DE2555269A1

DE2555269A1 - Kuehlmittelkompressor, insbesondere steuereinrichtung fuer einen zweigeschwindigkeits-einphasenkompressor

Info

Publication number: DE2555269A1
Application number: DE19752555269
Authority: DE
Inventors: Sidney Arch Parker; David Michael Pfarrer
Original assignee: Lennox Industries Inc
Current assignee: Lennox Industries Inc
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1976-07-01
Also published as: IT1052840B; FR2295375A1; DK545875A; JPS5184406A; NL7514407A; US3978382A; SE7514007L; CA1092685A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlmittelkompressoren, angetrieben durch einen Elektromotor, und insbesondere eine Einrichtung zum Steuern eines Kühlmittelkompressors, der einen Zweigeschwindigkeits-Einphasenelektromotor verwendet.

Die Erfindung geht dabei aus von einem Kühlmittelkompressor mit einer Kompressionseinrichtung, die Kühlmittel (Kühlgas) über eine Saugleitung aufnimmt, das Kühlgas verdichtet und das verdichtete Kühlmittel über eine Druckleitung ausstößt, mit einem Motor zum Drehen einer Antriebswelle in der Kompressionsvorrichtung bei niedriger und hoher Geschwindigkeit, wobei der Motor Laufwicklungen, Anlaßwicklungen für niedrige Geschwindigkeit und Anlaßwicklungen für hohe Geschwindigkeiten aufweist, und mit einer Einrichtung zum Steuern des Betriebs des Motors aus einer einphasigen elektrischen Spannungsquelle.

Dr.K./H.

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In der Vergangenheit sind bereits Kühlmittelkompressoren, die einen Zweigeschwindigkeits-Kompressormotor verwenden, bekannt geworden. Eine derartige Einrichtung zeigt das US-Patent 3 584 98o. Eine andere derartige Einrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 25 oo 6oo.2 unter dem Titel "Steuereinrichtung für einen Zweigeschwindigkeits-Kühlmittelkompressor" beschrieben.

Obgleich sich durch einen Zweigeschwindigkeitskompressor eine verbesserte Arbeitsweise ergibt, fand man heraus, daß eine solche Anordnung oder Einrichtung eine präzise Steuerung erforderlich macht, um eine Beschädigung des Kompressormotors im Zweigeschwindigkeitsbetrieb zu vermeiden.

Kompressormotoren, die aus einer einphasigen elektrischen Spannungsquelle betrieben werden, weisen gewöhnlich mehrere Wicklungen auf. Der Anmelder fand nun heraus, daß jede dieser Wicklungen vor thermischer Beschädigung geschützt werden muß, um ein langes Motorleben zu sichern. Da eine thermische Beschädigung schnell unter gewissen ungünstigen Betriebsbedingungen auftreten kann, müssen die Wicklungen durch empfindliche Temperaturdetektoren geschützt werden, die schnell ansprechen.

Obwohl ein an einer der Wicklungen angebrachter Temperatursensor in etwa Schutz gegen thermische Zerstörung oder Beschädigung aufgrund eines blockierten Rotors oder einer

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Überlastung während des Betriebes gewährt, ergibt ein einzelner Sensor keinen geeigneten oder ausreichenden Schutz unter sämtlichen Betriebsbedingungen.

Demgemäß besteht die Erfindungsaufgäbe darin, einen hermetisch abgekapselten Kühlmittelkompressor anzugeben, dessen Motor aus einer einphasigen elektrischen Spannungsquelle betrieben wird und der unter sämtlichen und insbesondere auch den ungünstigsten Betriebsbedingungen ausreichend geschützt ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Schalter für niedrige Geschwindigkeit zum Anle.gen einer Spannung aus der elektrischen Spannungsquelle an die LaufWicklungen und die Anlaßwicklungen für niedrige Geschwindigkeit für den Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit, durch einen Schalter für hohe Geschwindigkeit zum Anle.gen von Spannung aus der elektrischen Spannungsquelle an die Laufwicklungen und die Anlaßwicklungen für hohe Geschwindigkeit für den Betrieb bei hoher Geschwindigkeit, durch einen Steuerschaltkreis mit einem ersten Zweig zur Steuerung des Schalters für hohe Geschwindigkeit und mit einem zweiten Zweig zur Steuerung des Schalters für niedrige Geschwindigkeit, durch eine im Steuerschaltkreis vorgesehene elektrische Verriegelungseinrichtung zum Verhindern des gleichzeitigen Betriebes der Schalter für hohe und für niedrige Geschwindigkeit und durch eine mechanische Verriegelungseinrichtung zur

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Verhinderung des gleichzeitigen Betriebs der Schalter für niedrige und hohe Geschwindigkeit.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Doppelsensors für die Wicklungen im Motor wird der Schutz des Motors wesentlich erhöht. Diese Sensoren ergeben eine Anzeige der Temperatur an jeder Wicklung. Es wird hierbei ein Stromumformer oder Stromwandler in Kombination mit dem Doppeltemperatursensor verwendet, um die Wicklungen zu schützen, Wenn einer der Sensoren eine abnorm hohe Temperatur in einer zugeordneten Wicklung anzeigt, oder wenn die Stromübernahme einen abnorm hohen Eingangsstrom feststellt, betätigt eine Steuereinrichtung einen Schalter in einem Motorhilfsschaltkreis, um den Motor von sämtlicher elektrischer Spannung zu trennen. Auf diese Weise erhält man durch die Erfindung einen vollständigen überlastungsschutz.

Die erfindungsgemäß verwendeten Temperatursensoren sind an den Motorwicklungen angebracht, so daß jede Wicklung im Motor auf geeignete Art und Weise gegen thermische Beschädigung geschützt ist.

Um abnorm hohe Stromleitung in irgendeiner Motorwicklung anzuzeigen, wird die Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Stromanzeigeeinrichtung verwendet.

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In weiterer Ausgestaltung verwendet die Erfindung in der Steuereinrichtung ein Steuergerät, das den Motor von der Spannung trennt, sobald irgendeiner der Sensoren eine abnorm hohe Temperatur oder einen hohen Strom in irgendeiner der Motorwicklungen anzeigt.

Der Anmelder hat außerdem herausgefunden, daß die Steuerung eines Zweigeschwindigkeits-Kompressormotors eine sorgfältige Ausführung der Schalter oder Kontaktgeber oder Schütze erfordert, die verwendet werden, um vom Betrieb mit hoher Geschwindigkeit auf den Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit und umgekehrt zu schalten. In einem Kompressormotor, der über eine einphasige elektrische Spannung betrieben wird, werden häufig Vielfachwicklungen verwendet, die auf verschiedene Weise miteinander verbunden werden müssen, um verschiedene Betriebsgeschwindigkeiten zu erhalten. Die vorliegende Erfindung gibt nun ein neuartiges System zur elektrischen und mechanischen Verriegelung der für den Zweigeschwindigkeitsbetrieb erforderlichen Kontaktgeber an, um ein ausfallsicheres Betriebssystem zu gewährleisten.

Bei der Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun in vorteilhafter weiterer Ausgestaltung sowohl die mechanischen als auch die elektrischen Verriegelungen durch die Kontaktgeber und gleichzeitig mit den Kontaktgebern betätigt, die den Zweigeschwindigkeitsbetrieb des Motors steuern.

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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele gezeigt sind, näher erläutert werden.

Es sind

Fig. 1 eine isometrische Teileinsicht, teilweise im Querschnitt, eines Kühlmittelkompressors und eines Motors mit der Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein elektrisches Prinzipschaltbild, das eine bevorzugte Ausführungsform eines Steuerhilfsschaltkreises und Kontaktgeber-Steuerschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 3 ein elektrisches Teilprinzipschaltbild, das die Art und Weise zeigt, in der die in der Fig. 2 gezeigten Wicklungen für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb miteinander verbunden sind,

Fig. 4 ein elektrisches Teilprinzipschaltbild, das die Art und Weise zeigt, in der die in der Fig. 2 gezeigten Wicklungen für den Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit miteinander verbunden sind,

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Fig. 5 ein Teilquerschnitt der Motorschutzwicklungen und Sensoren, die in der Fig. 2 dargestellt sind,

Fig. 6 eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktgebers,

Fig. 7 eine isometrische Teilansicht der Verriegelungsanordnung des in der Fig. 6 gezeigten Kontaktgebers,

Fig. 8 eine schematische Ansicht der Verriegelungsanordnung gemäß Fig. 7, und

Fig. 9 ein elektrisches Prinzipblockdiagramm des in der Fig. 2 dargestellten Motorschutzmoduls.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Kühlmittelkompressor Io dargestellt. Der Kompressor Io weist ein abgedichtetes äußeres Gehäuse 11 auf, das ein oberes Gehäuseteil 12 (mit einer oberen Fläche 13) umfaßt, das an ein unteres Gehäuseteil 14 angeschweißt ist. Am Kompressor sind mehrere Beine 16 auf geeignete Art und Weise befestigt, um diesen in einer aufrechten Stellung zu halten.

Innerhalb des äußeren Gehäuses wird ein Kompressionsmecbanismus 22 nachgiebig durch nachgiebige Wendelfedern gehalten. Der Kompressionsmechanismus umfaßt einen Kompressor-

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block 24, der einen Zylinder 26 bildet, zusammen mit zusätzlichen Zylindern (nicht gezeigt). Im Zylinder 26 bewegt sich ein Kolben 28, um einen Kühlmitteldampf zu komprimieren. Weitere Kolben, wie der Kolben 28, bewegen sich in den weiteren nicht gezeigten Zylindern. Jeder der Kolben wird von einer senkrecht angeordneten Antriebswelle 3o angetrieben. Der untere Teil des äußeren Gehäuses bildet einen ölsumpf, in dem der ölpegel über ein ölsichtfenster 31 einsehbar ist.

Zum Antrieb des Kompressionsmechanismus 22 wird ein Elektromotor 32 verwendet. Der Motor umfaßt einen Stator 34, der Wicklungen 36 aufweist. Ein drehbarer Rotor ist induktiv mit dem Stator 34 gekoppelt und mechanisch mit der Antriebswelle 3o verbunden.

Am Ende eines jeden Zylinders, eingeschlossen Zylinder 26, ist eine Ventilanordnung vorgesehen, die das Ende eines jeden Zylinderhohlraumes abschließt, beispielsweise wie Ventilanordnung 4o. Die Ventilanordnung umfaßt ein Druckventil und ein Saugventil. Das Saugventil öffnet während des Saughubes des Kolbens 28, um Kühlgas (Sauggas) in den Zylinder 26 über eine Saugleitung 46 eintreten zu lassen. Beim Kompressionshub des Kolbens 28 schließt das Saugventil und öffnet das Druckventil, um den Strom des komprimierten Kühlgases zu einem Austrittsschalldämpfer im Kompressionsmechanismus und dann in die Druckleitung 48 2uzulassen. Das komprimierte Gas wird dann über die Druckleitung einem herkömmlichen Kondensor oder Wärmetauscher (rieht gezeigt) zugeführt.

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Ein thermischer Dichtesensor 5o ist innerhalb des äußeren Gehäuses 11 angeordnet. Der Sensor umfaßt einen Thermostaten, der in den Kompressorblock 24 eingeschraubt ist in der in der Fig. 1 gezeigten Stellung. Der Thermostat ist vorzugsweise von der gleichen Art wie die Temperaturbegrenzungseinrichtung, die in der DT-OS 15 o3 444 gezeigt ist, bei der Schaltkontakte 58 (Fig. 2) und ein temperaturempfindliches Element innerhalb eines einzelnen Gehäuses enthalten sind. Der Sensor 5o ist so eingestellt, daß er die elektrischen Kontakte 58 bei etwa 22° F. (-5,6 C), plus oder minus 3° F. (plus oder minus 1,7° C.) öffnet und die Kontakte 58 bei etwa 32° F. (0° C), plus oder minus 3° F. (plus oder minus 1,7° C) schließt. Die Kontakte sind elektrisch mit dem Sensor 5o über Leiter 54 und 55 verbunden. Der Sensor 5o verhindert das Anlaufen des Motors 32, wenn die Temperatur der laufenden Teile des Kompressionsmechanismus unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, bei dem eine geeignete Schmierung verhindert wird bzw. nicht gewährleistet ist.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist eine Steuerbox 62, die eine Oberseite 64 und Seitenwände 66 - 69 aufweist, mit der oberen Fläche 13 des äußeren Gehäuses 11 verbunden. Eine elektrische Steuereinrichtung 72, die in der Steuerbox 62 enthalten ist, umfaßt einen Kontaktgeber 74 wie auch Kompressoranschlüsse.

Die Steueranordnung 72 umfaßt außerdem einen Hochdruckschalter 82, der im Druckgasstutzen des äußeren Teils des

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Außengehäuses angeordnet ist. Schaltkontakte 84 (Fig. 2) befinden sich innerhalb der Schaltanordnung 82.

Die Steueranordnung umfaßt ferner eine Niederdruckschal tanordnung 9o, mit Schaltkontakten 92 (Fig. 2). Die Schaltkontakte sind mit dem Motorhilfssteuerschaltkreis, wie in der Fig. 2 gezeigt ist, verbunden.

Die Steueranordnung 72 umfaßt weiterhin einen Druckgastemperatursensor loo, der von der gleichen Art ist, wie der oben beschriebene Sensor 5o. Der Sensor loo weist einen Satz Schaltkontakte Io2 (Fig. 2) auf, die mit dem Sensor über Leiter Io4 und Io5 verbunden sind. Der Druckgastemperatursensor mißt die Druckgastemperatur an ihrer Quelle, um so den Kompressormotorbetrieb zu stoppen, wenn die Druckgastemperatur einen vorbestimmten hohen Wert (in der Größenordnung von 3oo F.) (149 C.) übersteigt, um einen Kompressoren labfall und eine Beschädigung der laufenden Teile des Kompressionsmechanismus zu verhindern.

Bei Betrieb muß sich jeder der Schalter 58, 84, 92 und lo2, die in der Fig. 2 gezeigt sind, in einem geschlossenen Schaltkreiszustand befinden, damit der Motor 32 gespeist werden kann. Wenn die Temperatur der umlaufenden Teile der Kompressionsanordnung, z.B. der Antriebswelle, des Kolbens, des Pleuels und des Anlenkbolzens, zu niedrig ist, öffnet der thermische Dichtesensor 5o die Kontakte 58, wodurch verhindert wird, daß der Motor 32 anläuft und der Kompressionsmechanismus beschädigt wird. Wenn die Hochtemperatur-Schalt-

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anordnung 82 einen Druck anzeigt, der über 4lo PSIG (28,83 at Überdruck) in der Druckleitung 48 liegt, werden die Kontakte 84 geöffnet, um den Motor 32 anzuhalten. Auf ähnliche Weise werden die Schaltkontakte Io2 geöffnet, um den Motor 32 anzuhalten, wenn eine Temperatur über ungefähr 3oo° F. (149 C.) im Druckleitungssystem durch den Druckgastemperatursensor loo gemessen wird. Auf eine ähnliche Weise werden die Schaltkontakte 92 geöffnet, um den Motor 32 anzuhalten, wenn die Niederdruck- Schaltanordnung 9ο einen Druck unterhalb eines Wertes von etwa 25 PSIG (1,76 at überdruck) innerhalb des äußeren Gehäuses 11 mißt.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 wird eine einphasige elektrische Spannung den Wicklungen 36 über ein abgeschirmtes Kabel Io6 über Leitungen Io8 und Ho zugeführt. Die Wicklungen 36 umfassen Laufwicklungen 112 und 114, zweipolige Anlaßwicklungen 116 und 118 und vierpolige Anlaßwicklungen 12O-123. Ein Stromwandler Io9 legt eine Spannung über die Ausgangsleitungen 109A, lo9B, deren Amplitude proportional dem durch den Leiter Io8 fließenden Strom ist.

Um den Motor 32 bei der hohen Geschwindigkeit zu betreiben, ist ein Hochgeschwindigkeitskontaktgeber 13o vorgesehen. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, weist der Kontaktgeber Schaltarme H 132 - H 135 auf, die bewegbar zwischen Anschlußpaaren 138, · 139; 141, 142; 143, 144 und 146, 147 entsprechend betätigbar sind.

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Ein Niedergeschwindigkeitskontaktgeber 15ο (Fig. 2) wird verwendet, um den Motor 32 bei einer niedrigen Geschwindigkeit zu fahren. Der'Kontaktgeber umfaßt Schaltarme L 152 L 154.

Jeder der oben beschriebenen Schaltarme H 132 - H 135 und L 152 - L 154 ist normalerweise offen in der in der Fig. gezeigten Art und Weise.

Die Steueranordnung 72 umfaßt außerdem einen Hilfssteuerkreis I7o, der einen Zweig 171 für niedrige Geschwindigkeit aufweist, um den Motor 32 bei der niedrigen Geschwindigkeit zu betreiben, und ferner einen Zweig 172 für hohe Geschwindigkeit, um den Motor 32 bei der hohen Geschwindigkeit zu betreiben.

Der Hilfssteuerschaltkreis I7o umfaßt eine elektrische" Verriegelungsanordnung 176. Die elektrische Verriegelungsanordnung (s.Fig.2) umfaßt einen normalerweise geschlossenen Verriegelungsschaltarm L 178 für niedrige Geschwindigkeit, der zwischen Anschlüssen I8o und 181 bewegbar ist. Ein normalerweise geschlossener Hochgeschwindigkeits-Verriegelungsschaltarm H 182 ist zwischen Anschlüssen 184 und 185 bewegbar. Wie in der Fig. 2 angedeutet ist, ist der Schaltarm H 182 mechanisch mit den Niedergeschwindigkeits-Kontaktgeberschaltarmen L 152 - L 154 mechanisch gekoppelt. Auf ähnliche Art und Weise ist der Schaltarm L 178 mit den Hochgeschwindigkeits-Kon takt gebers chaltarmen H 132 - H 135 mechanisch gekoppelt.

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Die Verriegelung der Kontaktgeber wird, bezugnehmend auf die Fig. 6-8, außerdem durch eine mechanische Verriegelungseinrichtung bzw. -anordnung 19o erreicht. Die Anordnung 19o umfaßt einen Hochgeschwindigkeits-Schwenkarm 192, der drehbar um eine Welle 193 angeordnet ist. Der Arm 192 umfaßt eine Verriegelungslippe 194, eine Anschlagfläche 196 und eine Betätigungslippe 198. Die Anordnung umfaßt ferner einen Niedergeschwindigkeits-Schwenkarm 2oo, der drehbar um eine Welle 2ol angeordnet ist. Ein Arm 2oo umfaßt eine Verriegelungslippe 2o3, eine Anschlagsfläche 2o4 und eine Betätigungslippe 2o6. Sobald die Hochgeschwindigkeits-Schaltarme H 132 - H 153 geschlossen werden, senkt ein innerer Plunger oder Kolben (nicht gezeigt) eine Schiene oder Stange 2o8 und eine Lippe 2o9, so daß der Arm 192 aus der in durchgezogenen Linien in der Fig. 8 gezeigten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung bewegt wird. Die Lippe 194 verhindert dann, daß die Schaltarme L 152 - L 154 schlJe?- sen. Wenn die Schaltarme L 152 - L 154 anfänglich schließen, senkt ein innerer Plunger oder Kolben (nicht gezeigt) eine Schiene oder Stange 21o und eine Lippe 211, so daß der Arm 2oo aus der in der Fig. 8 in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung bewegt wird. In dieser Stellung verhindert die Lippe 2o3, daß die Arme H 132 - H 135 schließen.

Der Hilfssteuerschaltkreis umfaßt außerdem, s.Fig. 2, einen Leiter 212, der Wechselstrom einem Geschwindigkeits-

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schaltarm 214 zuführt, welcher zwischen einem Niedergeschwindigkeitsanschluß 215 und einem Hochgeschwindigkeitsanschluß 216 bewegbar ist. Der Niedergeschwxndigkeitszweig des Schaltkreises weist eine Niedergeschwindigkeits-Relaisspule 218 und der Hochgeschwindigkeitszweig des Schaltkreises eine Hochgeschwindigkeits-Relaisspule 22o auf, die wie gezeigt verschaltet sind.

Der Steuerschaltkreis umfaßt ferner einen Laufkondensator 222, einen Startkondensator 223 und einen Widerstand 224, Ein herkömmliches Startrelais 226 weist normalerweise geschlossene Kontakte 227 auf, die geöffnet werden, nachdem der Motor angelassen ist.

Um die Steueranordnung zu betätigen, werden die Leitungen Io8 und Ho an eine einphasige WechselSpannungsquelle angeschlossen und wird der Geschwindigkeitsschaltarm 214 an den gewünschten Geschwindigkeitsanschluß gelegt. Unter der Annahme, daß der Schaltarm 214 in Kontakt mit dem Hochgeschwindigkeitsanschluß 216 gebracht ist und daß Strom durch den Rückleiter 23o über die Schaltkontakte 58, 84, 92 und Io2 geleitet wird, leitet der normalerweise geschlossene Schaltarm H 182 Strom durch die Relaisspule 22o. Sobald die Relaisspule 22o erregt ist oder gespeist ist, werden die Schaltarme H 132 - H 135 geschlossen, wird der Verriegelungsschaltarm L 178 geöffnet und bewegt sich die Schiene oder der Stab 2o8 abwärts. Sobald sich die Schiene oder der Stab 2o8 abwärts bewegt, bewegt sich der Verriegelungsfinger 194 in die

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strichpunktierte Stellung (s.Fig. 8) , wodurch mechanisch verhindert wird, daß die Niedergeschwindigkeitsschiene oder -stange 21o die Niedergeschwindigkeitsschaltarme L 152 - L schließt. Zusätzlich verhindert das öffnen des Schaltarmes L 178 elektrisch die Speisung bzw. die Erregung der Niedergeschwindigkeits- Relais spule 218.

Sobald die Schaltarme H 132 - H 135 geschlossen sind, wird Einphasenwechselspannung an die Hochgeschwindigkeitsanlaßwicklungen 116, 118 angelegt. Die durch die Speisung bzw. Erregung der Relaisspule 22o bewirkten Verbindungen sind in der Fig. 3 gezeigt. Sobald diese Verbindungen hergestellt worden sind, beginnt der Motor bei seiner hohen Geschwindigkeit zu laufen.

Unter der Annahme, daß der Geschwindigkeitsschaltarm in Kontakt mit dem Niedergeschwindigkeitsanschluß 215 bewegt worden ist, fließt Strom über den normalerweise geschlossenen Schaltarm L 178, um die Niedergeschwindigkeits-Relaisspule zu speisen bzw. zu erregen. Die Speisung oder Erregung der Relaisspule 218 bewirkt, daß die Schiene oder die Stange sich abwärts bewegt (wie in der Fig. 6 zu sehen ist), so daß die Niedergeschwindigkeitsschaltarme L 152 - L 154 geschlossen werden und der Hochgeschwindigkeits-Verriegelungsschaltarm H geöffnet wird. Zur gleichen Zeit bewegt sich der Verriegelungsfinger 2o3 in die strichpunktiert gezeigte Stellung (Fig. 8), um zu verhindern, daß der Verriegelungsfinger

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ein Absenken der Schiene oder der Stange 2o8 zuläßt, wodurch verhindert wird, daß die Schaltarme H132 - H 135 schließen. Als Ergebnis wird mechanisch verhindert, daß die Relaisspule 22o erregt wird. Zusätzlich wird durch das Öffnen des Schaltarmes H 182 elektrisch verhindert, daß die Relaisspule ge~_r

speist wird. Sobald die Niedergeschwindigkeitsschaltarme im Niedergeschwindigkeitskontaktgeber 14o geschlossen sind, sind die in der Fig. 4 gezeigten Verbindungen vervollständigt, so daß der Motor 32 bei seiner geringen Geschwindigkeit umläuft.

Eine Motorschutzanordnung 282 schützt die Wicklungen 36 vor zu hohen Temperaturen, s.Fig. 2 und 5. Die Anordnung umfaßt Sensoren 284, 286, die vorzugsweise in Wicklungen 112 und zwischen den Wicklungen 118, 121 eingebettet sind. Wenn die Sensoren nicht in diesen Wicklungen eingebettet werden können, können sie an den Wicklungen angeordnet werden, jedoch in bestimmtem thermischen Kontakt. Bei einer Motorkonstruktion sind keine Isolierungen zwischen den Wicklungen vorgesehen und der Sensor sollte zwischen den Wicklungen angeordnet sein. Die Sensoren haben einen positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes, so daß, sobald die Wicklungen aufgeheizt sind, der Widerstand der Sensoren sich ändert. Die mit der Temperatur erfolgende Widerstandsänderung kann linear oder nicht linear sein.

Die Sensoren sollen Temperaturinformationen für ein Festkörper-Motorschutzmodul 288 liefern. Der Motorschutzmodul kann eine Festkörpereinrichtung sein, beispielsweise wie das Robert

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Shaw Modell MP23 "Statorstat Motor Protector". Diese Einrichtung ist in größeren Einzelheiten in der Fig. 9 gezeigt.

Der Modul 288 weist einen Brückenwiderstand 29o auf, der als ein Zweig einer Brücke verwendet wird, wobei der andere Zweig die Sensoren 284, 286 umfaßt. Die Sensorwiderstände und der Brückenwiderstand sind zu einer Brücke miteinander verdrahtet, die ein ODER-Gatter 292 steuert. Wenn der Bezugspunkt 293 an der Verbindungsstelle zwischen dem Brückenwiderstand und den Sensoren negativ ist, fließt ein Strom über den ODER-Schaltkreis 292, um einen Halbleiter-Relais schaltkreis 294 zu speisen. Spannung wird dem Relaisschaltkreis über einen Transformator 296 und Einphasenleiter 262 und 298 zugeführt. Der Relaisschaltkreis 294 steuert einen Triac 3oo, der mit dem Hilfssteuerschaltkreis über Leiter 3o2 und 3o3 verbunden ist. Der Relaisschaltkreis 294 steuert außerdem einen Differentialschalter 3o4 und einen Differentialwiderstand 3o6, der in den Brückenschaltkreis geschaltet werden kann.

Während normaler Betriebs- oder Laufbedingungen ist der Widerstand der Sensoren 284, 286 niedriger als der Widerstand des Brückenwiderstands 29o. In diesem Falle befindet sich die Brücke nicht im Abgleich und der Bezugspunkt 293 ist positiv, so daß kein Strom durch den ODER-Schaltkreis fließt. Unter diesen Bedingungen ist der Relaisschaltkreis gespeist bzw. erregt, so daß der Triac 3oo in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. In seinem leitenden Zustand gestattet

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der Triac 3oo dem Strom, durch den Leiter 3o3 in den Hilfssteuerschaltkreis zu fließen/ so daß die Relaisspulen 218 und 22o erregt oder gespeist werden können. Wenn der Relaisschaltkreis 294 erregt ist, ist der Differentialschalter 3o4 geschlossen und wird der Differentialwiderstand 3o6 kurzgeschlossen im Brückenschaltkreis, der die Sensoren 284, und den Brückenwiderstand 29o umfaßt.

Sobald sich die Statorspulen aufheizen, erwärmen sich auch die Sensoren 284, 286 und deren Widerstände steigen. Wenn der Sensorwiderstand den Modulabschaltwert übersteigt, wird die Brücke abgeglichen, so daß der Bezugspunkt 293 auf eine negative Polarität geschaltet wird und Strom durch den ODER-Schaltkreis 292 fließt, um den Halbleiterschaltkreis abzuschalten oder energielos zu machen. Sobald der Relaisschaltkreis 294 entregt ist, wird der Triac in seinen nichtleitenden Zustand geschaltet, so daß Strom nicht langer durch den Leiter 3o3 fließen kann. Als Ergebnis bringt der Hilfssteuerschaltkreis die Kontaktgeber 13o und 15o zurück in ihren offenen Schaltzustand, so daß der Motor abgeschaltet wird. Zur gleichen Zeit, in der der Relaisschaltkreis 194 entregt wird, öffnet der Differentialschalter 3o4, so daß der Differentialwiderstand 3o6 in Reihe mit den Sensoren 284, 286 geschaltet wird. Hierdurch wird die Abweichung aus dem abgeglichenen Zustand der Brücke erhöht, so daß der ODER-Schaltkreis 292 verhindert, daß Strom langsam zum Relaisschaltkreis 194 fließt bis der Widerstand in den Sensoren unter den Einschaltwert fällt.

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Sobald sich die Wicklungen abgekühlt haben, fallen die Werte der Sensortemperatur und des Sensorwiderstandes bis der kombinierte Widerstand der Sensoren 284, 286 und des Differentialwiderstandes 3o6 geringer ist als der Widerstand des Brückenwiderstandes 29o. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Brückenschaltkreis in der entgegengesetzten Richtung

(Brückeneckpunkt)

außer Abgleich, so daß die Polarität der Verbindungsstelle¹/^^ wiederum in den positiven Zustand geschaltet wird. Als Ergebnis leitet der ODER-Schaltkreis 292 Strom, wird der Relaisschaltkreis 294 gespeist oder erregt und wird der Triac 3oo wiederum in seinen leitenden Zustand geschaltet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Motor 32 wiederum umzulaufen.

Wie in der Fig. 9 gezeigt ist, ist der Stromwandler Io9 außerdem mit dem Modul 288 verbunden. Mehr spezifisch gesehen, liefert der Leiter lo9B einen Eingangsstrom für einen herkömmlichen Strompegelmesser 31o, der den Strompegel im Leiter Io8 mißt durch Messung der Spannung über dem Transformator Io9. Auf bekannte Art und Weise erzeugt der Messer bzw. Detektor ein Signal negativer Polarität, wenn der durch den Leiter Io8 fließende Strom einen vorbestimmten Sicherheitspegel oder zulässigen Pegel überschreitet. Wie oben erläutert, bewirkt ein Signal negativer Polarität, daß Strom durch den ODER-Schaltkreis 292 fließt, so daß der Motor abgeschaltet wird. Wenn der durch den Leiter Io8 fließende Strom unter dem vorbestimmten zulässigen Pegel liegt, erzeugt der Detektor 31o ein Signal positiver Polarität, das den Motorbetrieb zuläßt.

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Der Strompegeldetektor 31o kann ein Verzögerungsmerkmal bzw. eine Verzögerungseigenschaft aufweisen, um unerwünschte schnelle Schaltfolgen bzw. unerwünscht schnelle Betriebswechsel zu vermeiden.

In den Zeichnungen wurde nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben. Abänderungen sind möglich. So können beispielsweise zusätzliche Stromwandler in Reihe mit den einzelnen Motorwicklungen geschaltet werden. Außerdem könnte ein Schalter zugeschaltet werden, der bewirkt, daß der Signaldetektor 31o die Strompegel oder die Strompegeldifferenzen zwischen den entsprechenden Werten bei Betrieb mit hoher und niedriger Geschwindigkeit anzeigt oder mißt.

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Claims

Patentansprüche

1.J Kühlmittelkompressor mit einer Kompressionseinrichtung, die Kühlmittel oder Kühlgas über eine Saugleitung aufnimmt, das Kühlgas verdichtet und das verdichtete Kühlgas über eine Druckleitung ausstößt, mit einem Motor zum Drehen einer Antriebswelle in der Kompressionseinrichtung bei niedriger und hoher Geschwindigkeit, wobei der Motor Laufwicklungen, Anlaßwicklungen für die niedrige Geschwindigkeit und Anlaßwicklungen für die hohe Geschwindigkeit aufweist, und mit einer Vorrichtung zum Steuern des Motorbetriebes aus einer einphasigen elektrischen Spannungsquelle, gekennzeichnet durch einen Schalter (15o) für niedrige Geschwindigkeit zum Anlegen einer aus der elektrischen Spannungsquelle entnommenen Spannung an die Laufwicklungen (112, 114) und an die Anlaßwicklungen (12o-123) für niedrige Geschwindigkeit für den Betrieb bei der niedrigen Geschwindigkeit, durch einen Schalter (13o) für hohe Geschwindigkeit zum Anlegen einer aus der elektrischen Spannungsquelle entnommenen Spannung an die Laufwicklungen (112, 114) und an die Anlaßwicklungen (116-118) für hohe Geschwindigkeit für den Betrieb bei hoher Geschwindigkeit, durch einen Steuer-

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schaltkreis (17o) mit einem ersten Zweig (171) zur Steuerung des Schalters für hohe Geschwindigkeit und mit einem zweiten Zweig (172) zur Steuerung des Schalters für niedrige Geschwindigkeit, durch eine im Steuerschaltkreis vorgesehene elektrische Verriegelungseinrichtung (176) zum Verhindern des gleichzeitigen Betriebes der Schalter für hohe und für niedrige Geschwindigkeit und durch eine mechanische Verriegelungseinrichtung (19o) zum Verhindern des gleichzeitigen Betriebes der Schalteinrichtungen für niedrige und für hohe Geschwindigkeit.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der Steuerschaltkreis und die elektrische Verriegelungseinrichtung eine Hochgeschwindigkeits-Relaisspule aufweisen, die in Reihe mit dem ersten Zweig des Steuerschaltkreises geschaltet ist zur Betätigung des Hochgeschwindigkeitsschalters bei Stromfluß im ersten Zweig, daß diese ferner eine Niedergeschwindigkeits-Relaisspule aufweisen, die in Reihe mit dem zweiten Zweig des Steuerschaltkreises geschaltet ist, um den Niedergeschwindigkeitsschalter bei Stromfluß im zweiten Zweig zu betätigen, ferner normalerweise geschlossene Kontakte für niedrige Geschwindigkeit, die in Reihe mit der Hochgeschwindigkeits-Relaisspule geschaltet sind und durch Betätigung des Schalters für niedrige Geschwindigkeit geöffnet werden, und

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normalerweise geschlossene Kontakte für hohe Geschwindigkeit, die in Reihe mit der Niedergeschwindigkeits-Relaisspule geschaltet sind und bei Betätigung des Schalters für hohe Geschwindigkeit geöffnet werden.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis ferner eine Motorschutzeinrichtung aufweist, die den Stromfluß zu der Wicklung bei einer einen vorbestimmten Wert übersteigenden Statorspulentemperatur unterbricht.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorschutzeinrichtung einen ersten Sensor aufweist, der an den Lauf wicklungen angeordnet ist und Temperaturänderungen der Laufwicklungen anzeigt, ferner einen zweiten Sensor, der an den Anlaßwicklungen für die hohe und niedrige Geschwindigkeit angeordnet ist und eine Temperaturänderung in den Anlaßwicklungen für hohe und niedrige Geschwindigkeit anzeigt, und eine Steuereinrichtung, die den Stromfluß im ersten und zweiten Zweig unterbricht, wenn irgendeiner der Sensoren anzeigt, daß die Temperatur irgendeiner Wicklung einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß verhindert wird, daß der Steuerschaltkreis die Schalteinrichtung für niedrige Geschwindigkeit oder die Schalteinrichtung für die hohe Geschwindigkeit betätigt.

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5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß die Steuereinrichtung einen Brückenwiderstand/ e.ine Einrichtung zur Verbindung des Brückenwiderstandes und des ersten und zweiten Sensors in einer Brückenschaltkreisanordnung/ um eine Verbindung zwischen dem Brückenwiderstand und einem der Sensoren herzustellen, aufweist, ferner eine Vorspanneinrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an die

(Brückeneckpunkt)

Brücke, derart/ daß die Verbindungsstelle^eine erste Polarität annimmt, wenn die Temperatur der Wicklungen unter einem vorbestimmten Wert liegt, und daß die Verbindungsstelle eine zweite Polarität, annimmt, wenn die Temperatur der Wicklungen über einem vorbestimmten Wert liegt, einen Motorschutzschalter, der in Reihe mit dem ersten und zweiten Zweig geschaltet ist, und eine Einrichtung zum öffnen des Motorschutzschalters beim Vorliegen der zweiten Polarität an der genannten Verbindungsstelle.

6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum öffnen des Motorschutzschalters eine Einrichtung umfaßt, die den Motorschutzschalter bei Vorhandensein eines Nachweis- oder Warnsignales öffnet, daß ferner eine Stromanzeige- oder Strommeßeinrichtung zum Messen des den Motorwicklungen zugeführten Stromes vorgesehen ist, ferner eine Detektoreinrichtung oder Anzeigeeinrichtung,

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die an die Stroituneßeinrichtung gekoppelt ist und das Nachweis- oder Warnsignal erzeugt, wenn der Stromfluß zu den Motorwicklungen einen vorbestimmten Wert übersteigt, und eine Einrichtung, die das Nachweis- oder Warnsignal der Einrichtung zum öffnen des Motorschutzschalters zuführt, so daß die Motorwicklungen vor zu hohen Strömen und Temperaturen geschützt werden.

7. Kühlmittelkompressor mit einer Kompressionseinrichtung, die Kühlmittel oder Kühlgas über eine Saugleitung aufnimmt, das Kühlgas verdichtet und das verdichtete Kühlgas über eine Druckleitung ausstößt, mit einem Motor zum Drehen einer Antriebswelle in der Kompressionseinrichtung bei niedriger und hofier Geschwindigkeit, wobei der Motor Laufwicklungen, Anlaßwicklungen für die niedrige Geschwindigkeit und Anlaßwicklungen für die hohe Geschwindigkeit aufweist, denen eine elektrische Einphasenspannung zugeführt wird, und mit einer Steuereinrichtung zum Schutz der Wicklungen, gekennzeichnet durch einen ersten Sensor (284), der an den Laufwicklungen angeordnet ist und eine Temperaturänderung der Laufwicklungen anzeigt, durch einen zweiten Sensor (286), der an den Anlaßwicklungen für die niedrige Geschwindigkeit und für die hohe Geschwindigkeit angeordnet ist und eine Temperaturänderung der Anlaßwicklungen für die niedrige Geschwindigkeit und die hohe Geschwindigkeit anzeigt, und durch eine Steuer-

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einrichtung (17ο,...,3oo) die den Stromfluß zu den Wicklungen unterbricht, wenn irgendeiner der Sensoren anzeigt, daß die Temperatur einer der Wicklungen einen vorbestimmten Wert übersteigt.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Brückenwiderstand aufweist, eine Einrichtung zur Verbindung des Brückenwiderstandes und des ersten und zweiten Sensors in einer Brückenschaltkreisanordnung; um eine Verbindung zwischen dem Brückenwiderstand und einem der Sensoren herzustellen, ferner eine Vorspanneinrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an die Brücke,

(Brückeneckpunkt)

derart, daß die Verbindungsstelle^einen ersten Polaritätszustand annimmt, wenn die Temperatur der Wicklungen unter einem vorbestimmten Wert liegt, und daß die Verbindungsstelle einen zweiten Polaritätszustand annimmt, wenn die Temperatur der Wicklungen über einem vorbestimmten Wert liegt, und eine Einrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses zu den Wicklungen, wenn an der Verbindungsstelle der zweite Polaritätszustand vorliegt.

9. Kompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses eine Einrichtung aufweist, die den Stromfluß bei Vorhandensein eines Nachweis- oder Warnsignales unterbricht, und daß ferner eine

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Stroinmeß- oder -nachweiseinrichtung vorgesehen ist, die den den Motorwicklungen zugeführten Strom mißt, ferner eine Nachweis- oder Anzeigeeinrichtung, die an die Strommeßeinrichtung gekoppelt ist und das Nachweis- oder Warnsignal erzeugt, wenn der Stromfluß zu den Motorwicklungen einen vorbestimmten Wert übersteigt, und eine Einrichtung, die das Nachweis- oder Warnsignal der Einrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses zuführt, so daß die Motorwicklungen vor zu hohen Strömen und Temperaturen geschützt werden.

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