Schaltungsanordnung für den Anlauf von Einphasen-Induktionsmotoren
Einphasen-Induktionsmotoren sind im allgemeirien mit einer Hilfsphase ausgerüstet,
die durch einen Fliehkraftschalter oder ein elektromagnetisches Relais nach dem
Anlauf des Motors ganz oder teilweise ausgeschaltet wird, Bei Verwendung eines elektromagnetischen
Relais ist dieses bei den bekannten Schaltungen meist im Stromkreis der Hauptphasenwicklung
angeordnet und wird somit durch den Hauptphasenstrom erregt. Nach dem Einschalten
des Motors wird durch den Hauptphasenkurzschlußstrom- der Relaiskontakt für den
Hilfsphasenstromkreis geschlossen, jedoch fällt das Relais nach dem Hochlaufen des
Motors wegen des kleiner werdenden Hauptphasenstromes wieder ab und öffnet dadurch
den Hilfsphasenstromkreis. Da die Differenz zwischen Kurzschlußstrom und Nennstrom
bei einigen Motortypen verhältnismäßig klein ist, ist ein einwandfreies Anziehen
und Abfallen des Relais mitunter nicht mehr gewährleistet, weil auch bei jedem Relais
zwischen Anzug- und Abfallstrom eine Differenz besteht. Es sind daher bereits Schaltungen
bekannt, bei denen die Differenz zwischen Kurzschlußstrom und Nennstrom dadurch
künstlich vergrößert wird, daß das Anlaßrelais nach dem Einschalten der Hauptphase
zumindest teilweise auch vom Strom der Hilfsphase durchflossen wird. Bei bekannten
Schaltungen wird ein Relais mit einer Anzapfung verwendet, dessen Teilwicklungen
einerseits im Hauptphasenstromkreis und andererseits im Hilfsphasenstromkreis liegen.
Bei einer dieser bekannten Schaltungen liegen in Reihe mit der Hilfsphase ein Anlaufkondensator,
ein Relaisarbeitskontakt und beide Teilwicklungen des Anlaßrelais. Der Anlaufkondensator
wird nach dem Hochlaufen des Motors ausgeschaltet, wenn der Strom in der Hilfsphase
einen bestimmten Wert erreicht hat, d. h. wenn der Motor mit einer genügend hohen
Drehzahl läuft. Der parallel zu dem Anlaufkondensator, dem Relaisarbeitskontakt
und der einen Teilwicklung des Relais liegende Betriebskondensator, der kleiner
als der Anlaufkondensator ist, bleibt ständig eingeschaltet. Durch die Abschaltung
des Anlaufkondensators werden bei einer solchen Anordnung die Verhältnisse in der
Relaiswicklung wegen der transformatorischen Kopplung zwischen Haupt- und Hilfsphase
so geändert, daß ein geringer Anstieg der Erregung des Relais eintritt, der aber
ausreicht, den Relaiskontakt erneut zu schließen, so daß die früheren Verhältnisse
wieder hergestellt werden und der Kontakt abermals öffnet. Dieses Flattern des Relaiskontaktes
hört erst auf, wenn der Motor nahezu seine Nenndrehzahl erreicht hat. Durch das
Schließen des Relaiskontaktes werden die beiden Kondensatoren parallel geschaltet,
und je nach ihrem Ladezustand können unzulässig große Ausgleichsströme auftreten,
die leicht zum Kleben des Relaiskontaktes führen können. Die zwischen den Kondensatoren
liegende Teilwicklung des Relais hat nicht eine genügend große Induktivität, um
diese Ausgleichsströme zu dämpfen.Circuit arrangement for starting single-phase induction motors
Single-phase induction motors are generally equipped with an auxiliary phase,
by a centrifugal switch or an electromagnetic relay after
Starting the motor is completely or partially switched off, When using an electromagnetic
In known circuits, this relay is usually in the circuit of the main phase winding
arranged and is thus excited by the main phase current. After turning on
of the motor becomes the relay contact for the
Auxiliary phase circuit closed, but the relay drops out after the
Motor switches off again due to the decreasing main phase current and opens as a result
the auxiliary phase circuit. Because the difference between short circuit current and rated current
is relatively small for some types of motors, tightening is flawless
and dropping of the relay is sometimes no longer guaranteed, because this is also the case with every relay
there is a difference between pick-up and drop-out currents. There are therefore already circuits
known in which the difference between short-circuit current and rated current thereby
is artificially increased that the starting relay after switching on the main phase
is at least partially traversed by the current of the auxiliary phase. At acquaintances
In circuits, a relay is used with a tap, its partial windings
on the one hand in the main phase circuit and on the other hand in the auxiliary phase circuit.
In one of these known circuits there is a starting capacitor in series with the auxiliary phase,
a relay normally open contact and both partial windings of the starting relay. The starting capacitor
is switched off after the motor has started up when the current is in the auxiliary phase
has reached a certain value, d. H. when the engine is running at a high enough
Speed is running. The parallel to the starting capacitor, the relay normally open contact
and the operating capacitor lying on one part of the winding of the relay, the smaller one
when the starting capacitor is on, stays on all the time. By switching off
of the starting capacitor, the conditions in the
Relay winding because of the transformer coupling between the main and auxiliary phases
changed so that a slight increase in the excitation of the relay occurs, but the
sufficient to close the relay contact again, so that the previous conditions
be restored and the contact opens again. This fluttering of the relay contact
only stops when the motor has almost reached its nominal speed. By the
When the relay contact is closed, the two capacitors are connected in parallel,
and depending on their state of charge, impermissibly large equalizing currents can occur,
which can easily lead to the relay contact sticking. The one between the capacitors
lying partial winding of the relay does not have a sufficiently large inductance to
to dampen these equalizing currents.
Bei der der Erfindung zugrunde liegenden Schaltungsanordnung für den
Anlauf von Einphaseninduktionsmotoren mit einer Hauptphasenwicklung und einer Hilfsphasenwicklung
sind im parallel zur Häuptphasenwicklung liegenden Hilfsphasenstromkreis ein Anlauf-
und ein Betriebskondensator vorgesehen, von denen der Anlaufkondensator durch ein
mit einer einzigen, ungeteilten Wicklung versehenes magnetisches Relais zu- und
abschaltbar ist. Erfindungsgemäß werden bei einer derartigen Schaltungsanordnung
die oben beschriebenen Nachteile dadurch vermieden, daß die Hilfsphasenwicklung
in Reihe mit dem Betriebskondensator und der Relaiswicklung liegt und daß ein als
Ruhekontakt ausgebildeter Relaiskontakt in Reihe mit dem Anlaufkondensator parallel
zur Reihenschaltung aus Relaiswicklung und Betriebskondensator angeordnet ist. Durch
den Stromanstieg in der Hilfsphasenwicklung nach Überschreiten des Kippunktes des
Motors wird das Anzugmoment des Relais erreicht, das durch Öffnen des Relaiskontaktes
den Anlaufkondensator ausschaltet. Das Relais ist in der Weise ausgeführt, daß ein
auf einem Zentralbolzen geführter Tauchanker durch sein Eigengewicht eine den Stromkreis
schließende Kontaktbrücke in der Schließstellung hält; solange der Stromfluß in
der Hilfsphasenwicklung Null oder gering ist. Die Verbindung von Tauchanker und
Kontaktbrücke erfolgt durch einen Hohlniet, und zwischen dem Anker und der Kontaktbrücke
ist eine Ausgleichsfeder vorgesehen.
Im oberen Teil der Relaiswicklung
ist eine Eisenmasse vorgesehen, die den Tauchanker anzieht. Die Eisenmasse ist zum
Zweck der Justierung in der Höhe verstellbar.In the circuit arrangement on which the invention is based for the
Start-up of single-phase induction motors with a main phase winding and an auxiliary phase winding
are in the auxiliary phase circuit parallel to the main phase winding, a start-up
and an operating capacitor is provided, of which the starting capacitor is through a
with a single, undivided winding provided magnetic relay on and off
can be switched off. According to the invention in such a circuit arrangement
the disadvantages described above avoided in that the auxiliary phase winding
is in series with the operating capacitor and the relay winding and that a as
Normally closed relay contact in series with the starting capacitor in parallel
is arranged for series connection of relay winding and operating capacitor. By
the increase in current in the auxiliary phase winding after the tipping point of the has been exceeded
Motor, the starting torque of the relay is reached by opening the relay contact
switches off the starting capacitor. The relay is designed in such a way that a
The immersion armature guided on a central bolt forms the circuit by its own weight
holds the closing contact bridge in the closed position; as long as the current flow in
of the auxiliary phase winding is zero or low. The connection of diving anchor and
Contact bridge is made by a hollow rivet, and between the anchor and the contact bridge
a compensating spring is provided.
In the upper part of the relay winding
an iron mass is provided, which attracts the plunger. The iron mass is to
Purpose of adjustment adjustable in height.
Bei einem bekannten thermischen Relais ist die Heizwicklung eines
den Relaisschalter betätigenden Schaltorgans aus Bimetall mit einem Betriebskondensator
und der Hilfsphasenwicklung in Reihe geschaltet. Jedoch bringt diese Schaltung keinen
Vorteil gegenüber der üblichen Anordnung, bei der die Wicklung des Relais im Hauptphasenstromkreis
liegt, weil das thermische Relais nur in Abhängigkeit von seiner Erwärmung, d. h.
praktisch zeitabhängig arbeitet. Abgesehen davon, daß es nach Aufheizung erst nach
einer verhältnismäßig langen Zeit wieder arbeitsfähig ist, ist der Ansprechpunkt
nicht unbedingt abhängig von der Drehzahl des zu steuernden Motors, so daß bei dieser
Schaltung nicht garantiert ist, daß das Ansprechen des Relais in bezug auf den Kippunkt
des Motors zeitgerecht erfolgt. Erst bei Anwendung der erwähnten Schaltung auf magnetische
Anlaßrelais ergeben sich wesentliche Vorteile.In a known thermal relay, the heating coil is one
the relay switch actuating switching element made of bimetal with an operating capacitor
and the auxiliary phase winding connected in series. However, this circuit does not bring any
Advantage over the usual arrangement in which the winding of the relay is in the main phase circuit
is because the thermal relay only depends on its heating, i. H.
works practically time-dependent. Apart from the fact that it only after heating up
is able to work again for a relatively long time is the point of contact
not necessarily dependent on the speed of the motor to be controlled, so that with this
Switching is not guaranteed that the response of the relay with respect to the breakpoint
of the engine is carried out in a timely manner. Only when the mentioned circuit is applied to magnetic ones
Starting relays result in significant advantages.
Weitere Einzelheiten sind aus der Zeichnung, auf die im folgenden
Bezug genommen wird, ersichtlich. In F i g. 1 ist die Schaltungsanordnung dargestellt:
F i g. 2 zeigt den Strom in der Hilfsphase in Abhängigkeit von der Motordrehzahl;
aus F i g. 3 ist der konstruktive Aufbau des Relais der Schaltungsanordnung ersichtlich.Further details are from the drawing, on the following
Reference is made to it. In Fig. 1 shows the circuit arrangement:
F i g. 2 shows the current in the auxiliary phase as a function of the engine speed;
from Fig. 3 shows the structural design of the relay of the circuit arrangement.
In F i g. 1 sind mit P und O die Anschlüsse für ein Wechselstromnetz
bezeichnet, an die die Hauptphase Ha des Einphasen-Induktionsmotors in Reihe
mit dem Schalter S angeschlossen ist. Parallel zur Hauptphase liegt die Relaiswicklung
R in Reihe mit dem Betriebskondensator KB sowie der Hilfsphasenwicklung Hi. Weiterhin
ist die Reihenschaltung des Anlaufkondensators KA mit dem Relaiskontakt RK einerseits
zwischen dem Schalter S und der Relaiswicklung R und andererseits zwischen dem Betriebskondensator
KB und der Hilfsphasenwicklung Hi angeschlossen.In Fig. 1, P and O denote the connections for an alternating current network, to which the main phase Ha of the single-phase induction motor is connected in series with the switch S. In parallel with the main phase, the relay winding R is in series with the operating capacitor KB and the auxiliary phase winding Hi. Furthermore, the series connection of the starting capacitor KA with the relay contact RK is connected on the one hand between the switch S and the relay winding R and on the other hand between the operating capacitor KB and the auxiliary phase winding Hi.
Bei geöffnetem Schalter S ist der als Ruhekontakt ausgebildete Relaiskontakt
RK geschlossen. Wird nun der Schalter S geschlossen, so fließt über die Hauptphasenwicklung
zunächst der Kurzschlußstrom des Motors, der mit steigender Drehzahl abnimmt. Gleichzeitig
fließt durch die Hilfsphasenwicklung ein Strom, der mit wachsender Drehzahl des
Motors steigt. Der Teil des Hilfsphasenstromes, der auch den Betriebskondensator
und die Relaiswicklung durchfließt, entspricht der Kurve 1 in F i g. 2. Im Punkt
2 ist das Anzugsmoment des Relais erreicht, und der Kontakt RK wird geöffnet. Dadurch
wird der Anlaufkondensator KA abgeschaltet, und der Strom steigt im Abschaltaugenblick
auf den mit 3 bezeichneten Wert. Danach geht der Strom entsprechend dem Kurvenstück
4 in den Nennstrom der Hilfsphase IHi" über. Das Relais ist so eingestellt, daß
beim Öffnen des Kontaktes RK der Kippunkt des Motors auf jeden Fall überschritten
ist. Der Relaiskontakt bleibt während des Motorbetriebes geöffnet und schließt sich
erst wieder, wenn der Schalter S geöffnet wird. Beim Schließen des Relaiskontaktes
wirkt sich ein Ausgleichsstrom zwischen den Kondensatoren insofern nicht schädlich
aus, als durch die verhältnismäßig große Induktivität der Relaiswicklung eine große
Dämpfung des Ausgleichsstromes bewirkt wird. Ein verhältnismäßig großer induktiver
Widerstand der Relaiswicklung ergibt sich dadurch, daß die Relaissteuerung durch
einen Teil des an sich verhältnismäßig kleinen Hilfsphasenstromes erfolgt und deshalb
eine große Windungszahl der Relaiswicklung bei entsprechend kleinem Kupferschnitt
erforderlich ist. Bei dem in Fig.2 dargestellten Diagramm des die Relaiswicklung
durchfließenden Stromes über der Drehzahl n ist nur der Betrag des Stromes berücksichtigt,
unabhängig von der vektoriellen Lage des Stromkomponenten. Insofern ist es auch
zu verstehen, daß der Hilfsphasenstrom beim Öffnen des Relaiskontaktes sprunghaft
ansteigt. Dies hat aber wieder zur Folge, daß beim Betrieb des Motors der Anzugsstrom
des Relais auf jeden Fall fließt, unabhängig von etwaigen Spannungsschwankungen
des Netzes. Bei der vorliegenden Anordnung ist es weiterhin von Vorteil, daß beim
Einschalten des Motors der Relaiskontakt bereits geschlossen ist und nicht erst
durch den auftretenden Hauptphasenkurzschlußstrom geschlossen wird. Somit entfällt
hierbei die Eigenzeit des Relais völlig.When the switch S is open, the relay contact is designed as a normally closed contact
RK closed. If the switch S is now closed, then flows through the main phase winding
first of all the short-circuit current of the motor, which decreases with increasing speed. Simultaneously
A current flows through the auxiliary phase winding that increases with the speed of the
Motor increases. The part of the auxiliary phase current that also contains the operating capacitor
and the relay winding flows through corresponds to curve 1 in FIG. 2. In the point
2 the torque of the relay is reached and the contact RK is opened. Through this
the starting capacitor KA is switched off and the current increases at the instant of switch-off
to the value marked 3. Then the current goes according to the curve segment
4 into the nominal current of the auxiliary phase IHi ". The relay is set so that
when the contact RK is opened, the motor's tipping point is definitely exceeded
is. The relay contact remains open during engine operation and closes
only again when the switch S is opened. When the relay contact closes
a compensating current between the capacitors is not harmful
than a large one due to the relatively large inductance of the relay winding
Damping of the equalizing current is effected. A relatively large inductive one
Resistance of the relay winding results from the fact that the relay control by
part of the relatively small auxiliary phase current takes place and therefore
a large number of turns of the relay winding with a correspondingly small copper section
is required. In the diagram of the relay winding shown in Fig.2
current flowing through the speed n, only the amount of the current is taken into account,
regardless of the vectorial position of the current components. So it is
to understand that the auxiliary phase current jumps when the relay contact opens
increases. However, this again has the consequence that the starting current during operation of the motor
of the relay flows in any case, regardless of any voltage fluctuations
of the network. In the present arrangement, it is also advantageous that when
Switching on the motor, the relay contact is already closed and not just yet
is closed by the main phase short-circuit current occurring. Thus it is not applicable
here the proper time of the relay completely.
Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung lassen sich handelsübliche
Stromrelais mit Ruhekontakt ohne besondere Änderungen verwenden. Besonders vorteilhaft
ist jedoch das in seinem Aufbau in F i g. 3 dargestellte Relais. Das vorzugsweise
aus zwei Schalen bestehende Gehäuse 5 enthält Ausnehmungen und Vertiefungen, in
die die Anschlußkontakte 6 und 7 ohne weitere Befestigungsmittel einlegbar sind.
Im Ruhezustand, d. h. wenn die Wicklung 8 nicht vom Strom durchflossen wird, sind
die Kontakte 6 und 7 durch die U-förmig ausgebildete Kontaktbrücke 9 elektrisch
leitend miteinander verbunden. Der Kontaktdruck wird durch den Tauchanker
10
erzeugt, der über eine Schraubenfeder 11 durch sein Gewicht auf
die Kontaktbrücke 9 einwirkt. Der Tauchanker 10, die Kontaktbrücke 9 sowie die Schraubenfeder
11 sind durch einen Hohlniet 12 miteinander verbunden. Die Enden des
Hohlniets sind jedoch so abgebogen, daß der Tauchanker auf dem Hohlniet über einen
kleinen Bereich beweglich ist. Der Hohlniet ist auf dem Zentralbolzen 13 beweglich
gelagert. Auf dem oberen Teil des Zentralbolzens ist eine der Form des Tauchankers
entsprechende Eisenmasse 14 verstellbar befestigt. Diese Eisenmasse ragt teilweise
in den Innenraum der Spulenwicklung 8 hinein.In the circuit arrangement described, commercially available current relays with normally closed contacts can be used without any special changes. However, it is particularly advantageous in its structure in FIG. 3 relay shown. The housing 5, which preferably consists of two shells, contains recesses and depressions into which the connection contacts 6 and 7 can be inserted without further fastening means. In the idle state, ie when the winding 8 is not flowing through the current, the contacts 6 and 7 are connected to one another in an electrically conductive manner by the U-shaped contact bridge 9. The contact pressure is generated by the plunger 10 , which acts on the contact bridge 9 through its weight via a helical spring 11. The plunger 10, the contact bridge 9 and the helical spring 11 are connected to one another by a hollow rivet 12 . However, the ends of the tubular rivet are bent so that the plunger can move over a small area on the tubular rivet. The hollow rivet is movably supported on the central bolt 13. An iron mass 14 corresponding to the shape of the plunger is adjustably attached to the upper part of the central bolt. This iron mass partially protrudes into the interior of the coil winding 8.
Nach dem Einschalten des Motors fließt durch die Wicklung 8 ein Teil
des Hilfsphasenstromes. Der mit der Drehzahl des Motors ansteigende Strom bewirkt
bei Erreichen einer bestimmten Höhe ein solches Kraftfeld, daß der Tauchanker unter
dieser Wirkung angezogen wird. Damit jedoch die Kontaktbrücke 9 von den Kontakten
6 und 7 möglichst schlagartig abgerissen wird, ist der Tauchanker so eingerichtet,
daß er nicht bei der ersten Bewegung die Kontaktbrücke mitnimmt. Beim Anziehen des
Tauchankers wird der Kontaktdruck zunächst durch die sich ausdehnende Schraubenfeder
weiterhin aufrechterhalten. Ein etwaiges Vibrieren des Ankers entsprechend der Netzfrequenz
wird dabei ebenfalls von der Schraubenfeder aufgefangen. Mit kleiner werdendem Abstand
zwischen dem Tauchanker und der Eisenmasse 14 vergrößert sich aber das magnetische
Feld, und der Tauchanker wird bis an die Eisenmasse angezogen. In dem Augenblick,
in dem
der Tauchanker die gestrichelt eingezeichnete Stellung einnimmt,
greift er unter die Abbiegungen des Hohlniets, und dieser reißt die Kontaktbrücke
schlagartig von den Kontakten 6 und 7 ab. Das Vorhandensein der Eisenmasse 14 bewirkt
ein großes Schaltverhältnis zwischen Anzugstrom und Abfallstrom, das etwa wie 4:1
liegen kann. Durch die Anordnung wird außerdem ein prellfreies Arbeiten der Kontakte
erzielt, wodurch die Lebensdauer des Relais bedeutend vergrößert wird. Ein Kleben
der Relaiskontakte tritt nicht auf. Durch die Verstellbarkeit der Eisenmasse 14
erhält man außerdem eine Justierungsmöglichkeit für den Anzugstrom des Relais.After the motor is switched on, part of it flows through the winding 8
of the auxiliary phase current. The current, which increases with the speed of the motor, causes
when reaching a certain height such a force field that the plunger under
this effect is attracted. However, so that the contact bridge 9 from the contacts
6 and 7 is torn off as suddenly as possible, the plunger is set up in such a way that
that he does not take the contact bridge with the first movement. When putting on the
In the plunger, the contact pressure is initially created by the expanding helical spring
continue to maintain. Any vibration of the armature according to the mains frequency
is also caught by the coil spring. With a decreasing distance
but between the plunger and the iron mass 14 increases the magnetic
Field, and the plunger is tightened to the iron mass. At this moment,
by doing
the plunger is in the position shown in dashed lines,
he grabs under the bends of the hollow rivet, and this tears the contact bridge
abruptly from contacts 6 and 7. The presence of the iron mass 14 causes
a large duty cycle between pull-in current and drop-out current, roughly like 4: 1
can lie. The arrangement also ensures that the contacts work without bounce
achieved, whereby the service life of the relay is significantly increased. A sticking
the relay contact does not occur. The adjustability of the iron mass 14
you also get an adjustment option for the relay's pick-up current.