Przedmiotem wynalazku jest przelacznik pólprzewod¬ nikowy do rozruchu silnika elektrycznego zwlaszcza do regulacji energii dostarczonej do uzwojen silnika elektry¬ cznego.Znanym jest, ze w róznego rodzaju silnikach elektrycz¬ nych takich jak jednofazowe silniki pradu przemiennego stosuje sie pare równolegle dzialajacych uzwojen nazywa¬ nych zwykle uzwojeniem rozruchowym i uzwojeniem ro¬ boczym. Silniki tego rodzaju wymagaja przewaznie ukla¬ dów rozruchowych obejmujacych urzadzenia przelaczni¬ kowe dla dolaczania i odlaczania uzwojenia rozruchowe¬ go. Z reguly w czasie rozruchu tego rodzaju silników, uzwojenie rozruchowe jest zasilane, podobnie zreszta jak i uzwojenie robocze, natomiast z chwila osiagania przez silnik szybkosci znamionowej, uzwojenie rozruchowe jest odlaczane. Do rozruchu tego rodzaju silników moga byc stosowane przekazniki elektromechaniczne takie, jakie na przyklad ujawniono w patentach amerykanskich nr 3.323086 i nr 3.099225 udzielonych zglaszajacemu niniej¬ szy wynalazek. W przekaznikach tychszczególnieuwydat¬ nione sa niektóre parametry takie jak prad uzwojenia glównego, a zasilanie uzwojenia rozruchowego zalezy od osiagniecia przez ten parametr z góry okreslonego pozio¬ mu. Jak to wykazano w wymienionych patentach, z chwila gdy prad uzwojenia glównego osiagnie okreslony z góry poziom to zostaje uruchomiony elektromagnes powodujac, ze ruchomy zestyk odlacza uzwojenie rozruchowe.Zastosowanie tego rodzaju urzadzen stwarza pewne problemy zwiazane z zawodnoscia mechanicznych urza¬ dzen przelacznikowych dzialajacych w trudnych warun- 19 kach wyniklych z ciaglego otwierania i zamykania zesty¬ ków, polaczonego z iskrzeniem i wyladowaniami lukowy¬ mi. Szybkie zuzywanie i niszczenie zestyków moze powo¬ dowac koniecznosc czestej ich wymiany i stwarza takze potencjalne niebezpieczenstwo uszkodzenia silnika.Wedlugzgloszenia nr 132846 dokonanego dnia 9.IV.1971 w Urzedzie Patentowym USA, do wytworzenia urzadzenia przelacznikowego wykorzystuje sie elementy oporowe, z których kazdy posiada dodatni wspólczynnik cieplny opornosci i scisle okreslona temperature przejscia, powy¬ zej której opornosc elementu gwaltownie wzrasta, a nazy¬ wanych w dalszej czesci opisu pozystorami (PTC).Urzadzenie takie pozwala na zasilenie uzwojenia rozru¬ chowego silnika przez okreslony czas wystarczajacy do tego, by silnik osiagnal znamionowe obroty, a po którym to czasie pozystor nagrzewa sie do temperatury przejscia co powoduje gwaltowny wzrost jego opornosci a tym samym zmniejszenia prawie do zera pradu przezen plynacego i gwaltowne zmniejszenie mocy pobieranej przez uzwoje¬ nie rozruchowe. Elementy te okazaly siebardzoskuteczne, a ponadto tansze, bardziej niezawodne i bardziej zywotne od przekazników elektromechanicznych, które zastepuja.W wielu zastosowaniach, szczególnie gdy pozystorowe urzadzenie rozruchowejestsprzegniete poprzez kondensa¬ tor i gdy napiecie na urzadzeniu pozystorowym moze osiagac wielkosc ponad dwukrotnieprzekraczajaca napie¬ cie sieci, to moze byc pozadanym zastosowanie kilku ele¬ mentów pozystorowych. W innych przypadkach pozada¬ nym jest uzycie pojedynczych elementów pozystorowych.Przy zastosowaniu kilku tego rodzaju elementów moze 88 59788597 3 . zachodzic potrzeba laczenia ich szeregowo lub równo¬ legle.Celem wynalazku jest opracowanie przelacznika pól¬ przewodnikowego do rozruchu silników, który móglby zawierac pojedyncze lub wielokrotne elementy pozystoro- we, umieszczone w obudowie, która z kolei umozliwialaby latwe laczenie szeregowe lub równolegle podwójnych ele¬ mentów pozystorowych, i która moglaby byc bezposrednio umieszczana na silniku.Opracowany przelacznik pólprzewodnikowy po pierw¬ szym zasileniu silnika, umozliwialby ustalanie czasu, któ¬ ry musi uplynac od wylaczenia silnika dojego ponownego zalaczenia.Wedlug wynalazku cel zostal osiagniety przez stworze¬ nie kubkowej izolacyjnej obudowy, otwartej z jednej stro¬ ny ipozwalajacej na umieszczenie w niej elementówpozys¬ torowych. Nad otwartym zakonczeniem obudowy jest umieszczony przewodzacy uchwyt posiadajacydwie czesci krancowe ze szczelinami, które sa dopasowane do uszu w scianie obudowy i umozliwiaja zakotwiczenie uchwytu polaczone z docisnieciem elementów pozystorowych. Obu¬ dowa jest przystosowana do przyjmowania róznegorodza¬ ju wtyków bagnetowych, które ulatwiaja szeregowe lub równolegle laczenie pojedynczych lub podwójnych ele¬ mentów pozystorowych. Obudowa zawiera równiez gniaz¬ do wtykowe, które moze byc polaczone z koncówkami bagnetowymi, i które umozliwia bezposrednie nasadzenie urzadzenia na kolki wtykowe umieszczone na silniku.Material na powierzchniach stykowych elementów pozys¬ torowych, na uchwycie przewodzacym i na koncówkach jest tak dobrany by nie ulegal latwo zniszczeniu lub korozji.Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykla¬ dach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przelacznik wedlug wynalazku w widoku z przodu, fig. 2- przelacznik z fig. 1 widzianyz boku, od prawej strony, fig. 3 - inne rozwiazanie przelacznika w widoku z boku od prawej strony, fig. 4 - obudowe przelacznika w widoku z przodu, fig. 5 - obudowe zfig. 4 widziana zboku, od lewej strony, fig. 6- obudowe z fig. 4 widziana z boku od prawej strony, fig. 7 - obudowe z fig. 4 widziana z dolu, fig. 8 - obudowe z fig. 4 widziana z góry, fig. 9 - styk sprezysty umieszczony na obudowie z fig. 4 w widoku perspektywi¬ cznym, fig. 10- inny styk sprezysty stosowany w przelacz¬ niku z fig. 2, w widoku perspektywicznym, fig. 11 - styk stosowany w przelaczniku z fig. 2 a bedacy jednoczesnie koncówka, w widoku perspektywicznym, fig. 12 - styk stosowany w przelaczniku z fig. 3 a bedacy jednoczesnie koncówka, w widoku perspektywicznym, fig. 13- element pozystorowy stosowany w przelacznikach z fig. 2 i 3, w widoku perspektywicznym, fig. 14 - element pozystoro¬ wystosowanyw przelacznikupodobnym dotego, który jest pokazany na fig. 3, w widoku perspektywicznym,fig. 15 - przelacznik w przekroju wzdluz linii 15-15 z fig. 2, fig. 16- inne rozwiazanie przelacznika w przekroju wzdluz linii 16-16na fig. 3, fig. 17 -przelacznik pokazujacypojedynczy element pozystorowy, w przekroju podobnym do tego z fig. 16, a fig. 18 -schematpokazujacymozliwosczastosowania przelaczników z figur 1 + 17 do rozruchu silników elektry¬ cznych posiadajacych uzwojenie robocze i uzwojenie roz¬ ruchowe.Jak to pokazano na fig. 1, przelacznik 10 jest zamocowa¬ ny na sprezarce 12. Na fig. 4-8 pokazano, ze przelacznik10 zawiera obudowe 14 o czesci kubkowej majacej sciane spodnia 16 i z reguly cylindryczna sciane boczna 18. Czesc i kubkowa ma otwarte zakonczenie 20, w którym mozna umiescic jeden pozystorowy element laczeniowy lub kilka takich elementów. Na zakonczeniu sciany 18 ta uksztalto¬ wane dwa karby 22,24,az zewnetrznegoobrzeza sciany 18 wystaja uszy 26, 28 tak rozstawione by kazde z uszu bylo umieszczone bezposrednio ponizej odpowiedniego karbu.Kazde z uszu posiada powierzchnie zbiezna w kierunku szczeliny co ulatwia osadzenie uchwytu, a na przeciwle¬ glym koncu uszu sa korzystnie wykonane rowki do zatrza- skowego przytrzymania uchwytu. W scianie bocznej, opo¬ dal scianki spodniej 16 jest wykonana szczelina 30 dla przyjmowania koncówki.Szczelina ta moze przebiegac czesciowo i w sciance spodniej. W sciance spodniej 16, w bezposrednim sasiedz- 13 twie scianki bocznej w jednej linii z karbem 24 oraz uchem 28 jest wykonana inna szczelina 32. Obudowa 14 posiada takze druga czesc, w której sa wykonane gniazdka 34, 36, 38 przystosowane do przyjmowania odpowiednich laczni¬ ków kontaktowych B, C, A. Zobudowy 14 wystaje nózka40 uzywana do nakladania przelacznika na koncówki kolko¬ we silnika.Z obudowy, po tej stronie, która jest oddalona od nózki 40, a w poblizu gniazdek 34,36,38, wystaje szereg trzpieni zderzakowych 42, które tak ograniczaja ruch obudowy nasadzanej na kolki silnika by laczniki A, B, C nie docho¬ dzily doglówek szklanych otaczajacych kolkina silniku, co pokazano na fig. 1.Styk sprezysty 44, pokazany na fig. 9, wygiety w ksztal¬ cie litery „U" posiada dwie nózki 46, 48 wystajace z lekko wkleslej czesci 50, jest wykonany z materialu przewodza¬ cego o dobrych wlasciwosciach sprezystych.W czesci 50 wykonano szereg poprzecznych, lagodnie falistych wglebien, które zwiekszaja powierzchnie styku z elementami pozystorowymi umieszczonymi w obudowie, i które ulatwiaja wywarcie sprezystego nacisku na te elementy. Korzystnym jest, by powierzchniastyku elektry¬ cznego z elementami pozystorowymi byla mozliwie jak najwieksza a to dlatego, ze zmniejsza to gestosc pradu na styku i zwieksza jego zywotnosc. Wnózce 46 jest wykonana 40 szczelina 52, a w nózce48podobna szczelina 54. Swobodne zakonczenia nózek 46,48 sa odgiete na boki tworzacstopki 56, 58. Styk 44 jest umieszczany nad otwartym zakoncze¬ niem 20 obudowy 14 przyczym w trakcie tego, szczeliny 52, 54 sa nasuwane na uszy 26, 28. Nalezy zwrócic uwage, ze 45 styk sprezysty 44 korzystnie niezamyka calkowicie otwar¬ tego zakonczenia 20 co umozliwia przeplyw powietrza.Przedstawiony na fig. 10 elementstyku 60 wykonanyjest z materialu przewodzacego o dobrych wlasciwosciach sprezystych i posiada czesc plytkowa z szeregiem poprze- 50 cznie ustawionych wglebien poprawiajacych kontakt z ele¬ mentami pozystorowymi oraz skierowane do dolu ramie 62. Element stykowy 60 uzywany tylko w niektórych roz¬ wiazaniach wynalazku jest umieszczany przy sciance spodniej 16 przyczymramie 62 przechodzipoprzezszczeli- 55 ne 32.Figury 11 i 12 przedstawiaja dwie rózne koncówki kon¬ taktowe 64 i 66, które maja ksztalt litery „L", a ich nózki 68, 70 stanowia zakonczenia bagnetowe. Nózki 72, 74 sa elementami stykowymi i sa przystosowane do tego, by przy 60 koncówkach umieszczonych w szczelinie 30 wnikac do wewnatrz obudowy 14. Wystajace na boki stopki 76 wyko¬ nane w koncówce 64 sa bardziej oddalone od nózki 72 niz odpowiadajace im stopki 78 w koncówce 66. Stopki 76 i 78 dochodza do powierzchni spodniej scianki 16iograniczaja 65 ruch do wewnatrz odpowiedniej koncówki. Wskutek opi-88597 6 sanego uksztaltowania, nózka 72zostaje zatrzymana w da- Uzej odleglosci od powierzchni spodniej scianki 16 niz nózka 74. Jak to zostanie wyjasnione, wybór i uzycie odpowiedniej koncówki kontaktowej zalezy od rodzaju przewidywanych polaczen.Na figurach 13 i 14przedstawiono dwa róznecylindrycz¬ neelementy pozystorowe 80 i 82. Nalezyzwrócicuwage, ze element 82.jest znacznie, a korzystniedwukrotnie,grubszy od elementti 80. Elementypozystoroweposiadajaccharak¬ terystyke opornosci o dodatnim wspólczynniku cieplnym i o scisle okreslonej temperaturze przejscia, powyzej której opornosc elementów gwaltownie rosnie. Tegorodzaju ele¬ menty pozystorowe moga byc wyrabiane z tytanianu baru aktywowanego metalami ziem rzadkich takimi jak lantan.Na obie strony kazdego z elementów sa nalozone przewo¬ dzace warstwy stykowe 84 z odpowiedniego materialu przewodzacego. Nakladanie odbywa sie na drodze natry¬ sku plomieniowego, platerowania, sitodruku, natrysku lub innej.Jak to pokazano na fig. 15, w jednym z zastosowan, w obudowie 14 sa umieszczone dwa elementy pozystorowe rozdzielone nózka stykowa 72 koncówki 64. Sprezysty element stykowy 60 jest umieszczony pomiedzy jednym elementem pozystorowym 80 i scianka 16 przy czym ramie 62 przechodzi poprzez szczelinke 30 i jest polaczone ze stopka 58 styku 44 na przyklad przez spawanie.Druga stopka 56 styku 44 jest w podobny sposób dola¬ czona do wypustu lacznika B umieszczonego w gniazdku 26. Nózka 68 koncówki 64 jest dolaczona do lacznika C na przyklad przez spawanie dzieki czemu elementy pozysto¬ rowe zostaja polaczone równolegle. Obówd przebiega od lacznika B do stopki 56 na uchwycie 44, po czym sie rozgaledzia. Jedna galaz wiedzie poprzez jeden element pozystorowy 80 do nózki stykowej 72, a druga poprzez ramie 62, plytke 60 i drugi element pozystorowy 80 do nóztki stykowej 72 i wreszciedo koncówki 68 i lacznika C.Opisane polaczenie jest szczególne korzystne poniewaz prowadzi do zmniejszenia gestosci pradu na powierzch¬ niach stykowych elementów pozystorowyeh a tym samym do zwiekszenia ich zywotnosci.Na fig. 16 pokazano inne rozwiazanie, w którym w prze¬ laczniku 10, dwa elementy pozystorowe 60 sa polaczone szeregowo. W rozwiazaniu tym nózka stykowa 74 jest umieszczonapomiedzyscianka 16 idwoma stykajacymi sie elementami pozystorowymi 80. Obwód pradowy przebiega od lacznika B do lacznika C poprzez stopke 56, styk 44, obydwa elementy pozystorowe 80, nózkestykowa 74 i kon* cówke70.Takjak to pokazano na fig. 17 moga byc równiez stoso¬ wane pojedyncze elementy pozystorowe. W rozwiazaniu takim jest uzywany taki sam element stykowo-koncówko- wy jak w, rozwiazaniu z fig. 16. Obwód elektryczny prze¬ biega tak samo jak przy elementach polaczonych szerego¬ wo, przy czym obydwa zlozone w stos elementy pozystoro¬ we z fig. 16 odpowiadaja pojedynczemu grubszemu ele¬ mentowi pozystorowemu z fig. 17. Pozostale szczególy rozwiazan z fig. 16 i 17 sa identyczne z rozwiazaniem z fig. i dlatego nie beda ponownie opisywane.W zastosowaniach, w których urzadzenie jest laczone bezposrednio z silnikiem, nie jest uzywany lacznik A. Na fig. 18 pokazano sposób wykorzystania przelacznika we¬ dlug wynalazku. Lacznik kontaktowy A jest polaczony zarówno z uzwojeniem rozruchowym Wa jak i z uzwoje¬ niem roboczym Wt. Lacznik B jest dolaczony do drugiego konca uzwojenia rozruchowego WB i do jednej strony elementów pozystorowych PTC. Lacznik C jest dolaczony do drugiej strony elementów pozystorowych PTC i do drugiego konca uzwojenia roboczego W,.Po zalaczeniu napiecia, gdyelement lub elementypozys¬ torowe PTC maja mala opornosc, prad przeplywa zarówno przez elementy pozystorowe PTC i uzwojenie rozruchowe WBjak iprzezuzwojenie roboczeWB. Z biegiem czasusilnik osiaga swa znamionowa szybkosc a element lub elementy pozystorowe PTC nagrzewaja sie co powoduje wzrost ich opornosci i skuteczne zmniejszenie zasilania uzwojenia rozruchowego. Stan, w którym elementy pozystorowePTC maja duza opornosc, jest utrzymywany przez caly czas podlaczenia silnika do sieci przez to, ze napiecie jest dolaczone do zacisków A, C.Materialy, z których wykonanesa warstwyprzewodzace 84 na elementach pozystorowych 80,82 atakzepokrycia na stykajacych sie z nimi elementach, a mianowicie na czes¬ ciach 44, 60, 72 i 74, sa tak dobrane by zapewnic równo¬ mierna gestosc pradu, by ograniczyc strate mocy na na¬ grzewanie i by zmniejszyc do minimum mozliwosckorozji.Dla osiagniecia tego, uzywane sa takie same lub zgodne materialy na pokrycia i na elementy stykowe. Przyklado¬ wo, pokrycia i powierzchnie stykowe mozna wykonac ze srebra, niklu lub aluminium. Mozna równiez wykonac pokrycia z aluminium a powierzchnie stykowe z indu lub kadmu.Dzieki temu, ze styk 44 zapewnia elektryczne polacze¬ nie, a jednoczesnie stanowi polówke obudowy i dociska elementy pozystorowe,.uzyskuje sie mozliwosc stosowania mniejszej ilosci czesci skladowych co ulatwia osiagniecie tolerancji wymiarowych potrzebnych do zapewnienia od¬ powiedniego docisku pomiedzy stykiem a elementem lub elementami pozystorowymi. Styk 44 nie zamyka szczelnie otwartego zakonczenia obudowy co ulatwia chlodzenie elementów pozystorowych i stwarza mozliwosc wylotu par organicznych, które w innym przypadku moglyby spowo¬ dowac pogorszenie charekterystyki pozystorów.Jezeli silnik jest uruchamiany przy pomocy pólprzewod¬ nikowego przelacznika wykonanego wedlug wynalazku wówczas przez caly czas pracy silnika elementypozystoro¬ we majaduza opornosc a ponowne uruchomieniesilnikapo jego odlaczeniu moze nastapic dopiero po ostygnieciu pozystorów i osiagnieciu przez nie stanu, w którym maja one mala opornosc. Styk44 umozliwiaprzeplywpowietrza dzieki czemu mozna okreslic czas stygniecia elementów pozystorowych na przyklad dwie minuty.Jak widac, prze¬ lacznik jest szczególnie uzyteczny wówczas gdy zachodzi potrzeba uzyskania krótkiego czasu stygniecia silnika po jego odlaczeniu na przyklad w przypadku silników w spre¬ zarkach, palnikach olejowych, pompach do gorace] wody i podobnych.Przelacznik wedlug wynalazku jest korzystnie takmaly, ze moze bycnasadzonybezposredniona silnik i zajmuje nie wiecej, a nawet mniej miejsca od przekazników mechanik cznych, które zastepuje. PL