DE102006053524B4

DE102006053524B4 - Motorstartschaltkreis

Info

Publication number: DE102006053524B4
Application number: DE102006053524A
Authority: DE
Inventors: Claus Ing. Schmidt; Hans Peter Ing. Kristensen
Original assignee: Danfoss Flensburg GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: US20080225447A1; US7777992B2; ITTO20070785A1; DE102006053524A1; CN101183842A

Abstract

Verfahren zum Überwachen des Zustandes des Wicklungsschutzschalters (28) in einem Motorstartschaltkreis (1) für einen Induktionsmotor, insbesondere einen Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor, mit einer Hauptwicklung (4) und einer Hilfswicklung (5), die über Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) mit Strom, insbesondere mit Wechselstrom, versorgt werden, und mit einer Startschalteinrichtung (15), die dazu dient, den Stromdurchfluss durch die Hilfswicklung (5) nach dem Starten des Motors zu unterbrechen, und die über eine Leitung (18) an eine Steuereinrichtung (20) angeschlossen ist, die zwischen die Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) geschaltet ist, und mit einem Wicklungsschutzschalter (28), der normalerweise geschlossen ist und beim Auftreten eines Fehlers öffnet, wobei mit Hilfe der Steuereinrichtung (20) die Spannung über der Hilfswicklung (5) und dem Wicklungsschutzschalter (28) abgefühlt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Zustandes des Wicklungsschutzschalters (28) in einem Motorstartschaltkreis (1) für einen Induktionsmotor, insbesondere einen Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor, mit einer Hauptwicklung (4) und einer Hilfswicklung (5), die über Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) mit Strom, insbesondere mit Wechselstrom, versorgt werden, und mit einer Startschalteinrichtung (15), die dazu dient, den Stromdurchfluss durch die Hilfswicklung (5) nach dem Starten des Motors zu unterbrechen, und die über eine Leitung (18) an eine Steuereinrichtung (20) angeschlossen ist, die zwischen die Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) geschaltet ist, und mit einem Wicklungsschutzschalter (28), der normalerweise geschlossen ist und beim Auftreten eines Fehlers öffnet.
Herkömmliche Motorstartschaltkreise sind mit einem thermischen Unterbrecher ausgestattet, der auch als Thermoschalter oder Wicklungsschutzschalter bezeichnet wird. Bei Induktionsmotoren für Kompressoren von Haushaltsgeräten kann der Wicklungsschutzschalter in einem hermetisch abgeschlossenen Kompressorgehäuse beziehungsweise Motorgehäuse untergebracht sein. Der Thermoschalter oder Wicklungsschutzschalter ist normalerweise geschlossen und dient dazu, den Stromfluss durch die Hilfswicklung und die Hauptwicklung zu unterbrechen, wenn der Rotor blockiert und die Stromstärke einen zulässigen Maximalwert überschreitet oder eine zu starke Wärmeentwicklung in der Wicklung selbst auftritt.
Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 021 256 A1 ist ein Motorstartschaltkreis mit einer Hauptwicklung und einer Hilfswicklung, die über Stromversorgungsanschlussstellen mit Strom versorgt werden, und mit einer Startschalteinrichtung bekannt, die dazu dient, den Stromdurchfluss durch die Hilfswicklung nach dem Starten des Motors zu unterbrechen, und die mit einer Messeinrichtung zusammenwirkt, die dazu dient, die Spannung über der Hilfswicklung abzufühlen. Um den Motorstartschaltkreis im Hinblick auf die Betriebssicherheit zu optimieren, sind zwischen die Stromversorgungsanschlussstellen eine Schutzsicherung und eine Schalteinrichtung so in Reihe geschaltet, dass, wenn die Schutzschalteinrichtung geschlossen ist, der Strom so durch die Schutzschalteinrichtung und die Schutzsicherung fließt, dass die Schutzsicherung ausgelöst wird, um den Stromfluss zu unterbrechen. Ein Wicklungsschutzschalter ist in Reihe zu den beiden Wicklungen geschaltet.
Der Wicklungsschutzschalter ist normalerweise geschlossen und dient dazu, den Stromfluss durch die Hilfswicklung und die Hauptwicklung zu unterbrechen, wenn der Motor blockiert und die Stromstärke einen zulässigen Maximalwert überschreitet oder eine zu starke Wärmeentwicklung in der Wicklung selbst auftritt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Lebensdauer des Motorstartschaltkreises auf einfache Art und Weise zu verlängern.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die übrigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes im Sinne der Aufgabenstellung.
Gemäß dem Patentanspruch 1 wird die Spannung über dem Wicklungsschutzschalter abgefühlt. Dadurch kann auf einfache Art und Weise erfasst werden, ob der Startvorgang des Motors vorangeht oder ob der Wicklungsschutzschalter geöffnet ist. Wenn der Wicklungsschutzschalter geöffnet ist, dann kann der Startvorgang abgebrochen und gegebenenfalls nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ein erneuter Startvorgang durchgeführt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung die Spannung zwischen den Stromversorgungsanschlussstellen abgefühlt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung die Startschalteinrichtung überwacht, insbesondere der Steuerimpuls der Startschalteinrichtung abgefühlt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinrichtung erfasst wird, ob die Spannung in einer Leitung, die von der Steuereinrichtung ausgeht, einen vorgegebenen Wert überschreitet, ob die Startschalteinrichtung aktiv ist und ob die Spannung über der Hilfswicklung ansteigt. Wenn die Spannung in der Leitung, die von der Steuereinrichtung ausgeht, den vorgegebenen Wert überschreitet, dann wird das als Indiz dafür gewertet, dass die Steuereinrichtung aktiv ist. Die Startschalteinrichtung ist beziehungsweise wird eingeschaltet. Wenn die Spannung über der Hilfswicklung nicht ansteigt, dann wird das als Indiz dafür gewertet, dass der Wicklungsschutzschalter geöffnet ist. Wenn der Wicklungsschutzschalter geschlossen wäre, dann würde die Spannung über der Hilfswicklung ansteigen.
Bei einem Verfahren zum Starten eines Induktionsmotors, insbesondere eines Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotors, mit einem vorab beschriebenen Motorstartschaltkreis, wobei der Zustand des Wicklungsschutzschalters nach dem vorab beschriebenen Verfahren überwacht wird, ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass der Induktionsmotor nicht gestartet wird, wenn die Spannung in der Leitung, die von der Steuereinrichtung ausgeht, den vorgegebenen Wert überschreitet, die Starteinrichtung aktiv ist und die abgefühlte Spannung über der Hilfswicklung nicht ansteigt. Wenn diese drei Bedingungen alle erfüllt sind, dann wird das als Indiz dafür gewertet, dass der Wicklungsschutzschalter offen ist. Dann wird der Startvorgang abgebrochen beziehungsweise kein Startversuch durchgeführt. Das bedeutet in der Praxis, dass die Startschalteinrichtung keinen Steuerimpuls erhält. Sobald der Wicklungsschutzschalter wieder schließt, was durch ein Ansteigen der Spannung über der Hilfswicklung festgestellt wird, dann kann ein erneuter Startversuch unternommen werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Startschalteinrichtung nach einem abgebrochenen Startversuch des Induktionsmotors wieder in ihren Ausgangszustand zurückversetzt wird. Wenn festgestellt wird, dass der Wicklungsschutzschalter geöffnet ist, dann wird der Startversuch abgebrochen. Wenn der Wicklungsschutzschalter wieder geschlossen ist, dann kann ein erneuter Startversuch unternommen werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Induktionsmotor gestartet wird, sobald die abgefühlte Spannung, insbesondere ein Spannungsanstieg, über dem Wicklungsschutzschalter, insbesondere der Hilfswicklung und dem Wicklungsschutzschalter, etwa der Spannung, insbesondere einem Spannungsanstieg, zwischen den Stromversorgungsanschlussstellen entspricht. Das wird dann als Indiz gewertet, dass der Wicklungsschutzschalter wieder geschlossen ist. In diesem Fall kann ein erneuter Startversuch unternommen werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
In der beiliegenden Figur ist ein Schaltplan eines Motorstartschaltkreises 1 dargestellt. Der Motorstartschaltkreis 1 umfasst die elektrischen beziehungsweise die elektronischen Bauelemente zum Starten und Betreiben eines Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotors, der kurz als Motor bezeichnet wird. Der Motor umfasst eine Hauptwicklung 4 und eine Hilfswicklung 5, die in einem hermetisch abgeschlossenen Kompressorgehäuse angeordnet sind, das durch einen gestrichelten rechteckigen Rahmen 8 angedeutet ist.
Ein Betriebskondensator 11 ist in Reihe zu der Hilfswicklung 5 geschaltet. Des Weiteren ist eine Startschalteinrichtung 15 in Reihe zu der Hilfswicklung 5 geschaltet. Die Startschalteinrichtung 15 dient dazu, eine Verbindung zwischen einer Leitung 16 und einer Leitung 17 zu unterbrechen. Die Leitung 17 verbindet die Startschalteinrichtung 15 und im geschlossenen Zustand der Startschalteinrichtung die Leitung 16 mit der Hilfswicklung 5.
Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotoren umfassen bekanntermaßen einen Ständer, der auch als Stator bezeichnet wird, und einen Läufer, der auch als Rotor bezeichnet wird. Voraussetzung für die Entstehung eines Drehfelds im Ständer ist eine zeitliche Verschiebung des Stroms in der Hilfswicklung gegenüber dem Strom in der Hauptwicklung. Die in der Haupt- und der Hilfswicklung entstehenden Wechselfelder sind dann räumlich und zeitlich zueinander versetzt und bilden ein gemeinsames Drehfeld. Das Drehfeld bewirkt einen Selbstanlauf des Motors.
Die Steuerschalteinrichtung 15 steht über eine Steuerleitung 18 mit einer Steuereinrichtung 20 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 20 steht über eine weitere Leitung 22 und die Leitung 17 mit der Hilfswicklung 5 in Verbindung. Über die Leitungen 22 und 17 kann durch die Steuereinrichtung 20 die Spannung über der Hilfswicklung 5 abgefühlt werden.
Durch einen rechteckigen Rahmen 23 ist angedeutet, dass die Steuereinrichtung 20 und die Startschalteinrichtung 15 Teile eines Starters sind, der dazu dient, den Motor zu starten. Die Stromversorgung des Motorstartschaltkreises 1 erfolgt durch Anlegen einer Wechselspannung 2 an zwei Stromversorgungsanschlussstellen 24 und 25. Die Stromversorgungsanschlussstelle 25 steht über eine Leitung 26 mit der Steuereinrichtung 20, dem Betriebskondensator 11 und der Hauptwicklung 4 in Verbindung. Die Stromversorgungsanschlussstelle 24 steht über eine Leitung 27 mit der Steuereinrichtung 20 und den beiden Wicklungen 4 und 5 in Verbindung.
Ein Wicklungsschutzschalter 28 ist in Reihe zu den beiden Wicklungen 4 und 5 geschaltet. Der Wicklungsschutzschalter 28 ist im normalen Betrieb des Motors geschlossen. Wenn zum Beispiel der Rotor blockiert, dann kann das dazu führen, dass die Stromstärke einen zulässigen Maximalwert überschreitet und/oder eine zu starke Wärmeentwicklung auftritt. In einem derartigen Fall öffnet der Wicklungsschutzschalter 28, um eine Beschädigung der Wicklungen 4 und 5 zu verhindern.
Zwischen den beiden Stromversorgungsanschlussstellen 24 und 25 und dem Motor 8 sind zwei Leiterverzweigungen 29 und 31 vorgesehen, zwischen welche die Steuereinrichtung 20 geschaltet ist. Zwischen der Stromversorgungsanschlussstelle 24 und der Leiterverzweigung 29 ist in der Leitung 27 eine Schutzsicherung 30 vorgesehen. Die Schutzsicherung 30 dient dazu, die Bestromung des Motorstartschaltkreises 1 zu unterbrechen, wenn die Startschalteinrichtung 15 nicht korrekt öffnet und permanent geschlossen bleibt. In diesem Fall würde permanent ein Fehlerstrom durch die geschlossene Schalteinrichtung 15 und die Hilfswicklung 5 fließen. Diese permanente Bestromung könnte zu einer Beschädigung der Hilfswicklung 5 und/oder der Startschalteinrichtung 15 führen.
Der Wicklungsschutzschalter 28 reagiert zu langsam und ist auch nicht dafür ausgelegt, um bei einer Fehlfunktion der Startschalteinrichtung 15 wirksam zu werden. Durch die Schutzsicherung 30 wird sichergestellt, dass der durch die nicht korrekt funktionierende Startschalteinrichtung 15 bewirkte Fehlerstrom nur kurz andauert. Die zusätzliche Schutzsicherung 30 reagiert schneller als der Wicklungsschutzschalter 28 und sorgt beim Auftreten eines Fehlerstroms für eine schnelle Unterbrechung des Stromflusses.
Bei der Steuereinrichtung 20 handelt es sich um eine kombinierte Mess-, Auswerte- und Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung 20 erfasst über Leitungen 34, 35 und die Leiterverzweigungen 29, 31 zum einen, ob die Stromversorgungsanschlussstellen 24, 25 mit Strom versorgt werden. Darüber hinaus übernimmt die Steuereinrichtung 20 die Funktion einer Auswerteeinrichtung, welche die Änderung der über der Hilfswicklung 5 abgefühlten Spannung erfasst.
Schließlich steht die Steuereinrichtung 20 mit dem Wicklungsschutzschalter 28 in Wirkverbindung.
Der Wicklungsschutzschalter 28 wird durch Wärme und indirekt durch den Stromfluss durch ihn betätigt. Mit Hilfe der Steuereinrichtung 20 kann erfasst werden, ob der Wicklungsschutzschalter 28 geöffnet ist. Diese Information kann für verschiedene Zwecke genutzt werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird diese Information genutzt, um ein Reset der Startschalteinrichtung 15 durchzuführen, so dass diese erneut gestartet werden kann.
Durch die Steuereinrichtung 20 wird die Spannung in den Leitungen 22 und 34 erfasst. Wenn diese Spannung den vorgegebenen Wert überschreitet, dann bedeutet das, dass die Steuereinrichtung 20 aktiv ist. Wenn die Steuereinrichtung 20 aktiv ist, dann wird die Startschalteinrichtung 15 über die Steuerleitung 18 mit Hilfe eines geeigneten Steuerimpulses eingeschaltet. Wenn bei eingeschalteter Startschalteinrichtung 15 die Spannung über der Start- oder Hilfswicklung 5 nicht ansteigt, dann bedeutet das, dass der Wicklungsschutzschalter 28 geöffnet ist. Wenn der Wicklungsschutzschalter 28 geschlossen wäre, dann würde die Spannung über der Startwicklung 5 ansteigen.
Wenn mit Hilfe der Steuereinrichtung 20 erkannt wird, dass der Wicklungsschutzschalter 28 geöffnet ist, dann wird kein Startversuch zugelassen, das heißt der Startschalteinrichtung 15 wird kein Steuersignal zugeführt. Sobald der Wicklungsschutzschalter wieder schließt, wird ein Startversuch zugelassen. Das Schließen des Wicklungsschutzschalters 28 wird zum Beispiel dadurch erfasst, dass die Spannung in oder an der Leitung 17 ähnlich ansteigt wie an der Leiterverzweigung 29.

Claims

Verfahren zum Überwachen des Zustandes des Wicklungsschutzschalters (28) in einem Motorstartschaltkreis (1) für einen Induktionsmotor, insbesondere einen Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor, mit einer Hauptwicklung (4) und einer Hilfswicklung (5), die über Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) mit Strom, insbesondere mit Wechselstrom, versorgt werden, und mit einer Startschalteinrichtung (15), die dazu dient, den Stromdurchfluss durch die Hilfswicklung (5) nach dem Starten des Motors zu unterbrechen, und die über eine Leitung (18) an eine Steuereinrichtung (20) angeschlossen ist, die zwischen die Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) geschaltet ist, und mit einem Wicklungsschutzschalter (28), der normalerweise geschlossen ist und beim Auftreten eines Fehlers öffnet, wobei mit Hilfe der Steuereinrichtung (20) die Spannung über der Hilfswicklung (5) und dem Wicklungsschutzschalter (28) abgefühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung (20) die Spannung zwischen den Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) abgefühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung (20) die Startschalteinrichtung (15) überwacht, insbesondere der Steuerimpuls der Startschalteinrichtung (15) abgefühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinrichtung (20) erfasst wird, ob: a) die Spannung in einer Leitung (34), die von der Steuereinrichtung (20) ausgeht, einen vorgegebenen Wert überschreitet; b) die Startschalteinrichtung (15) aktiv ist; und c) die Spannung über der Hilfswicklung (5), insbesondere in den Leitungen (22, 34), ansteigt.
Verfahren zum Starten eines Induktionsmotors, insbesondere eines Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotors, mit einem Motorstartschaltkreis (1), wobei der Zustand des Wicklungsschutzschalters (28) nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktionsmotor nicht gestartet wird, wenn: a) die Spannung in der Leitung (34), die von der Steuereinrichtung (20) ausgeht, den vorgegebenen Wert überschreitet; b) die Startschalteinrichtung (15) aktiv ist; und c) die abgefühlte Spannung über der Hilfswicklung (5), insbesondere in den Leitungen (22, 34), nicht ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Startschalteinrichtung (18) nach einem abgebrochenen Startversuch des Induktionsmotors wieder in ihren Ausgangszustand zurückversetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktionsmotor gestartet wird, sobald die die abgefühlte Spannung, insbesondere ein Spannungsanstieg, über der Hilfswicklung (5) und dem Wicklungsschutzschalter (28), etwa der Spannung, insbesondere einen Spannungsanstieg, zwischen den Stromversorgungsanschlussstellen (24, 25) entspricht.