, lors de l'entraînement à vitesse de rotation plus basse, la tension est amenable, à travers un commutateur à deux directions, à celui des deux côtés du condensateur de service, dont le commutateur à ouverture est actionné. If Liron also wants to be able to reverse the direction of the motor, as for example in the controls of washing machines, an extension of the invention is advantageously used according to which the outer ends of the two phase windings are connected together by a series connection of the opening switch, the service capacitor and another opening switch, and, when driving at a lower speed, the voltage can be brought, via a two-way switch, to that on both sides of the service capacitor, the opening switch of which is actuated.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel
la figure 1 représente un dispositif de commande permettant le fonctionnement du moteur dans un seul sens de rotation à petite ou à grande vitesse
les figures 2 à 4 représentent diverses phases de commande pour le démarrage et le fonctionnement du moteur selon la figure i à basse vitesse et à vitesse normale
la figure 5 représente un dispositif de commande à l'aide duquel on peut obtenir un fonctionnement réversible du moteur à basse vitesse ou à vitesse normale dans chaque sens de rotation
la figure 6 est un diagramme de commutations, pour le dispositif de commande selon la figure 5
la figure 7 est un diagramme de couple moteur, en fonction de la vitesse de rotation, d'un moteur doté d'un dispositif de commande selon les figures 1 ou 5.The invention will be better understood using the detailed description of two embodiments taken as nonlimiting examples and illustrated diagrammatically by the appended drawing, in which
Figure 1 shows a control device allowing the operation of the motor in a single direction of rotation at low or high speed
Figures 2 to 4 show various control phases for starting and operating the engine according to Figure i at low speed and normal speed
FIG. 5 represents a control device using which it is possible to obtain a reversible operation of the motor at low speed or at normal speed in each direction of rotation
FIG. 6 is a switching diagram, for the control device according to FIG. 5
FIG. 7 is a diagram of engine torque, as a function of the speed of rotation, of an engine provided with a control device according to FIGS. 1 or 5.

Dans les dispositifs de commande selon les figures 1 à 5, on s'est borné chaque fois à ne représenter du moteur que l'enroulement statorique avec ses trois enroulements de phase 1 à 3. L'extrémité de l'enroulement de phase 3 est reliée au neutre Mp des lignes d'alimentation en courant R Mp. Dans le dispositif selon les figures 1 à 4, l'enroulement de phase 1 est branché directement sous tension à travers un commutateur à quatre positions 4.1, tandis que l'extrémité extérieure de l'enroulement de phase 2 est reliée également à la ligne R sous tension, mais cela à travers un condensateur de démarrage et de service 5 et un deuxième interrupteur à quatre positions 4.2. In the control devices according to FIGS. 1 to 5, each time we have limited ourselves to representing the motor only as the stator winding with its three phase windings 1 to 3. The end of the phase winding 3 is connected to the neutral Mp of the power supply lines R Mp. In the device according to FIGS. 1 to 4, the phase winding 1 is connected directly under voltage through a four-position switch 4.1, while the outer end of the phase winding 2 is also connected to the line R energized, but this through a start-up and service capacitor 5 and a second four-position switch 4.2.

Les commutateurs 4.1 et 4.2 sont couplés mécaniquement entre eux et reliés à un bouton poussoir 4 3 qui, sur la figure 1, est à la position de départ 0, en laquelle les enroulements 1, 2 et 3 du moteur sont complètement séparés de la ligne R. Le bouton poussoir 4. The switches 4.1 and 4.2 are mechanically coupled together and connected to a push button 4 3 which, in FIG. 1, is in the starting position 0, in which the windings 1, 2 and 3 of the motor are completely separated from the line A. The push button 4.

3 peut encore prendre trois autres positions I à III, dans lesquelles les commutateurs 4.1 et 4.2 établissent les jonctions conformes aux figures 2 à 4. Dans la position de commande I, les commutateurs 4.1 et 4.2 relient les enroulements de phase 1 et 2 à la ligne de tension R et le condensateur 5 sert alors de condensateur de démarrage dans le circuit de l'enroulement de phase 2. On ne maintient cependant la position de commande I que pour un court moment jusqu'à ce que le moteur ait atteint approximativement sa vitesse nominale. En même temps les contacts mobiles des commutateurs 4.1 et 4.2 sont en appui sur leurs contacts fixes respectifs 4.11 et 4.21.3 can also take three other positions I to III, in which the switches 4.1 and 4.2 establish the junctions in accordance with FIGS. 2 to 4. In the control position I, the switches 4.1 and 4.2 connect the phase windings 1 and 2 to the voltage line R and the capacitor 5 then serves as a starting capacitor in the phase winding circuit 2. However, the control position I is only maintained for a short time until the motor has approximately reached its nominal speed. At the same time the movable contacts of switches 4.1 and 4.2 are supported on their respective fixed contacts 4.11 and 4.21.

On s'en tient normalement aussi à la position de démarrage pour maintenir la vitesse de rotation normale du tambour sans avoir besoin à cet effet d'une autre position de commande du commutateur. Pour entraîner le tambour à une vitesse de rotation plus faible que la vitesse normale, on transfère à l'aide de leur bouton poussoir 4.3 les commutateurs 4.1 et 4.2 à la position de commande Il, si bien qu'il en résulte un branchement selon la figure 3 dans lequel le contact mobile du commutateur 4.1 se trouve entre les contacts fixes 4.11 et 4.13 sans relier l'enroulement de phase 1 à la ligne
R. Le contact mobile du commutateur 4.2 est alors relié au contact fixe 4.22 et établit le circuit entre l'enroulement de phase 2 et la ligne R à travers le condensateur de service 5.Dans cette position, le moteur tourne, par l'effet dudit condensateur 5 agissant en résistance additionnelle capacitive, à une vitesse plus faible que la vitesse normale. Les données électriques de l'enroulement 2 et du condensateur 5 déterminent la valeur de cette vitesse de rotation plus basse.We normally also stick to the start position to maintain the normal rotation speed of the drum without the need for this purpose another control position of the switch. To drive the drum at a lower speed than the normal speed, the switches 4.1 and 4.2 are transferred using their push button 4.3 to the control position II, so that a connection results according to the Figure 3 in which the movable contact of the switch 4.1 is between the fixed contacts 4.11 and 4.13 without connecting the phase 1 winding to the line
A. The movable contact of switch 4.2 is then connected to fixed contact 4.22 and establishes the circuit between phase 2 winding and line R through the service capacitor 5. In this position, the motor turns, by the effect of said capacitor 5 acting in additional capacitive resistance, at a speed lower than the normal speed. The electrical data of the winding 2 and the capacitor 5 determine the value of this lower speed of rotation.

Si le moteur doit tourner à sa vitesse normale, on met par le bouton poussoir 4.3 les commutateurs 4.1 et 4. 2 à la position de commande III, dans laquelle leurs contacts mobiles appuient sur les contacts fixes 4.13 et 4.23. Dans cette position représentée sur la figure 4, l'un des enroulements, 1, est relié de la façon usuelle directement à la ligne sous tension R, l'autre 2 l'étant à travers le condensateur de service 5. Ce dernier sert de condensateur de rotation de phase dans les positions de commande selon les figures 2 et 4. If the motor is to run at its normal speed, the switches 4.1 and 4.2 are set via the push button 4.3 to the control position III, in which their movable contacts press on the fixed contacts 4.13 and 4.23. In this position shown in Figure 4, one of the windings, 1, is connected in the usual way directly to the live line R, the other 2 being through the service capacitor 5. The latter serves as phase rotation capacitor in the control positions according to figures 2 and 4.

Le diagramme de couple moteur en fonction de la vitesse de rotation selon la figure 7 représente la variation du couple moteur M'ior. dans la position de commande pour vitesse de rotation normale et M',ed dans la position de commande pour vitesse de rotation réduite. The engine torque diagram as a function of the rotation speed according to FIG. 7 represents the variation of the engine torque M'ior. in the control position for normal speed and M ', ed in the control position for reduced speed.

La vitesse de rotation normale nOr. et la vitesse de rotation réduite naed sont maintenues par l'équilibre entre le couple moteur M chaque fois correspondant et le couple résistant LM représenté par la courbe en trait discontinu. A la vitesse de rotation de démarrage nA n intervient le transfert des commutateurs 4.1 et 4.2 de la position de commande selon la figure 2 à celle selon la figure 3.Le moteur suit consécutivement la caractéristique MRed. Si l'on prend aussitôt ensuite la position de commande de la figure 4, la caractéristique du moteur revient à MHorr. Par un choix approprié des grandeurs électriques des enroulements et du condensateur, on peut accorder entre elles les caractéristiques de couple moteur M'ors et MR.d en sorte que les vitesses de rotation nuori et nRBd présentent entre elles l'écart désiré.Normal rotation speed nOr. and the reduced speed naed are maintained by the equilibrium between the motor torque M each corresponding and the resistive torque LM represented by the curve in broken lines. At the starting rotation speed nA, the switches 4.1 and 4.2 are transferred from the control position according to FIG. 2 to that according to FIG. 3. The motor follows the characteristic MRed consecutively. If we immediately take the control position of Figure 4, the motor characteristic returns to MHorr. By an appropriate choice of the electrical magnitudes of the windings and of the capacitor, the characteristics of the motor torque M'ors and MR.d can be granted to each other so that the rotational speeds nuori and nRBd have the desired difference between them.

Avec le dispositif de commande représenté sur la figure 5, le moteur peut fonctionner avec inversion du sens de marche à la façon usuelle. On a disposé à cet effet en commutateur réversible dans les circuits des enroulements de phase 1 et 2 un commutateur à deux directions 6 pouvant être actionné par un appareil de commande interne de la machine à traiter le linge. Les contacts fixes 6.11 et 6.12 du commutateur à deux directions 6 sont reliés, d'une part chacun à une extrémité du condensateur 5, d'autre part chacun aussi à un contact mobile 7.1, 8.1 de deux commutateurs à ouverture 7 et 8 pouvant également être actionnés par un appareil de commande interne. Les contacts fixes 7.11 et 8.11 des commutateurs 7 et 8 sont reliés aux extrémités extérieures des deux enroulements de phase 1 et 2. With the control device shown in FIG. 5, the motor can operate with reversing the direction of travel in the usual way. To this end, a two-way switch 6 can be actuated by a reversible switch in the circuits of the phase windings 1 and 2, which can be actuated by an internal control device of the machine for treating the laundry. The fixed contacts 6.11 and 6.12 of the two-way switch 6 are connected, on the one hand each to one end of the capacitor 5, on the other hand each also to a movable contact 7.1, 8.1 of two opening switches 7 and 8 which can also be operated by an internal control device. The fixed contacts 7.11 and 8.11 of switches 7 and 8 are connected to the outer ends of the two phase windings 1 and 2.

Le diagramme de commutations de la figure 6 permet de suivre le fonctionnement du dispositif selon la figure 5. A l'instant tO, deux interrupteurs à ouverture 7 et 8 sont actionnés, c'est- & dire que leurs contacts mobiles 7.1 et 8.1 sont reliés au contacts fixes 7.11 et 8.11. A l'instant tl, le contact mobile 6.1 du contacteur à deux directions 6 se déplace vers le contact fixe 6.11, si bien que les enroulements de phase 1 et 2 sont désormais reliés à la ligne sous tension R, l'enroulement de phase 1 directement, l'enroulement de phase 2 à travers le condensateur de démarrage et de service 5 (situation de branchement comparable à celle de la figure 2).Après le démarrage du moteur, c'est-àdire à l'instant t2, le commutateur 7 s'ouvre, si bien que l'enroulement de phase 1 cesse d'être alimenté et que l'enroulement de phase 2 reste seul sous tension, à vrai dire à travers le condensateur 5. Ce dernier agit désormais, conformément à la position de commande selon la figure 3, en résistance additionnelle capacitive pour les enroulements 2 et 3. A l'instant t3, le commutateur à deux directions 6 reprend sa position médiane, dans laquelle le contact mobile 6.1 ne touche ni le contact fixe 6.11 ni le contact 6.12. Le moteur reste donc arrêté. A l'instant t4, il faut préparer à nouveau le démarrage du moteur et l'on referme en conséquence le commutateur 7. Quant au commutateur 8, il est encore fermé.A l'instant t5, on met le moteur en marche dans le sens opposé, du fait que l'on amène alors le commutateur 6 à une position en laquelle le contact mobile 6.1 est relié au contact fixe 6.12. Dans cette position de commande, l'enroulement de phase 2 est mis sous tension directement, et l'enroulement de phase 1 à travers le condensateur de démarrage 5. Après le démarrage, c'est-à-dire & l'instant t6, on ouvre le commutateur 8, si bien que l'enroulement de phase 2 précédemment branché directement sous tension se trouve mis hors circuit et que l'enroulement de phase 1 n'est plus sous tension qu'à travers la résistance additionnelle capacitive du condensateur 5. En conséquence, dans ce sens de rotation aussi, le moteur tourne dorénavant à la vitesse de rotation réduite nR.d. The switching diagram of FIG. 6 makes it possible to follow the operation of the device according to FIG. 5. At time t0, two opening switches 7 and 8 are actuated, that is to say that their movable contacts 7.1 and 8.1 are connected to fixed contacts 7.11 and 8.11. At time tl, the movable contact 6.1 of the two-way contactor 6 moves towards the fixed contact 6.11, so that the phase windings 1 and 2 are now connected to the live line R, the phase winding 1 directly, the phase 2 winding through the starting and service capacitor 5 (connection situation comparable to that of Figure 2) .After starting the engine, i.e. at time t2, the switch 7 opens, so that the phase 1 winding ceases to be supplied and the phase 2 winding remains alone energized, in fact through the capacitor 5. The latter now acts, in accordance with the position control device according to FIG. 3, in additional capacitive resistance for the windings 2 and 3. At time t3, the two-way switch 6 returns to its middle position, in which the movable contact 6.1 does not touch the fixed contact 6.11 nor the contact 6.12. The engine therefore remains stopped. At time t4, it is necessary to prepare again for starting the engine and the switch 7 is closed accordingly. As for switch 8, it is still closed. At time t5, the engine is started in the opposite direction, since the switch 6 is then brought to a position in which the movable contact 6.1 is connected to the fixed contact 6.12. In this control position, the phase 2 winding is directly energized, and the phase 1 winding through the starting capacitor 5. After starting, that is to say at time t6, the switch 8 is opened, so that the phase winding 2 previously connected directly under voltage is switched off and that the phase winding 1 is only energized through the additional capacitive resistance of the capacitor 5 Consequently, also in this direction of rotation, the motor now rotates at the reduced rotation speed nR.d.

Si, à l'instant t7, on remet le commutateur à deux directions 6 dans sa position médiane, le moteur s'arrête de nouveau ; le jeu des commutations peut alors reprendre comme à l'instant tO.If, at time t7, the two-way switch 6 is returned to its middle position, the motor stops again; the set of commutations can then resume as at time t0.

On reconnaît au moyen des exemples précités combien le coût et la complexité de la réalisation d'une réduction de vitesse de rotation à partir de la vitesse nominale sont faibles. Etant donné que dans les commandes de machines à traiter le linge il existe habituellement de toute façon déjà plusieurs commutateurs dans le circuit du moteur, la réduction de la vitesse exige uniquement une piste de cames modifiée dans l'appareil de commande de programme chaque fois considéré. S'il n'existe pas de tels commutateurs, la dépense et la complication supplémentaires que représentent deux commutateurs sont encore bien inférieures à celles qui correspondent à la réduction de la vitesse de rotation par un moteur à nombre de pôles variable, lequel nécessite de toute façon des contacts de commande particuliers pour le changement du nombre de piles et représente en outre par lui-même un coût et une complication supplémentaires considérables. It is recognized from the above examples how low the cost and complexity of achieving a reduction in rotational speed from the nominal speed. Since there are usually several switches in the control system for laundry machines in the motor circuit anyway, speed reduction requires only a modified cam track in the program control unit each time considered . If there are no such switches, the additional expense and complication of two switches is still much less than that which corresponds to the reduction of the speed of rotation by a motor with variable number of poles, which requires all way of special control contacts for changing the number of batteries and also represents by itself a considerable additional cost and complication.

Claims

1. Control device for an induction motor with at least two phase windings as a motor for driving a machine for treating laundry in which, to maintain a normal rotation speed of the drum for the treatment of pieces of laundry mechanically non-delicate, one of the two windings is energized directly, the other through a service capacitor, characterized in that in the phase winding (1) connected directly under voltage (line R) is an opening switch (4.1, 7, 8) which is actuated in this direction for driving the drum at a rotational speed (nRed) lower than the normal speed (n "cry).

2. Control device according to claim 1 characterized in that the outer ends of the two phase windings (1 and 2) are interconnected by a series connection of the opening switch (7), of the service capacitor (5 ) and another opening switch (8) and that, when driving at a lower speed (nR.d), the voltage (line R) can be brought through a two-way switch (6 ) to that on both sides of the service capacitor (5) whose opening switch (7 or 8) is actuated.