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Publication number: DEH0015158MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 26. Januar 1953 Bekanntgeniacht am 15. November 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

INTERNAT. KLASSE H 02 k

Die Erfindung bezieht sich auf Einphasen-Induktionsmotoren mit Hilfsphase und betrifft eine Anordnung, um einen solchen Motor augenblicklich umsteuern zu können.

Verschiedene Einrichtungen sind bisher für das Umsteuern von Einphasen-Induktionsmotoren vorgeschlagen worden, bei denen, wenn der Rotor langsam läuft, ein 'Zentrifugalschalter sich schließt und eine Anlaßwicklung in den Stromkrei's bringt. Bei einigen¹ Einrichtungen, welche Potential- oder Stromrelais verwenden, neigt der Betrieb zu Schwankungen oder zum Unsicherwerden infolge der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung oder infolge Netzspannungsschwankungen.

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

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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.

Bei einem umsteuerbaren Induktionsmotor mit einer Anlaufhilfswicklung, die gemeinsam mit der

ίο ' 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 Umsteuerkontakten 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 langer ist als die Zeit zur Schließung des Kontaktes durch Aberregung des Relais.

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.

Bei einer bevorzugten Einrichtung spricht jedes Relais, wenn erregt, mit Verzögerung an, aber es fällt, wenn entregt, augenblicklich ab.

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.

Die Erfindung kann in verschiedener Weise in der Praxis ausgeführt werden, aber eine besondere Ausführungsform soll beispielsweise unter Bezugnähme 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.

Der 'Motor, welcher mit Wechselstromnetzleitungen ι und 2' yerbunden ist, besitzt zwei gleiche Statorwicklungen3 und 4 und einen Induktionsrotor 5. Die Wicklungen 3 und 4 liegen mit

'■' ihren Achsen im Winkel zueinander in dem Stator des Motors. An einern Ende sind sie miteinander . verbunden, u-nd, die Verbindungsstelle ist durch eine Schmelz- oder andere Überlastschutzeinrichtung 6 mit der Leitung, ι 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 9 und 10 eines einpoligen Zweiweg- und Ausschalters 11 angeschlossen, dessen gemeinsamer Kontakt mit der Netzleitung 2 verbunden ist.

Wenn der Schalter in der gezeigten Stellung ist, wobei er den Kontakt 9 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 bewegt wird, wobei das Messer den Kontakt 10 berührt, werden Motorwicklung 4 und .Relaiswicklung 8 .über die Leitung verbunden, während Motorwicklung 3 und Relais 7 ausgeschaltet werden.

Die Zeitverzögerungsrelais 7 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.

. Das Zeitverzögerungsrelais 7 besitzt L-förmige Ansätze 12 und 13, welche bei 14 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 18 angeordnet sind. Diese Kontakte sind voneinander und von dem Ansatz 13 durch Isolierblöcke 19 getrennt. Die Kontakte 17 und 18 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.

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.

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

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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.

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 \veite 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.

Die .Relaiskontakte 17 und 18 sind in Reihe mit den Relaiskontakten 17' und 18' und auch mit einem Anlaßkondensator 30 verbunden. Der gesamte Reihenstromkreis ist über die Enden der Motorwicklungen 3 und 4 verbunden, welche mit' den Relaiswicklungen 28, 28' verbunden sind.

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 4 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 4 entregt. Der Motor läuft dann wie ein gewöhnlicher Einphaseninduktionsmotor mit erregter Wicklung 3 und abgeschalteter Wicklung 4 weiter.

Wenn jetzt der Schalter plötzlich in die entgegengesetzte Stellung bewegt wird, wobei er den Kontakt 10 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 8. Dies übt eine Rückwärtskraft 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 18' zu öffnen, wodurch der Kondensator und die Motorwicklung 3 abgeschaltet werden. Der Motor läuft dann als, Einphasenmotor in umgekehrter Richtung mit nur der Wicklung 4 im Stromkreis weiter.

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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Umsteuerbarer Einphaseninduktionsmotor mi't einer Anlauf-Hilfsphasenwicklung, die gemeinsam mit der anderen Motorwicklung mit einem Ende an eine Netzzuleitung angeschlossen ist, während die anderen Enden untereinander über eine die Phasenlage drehende Impedanz verbunden und durch einen einpoligen Umschalter mit zwei Umsteuerkontakten an die andere Netzzuleitung angeschlossen werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwicklungen (3 und 4) mit den Wicklungen (28 und 28') eines oder mehrerer Zeitrelais (26 und 26') mit normalerweise geschlossenen Kontakten (17, 18 und 17', 18') und der Impedanz (30) in Reihe liegen, und daß die zum Öffnen eines Relarskontaktes durch die Erregung des Relais notwendige Zeit wesentlich länger ist als die Zeit zur Schließung der Kontakte durch Aberregung des Relais.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Relaiswicklungen (28, 28') je zwischen einem der beiden Umsteuerkontakte (9 und 10) und dem Anschluß der phasenverdrehenden Impedanz an den beiden Motorwicklungen liegen.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Relais bei seiner Aberregung seine Kontakte sofort schließt. ■
4. Motor nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais einen beweglichen Kern (27, 27') in einem Dämpfertopf mit darumgelegter , Erregerwicklung (28, 28') enthält, der in Spulenrichtung,

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gegen eine Feder (32 und 32') in eine Arbeitsstellung gelangt, daß ein Anker (23, 23') durch den Kern nur dann angezogen wird, wenn die Erregerspule Strom erhält und den Kern in die Arbeitsstellung bringt, und daß die Relaiskontakte (17, 18 und 17', 18') durch den Anker gesteuert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 653601.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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