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Elektromotor Die Erfindung bezieht sich auf Einphasen-Induktionsmotoren
mit Hilfsphase und betrifft eine Anordnung, um einen solchen Motor augenblicklich
umsteuern zu können.
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Verschiedene Einrichtungen sind bisher für das Umsteuern von Einphasen-Induktionsmotoren
vorgeschlagen worden, bei denen, wenn der Rotor langsam läuft, ein Zentrifugalschalter
sich sc4ließt und eine AnlaBwicklung in den Stromkreis bringt. Bei einigen Einrichtungen,
welche Potential- oder Stromrelais verwenden, neigt der Betrieb zu Schwankungen
oder zum Unsicherwerden infolge der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung
. oder infolge Netzspannungsschwankungen.
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Es sind auch umsteuerbare Einphasenmotoren bekannt, bei denen als
phasenverschiebendes Mittel ein Kondensator dauernd so eingeschaltet ist, daß er
bei einer Drehumkehr einer anderen von zwei Wicklungen zugeordnet wird. Zwar ist
auf
diese Weise eine einfache kurzfristige Umschaltung des Motors möglich, aber, weil
ein Kondensator für eine Dauereinschaltung kein Elektrolytkondensator sein kann,
"reicht seine Kapazität nur für ein geringes Drehmoment aus, wenn nicht ein unhandlich
großer Kondensator verwendet wird.
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Bei einem umsteuerbaren Induktionsmotor mit einer Anlaufhilfswicklung,
die gemeinsam mit der anderen Motorwicklung mit einem Ende an die Netzleitung angeschlossen
ist, während die anderen Enden untereinander über einen die Phasenlage ändernde
Impedanz verbunden und durch einen einpoligen Umschalter mit zwei Umsteüerkontakten
an die andere Netzleitung angeschlossen werden können, liegen gemäß der Erfindung
die Motorwicklungen mit den Wicklungen eines oder mehrerer Zeitrelais mit normalerweise
geschlossenen Kontakten und der Impedanz derart in Reihe, daß die zum Öffnen eines
Relaiskontaktes durch die Erregung des Relais notwendige Zeit wesentlich länger
ist als die Zeit zur Schließung des Kontaktes durch Aberregüng des Relais.
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Bei einer Form der Erfindung ist ein Ende jeder Motorwicklung an das
Netz angeschlossen, während das andere Ende durch eine Spule von zwei Zeitverzögerungsrelaisspulen
mit einem Kontakt eines Zweiwegeschalters verbunden ist, dessen gemeinsamer Kontakt
an das Netz angeschlossen ist, und eine phasenverschiebende Impedanz ist in Reihe
mit normalerweise geschlossenen Kontakten beider Relais zwischen den anderen Enden
der Wicklungen angeschlossen.
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Bei einer bevorzugten Einrichtung spricht jedes Relais, wenn erregt,
mit Verzögerung an, aber es fällt, wenn entregt, augenblicklich ab.
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Jedes Relais kann z. B. einen beweglichen in einem von einer Erregerspule
umgebenden Stoßdämpfer angeordneten Kern besitzen, der in Längsrichtung gegen die
Wirkung einer Feder in eine Betätigungsstellung bewegt werden kann, ferner einen
Anker, welcher nur, wenn die Wicklung erregt worden ist und der Kern sich in seine
Betätigungsstellung bewegt hat, von dem Kern angezogen werden kann, und von dem
Anker gesteuerte Kontakte.
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Die Erfindung kann in verschiedener Weise in der Praxis ausgeführt
werden, aber eine besondere Ausführungsform soll beispielsweise unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben werden, welche ein Stromkreisschema eines umsteuerbaren
Motors gemäß der Erfindung mit zwei im Schnitt gezeigten und in vergrößertem Maßstab
wiedergegebenen Relais darstellt.
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Der Motor, welcher mit Wechselstromnetzleitungen i und 2 verbunden
ist, besitzt zwei gleiche Statorwicklungen 3 und 4 und einen Induktionsrotor 5.
Die Wicklungen 3 und 4 liegen mit ihren Achsen im Winkel zueinander in dem Stator
des Motors. An einem Ende sind sie miteinander verbunden, und die Verbindungsstelle
ist durch eine Schmelz- oder andere CJberlastschutzeinrichtung 6 mit der Leitung
i verbunden. Das andere Ende jeder Wicklung ist mit der Wicklung je eines Relais
von zwei Zeitrelais 7 und 8 verbunden. Die anderen Enden dieser Relaiswicklungen
sind an die zwei Umsteuerkontakte g und io eines einpoligen Zweiweg- und Ausschalters
i i angeschlossen, dessen gemeinsamer Kontakt mit der Netzleitung 2 .verbunden ist.
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Wenn der Schalter in der gezeigten Stellung ist, wobei er den Kontakt
g berührt, welcher mit F bezeichnet ist, und Vorwärtslauf ergibt, ist die Motorwicklung
3 über das Netz in Reihe mit der Wicklung des Relais 7 geschaltet, während Motorwicklung
4. und Relais 8 ausgeschaltet sind. Wenn andererseits der Schalter zu der mit R
bezeichneten Stellung bewekt wird, wobei das -Messer den Kontakt i o berührt, werden
1,l otorw icl:lung 4 und Relaiswicklung 8 über die Leitung verbunden, während Motorwicklung
3 und Relais 7 ausgeschaltet werden.
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Die Zeitverzögerungsrelais ; und 8 sind von gleicher Konstruktion,
und daher braucht nur eins. nämlich 7, im einzelnen beschrieben zu werden. Die entsprechenden
Teile des Relais 8 sind mit den gleichen Bezugszeichen -unter Hinzufügung
eines Strichs bezeichnet.
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Das Zeitverzögerungsrelais 7 besitzt L-förmige Ansätze 12 und 13,
welche bei 1.4 unter Bildung eines T-förmigen Gestells miteinander vernietet sind.
Der herabhängende Schenkel des Ansatzes 13 trägt eine Platte 15 aus Isoliermaterial,
auf welcher Blattfederkontakte 17 und i8 angeordnet sind. Diese Kontakte sind voneinander
und von dem Ansatz 13 durch Isolierblöcke i9 getrennt. Die Kontakte 17 und i8 sind
normalerweise geschlossen. Der Kontakt 18 ist mit einer Verlängerung 20 versehen,
welche mit einer Isolierplatte 21 in Berührung kommen kann. Diese Platte 21 wird
von einem Ende 22 eines Ankers 23 getragen, welcher um einen vom oberen Ende des
Ansatzes 12 gebildeten Drehpunkt 24 schwenken kann.
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Das andere Ende des Ankers liegt über einem Stoßdämpfer in Form eines
Zylinders 26, welcher von dem waagerechten Schenkel des Ansatzes 12 getragen wird
und einen weichen Eisenkern 27 und eine Flüssigkeit von im wesentlichen konstanter
Viskosität, z. B. ein flüssiges Siliconöl, enthält. Der Zylinder ist völlig geschlossen,
und eine Spule 28 mit großem Drahtquerschnitt ist um seine Außenseite gewickelt
und stellt die Wicklung des Relais dar. Ein Kupferring 29 umgibt das obere Zylinderende
zur Bildung einer Kurzschlußspule und zur Verhinderung des Klapperns. Das obere
Ende 31 des Kerns 27 ist von verringertem Durchmesser und von einer Druckfeder 32
umgeben, welche den Kern nach unten auf den Boden des Zylinders zu drücken sucht.
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Bei der Betätigung eines solchen Relais nehmen, wenn die Wicklung
entregt ist, die Teile die Lage ein, in welcher Relais 8 gezeigt ist. Wenn die Wicklung
28 erregt wird, übt sie eine aufwärts gerichtete, die Einwirkung der Feder auf den
Kern Überwindende Kraft aus. Infolgedessen hebt sich der Kern allmählich gegen den
Widerstand des Öls, bis
er seine oberste Lage erreicht hat. Wenn
der Kern sich dieser Stellung nähert, wird das magnetische Feld ausreichend, um
den Anker 23 in die Lage zu ziehen, in welcher der des Relais 7 gezeigt ist, wodurch
die Kontakte 17 und 18 geöffnet werden. Das Relais verbleibt in dieser Stellung
so lange, wie die Spule erregt ist. Jedoch unmittelbar, wenn die Spule entregt wird,
wird der Anker freigegeben, und die Kontakte 17 und 18 schließen sich.
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Die Zeitverzögerung zwischen Erregung der Wicklung 28 und Öffnung
der Kontakte 17 und 18 wird mit dem Spielraum des Kerns 27 in dem Zylinder, mit
der Kraft der Feder 32, mit der Viskosität des jeweiligen Öls und der Anordnung
des magnetischen Stromkreises schwanken. Diese Faktoren erlauben eine weite Auswahl
von Maßnahmen, um sich besonderen Fällen anzupassen. Solche Relais sind Zeitverzögerungen
bis zu mehreren Minuten fähig, obwohl dies im allgemeinen bei Anwendung für Motoren
nicht erforderlich ist.
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Die Relaiskontakte 17 und 18 sind in Reihe mit den Relaiskontakten
17' und 18' und auch mit einem Anlaßkondensator3o verbunden. Der gesamte Reihenstromkreis
ist über die Enden der Motorwicklungen 3 und q. verbunden, welche mit den Relaiswicklungen
28, 28' verbunden sind.
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Die Arbeitsweise des Motors ist folgende: Mit dem Schalter in der
mittleren »Aus«-Stellung wird das System entregt sein, und beide Relais werden in
der entregten Stellung sein, in welcher das Relais 8 gezeigt ist. Wenn jetzt das
Schaltermesser nach links bewegt wird, um den Kontakt 9 zu berühren, wird die Motorwicklung
3 über das -Netz in Reihe mit der Wicklung des Relais 7 verbunden. Gleichzeitig
wird die Motorwicklung q. über die Leitung in Reihe mit dem Kondensator
30 und den Relaiskontaktpaaren und der Wicklung des Relais 7 verbunden. Unter
diesen Bedingungen wirkt die Wicklung 4. als Anlaßwicklung, und der Motor beginnt
sich in_ der Vorwärtsrichtung zu drehen. Bei erregter Wicklung des Relais 7 hebt
sich sein Kern 27 allmählich, und nach einer geeigneten Zeitverzögerung wird der
Anker 23 angezogen, die Kontakte 17 und 18 trennen sich, und so werden der Kondensator
und die Motorwicklung .1 entregt. Der Motor läuft dann wie ein gewöhnlicher Einphasen-Induktionsmotor
mit erregter Wicklung 3 und abgeschalteter Wicklung q. weiter.
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Wenn jetzt der Schalter plötzlich in die entgegengesetzte Stellung
bewegt wird, wobei er den Kontakt io berührt, werden Motorwicklung 4 und Spule 28'
des Relais 8 über das Netz verbunden. Die Motorwicklung 3 und Wicklung 28 des Relais
7 werden augenblicklich entregt, aber dies führt unverzüglich dazu, daß der Anker
23 freigegeben wird, so daß die Kontakte 17 und 18 sich schließen. Dies bringt die
Motorwicklung 3 über das Netz in Reihe mit dem Kondensator 30 und den beiden
Relaiskontaktpaaren und der Wicklung 28' von Relais B. Dies übt eine Aückwärtskraft
auf den Motor aus, welche ihn rasch zum Stillstand bringt und ihn in umgekehrter
Richtung beschleunigt. In dem besonderen beschriebenen Fall wird der Motor auf etwa
70% seiner Synchrongeschwindigkeit gebracht, bevor der Kern 27' von Relais 8 sich
ausreichend in dem Zylinder 26' gehoben hat, um Anker 23' anzuziehen und die Kontakte
17' und 1-8' zu öffnen, wodurch der Kondensator und die Motorwicklung 3 abgeschaltet
werden. Der Motor läuft dann als Einphasenmotor -in umgekehrter Richtung mit nur
der Wicklung q. im Stromkreis weiter.
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Da die Zeitverzögerung ausreichend sein muß, um den Motor abzubremsen
und in der entgegengesetzten Richtung auf etwa 70% der Synchrongeschwindigkeit zu
beschleunigen, wenn der Motor aus dem Stillstand angelassen wird, wird die Verzögerung
ausreichend sein, um ihn zu befähigen, seine volle Laufgeschwindigkeit zu erreichen
und für eine kurze Zeit mit dieser Geschwindigkeit zu laufen, bevor der Kondensatorstromkreis
geöffnet wird. Jedoch ist dies nicht nachteilig, weil der Kondensator ausgewählt
werden muß, um der schweren Belastung infolge der Umsteuerung zu widerstehen und
er nicht überlastet werden wird, wenn er im Stromkreis für eine kurze Zeit bei Laufgeschwindigkeit
verbleibt.