DE1936880A1 - Circuit arrangement for contactless control of the auxiliary phase current of single-phase motors - Google Patents

Description

Titel: Schaltungsanordnung zur kontaktlosen Steuerung des Hilfsphasenstromes von Einphasenmotoren Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur kontaktlosen Steuerung des Hilfsphasenstromes.von Einphasenmotoren oder von in speziellen Schaltungen am Einphasennetz betriebenen Drehstrommotoren.Title: Circuit arrangement for contactless control of the auxiliary phase current of single-phase motors The invention relates to a circuit arrangement for contactless Control of the auxiliary phase current of single-phase motors or in special circuits three-phase motors operated on a single-phase network.

Es ist bekannt, daß Einphasenmotoren oder in speziellen Schaltungen am Einphasennetz betriebene Drehstrommotoren besondere ANlaufhilfsmittel benötigen, die während des Anlaufvorganges eine Phasenverschiebung zwischen Haupt-und Hilfsphasenstrom sicherstellen. Man verwendet hierzu im allgemeinen Kondensatoren, die mit der Hilfsphasenwicklung ständig (Betriebskondensator) oder nur während des Anlaufvorganges (Anlaufkondensator) in Reihe geschaltet werden oder man führt die Hilfsphase mit erhöhtem ohmschen Widerstand aus (Widerstandshilfsphase).It is known that single-phase motors or in special circuits AC motors operated on a single-phase network require special starting aids, the phase shift between the main and auxiliary phase currents during the start-up process to ensure. In general, capacitors connected to the auxiliary phase winding are used for this purpose constantly (operating capacitor) or only during the start-up process (starting capacitor) can be connected in series or the auxiliary phase is carried out with increased ohmic resistance off (resistance support phase).

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß entweder ein relativ kleines Anzugsmoment in Kauf genommen werden muß (Betriebskondensator) oder daß die Hilfsphase stromabhängig über Relais oder drehzahlabhängig über Fliehkraftschalter abgeschaltet werde muß (Anlaufkondensatör und Widerstandshilfsphase). In der Widerstandshilfsphase trenten hohe Verluste auf, während der Anlaufkondensator ein relativ großes Volumen einnimmt. Ein weiterer Nachteil des Abschaltens der-Hilfsphaae über Relais oder Fliehkraftschalter besteht in der Verwendung kontaktbehafteter Bauelemente, die relativ störanfällig sind.The disadvantage of this arrangement is that either a relative small tightening torque must be accepted (operating capacitor) or that the auxiliary phase is current-dependent via relay or speed-dependent via centrifugal switch must be switched off (starting capacitor and auxiliary resistance phase). In the resistance support phase There are high losses, while the starting capacitor has a relatively large volume occupies. Another disadvantage of switching off the auxiliary phases via relays or Centrifugal switch consists in the use of components with contacts that are relatively prone to failure.

Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, die kontaktbehafteten Bauelemente zum Abschalten der Hilf sphase durch kontaktlose leistungselektronische Bauelemente, wie Thyristoren oder Leistungstransistoren, zu ersetzen. Der Nachteil des hohen Platzbedarfs iür den Anlaufkondensator bleibt je doch erhalten, und die Spannungsbeanspruchung für das Schaltelement ist sehr groß.It has therefore already been proposed that the components with contacts for switching off the auxiliary phase through contactless power electronic components, like thyristors or power transistors. The disadvantage the large space required for the starting capacitor is retained, however, and the The voltage stress for the switching element is very high.

Weiter wurde vorgeschlagen, die Hilf sphase direkt über Leistungstransistoren zu speisen, die über Hilfsspulen angesteuert werden, die mit der Hauptphase in einer -Achse liegen, wobei jedoch eine Sonderausführung des Motors erforderlich wird.It was also proposed to use the auxiliary phase directly via power transistors to feed that are controlled via auxiliary coils that are in one with the main phase -Axis, but a special version of the motor is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlose Steuerung der Hilfsphase von Einphasenmotoren oder in speziellen Schaltungen am Einphasennetz betriebenen Drehstrommotoren zu entwickeln, die weder zusätzliche mit der Hilfs'-phase in Reihe geschaltete Kondensatoren, Spulen oder Widerstände, noch Spezialausführungen der Motoren erfordert.The invention is based on the object of a contactless controller the auxiliary phase of single-phase motors or in special circuits on the single-phase network to develop operated three-phase motors, which neither additional with the auxiliary'-phase Series-connected capacitors, coils or resistors, still special designs the motors require.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß einem in Reihe mit der Hilfsvicklung angeordneten symmetrischen Thyristor über eine Kippstufe Zündimpulse zugeführt werden, die gegenüber dem Nulldurchgang des Hauptphasenstromes eine bestimmte zeitliche Nacheilung aufweisen, wodurch der HilBsphasenstrom gegenüber dem Hauptphasenstrom phasenverschoben wird. Die Steuerspannung wird dabei an einem Widerstand oder Stromtransformator abgegriffen, der mit der Hauptphase in Reihe geschaltet ist. Durch die Kippstufe wird bei unterschiedlicher Dimensionierung des Stromtransformators bzw.According to the invention the object is achieved in that one in series with the auxiliary winding arranged symmetrical thyristor via a trigger pulse are supplied, which compared to the zero crossing of the main phase current a certain Have temporal lag, whereby the auxiliary phase current compared to the main phase current is out of phase. The control voltage is applied to a resistor or current transformer tapped, which is connected in series with the main phase. Through the tilting stage is used with different dimensions of the current transformer resp.

Widerstandes erreicht, daß der symmetrische Th?ristor nur während des Anlaufs gezündet wird, so daß die Hilfsphase nach erfolgtem Hochlauf stromlos bleibt oder daß auch nach erfolgtem Hochlauf noch in jeder Halbperiode ein Zündimpuls geliefert wird und die Hilfsphase im normalen Betrieb wirksam bleibt.Resistance achieved that the symmetrical transistor only during of the start-up, so that the auxiliary phase is de-energized after the start-up remains or that even after the run-up has taken place, there is still an ignition pulse in every half cycle is delivered and the auxiliary phase remains in effect during normal operation.

Mögliche Schaltungsanordnungen sollen an Hand von Zeichnungen erläutert werden.Possible circuit arrangements are explained with reference to drawings will.

Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltung mit einem Einphasenmotor, Fig. 2 eine Schaltung mit einem Drehstrommotor in Einphasenschaltung.1 shows a circuit with a single-phase motor, FIG. 2 a circuit with a three-phase motor in single-phase circuit.

In Fig. 1 ist die Hauptphasenwicklung 1 eines Einphasenmotors über die Primärwicklung 3 eines Stromtransformators äußerst kleiner Typenleistung und die Hilfsphasenwieklung 2 über einen symmetrischen Thyristor (riac) 9 an das Einphasen-Wechselstrom netz U angeschlossen. Beim Einschalten fließt durch die Hauptphasenwicklung 1 und durch die Primärwicklung 3 des Stromtransformators zunächst der hohe Anzugsstrom, der in der Sekundärwicklung 4 des Stromtransformators mit dem Bürde-Widerstand 5 eine Spannung induziert, die über den Ladewiderstand 6 den Kondensator 7 auflädt. Bei Erreichen der Ansprechspannung der als Kippstufe verwendeten Triggerdiode (Diac) 8 entlädt sich der Kondensator 7 über die Steuerstrecke des symmetrischen Thyristors 9 und liefert den Zündimpuls für diesen. Damit beginnt in jeder Periode der Stromfluß in der Hilf sphasenwicklung 2 verzögert gegenüber dem in der Hauptphasenwicklung 1 (Anschnittstouerung). Nach erfolgtem Hochlauf wird bei geeigneter Dimensionierung (Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators) der Kondensator 7 infolge des nun abgeklungenen Hauptphasenstromes nur noch auf eine Spannung aufgeladen, die unterhalb der Kippspannung der Triggerdiode 8 liegt, so daß eine Zündung des symmetrischen Thyristors 9 nicht mehr erfolgt und die EIilfsphasenZ wicklung stromlos bleibt. Über dem symmetrischen Tilyristor wird zweckmäßig eine Schutzbeschaltung aus Kondensator 10 und Widerstand 11 angeordnet.In Fig. 1, the main phase winding 1 of a single phase motor is over the primary winding 3 of a current transformer of extremely low type power and the auxiliary phase 2 via a symmetrical thyristor (riac) 9 to the single-phase alternating current network U connected. When switched on, flows through the main phase winding 1 and through the primary winding 3 of the current transformer initially the high starting current, that in the secondary winding 4 of the current transformer with the load resistor 5 induces a voltage which charges the capacitor 7 via the charging resistor 6. When the response voltage of the trigger diode (diac) used as a multivibrator is reached 8, the capacitor 7 discharges via the control path of the symmetrical thyristor 9 and supplies the ignition pulse for this. The current begins to flow in every period in the auxiliary phase winding 2 delayed compared to that in the main phase winding 1 (gate control). After a successful run-up, with suitable dimensioning (Transformation ratio of the current transformer) the capacitor 7 as a result of the now decayed main phase current only charged to a voltage below the breakover voltage of the trigger diode 8 is so that an ignition of the symmetrical Thyristor 9 no longer occurs and the auxiliary phase winding remains de-energized. A protective circuit consisting of a capacitor is useful over the symmetrical tilyristor 10 and resistor 11 arranged.

In Fig. 2 ist der Einphasenmotor durch einen Drehstrommotor ersetzt, dessen drei Stränge 1in Dreieck geschaltet sind. Zwei Eckpunkte des Dreiecks sind über die Primärwicklung 3 des Stromtransformators und der dritte Eckpunkt über den symmetrischen Thyristor 9 ans Einphasenwechselstromnetz U angeschlossen. Die Wirkungsweise der Schaltung ist die selbe wie in Fig. 1, es gelten auch dieselben Bezeichnungen.In Fig. 2 the single-phase motor is replaced by a three-phase motor, whose three strands are connected in a triangle. There are two vertices of the triangle via the primary winding 3 of the current transformer and the third corner point via the symmetrical thyristor 9 connected to the single-phase alternating current network U. The mode of action the circuit is the same as in Fig. 1, the same designations apply.

Der Vorteil der letzten Schaltung besteht in der Verwendung eines normalen Drehstrom-Asynchronmotors für 220/380 V (Standardmotor) am Einphasen-Wechselstromnetz 220 V.The advantage of the last circuit is that it uses one normal three-phase asynchronous motor for 220/380 V (standard motor) on a single-phase AC network 220 V.

Der Vorteil der angegebenen Schaltungen besteht in der Vermeidung beweglicher Kontakte zum Abschalten der Hilisphase sowie in einem geringeren Platzbedarf als er für einen Anlaufkondensator benötigt wird. Die gesamte Anordnung läßt sich in einem speziellen Motor-Klemmkasten unterbringen.The advantage of the specified circuits is that they are avoided movable contacts to switch off the Hilisphase and in a smaller space requirement than it is needed for a starting capacitor. The entire arrangement can be in a special motor terminal box.

Es sind keine Sonderanfertigungen für die Motoren notwendig, da jeder für Anlauf- oder Betriebskondensatorhilfsphase ausgelegte Motor und jeder Drehstrommotor mit den angegebenen Schaltungen betrieben werden k-nnn.-Die in Fig. 1 und Fig. 2 angegebenen Schaltungen lassen sich variieren, indem statt des Strmtransformators 3/4 ein Widerstand eingesetzt wird, indem die Triggerdiode 8 durch eine andere geeignete Kippstufe ersetzt wird indem der symmetrische Thyristor 9 durch einen oder zwei antiparallel geschaltete normale Thyristoren ersetzt wird, indem eine spezielle Auslegung der Hilfsphasenwicklung 2 des Einphasenmotors erfolgt und indem die drei Stränge 1'des Drehstrommotors beliebig anders zusammengeschaltet werden.There are no special designs necessary for the motors, as everyone Motor designed for starting or operating capacitor auxiliary phase and every three-phase motor can be operated with the specified circuits k-nnn.-The in Fig. 1 and Fig. 2 specified circuits can be varied by replacing the current transformer 3/4 a resistor is inserted by connecting the trigger diode 8 with another suitable one Flip-flop is replaced by the symmetrical thyristor 9 by one or two Anti-parallel connected normal thyristors is replaced by a special Design of the auxiliary phase winding 2 of the single-phase motor takes place and by the three Strings 1 'of the three-phase motor can be interconnected in any other way.

Claims (10)

Patentansprüche 1Claims 1 1. Schaltungsanordnung zur kontaktlosen Steuerung des Hilfsphasenstromes von Einphasenmotoren oder von in speziellen Schaltungen am Einphasennetz betriebenen Drehstrommotoren, wobei der Strom im Hilfsstromkreis gegenüber dem Strom im Hauptstromkreis eine Phasenverschiebung aufweisen muß, dadurch gekennzeichnet, daß diese Phasenverschiebung und die Amplitude des Hilfsphasenstromes in Abhängigkeit von der Amplitude des Hauptphasenstromes über Anschnittsteuerung eines im Hilfsstromkreis angeordneten symmetrischen Thyristors (9) oder eines normalen Thyristors oder zweier antiparallel geschalteter normaler Thyristoren gesteuert werden, wobei die Zündung des Thyristors oder der Thyristoren titer eine Kippetufe (8) mit Impulsen erfolgt.1. Circuit arrangement for contactless control of the auxiliary phase current of single-phase motors or of operated in special circuits on the single-phase network Three-phase motors, with the current in the auxiliary circuit compared to the current in the main circuit must have a phase shift, characterized in that this phase shift and the amplitude of the auxiliary phase current as a function of the amplitude of the main phase current via gate control of a symmetrical thyristor arranged in the auxiliary circuit (9) or a normal thyristor or two anti-parallel connected normal Thyristors are controlled, with the ignition of the thyristor or thyristors titer a tilting stage (8) with pulses takes place. 2. Schaltungsanordnung nach Aspruch t dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit der Phasenverschiebung und der Amplitude des Hilfsphasenstromes von der amplitude des Hauptphasenstromes dadurch erreicht wird, daß mittels eines im Hauptstromkreis angeordneten Stromtransformators (3) oder Widerstandes eine Spannung gewonnen wird, die in jeder Periode einen Kondensator (7) auf lädt, der sich wiederum bei Erreichen der Ansprechspannung der Rippstuie (8) über diese und die Steuerstrecke des Thyristors (9) oder der Thyristoren entlädt und damit den oder die Zündimpulse liefert.2. Circuit arrangement according to claim t, characterized in that the dependence of the phase shift and the amplitude of the auxiliary phase current of the amplitude of the main phase current is achieved in that by means of a arranged in the main circuit current transformer (3) or resistor a voltage is obtained, which charges a capacitor (7) in each period, which in turn when the response voltage of the Rippstuie (8) is reached via this and the control path of the thyristor (9) or the thyristors discharges and thus the ignition pulse (s) supplies. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Kippstufe (8) eine Triggerdiode (Diac) verwendet wird. 3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that a trigger diode (diac) is used as the flip-flop (8). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß symmetrischer Thyristor (Triac) (9) und Triggerdiode (Diac) (8) in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 and 3, characterized in that that symmetrical thyristor (triac) (9) and trigger diode (diac) (8) in one common Housing are housed. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnot, daß ein speziell ausgelegter Einphasenmotor mit Haupt- (1) und Hilfsphase (2) verwendet wird. 5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a specially designed single-phase motor with main (1) and auxiliary (2) phase is used will. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein normaler Drehstrom-Asynchronmotor (Standardmotor) verwendet wird, dessen Stränge t1') zu einer der bekannten Einphasenschaltungen verbunden sind. 6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a normal three-phase asynchronous motor (standard motor) is used, its strands t1 ') are connected to one of the known single-phase circuits. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehstrom-Reluktanz- oder Hysterese- oder selbstanlaufender permanenterregter Motor verwendet wird, dessen Stränge (1') zu einer der bekannten Einphasenschaltungen verbunden sind. 7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a three-phase reluctance or hysteresis or self-starting permanent magnet Motor is used, its strands (1 ') to one of the known single-phase circuits are connected. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch geeignete Dimensionierung der Bauelemente (33 4; 5; 6i 7; 8) so erfolgt, daß die Hilfsphase nur während des Hochlaufs stromführend ist. 8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control by suitable dimensioning of the components (33 4; 5; 6i 7; 8) takes place in such a way that the auxiliary phase is only energized during start-up. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch geeignete Dimensionierung der Bauelemente (3; 4; 5; 63 7; 8) so erfolgt, daß die Hilfsphase ständig stromführend ist.9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control by suitable dimensioning of the components (3; 4; 5; 63 7; 8) takes place in such a way that the auxiliary phase is always live. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetS daß die Steuerung durch geeignete Dimensionierung der Bauelemente (3; 4; 4; 6; 31 8) so erfolgt, daß die Hilisphase während des Hochlaufs und bei Belastung stromführend, im leerlauf dagegen stromlos ist.10. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control by suitable dimensioning of the components (3; 4; 4; 6; 31 8) takes place in such a way that the Hilis phase is energized during run-up and under load, on the other hand, it is de-energized when idling.