DE2250091A1

DE2250091A1 - Steuervorrichtung fuer kaelteanlagen

Info

Publication number: DE2250091A1
Application number: DE19722250091
Authority: DE
Inventors: Donald Eugene Neill
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1973-04-19
Also published as: IT972183B; JPS4846907A; DE2250091B2; AR201992A1; FR2156238A1; FR2156238B1; DE2250091C3; GB1402905A

Description

ten walte

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. IngJE. Graalf-3 - Dipl. ,,_g. _w. _Wsh 225 00 9

8 München 2, MczartetraBe 25 Telefon 5380586

Carrier Corporation

Carrier Tower . _ , , , _Λ. ^„^

Anwaltsakte: h-2350

Syracuse,New York 1520I₁IiSA

12. Oktober 1972

Steuervorrichtung für Kälteanlagen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für Kälteanlagen und insbesondere auf eine Steuervorrichtung für den Motor eines Kälteanlagen-Kompressors zum. Schutz gegen ein Prellen der Thermostat-Kontaktstücke.

Es ist üblich, den Elektromotor eines Kälteanlagen-Kompressors mit Hilfe eines Relais mit der Stromversorgungsleitung zu verbinden und von dieser zu trennen,, Infolge von Vibrations- und Prellerscheinungen an den Kontaktstücken des Raumthermostaten, die zu einem raschen, mehrmaligen Schließen und Öffnen der Kontaktstücke des Motor-Relais -innerhalb einer kurzen Zeitdauer führen, treten häufig Schwierigkeiten auf. Da die Relais-Kontaktstücke insbesondere während des Anlassens des Motors verhältnismäßig hohe Ströme führen, kann die durch die Prellbewegungen der Kontaktstücke erzeugte Wärme- und Lichtbogenwirkung ausreichen, daß die Kontaktstücke miteinan-

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der verschweißen oder ernsthaft abbrennen, was zu Betriebsstörungen des Relais führt.

Zur Vermeidung dieser durch ein Kontaktprellen bedingten Schwierigkeiten sind verschiedene Maßnahmen bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, im Anschluß an das Schließen der Thermostat-Kontaktstücke eine Verzögerungszeit vorzusehen, bevor die Kontaktstücke des Motorrelais schließen» Diese Maßnahme ist insofern unzureichend, als sie lediglich gegen ein anfängliches Prellen der Thermostat-Kontaktstücke schützt, jedoch keinen Schutz gegen später auftretende Vibrationsbewegungen der Kontaktstücke zu gewährleisten vermag. Ein zusätzlicher Nachteil dieser Maßnahme besteht darin, daß der benötigte Zeitgeber, beispielsweise ein . .. ;motor, kostspielig ist.

Um den durch eine Zeitverzögerung für ein Prellen des Thermostaten bedingten Kostenaufwand zu verringern, ist es bekannt, einen Zeitgeber zu verwenden, der ein erneutes Einschalten der Kälteanlage nach Auftreten einer Motor-Überbelastung verhindert. Hierdurch vergeht jedoch in ungünstiger Weise eine übermäßig lange Verzögerungszeit, bevor eine Kühlwirkung erzielt werden kann, nachdem sich die Kontaktstücke des Thermostaten geöffnet oder geschlossen haben, je nachdem durch welchen Schaltzustand die Zeitverzögerung ausgelöst wird. Außerdem wird die- Kälteanlage durch jede schwache Prellbewegung abgeschaltet, selbst wenn diese hinsichtlich einer Beschädigung

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der Relais-Kontaktstücke unbeachtlich ist.

Demgegenüber soll erfindungsgemäß eine Schutz- und Steuervorrichtung für den Motor eines Kälteanlagenlcompressors geschaffen werden, bei der die Relais-Kontaktstücke gegen eine aurch Prellbewegungen des Thermostaten verursachte Beschädigung geschützt sind, indem zur Zwangsauslösung einer das Motorrelais abschaltenden Steuerschaltung eine integrale Punktion der an den geöffneten Thermostat-Kontaktstücken > tatsächlich vorhandenen Spannung verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird das Motorrelais durch einen Schalter ein- und ausgeschaltet, der durch mehrere Auslösekreise gesteuert wird. Ein erster Auslösekreis wird durch einen geeigneten Überlast-Parameter gesteuert, beispielsweise dem Größenunterschied zwischen einem den Motorstrom angebenden Bezugssignal und einem Rückstellsignal. Ein zweiter Auslösekreis wird durch das Ausgangssignal einer Integrationsstufe gesteuert, die die an den Thermostat-Kontaktstücken in deren Öffnungslage vorhandene Spannung integriert. Wenn die Thermostat-Kontaktstücke, beispielsweise infolge von· Vibrationen, während einer übermäßigen Zeitdauer geöffnet sind, wird der Schalter durch den zweiten Auslösekreis in Abhängigkeit von einer Integral-Funktion der an den Kontaktstücken vorhandenen Spannung zwangsweise in den nicht-leitenden Schaltaustand gebracht und somit das Relais des Motors abgeschaltet und der Motor von der Stromversorgungsquelle get3?ennt. Ünbeacht-

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liehe Preisbewegungen führen jedoch nicht zu einer unerwünschten Auslösung der Steuervorrichtung, da das Ausgangssignal der Integrationsstufe unterhalb des zum Auslösen des Auslösekreises erforderlichen Pegels bleibt. Wenn der Schalter in den nicht-leitenden Schaltzustand gebracht wird, bewirkt eine Rückkoppelungsstufe eine Auslösung des ersten Auslösekreises. Danach muß eine bestimmte Verzögerungszeit verstreichen, bis das Rucksteilsignal den ersten Auslösekreis zurückzustellen vermag und dadurch der Schalter wieder in seinen leitenden Schaltzustand gebracht werden kann.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die zum erneuten JSinschalten des Motors infolge der Prellbewegungen der Thermostat-Kontaktstücke erforderliche Verzögerungszeit weit geringer bemessen sein kann, als die Verzögerungszeit, die zum Rückstellen der Vorrichtung im Falle einer Stromüberlastung des Motors benötigt wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeich nungen. Es zeigen:

Fig.. 1 eine schematische Darstellung einer Kom-

pressions-KälteanJa ge mit einer Motorschutz- und -Steuervorrichtung}

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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Elektronik-Schaltung für eine erfindungsgemäß ausgebildete Motor-Steuervorrichtung.

Eine Kälteanlage 10 mit einem Kolbenkompressor 11, einem Kondensator 12, einer Entspannungsvorrichtung 13 und einem Verdampfer 14 wird durch einen Elektromotor 25 angetrieben. Aus Darstellungsgründen ist zwar eine einfache Kompressions-Kälteanlage gezeigt, jedoch läßt sich die erfindungsgemäße Motorschutz- und -steuervorrichtung auch bei andersartigen Kälteanlagen verwenden, die von einem Einphasen- oder Mehrphasen-Elektromotor getrieben sind.

Die grundsätzliche Betriebsweise der Motorschutzvorrichtung wird anhand des Blockdiagramms gem. Pig. 1 beschrieben. Ein Motorstromfühler 20, der vorzugsweise ein Stromwandler im Nullleiter des Motors ist, erzeugt ein Ausgangssignal, das dem Motorstrom proportional ist, und liefert somit eine Anzeige für eine Motor-Überbelastung. Das Signal des Stromfühlers 20 wird über einen Auslösesignalbegrenzer 26 und einen Widerstand 27 mit einer kurzen Zeitkonstanten einem Integrations-Konden-.sator 28 zugeführt. Der Auslösesignalbegrenzer begrenzt die Stärke des Überlastsignals auf einen bestimmten oberen Wert, der einen blockierten Rotor oder einen anderen ernsthaften Motor-Überlastungszustand anzeigt, so daß verschiedenartige Motoren mit etwas unterschiedlichen, bei blockiertem Rotor

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auftretenden Maximalströmen jeweils ein Signal entsprechender Größe zur Integrationsstufe 28 liefern und es nicht erforderlich ist, zwecks Anpassung an unterschiedliche, bei Blockierung des Rotors auftretende Ströme verschiedenartiger Motoren Einstellungen oder Veränderungen in der Schaltung vorzunehmen»

Ein zweites Signal entgegengesetzter Polarität wird dem Integrations-Kondensator 28 von einem Rückstellsignalgeber 37 zugeführt. Die beiden Signale werden summiert, so daß der Integrations-Kondensator ein Signal erhält, das eine Funktion der Differenz zwischen dem den Motorstrom anzeigenden Bezugssignal und dem Ruckste11signal ist. Falls das Rückstellsignal gleich oder größer als das Bezugssignal ist, verbleibt der Auslösekreis

29 im Einschaltzustand und beeinflußt die Steuervorrichtung nicht. Falls das Bezugssignal ausreichend schwächer als das Rückstellsignal ist, erreicht die Ausgangsspannung der Integrationsstufe schließlich den Auslöse-Schwellenwert des Auslösekreises 29, es sei denn, daß der Überlastzustand vorher verschwindet.

Nachdem das Ausgangssignal der Integrationsstufe 28 den Schwellenwert des Auslösekreises 29, der einen hohen Auslösepegel hat, erreicht hat, schaltet dieser Auslösekreis den Schalter

30 in den nicht-leitenden Schaltzustand, so daß das Relais 23 und der Motor 25 abgeschaltet werden« Die Zeitdauer, die bei einer Blockierung des Rotors zum Abschalten des Motors 25 erforderlich ist, hängt von der durch den Widerstand 27 fest-

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gelegten Konstantzeit ab und kann kennzeichnenderweise in der Größenordnung von etwa 1,25 see liegen. Wenn eine geringere Motorüberlastung, die unterhalb des Grenzwertes des Begrenzers 26 liegt, auftritt, erreicht die Integrationsstufe 28 infolge ihrer Integrationswirkung während einer etwas längeren Zeitdauer nicht den Auslösepegel des Auslösekreises 29, so daß dem Motor mehr Zeit zum Andrehen gegeben wird. Da eine geringere Stromaufnahme des Motors weniger Wärme erzeugt, ist es verständlieh,, daß bei verhältnismäßig geringen Überlastbedingungen eine längere Einschaltzeit bis zur Auslösung erwünscht ist.

Wenn der Schalter 30 in den nicht-leitenden Schaltzustand gebracht wird, gelangt ein Rückkoppelungssignal über die Rückkoppelungs stufe 35 zur Integrationsstufe 28, durch welches das Ausgangssignal der Integrationsstufe erhöht wird. Ferner wird im nicht-leitenden Schaltzustand des Schalters 30 ein zweites Rückkoppelungssignal über eine Rückkoppelungsstufe 36 erzeugt, durch das/Auslösepegel des Auslösekreises 29 gesenkt wird. Dieses Rückkoppelungssignal bewirkt, daß im Auslösekreis 29 mit dem hohen Auslösepegel ein geringerer Rückstellpegel als derjenige eingestellt wird, der vor der Auslösung vorhanden war. - ' ■

Der Schalter 30 bleibt während einer vorgegebenen Zeitdauer im abgeschalteten Zustand, die kennzeichnenderweise in der Größenordnung von fünf Minuten liegen kann. Da kein den Motorstrom

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anzeigendes Bezugssignal vorhanden ist, wird diese Abschaltzeit allein durch die Zeitdauer bestimmt, die das Rückstellsignal 37 benötigt, um den Widerstand 38 mit langer Zeitkonstante zu durchwandern, in der Integrationsstufe 28 integriert zu werden und einen Integrations-Ausgangswert zu erreichen, der dem im Auslösekreis 29 mit dem hohen Auslösepegel eingestellten Rückstellpegel entspricht. Daraufhin wird der Auslösekreis 29 mit dem hohen Auslösepegel abgeschaltet, so daß der Schalter 30 in seinem leitenden Scha]jteustand gebracht wird. Im Einschaltzustand des Schalters 30 kann das Relais 23 durch einen von einem Transformator oder einer anderen Stromquelle über die Thermostat-Kontaktstücke 22 fließenden Strom erregt werden, vorausgesetzt, daß die Thermostat-Kontaktstücke geschlossen sind. Wenn sich die Thermostat-Kontaktstücke öffnen, wird die Stromzufuhr zum Relais 23 unterbrochen und dadurch der Motor 25 angehalten.

Ein Temperaturfühler 21, der unterschiedliche Temperaturzustände erfassen kann, ist vorzugsweise an der Druckgasleitung des Kompressors angebracht und führt einem Auslösekreis 40 mit einem niedrigen Auslösepegel ein Signal zu, das einen Schutz gegen ungewöhnliche Betriebszustände der Kälteanlage, beispielsweise bei einem allmählichen Verlust des Kältemittels, gewährleistet. Wenn der Temperaturfühler 21 eine übermäßige Temperatur im komprimierten Gas feststellt, wird der Auslösekreis 40 mit dem niedrigen Auslösepegel durch das Ausgangs-

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signal des Temperaturfühler 21 dazu gebracht, den Schalter 30 in den nicht-leitenden Schaltzustand zu bringen, wodurch der Motor 25 abgeschaltet wird. Wenn der Schalter 30 ausgeschaltet wird, werden durch die oben beschriebenen Rückkoppelungsstufen 35,36 das Ausgangssignal der Integrationsstufe 28 angehoben und der Auslösepegel soweit abgesenkt, daß eine Auslösung des Auslösekreises 29 mit dem hohen Schwellenwert erfolgt. Infolgedessen haben sämtliche Auslösekreise einen Rückstellpegel, der niedriger als ihr anfänglicher Auslösepegel liegt. Wenn sich sämtliche Fühler unterhalb des Auslösepegels befinden, wird anschließend der Schalter 30 wieder in den leitenden Zustand gebracht, und zwar nach einer Verzögerungszeit, die durch den Widerstand 38 und den Integrations-Kondensator 28 festgelegt ist.

Die Kontaktstücke 22 des Thermostaten liegen an einer Schwachstrom-Wechselstromquelle, beispielsweise einem nicht-gezeigten Transformator, der an die Klemmen 90,91 angeschlossen ist. Die Kontaktstücke 22 sind geöffnet, wenn keine Kühlung erforderlich ist, und das an ihnen anliegende Wechselstromsignal wird über eine Integrationsstufe 42 einem Auslösekreis 41 mit einem niedrigen Auslösepegel eingegeben, der den Schalter 30 nach einer geringen Verzögerungszeit, die ausreicht, unnötige Abschaltungen zu verhindern, jedoch lang genug ist, eine Beschädigung der Kontaktstücke zu unterbinden, in den nichtleitenden Schaltzustand bringt. Bei einem Kälteleistungsbedarf

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~ ¹⁰ ~ 2 2 B O O 91

schließen sich die Kontaktstücke 22 und der spannungsschwache Wechselstrom kann über die Kontaktstücke 22 und den Schalter 30 zum Relais 23 gelangen, woraufhin der Motor 25 eingeschaltet wird.

Nachdem durch irgendeines der Eingangssignale der Schaltung eine Auslösung erfolgt ist, bewirkt das Rückstellsignal 37, das über den Widerstand 38 mit langer Zeitkonstante zur Integrationsstufe 28 gelangt, daß die Schaltung nach einer vorgegebenen Zeitdauer zurückgestellt wird, vorausgesetzt, daß die Eingangssignale unter dem Rückstellpegel liegen. Bei einer durch ein normales Öffnen der Thermostatkontaktstücke erfolgten Auslösung ist die erforderliche Rückstellzeit jedoch nicht ebenso lang wie bei einer durch eine Motor-Überbelastung verursachten Auslösung, da das Ausgangssignal der Integrationsstufe zum Auslösezeitpunkt zunächst geringer ist.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht die Schaltung im einzelnen aus einer Stromversorgung 50, einer Auslöseschaltung 51 und einem Schalterkreis 52. Die Stromversorgung 50 liefert eine regulierte Anodenspannung an der Klemme 55 und wird nicht im einzelnen beschrieben, da sie von herkömmlicher Bauart sein kann.

Der Schalterkreis 52 enthält einen Triak 56 oder einen anderen Halbleiterschalter in Reihe mit der Schaltschützspule des

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Relais 23. Das Umschalten des Triaks 56 wird durch ein Darlington-Transistorpaar 57 gesteuert, das durch Stromzufuhr zu seiner Basis eingeschaltet wird«

Die Auslöse- und Zeitgeberschaltung 51 enthält die oben beschriebenen Eingangssignalkreise, Rückstellsignalschaltung, Integrationsstufen, Auslösekreise und Rückkoppelungsstufen.

Die Klemmen 60 und 61 liegen -vorzugsweise in Reihe mit dem Nulleiter der Motorwicklungen. Der Transformator 62 versorgt gemeinsam mit dem Nebenschlußwiderstand 103 eine Gleichrichterbrücke 63 mit Spannung. Der Ausgang der Gleichrichterbrücke erzeugt über den Widerstand 65 ein Signal, das den Kondensator 66 zu entladen sucht, welcher über den Widerstand 67 und die Torschaltung des Triaks 56 an den +Pol der Anodenspannungsquelle angeschlossen ist_o Der Kondensator 66 übernimmt die Integrationsfunktion der Stufe 27. Eine Diode 68 begrenzt die Spitzen-Ausgangsspannung der Gleichrichterbrücke auf eine Spannung, die geringfügig oberhalb der Anodenspannung liegt, und übernimmt die Aufgabe der Begrenzung des Auslösesignals entsprechend dem Begrenzer 26. Ein Widerstand 65 bildet gemeinsam mit dem Kondensator 66 einen ■Verzögerungskreis kurzer Zeitkonstante, durch den die zum Entladen des Kondensators 66 bis zum Auslösen des Schalterkreises benötigte Zeitdauer festgelegt wird«,

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Wenn der Signalpegel an der Eingangsklemme 70, die über einen Widerstand 69 mit der Basis des Darlington-Transistorpaares 71 verbunden ist, infolge eines Entladens des Kondensators über den Widerstand 65 eine vorgegebene positive Spannung erreicht, wird das Darlington-Transistorpaar leitfähig, so daß durch den Widerstand 72, die Kollektor-Emitterstrecke des Transistorpaares 71 und die Widerstände 73,74 Stron^ließt. Infolge des Stromdurchgangs durch das Tx-ansistorpaar 71 wird die an der Basis-Emitterstrecke des Transistorpaares 57 anliegende Spannung verringert, so daß das Transistorpaar 57 abgeschaltet wird« Wenn das Transistorpaar 71 an- und das Transistorpaar 5⁷ abschaltet, fließt vom Triak 56 kein Strom mehr über die Widerstände 67,69 und das Transistorpaar 57, so daß der Triak 56 in den nicht -3e it end en Schaltzustand gelangt, wodurch das Relais 23 abgeschaltet wird, sich die Kontakt stücke 75 öffnen und der Motor 25 abgeschaltet wird.

Das Transistorpaar 71 entspricht somit dem oben beschriebenen Auslösekreis 29 mit hohem Auslösepegel« Vorzugsweise ist somit für das von der Motorbelastung abhängige Auslöse~Eingangssignal eine Auslösestufe mit hoher Verstärkung vorgesehen, jedoch kann dieser Auslösekreis mit hoher Auslöseschwelle auch gewünschtenfalls durch einen Auslösekreis mit einer niedrigen Auslöseschwelle oder mit einem einzigen Eingangstransistor ersetzt werden.

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Wenn das Transistorpaar 57 abgeschaltet ist, fließt aus der Torschaltung des Triaks 56 ein verhältnismäßig schwacher Strom und der Spannungsabfall am Widerstand 67 verringert sich. Da der Kondensator 66 an die eine Klemme des Widerstands 67 angeschlossen ist, steigt die positive Spannung an der positiven Klemme des Kondensators 66 an, mit der Folge, daß das Ausgangssignal der Integrationsstufe am Eingang 70 kurzzeitig ansteigt, da an dieser Stelle eine stärker positive Spannung vorhanden ist, wodurch das Transistorpaar 71 noch leitfähiger wird, wie dies an Hand der Pig. 1 in Verbindung mit der schematisch dargestellten Stufe 35 erläutert wurde. Eine zweite Rückkoppelungswirkung ergibt sich, wenn das Transistorpaar 57 abgeschaltet wird, da der verringerte Stromfluß durch die Widerstände 73,74 zur Folge hat, daß der Emitter des Transistorpaares 71 auf eine stärker negative Spannung abfällt, wodurch der Spannungs-Schwellenwert verringert wird, der zum Umschalten des Transistorpaares 71 in den leitfähigen Zustand erforderlich ist. Durch Absenken der Emitterspannung des Transistorpaares 71 ist somit.der zum Abschalten des Transistorpaares 71 erforderliche Signalpegel niedriger als der zunächst zum Einschalten des Transistorpaares 71 erforderliche Pegel, d.h. es wurde ein Rückstellpegel geschaffen, der niedriger als der Auslösepegel ist, wie dies schematisch in Verbindung mit der Stufe 36 erläutert wurde.

Nachdem der Schalterkreis 52 in den nicht-leitenden Zustand ge-

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bracht wurde, wird der Kondensator 66 langsam über den Widerstand 76 aufgeladen, der der Stufe 38 langer Konstantzeit entspricht. Schließlich liegt die negative Spannung an der Eingangskiemme 70 des Kondensators 66 unterhalb der für das Tranoistorpaar 71 eingestellten Rücksteilspannung. Wenn die Basis des Transistorpaars 71 stärker negativ wird, gelangt dieses Transistorpaar 71 in den nicht-leitenden Zustand und die Spannung am Kollektor des Transistorpaares 71 und der Basis des Transistorpaares 57 steigt, so daß das Transistorpaar 57 wieder leitend wird. Gleichzeitig wird infolge des höheren Emitter-Stromflusses durch das Transistorpaar 57 und die Widerstände 73,74 die Spannung im Leiter 77 stärker positiv, so daß das Transistorpaar 71 abgeschaltet und das Transistorpaar 57 stärker leitend wird. Gleichzeitig wird das Transistorpaar 71 stärker nicht-leitend, da der Spannungsabfall am Widerstand 67 infolge des Stromflusses vom Steuertor des Triak 56 zunimmt, mit der Folge, daß die Spannung am Kondensator 66 und an der Eingangskiemme 70 stärker negativ wird, Wenn die Spannung an der Klemme 70 stärker negativ und die Spannung an der Stelle 78 stärker positiv wird, wird die Diode 79 in Vorwärtsrichtung betrieben und es erfolgt eine rasche Teilentladung des Kondensators 66 über diese Diode. Durch die Entladung des Kondensators 66 über die Diode 79 während der Rückstellung wird gewährleistet, daß nach einer vom Thermostaten eingeleiteten Auslösung eine ausreichende Zeitverzögerung für die Rückstellung vorhanden ist.

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An den Kontaktstücken 81,82 liegt ein Thermistor 80, der einem Transistor 83 ein Eingangssignal zuführt, was funktionsmäßig dem Auslösekreis 40 mit ,dem niedrigen Auslösepegel entspricht _o Außerdem liefern die Kontaktstücke 86,87 des Thermostaten einem Transistor 88 ein Eingangssignal, was dem oben beschriebenen Auslösekreis 41 mit niedrigem Auslösepegel entspricht.

Wenn die Temperatur des Thermistors 80 niedrig ist (starker Widerstand) und die Thermostat-Kontaktstücke 81,82 geschlossen sind, sind weder der Transistor 83 noch der Transistor 88 leitend. Wenn der Motor in diesem Schaltzustand keinen oder nur wenig Strom aufnimmt, kann das Relais 23 durch eine geeignete Schwachstromquelle, die an den Thermostatklemmen 90,91 anliegt, erregt werden. Dabei fließt der Strom Ton der Klemme 91 über das Relais-Solenoid 25* den Triak 56 und die Thermostatkontaktstücke 22 zur Klemme 90. Palis die Temperatur des Thermistors 80 ausreichend hoch ist oder die Thermostatkontaktstücke geöffnet sind, liegt an der Basis des Transistors 83 bzw. 88 eine positive Spannung, die bewirkt^ daß der Schalterkreis nicht-leitend wird, wodurch das Ausgangssignal der Integrationsstufe angehoben, der Auslösepegel auf die oben beschriebene Weise auf den Rückstellwert herabgesetzt und das Transistorpaar 71 umgeschaltet wird. Dabei ist es erforderlich, daß jedes der Fühler-Eingangssignale unterhalb des Rückstellwertes liegt, bevor der Schalterkreis anschließend wieder in den leitenden Zustand

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gebracht werden kann. Außerdem ist es erforderlich, daß eine minimale, durch die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 66 über den Widerstand 76 bestimmte Verzögerungszeit verstreicht, bevor der Motor des Kompressors erneut eingeschaltet v/erden kann.

Während eine verhältnismäßig lange Verzögerungszeit von etwa fünf Hinuten für den Fall verstreichen muß, daß eine Stromüberlastung des Motors eine Auslösung des Transistorpaares 71 bewirkt, tritt lediglich eine kürzere Verzögerungszeit für den Fall ein, daß die Schaltung durch einen der Transistoren 83 oder 88 ausgelöst wurde. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei einer durch eine Stromüberlastung bewirkten Auslösung die Spannung am Kondensator 66 soweit abgebaut wird, daß am Eingang 70 eine stark positive Spannung, die oberhalb des Auslösepegels liegt, vorhanden ist und der Kondensator vom Widerstand 76 her über diese starke Spannungszunähme aufgeladen werden muß, bevor die Basis des Transistorpaars 71 soweit negativ wird, daß der Rückstellpegel erreicht wird. Palis jedoch die Schaltung durch einen Ubertemperaturzustand oder durch das Öffnen der Thermostatkontaktstücke ausgelöst wurde, liegt am Kondensator 66 im Auslösezeitpunkt in der Regel eine größere Spannung an,und daher muß der Kondensator 66 lediglich über eine kleinere Spannungsdifferenz beladen werden, bevor das Transistorpaar 71 den Rückstellpegel erreicht. Der Kondensator 66 bestimmt sowohl die Einschaltzeit für eine stromabhängig

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gesteuerte Auslösung als auch die Afcschaltζeiten für die gesamte Schaltung im Falle einer Auslösung.

Kennwerte für die einzelnen Bauteile sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt:

Halbleiter	Bau	Widerstände	Wert	Kondensatoren	Wert
Bezugs-	nummer	Bezugs	3,3K	Bezugs	ü,01UF
zeichen	ΒΙ4Ί48	zeichen	665 OHM+	zeichen	0,01UF
108	IW4148	101	6,2K	97	0,1 UF
118	IW4148	103	1,8M	111	0,05UF
119	IN4148	65	120K	115	2 2 OUF
120	IN4148	76	43K	117	1, OUF
121	IN4148	92	1,2K	66
79	IK4148	93	820K	113
110	IN4148	94	33OK
109	IN4148	104	15K
112	IN4148	102	4,7M
114	IK270	96	33K
116	IH4148	89	72
68	2N5306	72	118
71	2N5172	73	442
88	SPS2366	74	76,8 OHM
83	SPS6613	105	110
57	2N5O88	69	68K
95	RCA-61104	67	100
Triak 56		106
	107

Die Betriebsweise der Motorschutzvorrichtung läßt sich aus der obigen Beschreibung entnehmen. Der Thermostat ist an eine ge-

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eignete Stromquelle angeschlossen, beispielsweise an einen mit den Klemmen 90,91 verbundenen Transformator. Normalerweise wird das Motorrelais beim Schließen der Thermostatkontaktstücke durch die Stromquelle erregt, vorausgesetzt, daß sich der Triak 56 im leitenden Zustand befindet.

Wenn sich die Thermos tatkontak tot ticke öffnen, wird dem Relais 2 3 kein Erregerstrom mehr vom Thermostaten über den Triak 56 zugeführt, so daß sich die Relaiskontaktstücke öffnen und der Motor 25 anhält. Zusätzlich liegt in der Öffnungslage der Thermostatkontaktstücke eine Spannung an der Basis des Transistors 88 an, die den Transistor 88 nach einer kurzen, durch den Kondensator 97 festgelegten Verzögerungszeit einschaltet und dazu führt, daß das Transistorpaar 57 und der Triak 56 abschalten. Dies führt seinerseits zu einer Rückkoppelungswirkung, durch die die Ausgangsspannung des Integrationskondensators 66 angehoben und der Auslöse-Schwellenwert der strom- und temperaturabhängig gesteuerten Auslösekreise herabgesetzt wird. Infolge des Anhebens des Integratorausgangs in Verbindung mit dem Absenken des Auslöseschwellenwertes des stromabhängig gesteuerten Auslösekreises wird das Transistorpaar 71 in den leitenden Schaltzustand gebracht und der Schaltung zum Erreichen des Rückstellzustandes eine typischerweise kurze Zeitverzögerung verliehen.

Durch die die Widerstände 92,93 und den Kondensator 97 ent-·

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haltende Integrationsstufe 42 wird eine kurze Verzügerungsseit eingestellt, bevor die "bei geöffneten Thermostatkontaktotücken am Thermostaten vorhandene Leerlaufspannung bis zum Auslösepegel des Transistors 88 integriert werden kann. Vorzugsweise liegt diese Zeitverzögerung in der Größenordnung von 2 bis 12 I-lillisekunden, je nach dem Phasenwinkel des an den Thermostatkontaktstücken zum ÖffnungsZeitpunkt anliegenden Wechselstromsignals. Diese Verzögerungszeit kann für jede eigene Steuervorrichtung auf die erwünschte Länge eingestellt werden, derart, daß nur wenige, kurze Prellbewegungen der Thermostatkontaktstücke nicht zu einer unnötigen überflüssigen Auslösung der Vorrichtung führen. Die Verzögerungsseit wird jedoch derart gewählt, daß übermäßige Prellbewegungen der Thermostatkontaktstücke, die zu einer Beschädigung der Relaiskontaktstücke führen könnten, nicht ohne eine Auslösung der Schaltung möglich sind.

Die Verzögerungszeit für die Rückstellung der Vorrichtung bei einem Öffnen der Thermostatkontaktstücke ist normalerweise weit geringer als die infolge einer durch eine Stromüberbe-Ia. tung bewirkten Auslösung in der Vorrichtung vorhandene Vex'zögerungszeit, da das Ausgangs signal der Integratipnsstufe im Zeitpunkt der anfänglichen Auslösung weit schwächer (weniger positiv) ist. Infolgedessen werden bei der Schaltung die gleichen Zeitglieder verwendet, jedoch wird zwischen einer normal en und einer ungewöhnlichen Auslösung unterschieden, und

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im ersten Fall eine kürzere Verzögerungszeit eingestellt.

Außerdem erfolgt bei einem durch ein Kontaktprellen des Thermostaten bewirkten, kurzzeitigem Öffnen der Thermostatkontaktstücke keine Auslösung, wenn nicht die kurze Zeitdauer überschritten wird, die der Integrator 42 zum Integrieren des LeerlaufSpannungssignals des Thermostaten bis zum Auslösewert des den Transistor 88 enthaltenden Auslösekreises 41 benötigt. Infolgedessen kann eine Zeitdauer von nominell etwa 2 bis 12 Millisekunden verstreichen, während der der Thermostat kurzzeitige Prellbewegungen ausführen kann, ohne daß die Vorrichtung zurückgestellt v/erden muß, bevor der Kompressor erneut angeworfen werden kann. Die zum Integrieren des Leerlaufspannungssignals benötigte Zeitdauer wird ausreichend kurz gewählt, so daß die Relaiskontaktstücke infolge der Prellbewegungen nicht ernsthaft beschädigt werden können. Infolgedessen führt ein kurzzeitiges Prellen der Thermostatkontaktstücke nicht zu einer unnötigen Auslösung der Steuervorrichtung. Falls der Thermostat nach Ablauf dieser Zeitdauer weiter prellt oder geöffnet bleibt, erfolgt eine Auslösung und es wird eine Rückstellzeit festgelegt, bevor das Anwerfen des Kompressors erneut versucht wird.

Bei der beschriebenen Vorrichtung ist eine äußere Spannungsquelle, beispielsweise ein Transformator, zur Betätigung des Relais 23 über die Thermostatkontaktstücke vorhanden. Gewünsch-

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tenfalls kann jedoch der Schalter 30 unter Benutzung der Versorgungsspannung der Schutzvorrichtung unmittelbar das Relais 23 betätigen und in diesem Fall steuern die Thermostatkontaktstücke lediglich den Auslösekreis in der erwünschten Weise. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde im Hinblick auf eine Kostensenkung die Anzahl der benötigten Einzelbauteile möglichst gering gehalten, jedoch kann gewünschtenfalls auch eine integrierte Schaltung unter Benutzung einer entsprechenden Logiksteuerung verwendet werden.

Die beschriebene Steuervorrichtung verhindert eine durch ein Kontaktprellen bedingte Beschädigung der Motorrelaiskontaktstücke und begrenzt außerdem die Anzahl der während einer betrachteten Zeitdauer möglichen Relais-Schaltwechsel, indem eine vorgegebene Rückstellverzögerung in Abhängigkeit von dem Vorhandensein einer Leerlaufspannung an den Thermostatkontaktstücken während der zum Integrieren dieser Leerlaufspannung auf den Auslösepegel erforderlichen Zeitdauer geschaffen wird. Gleichzeitig erfolgt bei geringeren Prellbewegungen des Thermostaten keine unnötige Auslösung, bis das Prellen des Thermostaten so stark wird, daß die G-efahr einer Beschädigung der Relaiskontaktstücke vorhanden ist. Zusätzlich dazu ist der Motor durch geeignete strom- und temperaturempfindliche Sühler geschützt, und für das erneute Anlassen des Motors des Kompressors nach einer durch unterschiedliche Betriebsbedingungen bewirkten Auslösung werden die jeweils erwünschten Zeitverzögerungen aufgeschaltet.

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Claims

- Z2 - Anwaltsakte; M-2350 Patentansprüche

1. ) Steuervorrichtung für den Motor eines Kälteanlagen-Kompressors, mit einem Relais einschließlich elektrischer Kontaktstücke zum Verbinden und Trennen des Motors mit und von einer elektrischen Stromquelle, Festkörperschaltgliedern zur Steuerung der Betätigung und Abschaltung des Relais, einem ersten, auf einem Auslösepegel eingestellten Auslösekreis, der die Festkörperschaltglieder bei Zufuhr eines Eingangssignals vorgegebener Größe in den nicht-leitenden Zustand umschaltet, Rücketeil-Verzögerungsgliedern, durch die das Relais und der Motor nur nach Ablauf einer Verzögerungszeit im Anschluß an eine durch den ersten Auslösekreis bewirkten Abschaltung durch die Steuervorrichtung wieder einschaltbar sind, einem zweiten auf einen Auslösepegel eingestellten Auslösekreis, der die Festkörperschaltglieder bei Zufuhr eines Eingangssignals vorgegebener Größe in den nichtleitenden Zustand umschaltet, und einem mit der Steuervorrichtung verbundenen Thermostaten mit zwei elektrischen Thermostat-Kontaktstücken zur Abgabe eines das Relais

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einschaltenden Steuersignals "bei einem infolge eines Kältebedarfs verursachten Schließen der Thermostat-Kontakt stücke, gekennzeichnet durch eine an den Thermostaten (22) angeschlossene Integrierstufe .(42) zur Integration eines vom Vorhandensein der beim Öffnen der ' Thermostat-Kontaktstücke an den Thermostatklemmen anliegenden Leerlaufspannung abhängigen Eingangssignals, wobei dem zweiten Auslösekreis (41) von der Integrationsstufe (42) ein Integrations-Ausgangssignal zuführbar ist, durch das der zweite Auslösekreis (41) nach einer beim Integrieren des Eingangssignals bis zum Erreichen des Auslösepegels des zweiten Auslösekreises (41) erforderlichen Zeitdauer auslösbar und das Motor-Relais (23) abschaltbar und dadurch eine Beschädigung der Relais-Kontaktstücke bei einem die durch die Integrationsstufe (42) festgelegte Zeitdauer überschreitenden Prellen oder Öffnen der Thermostat-Kontaktstücke verhindert ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit den Schaltgliedern (30) gekoppelte Rückkoppelungsstufe (35»36) zur Auslösung des ersten Auslösekreises (29) in Abhängigkeit von einer zunächst erfolgenden Auslösung des zweiten Auslösekreises (41), durch die bei einer Auslösung des zweiten Auslösekreises (41) die Wiedereinschaltung des Relais (23) während einer für das Rückstellen des ersten Auslösekreises (29) vorgesehenen Rück-

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stell-Verzögerungszeit verhindert ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Motor-Stromfühler zum Erzeugen eines zumindest über einen Teil des Betriebsbereichs des Motors von der Stärke des vom Motor aufgenommenen Stroms abhängigen Bezugssignals und einem Rückstellsignalgeber zur Zufuhr eines Rückstellsignals mit einer der Polarität des Bezugssignals entgegengesetzten Polarität zur Steuervorrichtung, durch das der Motor durch die Steuervorrichtung einschaltbar ist, gekennzeichnet durch eine zweite Integrationsstufe (28) zum Integrieren der Summe des Bezugssignals und des Rückstellsignals und einer Übertragungsleitung zur Zufuhr des von der Integrierstufe (28) abgegebenen Integrations-Ausgangssignals zum Eingang des ersten Auslösekreises (29)» wobei das Integrations-Ausgangssignal den Auslösepegel bei Vorhandensein einer verhältnismäßig großen Stromüberbelastung des Motors (25) nach einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer und bei Vorhandensein einer verhältnismäßig geringen Überbelastung des Motors nach einer längeren Zeitdauer erreicht und sowohl die Einschalt- als auch die Rückstellzeit der Steuervorrichtung durch die zweite Integrationsstufe (28) in Abhängigkeit Von der Relativgröße der der Integrationsstufe (28) zugefuhrten Bezugsund Rückstellsignale festlegbar und steuerbar sind.

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4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf den nicht-leitenden Schaltzustand der Schaltglieder (30) ansprechende Rückkoppelungsstufe (35) zum Absenken der Auslösepegel beider Auslösekreise (29,41) bei Auslösung irgendeines der beiden Auslösekreise (29 oder 41), wodurch ein unterhalb des Auslösepegels der Auslösekreise liegender Rückstellpegel im Leitzustand der Schaltglieder (30) vorhanden ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf den nicht-leitenden Schaltzustand der Schaltglieder (30) ansprechende Rückkoppelungsstufe (36) zum Absenken des Auslösepegels des ersten Auslösekreises (29) und zum Erhöhen des Ausgangspegels der Integrationsstufe, wodurch bei einer Auslösung des zweiten Auslösekreises (41.) auch der erste Auslösekreis (29) auslösbar und nach Auslösung des zweiten Auslösekreises (41) eine Verzögerungszeit bis zum erneuten Einschalten des Motors (25) her-* stellbar ist, wobei wegen des normalerweise niedrigeren, anfänglich im Zeitpunkt einer Auslösung durch den zweiten Auslösekreis (41) erzeugten Integrations-Auslösesignals die bei einer Auslösung durch den zweiten Auslösekreis ("41) zum Rückstellen der Steuervorrichtung erforderliche Verzögerungszeit normalerweise kürzer als die bei einer Auslösung durch den ersten Auslösekreis (29) zum Rückstellen der Steuervorrichtung erforderliche Verzögerungszeit ist.

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6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe (28) einen Kondensator (66) enthält und das Bezugssignal dem Kondensator (66) über einen verhältnismäßig schwachen, eine verhältnismäßig kurze Konstantverzögerung herstellenden Widerstand (65) und das Rückstellsignal dem Kondensator (66) über einen stärkeren, eine längere Konstantverzögerung herstellenden Widerstand (67) üuführbar ist und dadurch das Integrations-Ausgangssignal den Rückstellpegel bei einer die ü-röße des Rüekstellsignals übersteigenden Größe des Bezugssignals nach einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer und bei einer die Größe des Bezugssignals übersteigenden Größe des Rückstellsignals nach einer verhältnismäßig langen Zeitdauer erreicht.

7. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Auslösekreis (40) zum Umschalten der Schaltglieder (30) in den nicht-leitenden Zustand in Abhängigkeit von einer in einem Abschnitt der Kälteanlage abgetasteten Ubertemperatur unabhängig von der Eingabe des Bezugssignals in die Integrationsstufe (28), sowie eine mit den Schaltgliedern (30) gekoppelte Rückkoppelungsstufe (36) zum Absenken des Auslösepegels des ersten Auslösekreises (29) und zum Anheben des Ausgangspegels der Integrationsstufe, wodurch bei einem Auslösen

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entweder des zweiten oder dritten Auslosekreises
(41,40) auch der erste Auslösekreis (29) auslösbar und bis zur Rückstellung der Steuervorrichtung und der erneuten Einschalfbarkeit des Motors (25) eine Zeitverzögerung hergestellt ist.

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