DE1266871B

DE1266871B - Capacitor motor with operational Steinmetz circuit

Info

Publication number: DE1266871B
Application number: DE1963L0045679
Authority: DE
Inventors: Heinz Heilmann; Dr-Ing Joseph Ludemann; Dr-Ing Paul Vaske
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-08-23
Filing date: 1963-08-23
Publication date: 1968-04-25

Description

Kondensatormotor mit betriebsmäßiger Steinmetzschaltung Die Erfindung betrifft Einphasen-Kondensatormotoren, welche mit dreisträngiger Drehstromwicklung in Steinmetzschaltung als Betriebskondensatormotoren ausgelegt sind. Im Vergleich zu leistungsgleichen Motoren mit zweisträngiger Wicklung haben sie die Vorteile, daß keine Verluste verursachenden Oberfelder 3-np-facher Polzahl erzeugt werden und daß die Kondensatorspannung kaum größer als die Nennspannung des Motors ist. Ferner ergeben sich drei gleichartig aufgebaute Strangwicklungen, so daß die Nuten gleichmäßig gut gefüllt werden. Man erhält einen hinsichtlich der Leistungsabgabe im Nennbetrieb gut ausgenutzten und preisgünstigen Motor.Capacitor motor with operational Steinmetz circuit The invention relates to single-phase capacitor motors with three-phase winding are designed in Steinmetz circuit as operating capacitor motors. In comparison to motors of the same power with two-strand winding they have the advantages: that no loss-causing upper fields 3-np-fold number of poles are generated and that the capacitor voltage is hardly greater than the rated voltage of the motor. Furthermore, there are three similarly constructed strand windings, so that the grooves be evenly filled. You get one in terms of power output Well-used and inexpensive motor in nominal operation.

Allerdings erzeugen Motoren in Steinmetzschaltung mit Betriebskondensator nur relativ kleine Anzugsmomente. Sie betragen nur das 0,2- bis 0,5fache des Nennmomentes. Um höhere Anzugsmomente zu erzielen, war man bisher gezwungen, in der Ausführung mit Doppelkondensator für den Hochlauf einen Anlaufkondensator parallel zum Betriebskondensator zu schalten. Der zusätzliche Anlaufkondensator verteuert den Antrieb erheblich.However, motors in Steinmetz circuit produce with a running capacitor only relatively small tightening torques. They are only 0.2 to 0.5 times the nominal torque. In order to achieve higher tightening torques, one was previously forced to perform with a double capacitor for start-up, a starting capacitor parallel to the operating capacitor to switch. The additional starting capacitor makes the drive considerably more expensive.

Um einen zusätzlichen Kondensator zu sparen, wird gelegentlich für den Hochlauf auf die ey-Schaltung umgeschaltet. Dabei wird, ausgehend von der betriebsmäßigen Sternschaltung, der Sternpunktanschluß des mit dem Kondensator in Reihe geschalteten Stranges aufgetrennt und mit der anderen Netzklemme verbunden. Damit kann man jedoch das Anzugsmoment nur etwa auf den 1,2- bis 1,5fachen Wert der Steinmetz-Betriebsschaltung erhöhen.In order to save an additional capacitor, it is occasionally used for the startup switched to the ey circuit. Based on the operational Star connection, the star point connection of the one connected in series with the capacitor And connected to the other mains terminal. But you can do that the tightening torque is only about 1.2 to 1.5 times the value of the Steinmetz operating circuit raise.

In der österreichischen Patentschrift 173 162 werden, ausgehend von der betriebsmäßigen Dreieckschaltung, die Wicklungsstränge für den Anlauf so umgeschaltet, daß der dem Kondensator in der Betriebsschaltung parallelliegende Strang und der zu dieser Parallelschaltung in Reihe angeordnete Strang beide in Reihe mit dem Kondensator und der dritte Strang direkt an das Netz angeschlossen sind. Dadurch lassen sich etwa 1,5fach größere Anzugsmomente erzielen. Allerdings benötigt man zur Umschaltung einen Umschalter und einen Ausschalter.In Austrian patent specification 173 162 , based on the operational delta connection, the winding phases for start-up are switched so that the phase parallel to the capacitor in the operating circuit and the phase arranged in series with this parallel connection are both in series with the capacitor and the third phase are connected directly to the network. As a result, tightening torques that are about 1.5 times greater can be achieved. However, a changeover switch and an off switch are required for switching.

In zahlreichen Antriebsfällen reicht jedoch die mit den bekannten Schaltungen mögliche relativ kleine Erhöhung der Anzugsmomente nicht aus, so daß man bisher auf die Verwendung von Doppel-Kondensatormotoren und damit auf einen zusätzlichen Anlaufkondensator nicht verzichten konnte.In numerous drive cases, however, the one with the known ones is sufficient Circuits possible relatively small increase in the tightening torques not off, so that one so far on the use of double capacitor motors and thus on one could not do without additional starting capacitor.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, durch einfache Umschaltung bei Verwendung nur des Betriebskondensators möglichst eine ebenso große Erhöhung des Anzugsmomentes zu erzielen wie mit einem Doppel-Kondensatormotor.The invention is therefore based on the object by simple switching if only the operating capacitor is used, an increase that is as large as possible of the tightening torque as with a double capacitor motor.

Deshalb wird ein Kondensatormotor mit betriebsmäßiger Steinmetzschaltung, bei welchem während des Anlaufes ein Wicklungsstrang direkt und die beiden anderen gegensinnig in Reihe geschalteten Stränge in Reihenschaltung mit einem Kondensator an das Netz angeschlossen sind, vorgeschlagen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der Motor im Normalbetrieb mittels eines einpoligen Umschalters in die Steinmetz-Sternschaltung umgeschaltet ist.Therefore, a capacitor motor with operational Steinmetz circuit, in which one winding phase directly and the other two during start-up Strings connected in series in opposite directions in series with a capacitor are connected to the network, proposed, which is characterized by that the motor in normal operation by means of a single-pole changeover switch in the Steinmetz star connection is switched.

Mit dieser neuen Schaltung ergeben sich nahezu dreifach höhere Anzugsmomente als mit der im Normalbetrieb vorhandenen Steinmetzschaltung. Gegenüber den bekannten Anlaufschaltungen werden also nahezu doppelt so hohe Anzugsmomente erreicht.With this new circuit, the tightening torques are almost three times higher than with the Steinmetz circuit that is present in normal operation. Compared to the known Starting circuits are thus achieved almost twice as high a tightening torque.

An Hand der Zeichnungen wird die neue Schaltung erläutert.The new circuit is explained using the drawings.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild eines an die Einphasen-Wechselspannung U angeschlossenen Einphasen-Betriebskondensatormotors in Steinmetz-Stern-Schaltung mit den Strängen 10, 11, 12 und dem Kondensator 13; F i g. 2 zeigt die zugehörige Anlaufschaltung gemäß der Erfindung; F i g. 3 zeigt eine vorteilhafte Umschaltanordnung mittels eines durch Motorspannungen gesteuerten einpoligen Umschalters.F i g. 1 shows the circuit diagram of a single- phase operating capacitor motor connected to the single-phase AC voltage U in a Steinmetz star connection with the strands 10, 11, 12 and the capacitor 13; F i g. 2 shows the associated start-up circuit according to the invention; F i g. 3 shows an advantageous changeover arrangement by means of a single-pole changeover switch controlled by motor voltages.

In Fig. 2 wird während des Anlaufens die unmittelbar zum Kondensator 23 parallelliegende Strangwicklung 20 aus der Sternschaltung gelöst und parallel ans Netz gelegt. Die beiden übrigen Strangwicklungen 21, 22 bilden in ihrer Gegenreihenschaltung eine Hilfswicklung. Bei der Umschaltung ist darauf zu achten, daß sowohl in der Anlauf- als auch in der Betriebsschaltung die gleiche Drehrichtung herrscht. Das ist mit einer Umschaltung nach F i g. 3 gewährleistet.In FIG. 2, the phase winding 20, which is directly parallel to the capacitor 23, is released from the star connection and connected to the network in parallel during start-up. The two remaining phase windings 21, 22 form an auxiliary winding when they are connected in series. When switching over, make sure that the same direction of rotation prevails both in the start-up and in the operating circuit. That is with a switch to FIG. 3 guaranteed.

Für die Umschaltung benötigt man lediglich einen einpoligen Umschalter, der durch die Motordrehzahl, den Motorstrom, die Hochlaufzeit oder von Hand betätigt werden kann. Weitgehend eingeführt haben sich für ähnliche Hilfsphasenschalter wegen ihrer vielen Vorteile die stromabhängigen Relais. Allerdings können sie bei sehr kleinen Motoren wegen der nur geringen Stromänderungen während des Anlaufens nicht immer eingesetzt werden.All that is needed to switch over is a single-pole switch, which can be operated by the motor speed, the motor current, the run-up time or manually. The current-dependent relays have been widely used for similar auxiliary phase switches because of their many advantages. However, they cannot always be used with very small motors because of the only slight current changes during start-up.

In der neuen Schaltung läßt sich nun noch eine sehr stark drehzahlabhängige Spannungsdifferenz bilden, die auch zur Betätigung eines Anlaufrelais herangezogen werden kann, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Der Kontakt 34 des Anlaufrelais liegt dabei im Stillstand bereits in der Anlaufstellung A, so daß die Anlaufschaltung vorliegt. Die Spule 35 des Anlaufrelais liegt dabei parallel zur Strangwicklung 31, die Spule 36 dagegen parallel zur Strangwicklung 32. Es entsteht eine resultierende Durchflutung des Anlaufrelais, die der vektoriellen Spannungsdifferenz der beiden Strangwicklungen proportional ist. Die Spannungen der beiden in Reihe liegenden und räumlich gegeneinander versetzten Strangwicklungen sind im Stillstand gleich groß und subtrahieren sich hier zu Null. Mit steigender Drehzahl wächst dagegen die Spannungsdifferenz steil an und bringt das Anlaufrelais dann bei der gewünschten Drehzahl zum Ansprechen und schaltet auf die BetriebsstellungB um. Der Kondensatormotor ist im Normalbetrieb in Steinmetz-Stern-Schaltung angeschlossen. Eine solche Umschaltung ist nötig, da sonst der Motor im Dauerbetrieb zu warm wird. Der Kondensator 33 ist für die Steinmetz-Stern-Schaltung optimal dimensioniert.In the new circuit, a very strongly speed-dependent voltage difference can now be formed, which can also be used to actuate a start-up relay, as shown in FIG . 3 is shown. The contact 34 of the start-up relay is already in the start-up position A at standstill, so that the start-up circuit is present. The coil 35 of the starting relay is parallel to the phase winding 31, the coil 36, however, parallel to the phase winding 32. A resultant flooding of the starting relay is created, which is proportional to the vectorial voltage difference between the two phase windings. The voltages of the two strand windings in series and spatially offset from one another are equal at standstill and subtract to zero here. On the other hand, with increasing speed, the voltage difference increases steeply and then causes the start-up relay to respond at the desired speed and switches to operating position B. In normal operation, the capacitor motor is connected in a Steinmetz star connection. Such a switchover is necessary, otherwise the motor will get too warm in continuous operation. The capacitor 33 is optimally dimensioned for the Steinmetz star circuit.

Die im Vergleich zu den bekannten Anlaufschaltungen überraschend große Erhöhung des Anzugsmomentes läßt sich folgendermaßen erklären: Betriebskondensatormotoren in Steinmetzschaltunerfordern bei Auslegung für optimalen Nennbetrieb eine ganz bestimmte Kapazität des Betriebskondensators, welcher von der Typengröße des Motors bzw. von seiner Leistung abhängig ist. Diese Kapazität ist jedoch unabhängig davon, ob der Motor für die Stern- oder die Dreieckschaltung der Wicklungsstränge ausgelegt ist. Die beiden genannten Grundschaltungen unterscheiden sich aber durch die Windungszahl der Stränge. Diese sind bei der Sternschaltung um den Faktor 1/yg niedriger als in der Dreieckschaltung. Vergleicht man unter dieser Voraussetzung die Anlaufschaltung gemäß dieser Erfindung und gemäß der österreichischen Patentschrift 173 162, wobei im Normalbetrieb natürlich leistungsgleiche Motoren vorausgesetzt werden müssen, dann steht in beiden Fällen der gleiche Kondensator zur Verfügung. Während des Anlaufens ist bei beiden Schaltungen die Anordnung der Wicklungsstränge i gleich, jedoch ergeben sich nach der österreichischen Patentschrift 173 162 Y3fache Windungszahlen.The surprisingly large increase in the starting torque compared to the known starting circuits can be explained as follows: Operating capacitor motors in Steinmetzschaltunrequire a very specific capacity of the operating capacitor when designed for optimal rated operation, which depends on the size of the motor or its performance. However, this capacity is independent of whether the motor is designed for star or delta connection of the winding phases. The two basic circuits mentioned differ, however, in the number of turns in the strands. These are lower by a factor of 1 / yg in the star connection than in the delta connection. If, under this condition, one compares the start-up circuit according to this invention and that according to Austrian patent specification 173 162, whereby motors of the same power must of course be assumed in normal operation, then the same capacitor is available in both cases. During start-up, the arrangement of the winding phases i is the same in both circuits, but according to Austrian patent 173 162 Y3-fold numbers of turns result.

Normalerweise bewirkt eine gleichmäßige Erniedrigung der Windungszahl aller Stränge eines Betriebskondensatormotors, falls man die Kapazität des Betriebskondensators beibehält, keine Erhöhung, sondern eher eine Erniedrigung des Anzugsmomentes. Es wurde jedoch erfindungsgemäß anerkannt, daß im vorliegenden Fall bei einer Schaltung nach Fig. 3 dieser Erfindung überraschenderweise dieser Effekt deshalb nicht auftritt, weil wegen der niedrigeren Windungszahl der Betriebskondensator, welcher für den Normalbetrieb bemessen wird, wesentlich besser für die Anlaufschaltung angepaßt ist. Bei einer Schaltung nach der österreichischen Patentschrift 173 162 ist dessen Kapazität, bezogen auf die dort vorhandene höhere Windungszahl, zu groß. Der Wert, welcher für das maximale Anzugsmoment erforderlich ist, wird bereits überschritten, so daß sich trotz hoher Verluste ein niedriges Anzugsmoment einstellt.Normally, if the capacity of the operating capacitor is retained, a uniform decrease in the number of turns of all strands of a running capacitor motor does not cause an increase, but rather a lowering of the starting torque. However, it has according to the invention recognized that this invention surprisingly this effect, therefore, does not occur in the present case in a circuit according to Fig. 3, because it is substantially matched due to the lower number of turns of the run capacitor which is dimensioned for normal operation better for the start-up circuit. In the case of a circuit according to Austrian patent specification 173 162 , its capacity, based on the higher number of turns present there, is too large. The value that is required for the maximum tightening torque has already been exceeded, so that a low tightening torque is set in spite of high losses.

Claims

1. A capacitor motor operative Steinmetz circuit, wherein during start-up, a phase winding are connected directly and the other two oppositely connected in series strings in series connection with a capacitor to the network, d a d u rch in that the engine is in normal operation by means of a single-pole changeover switch is switched to the Steimnetz star circuit.

2. Capacitor motor according to claim 1, characterized in that the switching from start-up to operating circuit and vice versa can be carried out by a voltage-dependent start-up relay with two windings (35, 36) . 3. Capacitor motor according to Claim 2, characterized in that the two windings (35, 36) of the start-up relay are fed by the voltages of the phase windings (31, 32) which act as auxiliary windings in the start-up circuit. 4. capacitor motor according to claim 3, characterized in that the windings (35, 36) of the starting relay, the two motor voltages are supplied in phase opposition, so that the voltage difference is decisive for the resulting flooding of the starting relay. 5. capacitor motor according to claim 3, characterized in that the relay contact (34) of the start-up relay, single-pole changeover switch in the rest position switches on the start-up circuit and in the working position, the operating circuit switches on. Documents considered: German Patent No. 710 024; German Auslegeschrift No. 1 074 741; Austrian patent specification No. 173 162.