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Dokumentenidentifikation DE3140462C2 23.02.1989
Titel Start- und Schutz-Vorrichtung für einen Einphasen-Induktionsmotor
Anmelder Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Kobayashi, Takashi;
Shikama, Takashi, Yokaichi, JP;
Yamamoto, Tomoyuki, Ohmihachiman, JP;
Yokota, Atsuo, Yokaichi, JP
Vertreter Delfs, K., Dipl.-Ing., 2000 Hamburg; Moll, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., 8000 München; Mengdehl, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Niebuhr, H., Dipl.-Phys. Dr.phil.habil., Pat.-Anwälte, 2000 Hamburg
DE-Anmeldedatum 12.10.1981
DE-Aktenzeichen 3140462
Offenlegungstag 19.05.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse H02H 7/085
Zusammenfassung Eine kombinierte Starter-Schutz-Einrichtung für einen Wicklungsschaltkreis eines dynamoelektrischen Motors besteht aus einem Gehäuseaufbau mit einer durchlöcherten Trennwand (70), die das Innere des Gehäuseaufbaus in Starter- und Sicherungsabteile (34 und 57) aufteilt. Das Starterabteil (34) nimmt einen positiven Temperaturkoeffizient-Thermistor (25) auf, während im Sicherungsabteil ein Bimetallschalter (55) angeordnet ist. Der Gehäuseaufbau hat zwei Sätze Anschlußklemmen, ein Satz der Anschlußklemmen kann mit dem Wicklungsschaltkreis des Motors verbunden werden, während der andere Satz der Anschlüsse mit der Stromquelle verbunden werden kann. Der Abstand zwischen dem Thermistor und dem Bimetallschalter kann durch die Verwendung eines Abstandselementes justierbar sein.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Start- und Schutz-Vorrichtung für einen Einphasen-Induktionsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Start- und Schutz-Vorrichtung ist aus der US-PS 40 37 316 bekannt.

Bei dieser bekannten Start- und Schutz-Vorrichtung sind die beiden Gehäuse zu einer Einheit verbunden, in welcher sowohl der Thermistor als auch der Bimetallschalter untergebracht sind, damit ein Wärmeaustausch zwischen diesen stattfinden kann. Dies hat den Nachteil, daß bei einem Ausfall des Thermistors auch der Bimetallschalter, der als elektromechanisches Bauteil relativ kostenaufwendig ist, in Mitleidenschaft gezogen werden kann.

Aus der DE-PS 28 21 253 ist ein PTC-Widerstand bekannt, der in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse untergebracht ist, so daß kein Wärmeaustausch zwischen dem PTC-Thermistor und einem Bimetallschalter stattfinden kann.

Ferner ist aus der DE-AS 16 63 114 ein Temperatursensor vorgesehen, der die Temperatur an der Motorwicklung mißt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Start- und Schutz-Vorrichtung für einen Einphasen-Induktionsmotor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie einfach und raumsparend anzuordnen und wirksam und vielseitig verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Er- findung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Ausführungen der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer kombinierten Start-Schutz-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung

Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß der Fig. 1.

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung;

Fig. 4 eine, in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendete Starteinheit in perspektivischer Darstel- lung;

Fig. 5 die Starteinheit gemäß Fig. 4 in Explosions- darstellung;

Fig. 6 ein Schaltbild eines elektrischen Äquivalent- schaltkreises der Vorrichtung gemäß der Fig. 1;

Fig. 7a bis 7d verschiedene Verfahren zum elektronischen An- schließen der Start-Schutz- Vorrichtung gemäß der Erfindung an den Motor und eine elektrische Stromquelle;

Fig. 8 eine Start-Schutz-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einem Längsschnitt;

Fig. 9 die Vorrichtung gemäß Fig. 8 in Explosionsdar- stellung;

Fig. 10 ein Schaltbild eines elektrischen Äquivalent- schaltkreises der Vorrichtung gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Erholungszeit des PTC-Thermistors und der Erholungszeit des Überlastrelais, die beide in der Vorrichtung gemäß der Erfindung angewendet werden;

Fig. 12 eine kombinierte Start-Schutz-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungs- form der Erfindung in einem Längs- schnitt; und

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Anschluß- elementes, welches in der Vorrichtung gemäß Fig. 12 verwendet wird.

Anzumerken ist, daß in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.

Wie aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich besteht die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der Erfindung aus einer Starteinheit 21 und einer Sicherungseinheit 23. Die Starteinheit 21 besteht aus einem Startergehäuse 22, einem PTC-Thermistor 25, einem Positionsring 26 aus elektrisch isolierendem Material zum Positionieren des Thermistors 25, einem Anschlußelement 27 mit mehreren feststehenden Kontakten 37, einem elastisch nachgebenden Anschlußelement 28, welches die Form einer Blattfeder haben kann, und einer Steckeraufnahme 29 (Fig. 5). Das Startergehäuse 22 besteht aus einem wärmebeständigen Kunstharz und ist in einer im allgemeinen kastenförmigen Form zusammen mit mehreren Verstärkungswänden 30, 31, 32 und 33 zur Halterung des Positionierringes 26 im Abstand zum Boden des Startergehäuses 22, ausgebildet, wobei die Verstärkungswände 30, 31, 32 und 33 eine Thermistorkammer 34 umgeben, die innerhalb des Startergehäuses 22 gebildet ist. Im Boden des Startergehäuses 22 ist wenigstens eine Öffnung 35 in Übereinstimmung mit der Thermistorkammer 34 vorgesehen, so daß die vom Thermistor 25 erzeugten Wärmeenergien auf die später beschriebene Art und Weise wirksam von der Thermistorkammer 34 auf ein Gehäuse 24 der Sicherungseinheit 23 übertragen werden können.

Der bei der Erfindung verwendete Thermistor 25 kann irgendeinen bekannten Aufbau aufweisen, und weist wie dargestellt die Form einer Scheibe auf, deren einander gegenüberliegende Flächen mit Elektrodenschichten (nicht dargestellt) versehen sind. Dieser Thermistor 25ist in der Öffnung des Positionsringes 26 mittels eines Vierpunktaufnahmesystems befestigt, welches vier Vorsprünge 36 aufweist, die radial nach innen am Positionsring 26 vorstehen und die Umfangsfläche des Thermistors 25 berühren. Anzumerken ist, daß der Positionsring 25 mit den Vorsprüngen 36 bevorzugt aus Glimmer hergestellt ist. Der Thermistor 25 mit dem, auf die vorstehend beschriebene Art und Weise um diesen positionierten Positionsring 25 ist zwischen den Anschlußelementen 27 und 28 angeordnet, wobei die Anordnung aus dem Thermistor 25 mit den Anschlußelementen 27 und 28 auf den jeweiligen Seiten innerhalb der Thermistorkammer 34 aufgenommen ist, wobei der Positionsring 26 auf den Verstärkungswänden 30 bis 33 ruht.

Das Anschlußelement 27 mit den darauf befindlichen Kontakten 37 ist vorzugsweise aus einem rostfreien Stahlstreifen hergestellt, der durch irgendein bekanntes Metallschneidverfahren, beispielsweise mittels eines Stanzwerkzeuges, hergestellt worden ist, und weist einen Klemmenvorsprung 38 auf, dessen Breite kleiner als die Breite des Anschlußelementes 27 ist, wobei der Klemmenvorsprung 38 einstückig mit dem Anschlußelement 27 durch Abbiegen eines im wesentlichen mittleren Teils ausgebildet ist. Vorzugsweise hat der Klemmenvorsprung 38 genormte Abmessungen.

Das elastisch biegsame Anschlußelement 28 ist vorzugsweise, aus einem rostfreien Stahlstreifen hergestellt, der an vier Stellen in einem Winkel größer als 90° umgebogen ist und weist, wie im Fall des Anschlußelementes 27 einen Endteil mit verringerter Breite auf, wobei ein im wesentlichen mittlerer Teil des Endes mit reduzierter Breite bei 39 rechtwinklig umgebogen ist, um eine Anschlußklemme zu erzeugen, mit der ein Ende eines Halterungsstückes 41 punktverschweißt ist. Das andere Ende des Halterungsstückes 41 gegenüber dem umgebogenen Ende 39 des Anschlußelementes 38 ist starr oder auf andere Art und Weise einstückig mit einer Klemmhülse 40 verbunden, die zur Aufnahme eines Glasklemmstiftes an einer Kompressormotorhülle ausgebildet ist. Mit dem umgebogenen Ende 39 des Anschlußelementes 28 ist ein ähnlicher Anschlußvorsprung 42 über das eine Ende des Halterungsstückes 41 ebenfalls durch Punktschweißen verbunden. Anzumerken ist, daß das Halterungsstück 41 für die Anschlußhülse 40 ungefähr im rechten Winkel zur Längsachse des Anschlußelementes 28 steht.

In dem zusammengebauten Zustand der Startereinheit 21, wie er am besten aus der Fig. 4 ersichtlich ist, wobei die Einheit aus Thermistor 25 und Anschlußelementen 27 und 28 innerhalb der Thermistorkammer 34 aufgenommen ist, sind die Anschlußelemente 27 und 28 so positioniert, daß wie am besten in der Fig. 3 dargestellt, die jeweiligen Anschlußvorsprünge 38 und 42 an der Außenseite des Startgehäuses 22 durch die zugehörigen Schlitze 43 und 44, die beide im Boden des Startergehäuses 22 ausgebildet sind, vorstehen. Zu diesem Zeitpunkt fluchtet die Klemmhülse 40, die vom Anschlußelement 28 durch das Halterungsstück 41 getragen wird mit einer Bohrung 47, die in einer Seitenwand des Startergehäuses 22 wie aus der Fig. 1 ersichtlich, angeordnet ist, während das Halterungsstück 41 in einer Halteaussparung 46 in der Verstärkungswand 30 sitzt.

Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist eine andere Anschlußhülse 29 ähnlich der Anschlußhülse 40 starr an einem Anschlußvorsprung 49 über ein Halterungsstück 48 befestigt, wobei die Längsachse des Anschlußvorsprungs 49 im rechten Winkel zur Längsachse der Anschlußhülse 29 liegt, und mit dem Halterungsstück 48 durch Punktschweißen verbunden ist. Im zusammengebauten Zustand der Startereinheit 21 sind die Anschlußhülse 29 und die Anschlußlasche 49 im Startergehäuse 22 so angeordnet, daß die Anschlußhülse 29 mit einer Bohrung 53 fluchtet, die in der Seitenwand des Gehäuses 22 nahe der Bohrung 47 angeordnet ist, und die Anschlußlasche 49 ist an der Außenseite des Gehäuses 22 durch einen Schlitz 52 angeordnet, während die einander gegenüberliegenden Seiten des Anschlusses 49 zwischen Halterungsnuten 50 und 51 aufgenommen sind, die jeweils in den Verstärkungswänden 32 und 31 gebildet sind.

Auf der Startereinheit mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist die Sicherungseinheit 23 mit dem im nachfolgenden anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Aufbau, montiert.

Die Sicherungseinheit 23 besteht aus einem Sicherungsgehäuse 24 aus einem wärmebeständigen Kunstharz, wie dies beim Startergehäuse 22 der Fall ist, welches eine Relaiskammer 57 zur Aufnahme eines Überlastrelais 56 aufweist, das durch ein Bimetallelement 54 und ein Heizelement 55 zum Aufheizen des Bimetallelementes 54 gebildet ist.

Eine flache Wand des Schutzgehäuses 24 die im allgemeinen parallel zum Startergehäuse 22 liegt hat eine genormte Anschlußlasche 58 und zwei im allgemeinen L-förmige Kontaktelemente 61 und 62, die alle starr vom Gehäuse getragen werden, wobei die jeweiligen inneren Enden der Kontaktelemente 61 und 62, die der Relaiskammer 57 zugewandt sind als feststehende Kontakte 59 und 60 dienen. Das Heizelement 55 des Überlastrelais 56 ist mit seinen einander gegenüberliegenden Enden mit der Anschlußlasche 58 und dem Kontaktelement 61 verbunden und ist so positioniert, daß die einander gegenüberliegenden Enden durch den jeweiligen Anschluß 58 und das Element 61 getragen werden.

Das in der Relaiskammer 57 aufgenommene Heizelement 55 ist gekrümmt, um eine im allgemeinen ringförmige Form einzunehmen, und wird zum wirksamen und effizienten Aufheizen des Bimetallelementes 54 verwendet.

Das Bimetallelement 55 weist einander gegenüberliegende Enden mit jeweiligen Kontaktstücken 63 und 64 auf, ein mittlerer Teil des Bimetallelementes 55 ist drehbar an einer Justierschraube 65 zum Justieren der Arbeitstemperatur auf die später beschriebene Art und Weise, befestigt. Die Justierschraube 65 ist durch einen mittleren Teil der flachen Wand des Sicherungsgehäuses 24 geschraubt, wobei ihr Außengewinde mit einem Innengewinde 66 im Eingriff steht, welches im Schutzgehäuse 24 ausgebildet ist, wobei durch Drehen der Justierschraube 65 in jeder Richtung um deren Längsachse die Krümmung des Bimetallelementes 54 justiert werden kann, um die vorbestimmte Arbeitstemperatur des Bimetallelementes 54 zu justieren.

Mit dem Kontaktelement 62 ist ein Halterungsstück 68 punktverschweißt, welches starr oder auf andere Art und Weise einstückig mit einer Anschlußhülse 67 ähnlich der in der Fig. 5 gezeigten Anschlußhülse, verbunden. Da das Gehäuse 24 im allgemeinen eine Kreisform aufweist, hat es einen radial nach außen vorstehenden Gehäusevorsprung 69, in dem eine Halterungsnut 69a zur Aufnahme der Anschlußhülse 67 ausgebildet ist. Die so gehalterte und in der Halterungsnut 69a im Gehäusevorsprung 69 gehalterte Anschlußhülse 67 fluchtet mit einer Bohrung 69b, die in der, radial am weitesten außen liegenden Endwand des Gehäusevorsprungs 69 gebildet ist, welche bei auf der Startereinheit 21, wie aus den Fig. 1 und 4 ersichtlich montierter Sicherungseinheit 23 in der gleichen Ebene wie die Bohrungen 47 und 53 im Startergehäuse 22 liegt.

Die Sicherungseinheit 23 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion, wie sie am besten aus der Fig. 3 ersichtlich ist, sitzt in einer passenden Aussparung 70, die an der Außenfläche des Startergehäuses 22 mit einer Form ähnlich der Außenkontur des Gehäuses 24 einschließlich dem Gehäusevorsprung 69 gebildet ist, wobei die Öffnung des Gehäuses 23 dem Startergehäuse 22 zugewandt ist, und ist mittels mehrerer Befestigungsstifte 71 in Position gehalten, die durch die Befestigungsbohrungen 72 im Startergehäuse 22 und im Sicherungsgehäuse 24 eingesetzt sind.

Die Öffnung des Startergehäuses 22 der Startereinheit 21 wird durch eine im allgemeinen rechteckige Schließplatte 74 verschlossen, deren Umfangskante mit den Stufen im Eingriff steht, die bei 73 an den Innenflächen der jeweiligen Seitenwände des Startergehäuses 22 ausgebildet sind. Die Schließplatte 74 ist in ihrer Stellung zum Verschließen der Öffnung des Startergehäuses 22 mittels mehrerer Befestigungsstifte 75 befestigt, die durch Öffnungen 77 in zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Startergehäuses 22 eingeführt sind, und die dann in die entsprechenden Bohrungen 77 in den zugehörigen Vorsprüngen 76, die an der Schließplatte befestigt sind, eingreifen.

Die am Startergehäuse 22, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, vorgesehenen Vorsprünge 78 und 79 dienen zur Halterung der Anschlußhülse 67 von unten, damit diese genau mit der Bohrung 69b im Gehäusevorsprung 69 fluchtet, während ein Vorsprung 80 am Startergehäuse 22 gegenüber den im Abstand zueinander angeordneten Vorsprüngen 78 und 79 dazu dient, durch einen entsprechenden Befestigungsstift 71mit einem passenden Vorsprung 81 verbunden zu werden, der einstückig mit dem Sicherungsgehäuse 24 ausgebildet ist, wobei der passende Vorsprung 81 bei 82 mit einer Öffnung zur Aufnahme des entsprechenden Stiftes 71 versehen ist, der durch die Bohrung 72 im am Startergehäuse 22 befestigten Vorsprung 80 hindurchgeführt ist.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich weist die Schließplatte 74 mehrere Vorsprünge 83 und 84 auf, die alle starr oder auf andere Art und Weise einstückig an einer Oberfläche der Platte 74 befestigt sind, die dem Inneren des Startergehäuses 22 zugewandt ist. Wenn die Schließplatte 74 in der Position zum Schließen der Öffnung des Startergehäuses 22 gehalten ist, dann dienen die Vorsprünge 83 dazu, das elastisch nachgebbare Anschlußelement 28 gegen den Thermistor 25 zu drücken um diesen zu kontaktieren, während die säulenförmigen Vorsprünge 84 als Ausrichtstifte für die Positionierung der Schließplatte 74 relativ zum Startergehäuse 22 dienen.

In der Fig. 6 ist ein, der Start-Schutz-Vorrichtung, die wie vorstehend anhand der Fig. 1 bis 5 beschrieben, konstruiert ist, äquivalenter Schaltkreis dargestellt. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich bilden das Bimetallelement 54 und das Heizelement 55 beide entsprechende Teile des Überlastrelais 56 und sind miteinander in Reihe zwischen der Anschlußhülse 67 und der Anschlußlasche 58 geschaltet, während der Thermistor 25 zwischen den Anschlußelementen 27 und 28 geschaltet ist, die ihrerseits jeweils mit der Anschlußlasche 38 und der Anschlußhülse 40 verbunden sind. Das Anschlußelement 28 ist ebenfalls mit der Anschlußlasche 42 verbunden, und die Anschlußhülse 29 ist direkt mit der Anschlußlasche 49 verbunden.

In der vorstehend beschriebenen Konstruktion sind die Thermistorkammer 34 und die Relaiskammer 57 miteinander über die Öffnung 35 verbunden, und auf der anderen Seite sind die Anschlußhülsen 29, 49 und 67 in der gleichen Ebene an einer Seite der Start-Schutz-Vorrichtung angeordnet, während die Anschlußlaschen 38, 42, 49 und 58 in derselben Ebene positioniert sind, die zur Ebene, in der die Anschlußhülsen 29, 40 und 67 liegen, unterschiedlich ist.

Wenn demgemäß die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der Erfindung an einer Kompressor-Motor-Hülle montiert wird, wobei in ihren Anschlußhülsen 67, 29 und 40 die Anschlußstifte 1, 2 und 3 aufgenommen werden, kann der Thermistor 25 und das Überlastrelais elektrisch mit dem Motorschaltkreis des Kompressormotors innerhalb der Hülle verbunden werden. Auf der anderen Seite hängt der Anschluß der Anschlußklemmen 38, 42, 49 und 58, die zum Anschluß an die Wechselstromquelle G auf irgendeine gewünschte Art und Weise, wie im folgenden anhand der Fig. 7a bis 9d beschrieben wird, davon ab, wie der Motor elektrisch gespeist werden soll.

Für den Fall, daß der elektrische Motor Mo, mit dem die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der Erfindung zusammenwirkt, ein Einphasen-Induktionsmotor ist, der mit einem Widerstand in der Hilfsphase (RSIR) gestartet werden soll, werden die Anschlußlaschen 49 und 58 mit der Stromquelle G verbunden, während die Anschlußlaschen 38 und 49 miteinander wie aus der Fig. 9a ersichtlich, verbunden sind.

Für den Fall, daß der elektrische Motor Mo ein Einphasen-Induktionsmotor ist, der mit einem Kondensator in der Hilfsphase gestartet werden soll (GSIR), wird die Anschlußlasche 38 mit der Anschlußlasche 49 über einen Kondensator Co verbunden, während die Anschlußlaschen 49 und 58 mit der Stromquelle G wie aus der Fig. 7b ersichtlich, verbunden sind.

Für den Fall, daß der Kompressormotor ein Einphasen-Induktionsmotor mit einem Anlaß- und einem Betriebskondensator (CSR) ist, erfordert der in der Fig. 7b dargestellte Schaltkreis die zusätzliche Verwendung eines Kondensators C&sub1;, der zwischen die Anschlußlaschen 42 und 49 wie aus der Fig. 7c ersichtlich, geschaltet ist. Für den Fall, daß der Kompressormotor ein Einphasen-Induktionsmotor mit Betriebskondensator (PSC) ist, wird der in dem Schaltkreis gemäß der Fig. 7c verwendete Kondensator Co weggelassen, und die Anschlußlaschen 38 und 49 sind wie aus der Fig. 7d ersichtlich miteinander verbunden.

Im nachfolgenden wird die charakteristische Funktionsweise der Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anhand des in der Fig. 9a dargestellten Schaltkreises beschrieben.

Ausgehend davon, daß der Hauptschalter SW geschlossen ist, und so lange als die Temperatur des Thermistors 25 niedrig ist, wird ein Strom von der Stromquelle G der Startwicklung L&sub1; des Motors Mo über den Thermistor 25 zugeführt, um den Motor Mo zu starten. Zu diesem Zeitpunkt wird das Heizelement 55 im Überlastrelais 56 elektrisch gespeist, dadurch das Bimetallelement 54 aufgeheizt, wobei jedoch anzumerken ist, daß das Bimetallelement 54 so ausgewählt ist, daß es selbst dann in der, den Schaltkreis schließenden Stellung verbleibt, wenn es während dem normalen Betriebszustand der Start-Schutz-Vorrichtung durch die summierte Wärme sowohl vom Heizelement 55, als auch vom Thermistor 25 aufgeheizt wird, jedoch die den Schaltkreis unterbrechende Position für den Fall einnimmt, daß eine Stromüberlastung eintritt, da die Menge der summierten Wärmeenergie sowohl vom Heizelement 55 als auch vom Thermistor 25 während dem Stromüberlastungszustand sehr viel größer als während dem normalen Betriebszustand der Vorrichtung ist.

Nach dem Start des Motors Mo heizt sich der Thermistor 25 selbst durch den, durch ihn hindurchfließenden Strom auf, da seine Temperatur eine Funktion des Durchgangswiderstandes des Thermistors 25 ist. Wenn der Widerstand des Thermistors 25 einen Wert gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert erreicht, während die erhöhte Temperatur einen Wert gleich oder größer als der Curie-Punkt erreicht, sinkt der durch die Startwicklung L&sub1; des Motors Mo fließende Strom auf einen vernachlässigbaren Wert ab, wodurch der Motor Mo wegen des durch die Laufwicklung Lo fließenden Stroms, konstant und normal läuft, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist.

Während dem Anlaufen und Laufen des Motors Mo erzeugt der Thermistor 25 die Wärmeenergien, die auf das Bimetallelement 54 über die Öffnung 35 abgestrahlt oder gerichtet werden. Mit den vom Thermistor 25 in die Relaiskammer 57 eingespeisten Wärmeenergien, wird das Bimetallelement 54 sowohl durch Strahlung und Konvektion derartiger Wärmeenergien, als auch durch Übertragung von Wärmeenergien durch das Gehäuse 22 aufgeheizt, wobei jedoch anzumerken ist, daß das Bimetallelement 54 keine den Schaltkreis unterbrechende Position einnimmt, es sei denn der Stromüberlastungszustand tritt ein.

Für den Fall, daß im Motor Mo eine Stromüberlastung auftritt, fließt der Überlaststrom durch das Heizelement 55, um eine relativ große Menge von Wärmeenergie, mit der die Gehäuse 22 und 24 ihrerseits exzessiv aufgeheizt werden, zu erzeugen, um das Bimetallelement 54 weiter aufzuheizen, was dazu führt, daß das Bimetallelement 54 seine, den Schaltkreis unterbrechende Position einnimmt, wobei die Kontakte 63 und 64 von den Kontakten 60 und 59 getrennt sind. Auf diesem Wege wird die Zufuhr von elektrischem Strom zum Motor Mo unterbrochen, um diesen gegen den Überlastungszustand zu schützen. Danach, d.h. sogleich nachdem die Unterbrechung der Stromversorgung zum Motor Mo erfolgt ist, werden der Thermistor 25 und das Bimetallelement 54 durch die Umgebung abgekühlt.

Anzumerken ist, daß der Thermistor 25 und das Bimetallelement 54 im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit abgekühlt werden, da die Thermistorkammer 34 mit der Relaiskammer 57 über die ausreichend große und wirksam ausgebildete Öffnung 35, die im Startergehäuse 21 ausgebildet ist, in Verbindung steht, und da das Bimetallelement 54 und der Thermistor 25 übereinander angeordnet sind.

Wenn bei dieser Konstruktion die Zeit, die für das Bimetallelement 54 in der, den Schaltkreis unterbrechenden Position erforderlich ist, um die, den Schaltkreis schließende Position einzunehmen, größer als die Zeit ist, die für den Thermistor 25 mit erhöhtem Widerstand erforderlich ist, um einen für den Durchgang des Stromes zur Startwicklung L&sub1; des Motors Mo ausreichend niedrigen Widerstand zu erreichen, dann wird die Erholungszeit T&sub1; des Bimetallelementes 54 größer als die Erholungszeit To des Thermistors 25, nämlich To < T&sub1;. Demgemäß kann in einem solchen Fall der Thermistor 25 gleichzeitig mit der Rückkehr des Bimetallelementes 54 aus der, den Schaltkreis unterbrechenden Position in die, den Schaltkreis schließende Position in einen Bereitschaftszustand für den Stromdurchgang zur Startwicklung L&sub1; gebracht werden, und daher kann der Motor Mo ohne Verzögerung wieder gestartet werden.

Es ist weiterhin anzumerken, daß die Erholungszeit T&sub1; des Bimetallelementes 54 durch geeignetes Auswählen der thermischen Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelelement 54 justiert werden kann.

Die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der Erfindung funktioniert in Verbindung mit jedem der jeweiligen Schaltkreise gemäß der Fig. 7b bis 7d auf eine ähnliche Art und Weise.

In der Start-Schutz-Vorrichtung gemäß dem anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Aufbau sind sowohl der Thermistor 25, als auch die Bimetallelemente 54 den gleichen Kühlbedingungen ausgesetzt, da die Starter- und Sicherungs-Einheiten übereinander montiert sind, wobei ihre jeweiligen Gehäuse miteinander über die wärmedurchlassende Öffnung verbunden sind, wodurch die Erholungszeit des Überlastrelais größer als die Erholungszeit des Thermistors 25 gemacht werden kann. Daher kann das Wiederstarten des Motors Mo gleich nach der Rückkehr des Bimetallelementes 54 aus der, den Schaltkreis unterbrechenden Position, in die, den Schaltkreis schließende Position leicht ohne Verzug durchgeführt werden, und zusätzlich kann ein vereinfachtes Verdrahtungssystem verwendet werden, da die Vorrichtung selbst direkt am Motorgehäuse montiert werden kann. Darüber hinaus kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit jedem Startschaltkreis ohne das irgendeine Veränderung erforderlich ist, und hat daher einen relativ großen Anwendungsbereich.

Die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, wie sie in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, unterscheidet sich von der anhand der Fig. 1 bis 5 vorstehend beschriebenen Ausführungsform bezüglich der Anzahl der Verbindungsöffnungen zwischen der Thermistor- und der Relaiskammer 34 und 57 und bezüglich des Raumes oder Abstandes zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement 54.

Wie am besten aus der Fig. 8 und 9 ersichtlich sind bei der Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung im Startergehäuse 22 mehrere Öffnungen 35 ausgebildet, und zusätzlich ist das Sicherungsgehäuse 24 auf dem Startergehäuse 22 mit einem Abstandsring 100 zwischen diesen beiden Gehäusen 22 und 24, befestigt.

Der Abstandsring 100 besteht vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Kunstharz oder einem Metall, und weist einen Außendurchmesser auf, der ausreichend groß ist, damit er in der Montageaussparung 70 aufgenommen werden kann, deren Innendurchmesser ausreichend groß ist, um den Innenumfang des Ringes 100 außerhalb der Öffnungen 35 zu positionieren. Der so dimensionierte und geformte Abstandsring 100 wird zur Justierung des Grades der thermischen Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement 54 verwendet, in dem ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Starter- und dem Sicherungsgehäuse 22 und 24 gehalten wird, wobei der vorbestimmte Abstand durch die Dicke des Abstandsringes 100 vorbestimmt ist.

Bezüglich der Auswahl der Dicke des Abstandsringes 100 ist anzumerken, daß wenn das Bimetallelement 54 eine Erholungstemperatur ungefähr gleich der Temperatur Rn-10° C hat, dann sollte der Abstandsring 100 eine relativ große Dicke aufweisen, um dadurch den Grad der thermischen Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement 54 so zu reduzieren, daß eine reduzierte Erholungszeit des Überlastrelais, wie sie durch den kreuzstraffierten Bereich in der grafischen Darstellung gemäß Fig. 11 dargestellt ist, erzielt wird.

Die Möglichkeit der Anwendung des Abstandsringes 100 bei der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist insoweit von Vorteil, als selbst dann, wenn der PTC-Thermistor und/oder das Bimetallelement verschiedene Erholungszeit- Charakteristiken aufweisen, die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der Erfindung innerhalb enger Toleranzen hergestellt und montiert werden kann, indem Abstandsringe mit für jede Vorrichtung ausgewählter Dicke verwendet werden. Daher ermöglicht die Verwendung des Abstandsringes 100 die Verwendung des Bimetallelements mit einer Erholungstemperatur, die stark von der Toleranz abweicht, und auch die Verwendung des Bimetallelements, dessen Erholungstemperatur innerhalb einem großen Toleranzbereich liegt. Dies führt seinerseits zu einer erhöhten Ausbeute bei der Herstellung der Start-Schutz-Vorrichtungen, wodurch die Kosten gesenkt werden.

Anzumerken ist, daß statt der Anwendung des in den Fig. 8 und 9 gezeigten Abstandrings 100 mehrere Abstandsvorsprünge verwendet werden können, die starr oder einstückig mit dem Startergehäuse 22 verbunden sein sollten, damit sie am Boden der Montageaussparung 70 nach oben stehen und sie sollten in einer Ringform oder irgendeiner anderen geeigneten Kontur außerhalb der Öffnungen 35 angeordnet sein.

Fig. 10 zeigt die Start-Schutz-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung gemäß der in der Fig. 6 gezeigten Darstellung.

Bei der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungsform weist die Öffnung 35 einerseits einen Durchmesser auf, der größer als der in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, und das Anschlußelement 27&min; ist anstatt des, bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendeten, im allgemeinen länglichen, streifenförmigen Anschlußelementes 27 verwendet. Das Anschlußelement 27&min; weist einen, durchlöcherten, scheibenförmigen Körper mit einem Durchmesser größer als der der Öffnung 35 auf, und ist mit darauf angeordneten Kontakten 37&min; versehen, die in ihrer Funktion den Kontakten 37 auf dem im allgemeinen streifenförmigen Anschlußelement 27 entsprechen, und weist auch eine Anschlußlasche 38&min;, die in ihrer Funktion der Anschlußlasche 38 entspricht auf, und am scheibenförmigen Körper nach außen vorsteht und in einem rechten Winkel zur Ebene des scheibenförmigen Körpers abgebogen ist.

Die Starterkammer 34 und die Relaiskammer 57, in der, in den Fig. 12 und 13 dargestellten Vorrichtung stehen miteinander über mehrere Öffnungen 90 in Verbindung, die in dem scheibenförmigen Körper des Anschlußelementes 27&min; ausgebildet sind. Die Öffnungen 90 in dem Anschlußelement 27&min; können irgendeine geeignete Form, beispielsweise kreisförmig, rechteckig, dreieckig oder eine Kombination davon, aufweisen.

Die Anordnung, bei der die Thermistorkammer 34 und die Relaiskammer 57 miteinander über mehrere Öffnungen, wie beispielsweise die Öffnungen 35 bei der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform, oder durch Öffnungen 90 im Anschlußelement 27&min; bei der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform, in Verbindung stehen, ist insbesondere insoweit von Vorteil, als für den Fall, daß der Thermistor 25 bricht oder zerstört wird, jegliches Zerstreuen von Teilen des Thermistors in die Relaiskammer 57, was zu einem elektrischen Kurzschluß führen würde, weitgehend verhindert oder verringert werden kann.

Anzumerken ist, daß durch geeignetes Auswählen der Dicke von wenigstens dem scheibenförmigen Körper des Anschlußelementes 27&min; dieses zusätzlich als ein Abstandselement verwendet werden kann, um den Grad der thermischen Kupplung zwischen dem Thermistor 25 und dem Bimetallelement 54 zu justieren. In diesem Fall braucht der Abstandsring 100, wie er bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 8 und 9 verwendet worden ist, nicht angeordnet werden. Es ist weiterhin auch anzumerken, daß das Anschlußelement 27&min; während der Herstellung des Startergehäuses 22 durch die Verwendung irgendeiner bekannten Kunststoffeinbettechnik in der Position des Startergehäuses 22 eingebettet werden kann, wodurch die Herstellung oder Montage der kombinierten Starter-Schutz-Einrichtung vorteilhafterweise vereinfacht werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Start- und Schutz-Vorrichtungen für einen Einphasen-Induktionsmotor (Mo), der von einer elektrischen Stromquelle (G) gespeist wird, mit einem PTC-Thermistor (25) zum Starten des Motors (Mo), mit einem Bimetallschalter (54) zum Unterbrechen der Stromzufuhr bei Überlastung, und mit ersten, zweiten und dritten Anschlußelementen (67, 40, 29) für elektronische Verbindung mit dem Motor (Mo) sowie vierten und fünften Anschlußelementen (49, 58) für Verbindung mit der Stromquelle (G), wobei das erste Anschlußelement (67) mit dem einen Kontakt (60, 64) des Bimetallschalters (54), das zweite Anschlußelement (40) mit der ersten Elektrode des PTC-Thermistors (25), das dritte Anschlußelement (29) mit dem vierten Anschlußelement (49) und das fünfte Anschlußelement (58) mit dem anderen Kontakt (59, 63) des Bimetallschalters (54) verbunden ist, und wobei der PTC-Thermistor (25) und der Bimetallschalter (54) in Gehäusen (22, 24) untergebracht sind, die miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gehäuse bzw. Gehäuseteilen (22, 24) eine Wand angeordnet ist, welche mindestens eine Öffnung aufweist, durch die Wärme zwischen den Gehäusen (22, 24) von PTC-Thermistor (25) und Bimetallschalter (54) zur Wärmekopplung dieser Elemente (25, 54) austauschbar ist, daß ein sechstes Anschlußelement (38), das mit der anderen Elektrode des Thermistors (25), sowie ein siebtes Anschlußelement (42) vorgesehen ist, das mit der einen Elektrode des PTC-Thermistors (25) und auch dem zweiten Anschlußelementd (40) verbunden ist, und daß das erste (67), zweite (40) und dritte (29) Anschlußelement auf einem Oberflächenbereich des Gehäuses (22, 24) und das vierte (49), fünfte (58), sechste (38) und siebte (42) Anschlußelement auf einem anderen Oberflächenbereich des Gehäuses (22, 24) angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anstandselement (100) zwischen den Gehäusen bzw. Gehäuseteilen (22, 24) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizelement (55) für den Bimetallschalter (54) zwischen dem fünften Anschlußelement (58) und dem anderen Kontakt (59, 63) des Bimetallschalters (54) angeordnet ist
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizelement (55) für den Bimetallschalter (54) zwischen dem ersten Anschlußelement (67) und dem einem Kontakt (60, 64) des Bimetallschalters (54) an- geordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte, fünfte, sechste und siebte Anschlußelement (49, 58, 38, 42) Anschlußlaschen und das erste, zweite und dritte Anschlußelement (67, 40, 29) Anschlußhülsen aufweisen.






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