NL8201503A

NL8201503A - Schakeling voor het starten van een motor.

Info

Publication number: NL8201503A
Application number: NL8201503A
Authority: NL
Original assignee: Andrew Zaderej
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1983-11-01
Also published as: DE3213728A1; GB2117581B; US4468604A; GB2117581A; FR2525412A1

Description

% N/30.904-dV/f. h^4:

Schakeling voor het starten van een motor.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op schakelingen voor het starten van eenfasige, elektrische wisselstroominductiemotoren en meer in het bijzonder op een schakeling voor het starten van een motor door 5 het tijdelijk bekrachtigen van de startwikkelingketen van een dergelijke motor.

De werking van een elektrische inductie-motor eist in het algemeen, dat de richting van de elektrisch geïnduceerde magnetische velden in de motor in de tijd va-10 rieert. Indien een meerfasige elektrische spanningsbron beschikbaar is, kan aan deze eis gemakkelijk worden voldaan door veldwikkelingen, die elk door een andere fase worden bekrachtigd, zodanig om de rotor van de motor op te stellen, dat de magnetische velden, die door de afzonderlijke veld-15 of hoofdwikkelingen worden geproduceerd, vectorieel bij elkaar worden opgeteld, zodat een roterend magnetisch veld wordt verkregen, dat door de rotor wordt gevolgd. Daarentegen vereisen eenfasemotoren gewoonlijk een ander ontwerp, althans gedurende een korte op het aanzetten volgende periode, om te 20 bereiken dat de wikkelingen in de motor magnetische velden produceren met een roterend karakter. Als de motor eenmaal is gestart, zal de roterende rotor zelf aanleiding geven tot geïnduceerde magnetische velden,zodat een tweepolige veldwikkeling de rotatie van de rotor kan handhaven en een 25 koppel hierop kan overbrengen, zodat de motor nuttig werk kan verrichten. Een van de vele ontwerpen voor het starten van een motor bestaat uit het aanbrengen van een startwikkeling, die slechts gedurende een korte tijdperlode na het aanzetten wordt bekrachtigd om de motor tot de werksnelheid te laten 30 aanlopen, waarna de bekrachtiging wordt beëindigd. Zowel de motor met gedeelde fase als de condensatorstart-motor maken van een dergelijk ontwerp gebruik.

Een bekende standaardmethode bestaat uit het gebruik van een centrifugaalschakelaar voor het bekrachti-35 gen van de startwikkeling gedurende de korte periode, die volgt op het aanzetten van de motor. Dergelijke schakelaars zijn in serie geschakeld met de startwikkelingen van de motor en zijn van het normaal gesloten type. Zij zijn op de rotor 8201503 -2-

* * V

van de motor gemonteerd en hun contacten zijn zodanig aangebracht , dat een centrifugaalkracht op de bevestiging van het ene contact dit contact radiaal buitenwaarts zal doen bewegen , in een van het andere contact afgekeerde richting, als de 5 rotor, waarop de schakelaar is gemonteerd, een voorafbepaalde rotatiesnelheid bereikt.

Hoewel een centrifugaalschakelaar een eenvoudig middel vormt voor het tijdelijk bekrachtigen van de startwikkeling van een motor, is de toepassing hiervan 10 niet zonder problemen geweest. Een centrifugaalschakelaar is betrekkelijk kostbaar en heeft een beperkte levensduur.

De schakelaar moet na een aantal maak- en verbreekbewegingen worden vervangen. Deze levensduurbegrenzing kan een belangrijke economische factor vormen, als een motor wordt gebruikt 15 in. <een toepassing, waarbij de motor herhaaldelijk met regelmatige tussenpozen in werking wordt gesteld.

De uitvinding beoogt een schakeling voor het starten van een motor van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen met een aanmerkelijk grotere levensduur in 20 vergelijking met de bekende centrifugaalschakelaars, terwijl de kostprijs van de schakeling veel lager is.

Hiertoe wordt de schakeling volgens de uitvinding gekenmerkt door een triac, die met zijn hoofdaan-sluitklemmen in serie is geschakeld met de startwikkelingke-25 ten, en door een schakelcircuit met een eerste en een tweede ingangsklem en een poortklem, waarbij het schakelcircuit met zijn ingangsklemmen parallel is geschakeld aan de serie-schakeling van de triac en startwikkelingketen, waarbij de tweede ingangsklem van het schakelcircuit is verbonden met 30 de hoofdaansluitklem van de triac, die tegenover de andere, met de startwikkelingketen verbonden hoofdaansluitklem ligt, terwijl de poortklem van het schakelcircuit is aangesloten op de poort van de triac, welk schakelcircuit is voorzien van een instelweerstand, die tussen de poortklem en de tweede 35 ingangsklem is geschakeld en van een tijdorgaan, dat tussen de eerste ingangsklem en de poortklem is geschakeld en een relatief lage effectieve weerstand tussen de eerste ingangsklem en de poort van de triac vormt gedurende een voorafbepaalde tijdperiode, die volgt op het aansluiten van de motor 40 op een elektrische bron en vervolgens een relatief hoge effec- 8201503 -3- 1 tieve weerstand vormt tussen de eerste ingangsklem en de poort van de triac‘-;

Volgens de uitvinding wordt de bekende centrifugaalschakelaar vervangen door een startschakeling, 5 Waarbij geen sluiten en verbreken van contacten nodig is, zodat de schakeling een veel grotere levensduur zal vertonen dan de bekende centrifugaalschakelaar. Bovendien kan de schakeling volgens de uitvinding tegen lagere kosten worden vervaardigd dan de centrifugaalschakelaar en de hierbij 10 behorende apparatuur, die nodig is voor het gebruik van een centrifugaalschakelaar voor het tijdelijk bekrachtigen van de startwikkeling van een motor. Er is bij toepassing van de schakeling volgens de uitvinding bijvoorbeeld geen elektrische verbinding nodig tussen de startwikkeling en een compo-15 nent van de startschakeling op de rotor, zoals bij een op de rotor gemonteerde centrifugaalschakelaar nodig is, zodat de sleepringen, die nodig zijn bij gebruik van de centrifugaalschakelaar om deze te verbinden met de startwikkeling, kunnen worden weggelaten. Bovendien is de schakeling volgens de uit-20 vinding geschikt voor fabricage met behulp van de monolithische halfgeleidertechnologie, zodat een verdere verlaging van de kosten kan worden gerealiseerd door een massaproductie van de belangrijkste onderdelen van de schakeling volgens de uitvinding met behulp van deze technologie.

25 Bij de schakeling volgens de uitvinding is de centrifugaalschakelaar vervangen door de triac,’ terwijl het schakelcircuit slechts gedurende een korte periode na het aanzetten van de motor een poortsignaal aan de triac levert. Hierna vormt het schakelcircuit een relatief grote weerstand 30 in de poortketen van de triac, waardoor wordt verhinderd, dat de triac opnieuw geleidend wordt als de spanning over de hoofdaansluitklemmen hiervan sinusvormig in tijd varieert. Zodra derhalve de grote weerstand in de poortketen van de triac is gevormd, zal de triac uitschakelen, *zodat de start-35 wikkeling wordt losgekoppeld van de elektrische voedingsbron van de motor.

De uitvinding wordt hierna nader toege-licht aan de hand van de tekening, waarin enkele uitvoerings-yoorbeelden van de schakeling volgens de uitvinding zijn weer-40 gegeven.

8201503 y.

♦ * -4-

Fig. 1 is een schema van een uitvoeringsvorm van de motorstartschakeling volgens de uitvinding, waarbij deze is aangesloten op de startwikkeling van een condensators tart-motor.

5 Fig. 2 is een schema van een tweede uit voeringsvorm van het schakelcircuit van de schakeling volgens de uitvinding, welke in het bijzonder geschikt is voor fabricage onder toepassing van de monolithische halfgeleidertech-nologie.

10 Fig. 3 is een met fig. 1 overeenkomend schema van een derde uitvoeringsvorm van de schakeling volgens de uitvinding.

Fig. 4 is een schema van een vierde uitvoeringsvorm van de schakeling volgens de uitvinding.

15 Fig. 5 is een schema van een vijfde uitvoeringsvorm van de schakeling volgens de uitvinding.

In fig. 1 is een schema weergegeven van een motorstartschakeling 10. Om aan te geven op welke wijze de motorstartschakeling 10 met een motor is verbonden, is in 20 fig. 1 tevens schematisch de startwikkeling 12 en de start-condensator 14 van een condensatorstartmotor weergegeven, waarbij de schakeling 10 kan worden toegepast. Tevens zijn de aansluitklemmen 16 en 18 weergegeven via welke de startwikkeling 12 van elektrische energie wordt voorzien. Zoals 25 op zichzelf bekend is, kunnen de aansluitklemmen 16 en 18 de ingangsklemmen van de motor zijn, doch dit behoeft niet per se het geval te zijn. De motorstartschakeling 10 omvat een triac 20, waarbij, als de motorstartschakeling 10 wordt toegepast bij een condensatorstart-motor, de ene hoofdaan-30 sluitklem van de triac 20 is verbonden met de ene aansluit-klem van de condensator 14 via een geleider 22 en de andere hoofdaansluitklem van de triac 20 is verbonden met de aan-sluitklem 16 via geleiders 24 en 26. De andere aansluitklem van de condensator 14 is via een geleider 28 verbonden met 35 het ene uiteinde van de startwikkeling 12, terwijl het andere uiteinde van de startwikkeling 12 is aangesloten op de aan-sluitklem 18 via geleiders 30 en 32. Hieruit volgt, dat de triac 20 met zijn hoofdaansluitklemmen in serie is geschakeld met de startwikkeling 12 en de condensator 14, waarbij de in 40 serie geschakelde triac 20,de wikkeling 12 en de condensator 8201503 -5- f · 14 tussen de aansluitklemmen 16 en 18 zijn geschakeld, die elektrische energie aan de startwikkeling 12 leveren als de motor, waarvan de wikkeling 12 deel uitmaakt, op een elektrische voedingsbron wordt aangesloten.

5 Het gebruik van de beschreven motorstart- schakeMng 10 is niet beperkt tot toepassing bij een con-densatorstart-motor. De motorstartschakeling 10 kan bijvoorbeeld worden toegepast bij een motor met gedeelde fase, in welke geval de ene hoofdaansluitklem van de triac 20 10 rechtstreeks met het ene uiteinde van de wikkeling 12 is verbonden. Een dergelijke motor heeft geen startcondensator, zoals de condensator 14. Voor toepassing van de motorstart-schakeling 10 is het voldoende dat de motor, waarbij de schakeling wordt toegepast, een startwikkeling omvat, zoals 15 de wikkeling 12 en dat de triac 20 in serie is geschakeld met deze wikkeling tussen de aansluitklemmen, die de energie aan de startwikkeling leveren. De startwikkeling 12 bij een motor met gedeelde fase of de combinatie van startwikkeling 12 en startcondensator 14 bij een condensatorstartmotor zal 20 hierna worden aangeduid met de algemene uitdrukking "start-wikkelingketen". „

De schakeling 10 is voorts voorzien van een schakelcircuit 34 met een eerste ingangsklem 36 en een tweede ingangsklem 38. Het schakelcircuit 34 is parallel ge*-25 schakeld aan de in serie geschakelde wikkeling 12 en triac 20 (en condensator 14 bij een condensatorstartmotor) door de eerste ingangsklem 36 met de geleider 32 te verbinden en de tweede ingangsklem 38 met de geleider 26. Dat wil zeggen de eerste ingangsklem 36 is elektrisch verbonden met het 30 uiteinde van de wikkeling 12, dat tegenover het uiteinde ligt dat via de condensator 14 bij een condensatorstartmotor of rechtstreeks bij een motor met gedeelde fase is verbonden met de ene hoofdaansluitklem van de triac 20, terwijl de tweede ingangsklem 38 elektrisch is verbonden met de andere 35 hoofdaansluitklem van de triac 20. Het schakelcircuit 34 heeft voorts een poortklem 40, die is verbonden met de poort van de triac 20 via een geleider 42.

Het schakelcircuit 34 omvat een instel-weerstand 44, die via geleiders 46 en 48 tussen de tweede 40 ingangsklem 38 en de poortklem 34 is geschakeld, alsmede een 8201503 -6- ' tijdcircuit 50, dat een belastingsweerstand 52 omvat, die is verbonden met de eerste ingangsklem 36 via een geleider 54.

De weerstanden 44 en 52 hebben een relatief lage weerstands-waarde; dat wil zeggen in de orde van enkele k _/2_ , zodat 5 indien het uiteinde van de weerstand 52, dat tegenover de eerste ingangsklem 36 ligt, rechtstreeks met de poortklem 40 wordt verbonden, een relatief lage weerstandsweg tot stand zal worden gebracht tussen de eerste ingangsklem 36 en de poort van de triac 20, zodat de triac 20 in een geleidende 10 toestand wordt gebracht nabij het beging van elke halve periode van het variërende potentiaalverschil over de in serie geschakelde triac 20 en startwikkeling 12. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij de triac 20 bestaat uit een Q4015LS/ER3789/4 triac, vervaardigd 15door Teccor Electronics, Inc., Euless, Texas, bedraagt de weerstandswaarde van de weerstanden 44 en 52 respectievelijk 1.000 en 800 JL·.

Het tijdcircuit 50 is voorts voorzien van een conventionele tweefasige gelijkrichterbrug 56 met 20ingangsklemmen 56 en 60, die respectievelijk via een geleider 62 met het tegenover de eerste ingangsklem 36 liggende uiteinde van de weerstand 52 en via de geleider 48 met de poortklem 40 van het schakelcircuit 34 zijn verbonden. Tussen de uitgangsklemmen van de gelijkrichterbrug 56 zijn een aantal 25componenten geschakeld, zodat ter illustratie de positieve uitgangsklem 64 van de brug 56 is verbonden met een gemeenschappelijke leiding 66 en de negatieve uitgangsklem 58 van de brug 56 is verbonden met een gemeenschappelijke leiding 70. Zoals duidelijk zal zijn zal een kortsluiting tussen de 3Qleidingen 66 en 70; dat wil zeggen tussen de uitgangsklemmen van de gelijkrichterbrug 56, een rechtstreeks verbinding via de brug 56 vormen tussen het tegenover de eerste ingangsklem 36 liggende uiteinde van de weerstand 52 en de poortklem 40, zodat, indien de leidingen 66 en 70 rechtstreeks met elkaar 35worden verbonden, de triac 20 in de geleidende toestand zal worden gebracht en een wisselstroom door de startwikkeling 12 zal laten vloeien, zoals hierboven reeds werd besproken. Aangezien de uitgang van de brug 56 een tweefasig gelijkgerichte sinusgolfvorm zal leveren als de spanning over de aansluit-40klemmen 18 en 20, die elektrische energie aan de startwikke- 8201503 ί * -7- ling 12 leveren, een sinusvormige wisselstroom is, kan bovendien een verbinding, welke een kortsluiting benadert, tussen de leidingen 66 en 70 worden gevormd door middel van een gestuurde gelijkrichter (thyristor of SCR), welke tussen de 5 leidingen 66 en 70 is geschakeld, zoals in fig. 1 is afge- beeld. Zoals is aangegeven, is de anode van een eerste SCR 72 66 verbonden met de leiding via een geleider 74, terwijl de kathode van de eerste SCR 72 is verbonden met de leiding 70 via een geleider 76.

10 Het tijdcircuit 50 is voorts voorzien van een eerste SCR-poorttak 78, een uitschakelorgaan 80 en een tijdtak 82, welke een kortstondig ontsteken van de eerste SCR 72 veroorzaken, teneinde de triac 20 kortstondig in geleiding te brengen als de motor met de motorstartschakeling 15 10 wordt aangezet, zoals hierna zal worden beschreven. De uitdrukking "kortstondig" betekent een korte tijdperiode, die wordt bepaald door de keuze van de componenten van de tijdtak 82. Het uitschakelorgaan 80 bestaat bij voorkeur uit een tweede SCR, zoals in de tekening is weergegeven. Uit de hier-20 na volgende beschrijving zal blijken, dat het uitschakelorgaan 80 ook een transistor met een hoge stroomversterkingsfactor kan zijn. In een dergelijk geval zullen de collector, de emitter en de basis van deze transistor met de overige delen van het tijdcircuit 50 op dezelfde wijze worden verbonden als in 25 fig. 1 voor de anode, kathode en de poort van de SCR-uitvoe-ring van het uitschakelorgaan 80 is aangegeven.

De poorttak 78 is parallel geschakeld over de anode-kathode-aansluitingen van de eerste SCR 72 en omvat een eerste, tweede en derde weerstand 82, 84, 86.

30 Het ene uiteinde van de eerste weerstand 82 is verbonden met de leiding 70 via een geleider 88; het ene uiteinde van de derde weerstand 86 is verbonden met de leiding 66 via een geleider 90, terwijl de andere uiteinden van de eerste en de derde weerstand 82, 86 zijn verbonden met de tegenoverelkaar 35 liggende uiteinden van de tweede weerstand 84 via geleiders 92, resp. 94. Zoals hierna nog zal worden toegelicht, heeft de derde weerstand 86 een relatief hoge weerstandswaarde in vergelijking met de belastingsweerstand 52. Volgens de reeds genoemde voorkeursuitvoeringsvorm van de schakeling 10 be-40 draagt de weerstandswaarde van de derde weerstand 150k JX .

8201503 -8-

De poort van de eerste SCR 72 is via een geleider 96 verbonden met de geleider 92, die de eerste en de tweede weerstand 82 en 84 met elkaar verbindt.

De tijdtak 82 is op overeenkomstige wijze 5 parallel geschakeld over de anode-kathode-aansluitingen van de eerste SCR 72 en bestaat uit een tijdbepalende weerstand 98 in serie met een tijdbepalende condensator 100. Het ene uiteinde van de weerstand 98 is verbonden met de leiding 66 door een geleider 102; het andere uiteinde van de weer-10 stand 98 is verbonden met de ene aansluiting van de condensator 100 door een geleider 104; de andere aansluiting van de condensator 100 is verbonden met de leiding 70 door een geleider 106.

Volgens de reeds genoemde voorkeursuitvoe-15 ringsvorm van de motorstartschakeling 10 heeft de weerstand 98 een weerstandswaarde van 1 Μ -Λ- en heeft de condensator 100 een waarde van 22 pF.

Het uitschakelorgaan 80 is over de eerste en de tweede weerstand 82, 84 geschakeld, teneinde een kort-20 sluiting van deze weerstanden tot stand te brengen als het uitschakelorgaan 80 in een geleidende toestand wordt gebracht. Als het uitschakelorgaan 80 bestaat uit een SCR, is de anode hiervan verbonden met het knoqppint tussen de tweede weerstand 84 en de derde weerstand 86 door een gelei-25 der 108, terwijl de kathode via een geleider 110 met de leiding 70 is verbonden. De poort van het uitschakelorgaan 80 is in dit geval verbonden met het knooppunt van de weerstand 98 en de condensator 100 door een geleider 112. Als een transistor wordt gebruikt als uitschakelorgaan 80 zijn 30 de geleiders 108, 110 en 112 respectievelijk verbonden met de collector, de emitter en de basis van deze transistor.

Hierna wordt de werking van de schakeling volgens fig. 1 toegelicht.

Op het moment, dat de levering van elek-35 trische energie aan een motor met de motorstartschakeling IQ begint, dat wil zeggen bij het aanzetten van de motor, zal de condensator 100 gewoonlijk in een ongeladen toestand verkeren. De tijdcondensator 100 zal zich namelijk ontladen via de weerstand 98 en de poorttak 78 tussen de perioden, 40 waarin de motor werkzaam is.

8201503 r * -9-

Als elektrische energie aan de motor wordt geleverd, verschijnt een wisselstroomsignaal over de klemmen 16 , en 18 en tevens over de ingangsklemmen 36 en 38 van het schakelcircuit 34 via de verbindingen tussen de eerste in-5 gangsklem 36 en de aansluitklem 18 en de tweede ingangsklem 38 en de aansluitklem 16. Dit wisselstroomsignaal wordt toegevoerd aan de ingangsklemmen 58 en 60 van de tweefasige gelijkrichterbrug 56 via een belastingsweerstand 52, die tussen de eerste ingangsklem 36 van het schakelcircuit 34 en de 10 ingangsklem 58 van de brug 56 is geschakeld, en via de instelweerstand 44, die tussen de tweede ingangsklem 38 van het schakelcircuit 34 en de ingangsklem 60 van de brug 56 is geschakeld, zodat een tweefasig gelijkgericht sinusvormig signaal tussen de uitgangsklemmen 64 en 68 van de brug 56 zal 15 optreden. Aangezien de condensator 100 nog ongeladen is, zal de poort (of basis) van het uitschakelorgaan 80 zich op dezelfde potentiaal bevinden als de kathode (emitter) hiervan en zal het uitschakelorgaan 80 dienovereenkomstig eerst in een niet-geleidende toestand verkeren. De spanning over de 20 brug 56 wordt verdeeld door de poorttak 78 voor de eerste SCR, zodat een kleine elektrische potentiaal verschijnt over de eerste weerstand 82, dat wil zeggen tussen de poort en de kathode van de eerste SCR 72. Deze kleine elektrische potentiaal brengt de SCR 72 in een geleidende toestand, zodat 25 voor het in geleiding brengen van de triac 20 een kortsluiting optreedt tussen de leidingen 66 en 70. De eerste en tweede weerstand 82 en 84 zijn zodanig gekozen, dat slechts een zeer kleine uitgangsspanning van de brug 56 voldoende zal zijn om een voldoende spanningsval over de weerstand 82 te 30 ontwikkelen met het gevolg, dat zolang het uitschakelorgaan 80 in een niet-geleidende toestand verkeert, de eerste SCR 72 nagenoeg direct zal aanschakelen aan het begin van elke halve periode van de wisselspanning over de aansluitklemmen 16 en 18.Bij de reeds genoemde voorkeursuitvoeringsvorm kan 35 een dergelijke werking worden verkregen door de weerstands-waarden van de eerste en de tweede weerstand 82 en 84 resp.

1 kJLen 20 kJLkiezen, bij gebruik van een CR 203D, vervaardigd door Raytheon Company of Lexington,Massachusetts, als eerste SCR 72. Zolang het uitschakelorgaan 80 derhalve 40 in een niet-geleidende toestand blijft, is het tijdcircuit 8201503 -10- * ♦ 50 werkzaam als een lage weerstandsweg tussen de eerste in-gangsklem 36 van het schakelcircuit 34 en de poort van de triac 20, welke weg een effectieve weerstand heeft, die iets groter is dan de weerstand van de belastingsweerstand 52.

5 Het anode-kathode-potentiaalverschil over de SCR 72, zal gedurende het geleidend zijn hiervan, hoewel niet nul, klein zijn in vergelijking met de amplitude van het elektrische potentiaalverschil over de aansluitklemmen 16 en 18, zodat voor wat betreft het in geleiding brengen van de triac 20 10 de SCR 72 kan worden beschouwd als een kortsluiting, gedurende de tijd, dat de SCR 72 in de geleidende toestand verkeert. Het gevolg is, dat de triac 20 nagenoeg direct aanschakelt bij het begin van elke halve periode van het geleverde wisselstroomsignaal, zodat de triac als een gesloten schake-15 laar in serie met de startwikkeling 12 werkzaam is.

De uitgangsspanning van de brug 56 wordt behalve aan de poorttak 78 tevens geleverd aan de tijdtak 82, zodat het laden van de condensator 100 begint.

Op een bepaald ogenblik zal in afhankelijkheid van de keuze 20 van de componenten van de tak 82 een voldoende potentiaal over de condensator 100 optreden om het uitschakelorgaan 80 in een geleidende toestand te brengen. De condensator 100 zal zich opladen gedurende het geleidend zijn van de SCR 72 vanwege de anode-kathode-potentiaal over de SCR 72. Teneinde 25 te bereiken dat de lading op de condensator 100 voldoende wordt om het uitschakelorgaan 80 om te schakelen, is dit uitschakelorgaan 80 zodanig gekozen, dat slechts een zeer kleine ontsteekstroom nodig is. De CR 203J van Raytheon Company kan hiervoor bijvoorbeeld worden gebruikt. Doordat 30 het uitschakelorgaan 80 parallel is geschakeld aan de eerste en de tweede weerstand 82 en 84 heeft het geleidend worden van het uitschakelorgaan 80 tot gevolg, dat de stroom door de eerste weerstand 82 aanmerkelijk wordt verkleind met een hiermee gepaard gaande verkleining van de poort-kathode-35 potentiaal van de eerste SCR 72. De SCR 72 zal derhalve niet langer in de geleidende toestand worden gebracht aan het begin van elke halve periode van het wisseistroomsignaal over de aansluitklemmen J.6 en 18. De SCR 72 werkt nu als een onderbroken keten tussen de leidingen 66 en 70, zodat de stroom 40 naar de poort van de triac 20 via het uitschakelorgaan 80 8201503 -11- door de derde weerstand 86 zal vloeien. Aangezien de waarde van de weerstand 86 groot is in vergelijking met de waarde van de weerstand 52, is het tijdcircuit 50 werkzaam als een relatief hoge weerstandsbaan tussen de eerste ingangsklem 5 van het schakelcircuit 34 en de poort van de triac 20, waarbij de effectieve weerstandswaarde iets groter is dan de totale weerstandswaarde van de derde weerstand 86 en de belas tingsweers tand 82. Door de derde weerstand 86 derhalve met een veel hogere weerstandswaarde te kiezen dan de belas-10 tingsweerstand 52, kan de poortstroom van de triac 20 worden beperkt na de overgang van het uitschakelorgaan 80 naar· de geleidende toestand tot een waarde, die onvoldoende is om de triac 20 in de geleidende toestand te brengen, zodat de triac · 20 als een geopende schakelaar werkt na deze overgang.

15 Dientengevolge wordt de startwikkeling 12 kortstondig bekrachtigd na het aanzetten van de motor; dat wil zeggen, de startwikkeling 12 wordt bekrachtigd gedurende een voorafbepaalde tijdperiode, die nodig is om de condensator 100 op te laden tot een waarde, welke voldoende is om het uitschakelorgaan 80 20 in geleiding te brengen en wordt hierna niet meer bekrachtigd. Zoals bekend is, zal de vereiste bekrachtigingstijd van de startwikkeling 12 van een motor variëren met het type motor. Aangezien deze tijden echter bekend zijn en aangezien de tijd voor het geleidend maken van het uitschakelorgaan 80 kan wor-25 den gekozen door een geschikte keuze van de tijdbepalende weerstand 98 en de tijdbepalende condensator 100, kan de motorstartschakeling 10 worden aangepast aan nagenoeg elk type eenfasige wisselstroommotor, die een startwikkeling omvat, welke slechts gedurende een korte tijdperiode na het 3Q aanzetten van de motor dient te worden bekrachtigd.

In fig. 2 is een startcircuit 34a van een gewijzigde motorstartschakeling weergegeven, welke in het bijzonder geschikt is voor fabricage met behulp van de mono-lythische halfgeleidertechnologie. De onderdelen, die iden-35 tiek zijn met de onderdelen van het startcircuit 34 en die op dezelfde wijze in het schakelcircuit 34a zijn opgenomen als de onderdelen van het startcircuit 34, zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid als deze identieke onderdelen uit fig. 1. Het schakelcircuit 34a verschilt in verscheidene 40 opzichten van het startcircuit 34. De belastingsweerstand 52 8201503 -12- van het startcircuit 54 is vervangen door een belastings-weerstand 52a, die tussen de anode van de eerste SCR 72 en de leiding 66 is geschakeld met behulp van geleiders 74a en 75a, terwijl de eerste ingangsklem 36 rechtstreeks is 5 verbonden met de aansluitklem 58 van de brug 56 door een geleider 54a. Aangezien de onderdelen van het schakelcircuit 34a, die met een volle lijn in fig. 2 zijn weergegeven, op een silicumchip dienen te worden gevormd, is de geleider 106, die in het schakelcircuit 34 het ene uiteinde van de conden-10 sator 100 met de leiding 70 verbindt, bij het schakelcircuit 34a vervangen door een geleider 106a, die met de leiding 70 is verbonden en eindigt in een aansluitklem 107 op de sili-ciumchip, waarop de met een volle lijn in fig. 2 weergegeven onderdelen worden gevormd. Op overeenkomstige wijze is de 15 geleider 104 van het schakelcircuit 34 vervangen door een geleider 104a, die eindigt in een aansluitklem 105. Een tijdbepalende condensator 100a, die in fig. 2 met een onderbroken lijn is aangeduid, kan vervolgens in het tijdcircuit 34a worden opgenomen door deze condensator 100a op de aan-20 sluitklemmen 105 en 107 aan te sluiten. De werking van de motorstartschakeling met het startcircuit 34a is in hoofdzaak identiek aan die van de motorstartschakeling met het schakelcircuit 34. In dit geval zal de hoge weerstandsweg tussen de eerste ingangsklem 36 van het tijdcircuit 34a, 25 nadat het uitschakelorgaan 80 geleidend is geworden, in hoofdzaak worden gevormd door de weerstand van de derde weerstand 86 inplaats van door de totale weerstand van deze derde weerstand en de belastingsweerstand.

In fig. 3 is een derde uitvoeringsvorm 30 van de motorstartschakeling volgens de uitvinding weergegeven, waarvan het startcircuit 34b op andere wijze is uitgevoerd, Evenals bij het startcircuit 34a is de belastings-weerstand 52a bij het schakelcircuit 34b aangebracht tussen de anode van de eerste SCR 72 en de leiding 66. In dit geval 35 is echter de ingangsklem 58 van de brug 56 niet rechtstreeks verbonden met de eerste ingangsklem 36 van het schakelcircuit 34b. Evenals bij het schakelcircuit 34 omvat het schakelcircuit 34b geleiders 54 en 62, die zijn verbonden met de ingangsklem 58 van de brug 56 en de eerste ingangsklem 36 40 van het schakelcircuit 34b. Deze geleiders worden benut om 8201503 -13- een spanningsbegrenzer 120 tussen de eerste ingangsklem 36 van het schakelcircuit 34b en de ingangsklem 58 op te nemen/ zodat de spanning, die aan de overige onderdelen van het schakelcircuit 34b wordt geleverd, wordt begrensd. Een geschikte 5 spanningsbegrenzer voor toepassing bij het schakelcircuit 34b bestaat uit een NE-2 glimlichtbuis; in fig. 3 is de spanningsbegrenzer 120 getekend als een dergelijke glimlicht-buis. Het zal echter duidelijk zijn, dat de spanningsbegrenzer 120 uit elk geschikt orgaan kan bestaan; bijvoorbeeld een 10 rug-aan-rug geschakeld zenerdiodepaar, waarvan de V-I karakteristiek overeenkomt met die van een glimlichtbuis, zoals de NE-2. De toepassing van een spanningsbegrenzer is van voordeel als het gewenst is om de monolithische halfgeleider-technologie te gebruiken bij de fabricage van het startcir-15 cuit van de motorstartschakeling en de motorstartschakeling dient te worden toegepast bij een motor, waarbij de geleverde spanning de veilige werkspanning van een met een dergelijke technologie vervaardigd circuit overschrijdt. In dit geval kunnen alle onderdelen van het schakelcircuit 34b, behalve 2Q de spanningsbegrenzer 120 en de tijdbepalende condensator, op een siliciumchip worden gevormd, waarmee de tijdbepalende condensator en de spanningsbegrenzer vervolgens kunnen worden verbonden, zoals in fig. 3 is aangegeven. De werking van een motorstartschakeling met het schakelcircuit 34b komt evenals 25 die van een motorstartschakeling met het schakelcircuit 34a in hoofdzaak overeen met de werking van een motorstartschake-ling met het startcircuit 34.

In fig. 4 is een vierde uitvoeringsvorm van de motorstartschakeling volgens de uitvinding weergegeven 30 met een verder gewijzigd schakelcircuit. De aansluitklem 16 en de aansluitklemmen 58 en 60 van de tweefasige gelijkrich-terbrug 56 komen in functie en wezenlijke ligging overeen met de schakeling volgens fig. 1. Hoewel dit niet is weerge-geyen omvat de motorstartschakeling de startwikkeling 12 en 35 de startcondensator 14, die in serie zijn geschakeld tussen de aansluitklem 58 en de aansluitklem 130 van de schakeling uit fig. 4. De tijdbepalende weerstand 98 en de tijdbepalende condensator 100, het uitschakelorgaan of SCR 80, de poorttak-weerstand 82, 84 en 86, kortsluitschakelaar of SCR 72, de 40 belastingsweerstand 52a, de instelweerstand 44 en de triac 8201503 -14- 20 zijn zodanig geschakeld/ dat zij dezelfde functie verrichten als beschreven voor de schakelingen uit de fig. 1/ 2 en 3, Een zenerdiode 132 is tussen de poort van de SCR 80 en de geleider 104 geschakeld, welke geleider tussen de 5 weerstand 98 en de condensator 100 verloopt. De anode van de diode 132 is verbonden met de poort van de SCR 80, terwijl de kathode is aangesloten op de geleider 104. Een diode 134 is op de aangegeven wijze verbonden met de anode van de SCR 80 en de geleider 94, die tussen de weerstanden 84 en j.0 86 loopt. Een tweede diode 136 is op de aangegeven wijze verbonden met de anode van de SCR 80 en de geleider 104.

De dioden 134 en 136 verschaffen een stroom-isolatie gedurende het opladen van de condensator 100 en de hieropvolgende ontladingen van de condensator als de kort-15 sluitschakelaar of SCR 72 wordt uitgeschakeld. De condensator 100 zal zich ontladen via de diode 136 en de SCR 80, waarbij de diode 134 als een signaalblokkering werkzaam is. Nadat het uitschakelorgaan of de SCR 80 is aangeschakeld, vloeit een stroom door de diode 134, waarbij de diode 136 20 als een signaalblokkering werkt. De zenerdiode 132 tussen de poort van de SCR 80 en de condensator 100 regelt de oplaadsnelheid van de condensator en maakt het gebruik mogelijk. van een kleinere condensator met een hierdoor resulterende meer nauwkeurige reproduceerbaarheid en herstel-25 snelheid van deze condensator.

Tijdens bedrijf wordt, nadat demotor onder spanning is gezet, de kortsluitschakelaar of SCR 72 aangeschakeld, zodat de triac 20 in geleiding wordt gebracht en een stroomsignaal aan de startwikkeling 12 wordt geleverd, 30 (niet weergegeven in fig. 41. Na een voorafbepaalde tijdsduur, waarin de motor op werksnelheid wordt gebracht, is de condensator 1QQ opgeladen en de doorslagspanning van de zenerdiode 132 overschreden, zodat de SCR 80 wordt aangeschakeld, Zoals hierboven reeds aan de hand van de fig.

35 1-3 werd toegelicht, wordt de SCR 72 hierdoor uitgeschakeld, waardoor de poortstroom van de triac 20 in voldoende mate wordt beperkt om de triac in een niet-geleidende toestand te brengen, zodat de stroom door de startwikkeling 12 wordt onderbroken.

40 In fig. 5 is een verdere uitvoeringsvorm 8201503 -15- van de motorstartschakeling volgens de uitvinding weergegeven met een verder gewijzigd startcircuit. Dit circuit komt overeen met het startcircuit uit fig. 4, waarbij echter een zenerdiode 140 de weerstand 84 vervangt. De zenerdiode 140 5 verbetert het gedrag van het circuit, doordat dit minder gevoelig wordt door variaties in de ingangsspanning en een sneller uitschakelen van de SCR 80 mogelijk wordt na het uitschakelen van de motor. Het werkingsprincipe van het circuit volgens fig. 5 komt overeen met dat van het circuit volgens 10 fig. 4.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kunnen worden gevarieerd.

8201503

Claims

2. Schakeling volgens conclusie 1, met 25 het kenmerk, dat het tijdorgaan is voorzien van een belastingsweerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met de eerste ingangsklem van het schakelcircuit, van een tweefasige gelijkrichterbrug, waarvan de ingangs-klemmen zijn verbonden met het andere uiteinde van de be-3Q lastingsweerstand en met de poortklem van het schakelcircuit, van een eerste SCR, die parallel aan de uitgangsklemmen van de gelijkrichterbrug is geschakeld, ten einde althans nagenoeg een kortsluiting te vormen tussen de belastingsweerstand en de poortklem van het schakelcircuit als de eerste SCR 35 zich in een geleidende toestand bevindt, van een poorttak voor de eerste SCR, welke bestaat uit een eerste takweer-stand, die tussen de kathode en de poort van de eerste SCR is geschakeld, een tweede takweerstand, waarvan het ene uit- 8201503 -17- einde met het knooppunt van de eerste takweerstand en de poort van de eerste SCR is verbonden, en een derde takweerstand, die met het andere uiteinde van de tweede takweerstand en met de anode van de eerste SCR is verbonden, waarbij .de derde 5 takweerstand een weerstandswaarde heeft, die groot is ten opzichte van de weerstandswaarde van de belastingsweerstand, van een tijdtak, die bestaat uit een tijdbepalende weerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met de anode van de eerste SCR, en uit een tijdbepalende condensator, die tussen 10 het andere uiteinde van de tijdbepalende weerstand en de kathode van de SCR is geschakeld en via de tijdbepalende weerstand kan worden opgeladen, en van een uitschakelorgaan, dat is aangesloten op het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator, het knooppunt van de 15 tweede en derde takweerstanden en het knooppunt van de eerste takweerstand en de kathode van de eerste SCR, welk uitschakelorgaan althans nagenoeg een kortsluiting vormt voor de eerste en de tweede takweerstand als de tijdbepalende condensator tot een voorafbepaalde waarde is opgeladen.
3. Schakeling volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat het uitschakelorgaan bestaat uit een tweede SCR, waarvan de anode is verbonden met het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand, de kathode is verbonden met het knooppunt van de kathode van de eerste SCR 25 en de eerste takweerstand en de poort is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator.
4. Schakeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het tijdorgaan is voorzien van een 30 tweefasige gelijkrichterbrug, waarvan de ingangsklemmen zijn verbonden met de eerste ingangsklem en de poortklem van het schakelcircuit, van een belastingsweerstand, waarvan het éne uiteinde is verbonden met een uitgangsklem van de gelijkrich-ter brug, van een eerste SCR, die tussen de belastingsweerstand 35 en de andere uitgangsklem van de gelijkrichterbrug is geschakeld, ten einde althans nagenoeg een kortsluiting tussen de belastingsweerstand en deze andere uitgangsklem van de gelijkrichterbrug te vormen als de eerste SCR in de geleidende toestand is gebracht, van een poorttak voor de eerste SCR, 40 die bestaat uit een eerste takweerstand, die tussen de kathode 8201503 -18- en de poort van de eerste SCR is geschakeld, uit een tweede takweerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met het, knooppunt van de eerste takweerstand en de poort van de eerste SCR en uit een derde takweerstand, die tussen het andere 5 uiteinde van de tweede takweerstand en het met de gelijk-richterbrug verboiden uiteinde van de belastingsweerstand is geschakeld, waarbij de derde takweerstand een weerstands-waarde heeft, die groot is ten opzichte van de weerstands-waarde van de belastingsweerstand, van een tijdtak, die be-10 staat uit een tijdbepalende weerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met het met de gelijkrichterbrug verbonden uiteinde van de belastingsweerstand en uit een tijdbepalende condensator, die tussen het andere uiteinde van de tijdbepalende weerstand en de kathode van de eerste SCR is geschakeld 15 en via de tijdbepalende weerstand kan worden opgeladen, en van een uitschakelorgaan, dat is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator, met het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand en met het knooppunt van de eerste takweerstand en de katho-20 de van de eerste SCR, welk uitschakelorgaan althans nagenoeg een. kortsluiting vormt voor de eerste en de tweede takweerstand als de tijdbepalende condensator tot een voorafbepaald niveau wordt opgeladen.
5. Schakeling volgens conclusie 4, m e t 25 het kenmerk, dat het uitschakelorgaan bestaat uit een tweede SCR, waarvan de anode is verbonden met het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand, de kathode is verbonden met het knooppunt van de kathode van de eerste SCR en de eerste takweerstand en de poort is verbonden met het 3Q knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator.
6. Schakeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het tijdorgaan is voorzien van een spanningsbegrenzer, waarvan de ene elektrode is verbonden 35 met de eerste ingangsklem van het schakelcircuit, van een tweefasige gelijkrichterbrug, waarvan de ingangsklemmen zijn verbonden met de andere elektrode van de spanningsbegrenzer en de poortklem van het schakelcircuit, van een belastingsweerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met een uit-40 gangsklem van de gelijkrichterbrug, van een eerste SCR, die 8201503 -19- * ft tussen de belastingsweerstand en de andere uitgangsklem van de gelijkrichterbrug is geschakeld, ten einde een kortsluiting te voormen tussen de belastingsweerstand en de andere uitgangsklem van de gelijkrichterbrug als de eerste SCR in 5 de geleidende toestand verkeert, een poorttak voor de eerste SCR, die bestaat uit een eerste takweerstand, die tussen de kathode en de poort van de eerste SCR is geschakeld, uit een tweede takweerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met het knooppunt van de eerste takweerstand en de poort van 10 de eerste SCR, en uit een derde takweerstand, die tussen het andere uiteinde van de tweede takweerstand en het met de gelijkrichterbrug verbonden uiteinde van de belastingsweerstand is geschakeld, waarbij de derde takweerstand een weerstandswaarde heeft, die groot is ten opzichte van de 15 weerstandswaarde van de belastingsweerstand, van een tijd-tak, die bestaat uit een tijdbepalende weerstand, waarvan het ene uiteinde is verbonden met het met de gelijkrichterbrug verbonden uiteinde van de belastingsweerstand en uit een tijdbepalende condensator, die tussen het andere uit-20 einde van de tijdbepalende weerstand en de kathode van de eerste SCR is geschakeld en via de tijdbepalende weerstand kan worden opgeladen en van een uitschakelorgaan, dat is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator, met het knooppunt van de 25 tweede en de derde takweerstand en het knooppunt van de eerste takweerstand en de kathode van de eerste SCR, welk uitschakelorgaan althans nagenoeg een kortsluiting vormt voor de eerste en de tweede takweerstand als de tijdbepalende condensator tot een voorafbepaald niveau is opgeladen. 30 7.Schakeling volgens conclusie 6, m et het kenmerk, dat het uitschakelorgaan bestaat uit een tweede SCR, waarvan de anode is verbonden met het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand, de kathode is verbonden met het knooppunt van de kathode van de eerste SCR 35 en de eerste takweerstand en de poort is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator.
8. Schakeling volgens conclusie 2, 4 of 6, met het kenmerk, dat het uitschakelorgaan be-40 staat uit een tweede SCR, waarvan de anode is verbonden met 8201503 -20- «♦ * het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand en de kathode is verbonden met het knooppunt van de kathode van de eerste SCR en de eerste takweerstand en uit een zenerdiode, waarvan de anode is verbonden met de poort van de tweede SCR 5en de kathode is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator.
9. Schakeling volgens conclusie 2, 4 of 6, met het kenmerk, dat het uitschakelorgaan bestaat uit een tweede SCR, waarvan de anode is verbonden 20met de kathoden van een paar dioden, terwijl de kathode van de tweede SCR is verbonden met het knooppunt van de kathode van de eerste SCR en de eerste takweerstand en de poort is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator, waarvan een van de dioden 25 met zijn anode is aangesloten op het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand en de andere diode met zijn anode is verbonden, met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator.
10. Schakeling volgens conclusie 2, 4 of 2Q6, met het kenmerk, dat het uitschakelorgaan bestaat uit een tweede SCR, waarvan de kathode is verbonden met het knooppunt van de kathode van de eerste SCR en de eerste takweerstand, en uit een zenerdiode, waarvan de anode is verbonden met de poort van de tweede SCR en waarvan de 25kathode is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator, waarbij de anode van de tweede SCR is verbonden met de kathoden van een paar dioden, terwijl de anode van de ene diode is verbonden met het knooppunt van de tweede en de derde takweerstand en de 3Qanode van de andere diode is verbonden met het knooppunt van de tijdbepalende weerstand en de tijdbepalende condensator.
11. Schakeling volgens een der conclusies 2-1G, met het kenmerk, dat de tweede takweerstand van de poorttak voor de eerste SCR is vervangen door een 35zenerdiode, waarvan de anode is verbonden met het knooppunt van de eerste takweerstand en de poort van de eerste SCR. 8201503