DE1613612C - Thermische Anlaßvorrichtung fur einen Emphasen Asynchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor mit einem Haupt- und einem Hilfswicklungszweig, bei der im Hilfswicklungszweig ein vom Strom durch diesen Zweig beheizter Bimetallschalter liegt, der von einem Heizwiderstand überbrückt ist.

Es sind thermische Anlaßvorrichtungen bekannt, bei denen ein Heizwiderstand, der mit dem Bimetallschalter in Reihe liegt, das Bimetallelement beeinflußt. Mit dieser Einrichtung kann man eine genügend genaue Steuerung des Öffnungszeitpunktes des Bimetallschalters erreichen. Danach wird jedoch die Heizungsanordnung unwirksam und der Bimetallschalter schließt wieder. Da dies bei einem Anlaßkontakt für einen Einphasen-Asynchronmotor nicht zulässig ist, benötigt man eine Einrichtung, die den Bimetallschalter offenhält.

Eine solche den Bimetallschalter offenhaltende Einrichtung besteht in einer anderen bekannten Anlaßvorrichtung in einem Heizwiderstand, der während des Anlaufvorgangs vom Bimetallschalter kurzgeschlossen ist. Allerdings muß die Masse des Heizwiderstandes am Ende des Anlaufvorganges zunächst erwärmt werden, ehe er eine ausreichende Wärme an den Bimetallschalter abgeben kann. Hierbei besteht die Gefahr, daß der Bimetallschalter bereits wieder geschlossen hat, ehe der Heizwiderstand voll wirksam geworden ist.

Darüber hinaus sind thermische Anlaßvorrichtungen bekannt, bei denen der Bimetallschalter von einem Heizwiderstand beeinflußt wird, der im Hauptwicklungskreis liegt. Das Wirkungsvermögen dieses Bimetallschalters ist jedoch weitgehend abhängig vom Strom in der Hauptwicklung. Dieser Strom ist einerseits abhängig von der Belastung des Motors und andererseits von der angelegten Spannung. Es ist nicht möglich, diesem Bimetallschalter eine genaue Einstellung zu geben, da bereits innerhalb des erlaubten Toleranzgebietes der Speisespannung große Heizstromunterschiede entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Anlaßanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die mit Sicherheit ein Offenhalten des Bimetallschalters nach dem Anlaufvorgang gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heizwiderstand einen großen positiven Temperaturkoeffizienten hat (PTC-Widerstand).

Dieser PTC-Widerstand hat anfänglich einen sehr geringen Widerstandswert, läßt also einen großen Strom hindurchfließen, der den PTC-Widerstand so rasch erwärmt, daß dieser nach kurzer Zeit in der Lage ist, die zum Offenhalten des Bimetallschalters erforderliche Wärmemenge abzugeben. Infolge dieser Erwärmung sinkt aber der Widerstandswert des PTC-Widerstandes derart, daß im Normalbetrieb nur der gewünschte kleine Strom durch den Hilfswicklungszweig fließt.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die aus Bimetallschalter und PTC-Heizwiderstand bestehende Einheit unverändert sowohl bei Motoren verwendet werden kann, die mit 110 V betrieben werden, als auch bei solchen Motoren, die mit 220 V betrieben werden. Der Widerstand paßt seinen Wert und die damit zusammenhängende Wärmeabgabe automatisch der Netzspannung an.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der PTC-Widerstand direkt auf dem Bimetallschalter angebracht ist.

Hierdurch erreicht man einen unmittelbaren Wärmekontakt mit dem Bimetall und damit eine gute Wärmeübertragung.

Wenn der PTC-Widerstand in der Nähe des Fußpunkts des Bimetalls angebracht ist, hemmt er auch nicht die Ausbiegung des Bimetalls bei dessen Erwärmung.

Die Anlaßvorrichtung kann speziell aus zwei vorzugsweise parallelen Streifen bestehen, von welchen

ίο mindestens der eine ein Bimetall ist, wobei die freien und gegeneinander gekehrten Enden der Streifen mit Kontakten versehen und die anderen Enden der Streifen direkt an den beiden Endflächen des PTC-Wi-' derstandes befestigt sind. Hierdurch dient der PTC-Widerstand als Tragkörper für die Teile der Anlaßvorrichtung, welche z. B. unmittelbar an den Endflächen des PTC-Widerstandes festgelötet werden können.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß die Zuleitungen der Anlaßvorrichtung relativ schlechte Wärmeleiter und vorzugsweise dünne Leiter sind. Hierdurch umgeht man, daß partielle Abkühlungen des PTC-Widerstandes auftreten, die auf Grund der thermischen Spannungen zu Spannungen des keramischen Körpers des PTC-Widerstandes führen können. In dem Moment, wo Spannung am PTC-Widerstand anliegt und eine große Heizleistung entwickelt wird, sind die Bimetalle erwärmt, wodurch Sprengungen als Folge der thermischen Spannungen vermieden werden.

Ist das freie Ende des Bimetalls umgebogen und der Kontakt auf der Seite der Umbiegung des Bimetalls angebracht, die dem Kontakt an dem freien Ende des anderen Streifens zugekehrt ist, erreicht man weiter, daß der Kontaktdruck unter Erwärmung verstärkt wird und unmittelbar nach dem Abschalten eine positive Öffnung des Kontaktes vor sich geht, da die nach Abschaltung mögliche, ganz kurzfristige Tendenz, daß sich das Bimetall wieder dem festen Kontakt nähert, durch das hier Gezeigte verhindert wird. Gleichzeitig hat der PTC-Widerstand auf Grund des großen Starteffektes die Fähigkeit, Pendelschwingungen, d. h. häufigen Kontaktschlüssen und Kontaktabschaltungen nach der ersten Abschaltung, entgegenzuwirken, da der PTC-Widerstand im Startmoment eine große Wärmeleistung hat, die dem Bimetall zugeführt wird und es zwingt, positiv zu öffnen.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Herstellung eines Stromkreises für einen Einphasen-Asynchronmotor mit einer Anlaßanordnung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Anlaßanordnung und

F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anlaßanordnung.

In F i g. 1 ist an den Klemmen 1 und 2 eines Wechselstromnetzes ein Einphasen-Asynchronmotor 3 angeschlossen, der mit einer Hauptwicklung 4 und einer Hilfswicklung 5 versehen ist. In die eine Zuleitung ist ein Hauptschalter 6 gelegt, über den die Spannung direkt zur Hauptwicklung 4 und über eine Anlaßanordnung 7 zur Hilfswicklung 5 geführt wird.

Die Anlaßanordnung besteht aus einem Bimetallschalter mit einem Bimetall 9, das durch den durch die Anlaßwicklung laufenden Strom erwärmt wird. Der Strom läuft über einen Kontakt 10 zu einem

Kontakt 11 auf einem anderen Streifen 12, der ein Leiter oder ein anderes Stück .Bimetall sein kann. Jedoch muß dafür gesorgt werden, daß die Bimetalle sich beide voneinander wegbiegen, wenn sie erwärmt werden. Das Bimetall wird von dem durchlaufenden Startstrom erwärmt und öffnet einige Zeit, nachdem der Schalter 6 geschlossen hat. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom zur Hilfswicklung im wesentlichen abgeschaltet, aber von einem Widerstand 13, der an den Streifen 9 und 12 .angeschlossen ist, wird ein gewisser Wärmeeffekt geliefert, der das Bimetall im offenen Zustand hält. Dieser Übergangszeitpunkt kann bei gewissen Konstruktionen kritisch sein. Dann ist es von Vorteil, einen PTC-Widerstand anzuwenden, da dieser in kaltem Zustand einen niedrigen Widerstand hat und sich bei Stromdurchlauf auf einen sehr viel höheren Widerstandswert einstellt und somit automatisch den Strom begrenzt, der durch die Startwicklung läuft. Hierdurch wird erreicht, daß das Bimetall unmittelbar nach dem Öffnen nicht hin und her pendeln und periodisch über die Kontakte 10 und 11 schließen kann. Wenn ein stationärer Zustand erreicht ist, d. h. thermisches Gleichgewicht besteht, wird das Bimetall 9 in seiner ausgebogenen Stellung stehen. Dies wird automatisch von dem PTC-Widerstand reguliert. Man erreicht somit eine automatische Leistungsregulierung, d. h. in ausgeschaltetem Zustand hat man einen niedrigen stationären Strom, aber in dem Moment, wo es notwendig ist, hat man einen recht großen Strom, der die Öffnungsfunktion des Bimetalls auf Grund des durchgelaufenen Startstroms unterstützt. - Darüber hinaus ist eine solche Anordnung nicht netzspannungsabhängig und kann vorteilhaft sowohl für 110-V-Motore als auch für 220^V-Motore angewandt werden.

In der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform ist ein PTC-Widerstand 14 der direkte Tragkörper für Bimetalle 15 und 16. Dadurch ergibt sich ein sehr guter thermischer Kontakt und es genügt hier ein sehr viel kleineres Stück Widerstandsmaterial. Dies ist besonders günstig, weil die möglicherweise entstehenden, thermischen Spannungen noch geringer sind. Gleichzeitig werden die Kosten verringert, wenn die unteren Enden 17 und 18 der Bimetalle an den Endflächen 19 und 20 des PTC-Widerstandes angelötet werden.

Die Zuleitungen 21 und 22 sollten vorzugsweise dünne Leiter und damit schlechtere Wärmeleiter sein, da diese die Haltbarkeit des PTC-Widerstandes verlängern, indem sie Temperaturabstufungen in dem PTC-Widerstand verhindern, wo sonst thermische Sprengungen der keramischen Masse, aus der der PTC-Widerstand besteht, auftreten könnten.

Als PTC-Widerstände kann man die bekannten Typen anwenden, die auf der Basis gewisser Oxyde sowie seltener Erden hergestellt werden können.

In F i g. 3 ist 'ein Bimetall 23 mit einer Umbiegung 24 versehen, die einen Kontakt 25 trägt. Der Kontakt 25 liegt an einem Kontakt 26, der von einem Leiter 27, der nicht aus Bimetall besteht, getragen wird. Beide Streifen, nämlich das Bimetall 23 und der Streifen 27 sind an den Endflächen eines PTC-Widerstandes 28 befestigt. Der Streifen 27 ist darüber hinaus vorteilhaft von dem PTC-Widerstand mit Hilfe einer Scheibe 29 isoliert, muß dann aber mit dem Leiter 30 über eine Leitung 31 verbunden werden. Läuft der Strom durch das Bimetall 23, biegt sich die größte freie Länge des Bimetalls nach links, wogegen die Umbiegung 24 eine Tendenz hat, sich nach rechts zu biegen, was den Kontaktdruck des Kontaktes 24 gegen den Kontakt 25 vergrößert. Da die Masse des Stückes 24 und dessen Länge kleiner als der übrige Teil des Bimetalls 23 ist, wird das Bimetall nach links gebogen. Unmittelbar nach dem

ίο Abschalten wird die Umbiegung 24 sehr schnell abgekühlt, wodurch der Abstand zwischen den Kontakten 25 und 26 vergrößert wird und bei einer positiven Entkupplung mitwirkt.

Darüber hinaus kann die Anordnung auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. Die Bimetalle können in einer Masse eingegossen werden, die der eigentliche Halter für diese sind, und der PTC-Widerstand wird zwischen die beiden Bimetalle als ein Klumpen eingebrannt. Der Schalter hat sich, verglichen mit Schaltern mit einem reinen Widerstands-Wärmeelement, bei gewissen Konstruktionen als überlegen gezeigt, z. B. bei recht langen Bimetallen, da der PTC-Widerstand eine Wiedereinschaltung des Stroms positiv verhindert, bevor der endgültige stationäre Zustand erreicht wird. Darüber hinaus wirkt der PTC-Widerstand über die Kontaktöffnungen funkenlöschend, wodurch die Lebensdauer verlängert und das Radiogeräusch begrenzt wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor mit einem Haupt- und einem Hilfswicklungszweig, bei der im Hilfswicklungszweig ein vom Strom durch diesen Zweig beheizter Bimetallschalter liegt, der von einem Heizwiderstand überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand einen großen positiven Temperaturkoeffizienten hst (PTC-Widerstand).

2. AnI aß vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand direkt auf dem Bimetallschalter angebracht ist.

3. Anlaßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand in der Nähe des Fußpunktes des Bimetalls angebracht ist.

4. Anlaßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallschalter aus zwei Streifen besteht, von welchen mindestens der eine ein Bimetall ist, wobei die freien und gegeneinandergekehrten Enden der Streifen mit Kontakten versehen und die anderen Enden der Streifen direkt an den beiden Endflächen des PTC-Widerstandes befestigt sind.

5. Anlaßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallschalter mit Zuleitungen versehen ist, die relativ schlechte Wärmeleiter sind.

6. Anlaßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Bimetalls umgebogen und der Kontakt auf der Seite der Umbiegung des Bimetalls angebracht ist, die dem Kontakt an dem freien Ende des anderen Streifens zugekehrt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen