DE1130060B - Switching device for single-phase AC motors - Google Patents

Description

Schalteinrichtung für Einphasen-Wechselstrommotoren Die Erfindung betrifft eine nur bei Schweranlauf betätigte Schalteinrichtung zur Erhöhung des Anzugsmomentes bei Einphasen-Wechselstrommotoren mit Hilfsphase und diesen gleichgeartete Motoren.Switching device for single-phase AC motors The invention relates to a switching device that is only actuated during heavy starting to increase the Tightening torque for single-phase AC motors with auxiliary phase and those of the same type Engines.

Zur Erhöhung des Anzugsmomentes bei Asynchronmotoren mit Kurzschlußläufer werden Kondensatoren oderTransformatoren vorgeschaltet, die dann nach erfolgtem Anlauf wieder abgeschaltet werden. Bei Einphasen-Wechselstrommotoren erfolgt die Erhöhung des Anzugsmomentes z. B. durch Vergrößern der Kapazität im Hilfsstromkreis. Diese Verfahren bedingen aber auch eine erhöhte Erwärmung, so daß die Schalthäufigkeit mitbestimmend ist für die Größe des Motors.To increase the starting torque for asynchronous motors with squirrel cage rotors capacitors or transformers are connected upstream, which are then Startup must be switched off again. With single-phase AC motors, the Increase the tightening torque z. B. by increasing the capacity in the auxiliary circuit. However, these methods also cause increased heating, so that the switching frequency is a determining factor for the size of the engine.

Zur Vermeidung allzu hoher Erwärmung sind wiederum Schaltungen bekanntgeworden, die den hohen Einschaltstromstoß vermindern sollen.In order to avoid excessive heating, circuits have become known, which are intended to reduce the high inrush current.

Andererseits sind aber auch Schaltungen bekanntgeworden, die gegenüber diesen Grobanlaufschaltungen einen sanften Anlauf bewirken. Abgesehen von der üblichen Stern-Dreieck-Schaltung wird zu diesem Zweck z. B. ein Widerstand vor eine Phase geschaltet, der durch ein stromabhängiges Relais ein- und ausgeschaltet wird. Ähnliche Schaltungen werden auch angewandt, um eine bestimmte Betriebsdrehzahl einzuhalten. Da durch den vorgeschalteten Widerstand das Anzugsmoment herabgedrückt ist, wird für den Anlauf gegebenenfalls der Widerstand überbrückt.On the other hand, however, circuits have also become known which are opposite these coarse start-up circuits cause a smooth start-up. Apart from the usual Star-delta connection is used for this purpose, for. B. a resistance before a phase switched, which is switched on and off by a current-dependent relay. Similar Shifts are also used to maintain a certain operating speed. Since the tightening torque is reduced by the upstream resistor, the resistor is bridged for start-up if necessary.

Es ist außerdem für Zerkleinerungsmaschinen im Bergbau zur Erreichung eines sanften Anlaufes, bei deren möglichem hohem Gegenmoment, vorgeschlagen worden, den Motor bei vorgeschaltetem Widerstand über ein zeitabhängiges Relais einzuschalten, das nach einer bestimmten einstellbaren Zeit den Vorschaltwiderstand überbrückt. Läuft hierbei der Motor nicht sogleich an, so tritt nach der eingestellten Zeit durch Überbrückung des Widerstandes das volle Drehmoment auf. Das Betriebsdrehmoment des Motors entspricht hierbei dem maximal auftretenden Gegenmoment.It is also used to achieve crushing machines in mining a soft start, with a possible high counter-torque, has been proposed, switch on the motor with an upstream resistor via a time-dependent relay, that bridges the series resistor after a certain adjustable time. If the motor does not start immediately, it occurs after the set time the full torque is generated by bridging the resistance. The operating torque of the motor corresponds to the maximum counter-torque that occurs.

Bei Einphasen-Wechselstrommotoren hängt die Größe des Anzugsmomentes von der Dimensionierung der Hilfsphase und/oder der Größe der Kondensatoren oder Drosseln. ab; sie sind um so größer zu wählen, je höher das geforderte Anzugsmoment ist. Aus Gründen der Phasenverschiebung werden vorwiegend Motoren mit Hilfsphase und Kondensator, sogenannte Kondensatormotoren verwendet. Mit der Größe des Anzugsmomentes steigt die Stromaufnahme, insbesondere die Anlaufstromstärke. Da diese das Mehrfache des Nennstromes beträgt, ist die Häufigkeit des Einschaltens für die Erwärmung des Motors und des Kondensators, wie vor erwähnt, von großer Bedeutung. Die Größe eines Motors und Anlaufkondensators ist also auch hier nicht nur bedingt durch die Größe des Anzugsmomentes, sondern auch durch die Schalthäufigkeit.With single-phase AC motors, the size of the tightening torque depends on the dimensioning of the auxiliary phase and / or the size of the capacitors or Chokes. away; they are to be chosen larger, the higher the required tightening torque is. For reasons of the phase shift, motors with an auxiliary phase are predominantly used and capacitor, so-called capacitor motors are used. With the size of the tightening torque the current consumption increases, especially the starting current. Since these are multiple of the rated current is the frequency of switching on for the heating of the Motor and the capacitor, as mentioned before, are of great importance. The size of one The motor and starting capacitor are not only due to their size the tightening torque, but also through the switching frequency.

In allen jenen Antriebsverhältnissen mit hoher Schalthäufigkeit und im allgemeinen unter oder etwa gleich dem Nennmoment liegenden und nur hin und wieder auftretendem sehr hohem Anlaufmoment sind deshalb Motor und Kondensator in bezug auf den eigentlichen Bedarf im Gegensatz zu den vorbeschriebenen Betriebsfällen überdimensioniert. Um einen sicheren Anlauf zu gewährleisten, müssen Motor und Kondensator für das nur vielleicht auftretende hohe Anzugsmoment ausgelegt sein. Solche Antriebsverhältnisse finden sich z. B. bei Büromaschinen durch vorübergehendes Verklemmen eines mechanischen Teiles oder Stehenbleiben der Maschinen in der Stellung des höchsten Gegenmomentes, bei Ölförderpumpen nach langem Stillstand durch verdicktes oder verharztes Öl, oder allgemein bei Pumpen beim Durchgang eines Fremdkörpers, oder beim Anlauf von Maschinen mit während des Arbeitstaktes stark wechselndem Momentbedarf, wie Kompressoren u. dgl.In all those drive conditions with high switching frequency and generally below or about the same as the nominal torque and only now and then The very high starting torque that occurs is therefore related to the motor and capacitor on the actual need in contrast to the operating cases described above oversized. To ensure a safe start, the motor and capacitor must be designed for the high torque that may only occur. Such drive ratios can be found e.g. B. in office machines by temporarily jamming a mechanical Part or standstill of the machines in the position of the highest counter-torque, in the case of oil pumps after a long standstill due to thickened or resinified oil, or generally with pumps when a foreign body passes through or when machines start up with strongly changing torque requirements during the work cycle, such as compressors and the like. like

Um in solchen Fällen die Überdimensionierung zu vermeiden und um die Auslegung auf den wirklichen Leistungsbedarf beschränken zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß durch ein zeitverzögertes Schaltglied kurzzeitig die Impedanz des Hilfsphasenkreises so geändert wird, daß beim erschwerten Anlauf das Anzugsmoment des Motors. sich erhöht.In order to avoid oversizing in such cases and to avoid the To be able to restrict the design to the real power requirement is according to the invention suggested that a time-delayed switching element briefly reduces the impedance of the auxiliary phase circuit is changed in such a way that the tightening torque in the event of a difficult start-up of the motor. increases.

Das erfindungsgemäße Schaltglied kann ein stromabhängiges, zeitverzögertes Relais sein, welches nur bei einer bestimmten Stromstärke und verzögert anspricht und bei Rückgang der Stromstärke unter den Ansprechbetrag wieder abfällt oder abschaltet. Es wird somit bei normalem, nicht erschwertem Anlauf nicht zum Ansprechen kommen, weil innerhalb der Ansprechzeit die Stromstärke wieder unterhalb des Ansprechbetrages gesunken sein wird. Vorzugsweise wird das Schaltglied in den Stromkreis der Hauptwicklung gelegt, so daß es nur vom Hauptphasenstrom beeinflußt ist. Es kann bei erschwertem Anlauf entweder parallel zu einem Betriebskondensator einen Zusatzkondensator schalten, der als Anlaufkondensator wirkt, oder eine Impedanz. Für besondere Anlauf- und Betriebsverhältnisse mag es auch vorteilhaft sein, durch das Schaltglied für den Anlauf sowohl die Kapazität zu vergrößern als auch die Windungszahl der Hilfsphasenwicklung zu verkleinern.The switching element according to the invention can be a current-dependent, time-delayed one Be relay, which one only at a certain amperage and delayed responds and drops again when the current strength drops below the threshold value or switch off. It therefore does not become a normal, not difficult start-up Response come because within the response time the amperage is below again the response amount will have decreased. Preferably, the switching element is in the Main winding circuit laid so that it is only influenced by the main phase current is. In the event of a difficult start-up, it can either be parallel to an operating capacitor switch an additional capacitor, which acts as a starting capacitor, or an impedance. For special start-up and operating conditions, it may also be advantageous to go through the switching element for the start-up to increase both the capacitance and the number of turns of the auxiliary phase winding.

Im einfachsten Fall kann das Schaltglied eine handbetätigte Taste sein, die gedrückt wird, wenn der Motor bei normaler Einschaltung nicht anläuft. In Sonderfällen, wenn es sich z. B. nur so lange um erschwerten Anlauf handelt, bis die anzutreibende Maschine warmgelaufen ist, kann die Taste feststellbar ausgeführt werden. Hierbei ist allerdings die Auslegung des Zusatzkondensators zu beachten, weil er jetzt kurzzeitig als Betriebskondensator verwendet ist.In the simplest case, the switching element can be a hand-operated button which is pressed when the motor does not start with normal start-up. In special cases, if it is z. B. is only a difficult start-up as long as until the machine to be driven has warmed up, the key can be made lockable will. Here, however, the design of the additional capacitor must be taken into account, because it is now used for a short time as an operating capacitor.

In der Zeichnung sind als Beispiel zwei Prinzipschaltungen dargestellt.In the drawing, two basic circuits are shown as an example.

Fig. 1 zeigt die Schaltung mit einem Zusatzkondensator und Relais.Fig. 1 shows the circuit with an additional capacitor and relay.

Fig.2 die Umschaltung mittels Relais auf einen vorgeschalteten Teil zur Hilfsphasenwicklung.Fig. 2 the switchover by means of a relay to an upstream part for auxiliary phase development.

In beiden Schaltskizzen bezeichnen M den Motor mit innerhalb des gestrichelten Kreises dargestellten Windungen, 11 die Hauptphasenwicklung, 12 die Hilfsphasenwicklung, 13 das in die Hauptphase geschaltete verzögerte Relais und 14 die Anschlußklemmen für den Netzschalter. Nach Fig. 1 dient der Kondensator 15 als Betriebskondensator, während der Kondensator 16 als Anlaufkondensator für erschwerten Anlauf verwendet wird und nur in diesem Fall durch das Relais 13 zugeschaltet wird. Nach Fig. 2 wird für erschwerten Anlauf durch den Umschalter des verzögerten Relais 13 von der Hilfsphasenwicklung ein Wicklungsteil abgeschaltet. Der Betriebskondensator 15 ist für erschwerten Anlauf auszulegen. Für den erschwerten Anlauf liegt also der Schalter an der Anzapfung der Hilfsphasenwicklung.In both circuit diagrams, M denotes the motor with the windings shown within the dashed circle, 11 the main phase winding, 12 the auxiliary phase winding, 13 the delayed relay switched into the main phase and 14 the connection terminals for the mains switch. According to FIG. 1, the capacitor 15 serves as an operating capacitor, while the capacitor 16 is used as a starting capacitor for difficult start-up and is only switched on by the relay 13 in this case. According to FIG. 2, a winding part of the auxiliary phase winding is switched off by the changeover switch of the delayed relay 13 for a more difficult start-up. The operating capacitor 15 is to be designed for difficult start-up. For the more difficult start-up, the switch is at the tap of the auxiliary phase winding.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schalteinrichtung für Einphasen-Wechselstrommotoren mit Hilfsphase zur Erhöhung des Anzugmomentes nur im Bedarfsfalle mittels eines selbsttätigen oder handbetätigten zeitverzögerten Schaltgliedes, dadurch gekennzeichnet, daß duch das Schaltglied kurzzeitig die Impedanz des Hilfsphasenkreises so geändert wird, daß das Anzugsmoment des Motors sich erhöht. PATENT CLAIMS: 1. Switching device for single-phase AC motors with an auxiliary phase to increase the tightening torque only if necessary by means of a automatic or manually operated time-delayed switching element, characterized in that that the switching element briefly changed the impedance of the auxiliary phase circuit becomes that the torque of the motor increases. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied ein zeitverzögertes Relais ist. 2. Switching device according to claim 1, characterized in that the switching element is a time-delayed relay. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied eine verzögert zu betätigende oder nur vorübergehend in der Einschaltstellung festgestellte Drucktaste oder ein entsprechender handbetätigter Schalter ist. 3. Switching device according to Claim 1, characterized in that the switching element is a delayed to be operated or only temporarily determined in the switch-on position Is a push button or a corresponding manually operated switch. 4. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitverzögerte Relais durch den Hauptphasenstrom betätigt wird. 4. Switching device according to claim 2, characterized in that the time-delayed relay by the Main phase current is operated. 5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Schaltglied ein zusätzlicher Kondensator parallel zum Betriebskondensator geschaltet wird. 5. Switching device according to claim 1, characterized in that that through the switching element an additional capacitor parallel to the operating capacitor is switched. 6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Schaltglied bei gleichbleibender Kapazität von der Hilfsphasenwicklung kurzzeitig ein Wicklungsteil abgeschaltet wird. 6. Switching device according to claim 1, characterized in that through the switching element with the capacitance of the auxiliary phase winding remaining the same a part of the winding is switched off briefly. 7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Schaltglied kurzzeitig sowohl die Hilfsphasenwicklung als auch die Kapazität verändert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 287 322, 567 344, 639148, 648 065, 688121, 708 537, 892158; ETZ 1935, S. 1217; SSW-Druckschrift »Die elektrischen Antriebe von Zerkleinerungsmaschinen im Bergbau«, S. 9.7. Switching device according to claim 1, characterized in that briefly both the auxiliary phase winding by the switching element as well as the capacity is changed. Publications considered: German Patent Nos. 287,322, 567,344, 639148, 648,065, 688121, 708,537, 892158; ETZ 1935, p. 1217; SSW publication »The electric drives for shredding machines in mining «, p. 9.