DE2500600A1

DE2500600A1 - Steuereinrichtung fuer einen zweigeschwindigkeits-kuehlmittelkompressor

Info

Publication number: DE2500600A1
Application number: DE19752500600
Authority: DE
Inventors: Sidney Arch Parker; David Michael Pfarrer
Original assignee: Lennox Industries Inc
Current assignee: Lennox Industries Inc
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1975-01-09
Publication date: 1975-07-31
Also published as: US3935519A; GB1487651A; FR2259331A1; AU7690974A; CA1017428A; FR2259331B1; DK669474A; SE7416154L; GB1487652A; NL7500533A; IT1026177B; JPS50104411A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkompressor mit einem Verdichter zur Aufnahme von Kühlmittel (Gas) über eine Saugleitung, zur Verdichtung des Gases und zur Abgabe des verdichteten Gases über eine Druckleitung,mit einem Motor zum Drehen der Antriebswelle des Verdichters für niedrige und hohe Geschwindigkeiten, wobei der Motor einen einzigen Statorspulensatz mit einer Vielzahl von Statorspulen, von denen jede mit wenigstens einer anderen Statorspule des Spulensatzes verbunden ist, aufweist und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Motorbetriebes über eine elektrische Energiequelle. Die vorliegende Erfindung betrifft also einen durch einen elektrischen Motor

Dr.K/H.

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betriebenen Kühlmittelkompressor und insbesondere eine .Steuereinrichtung, die einen elektrischen Motor für zwei Geschwindigkeiten verwendet und den Kühlmittelkompressor steuert.

Kühlmittelkompressoren, die einen Kompressormotor mit zwei Geschwindigkeiten verwenden, sind bereits vorgeschlagen worden. Eine derartige Anordnung ist bekannt geworden durch das US-Patent Nr. 3 5S4 980. Obwohl ein Zweigeschwindigkeits-Kompressor eine verbesserte Leistung ergibt, ist doch eine exakte Steuerung einer solchen Anordnung erforderlich, um eine Beschädigung des Kompressormotors während des Zweigeschwindigkeitsbetriebes zu vermeiden .

Kompressormotoren, die mit einem Dreiphasenstrom gespeist werden sollen, weisen im allgemeinen wenigstens eine Statorspule für jede der elektrischen Phasen auf. Jede dieser Spulen muß vor thermischer Beschädigung geschützt werden, um ein langes Leben des Motors zu sichern. Da thermische Zerstörung schnell unter ungünstigen Bedingungen auftreten kann, müssen die Spulen über empfindliche Temperaturdetektoren geschützt werden, die eine hohe Empfindlichkeit aufweisen.

Obwohl ein Temperaturfühler bei einer der Spulen gegen thermische Zerstörung aufgrund eines festgelaufenen Rotors oder aufgrund von Überlastung schützt, ergibt ein einzelner Fühler oder ein Doppelfühler keinen ausreichenden

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primären und sekundären Einphasenschutz. Untersuchungen des Anmelders haben ergeben, daß ein Schutz erreichbar ist durch Verwendung eines Temperaturfühlers für jede Phasenwicklung oder Spule in einem Mehrphasenmotor. Diese Fühler liefern eine Temperaturanzeige für jede Spule, die einer anderen Phase der elektrischen Quelle zugeordnet ist. Sobald einer dieser Sensoren eine abnorm hohe Temperatur in einer der zugeordneten Statorspulen anzeigt, betätigt die Steuereinrichtung einen Schalter in einem Motorsteuerschaltkreis, um den Motor von der elektrischen Spannungsquelle abzuschalten. Auf diese Weise wird ein primärer und sekundärer Einphasenschutz erhalten, ebenso ein Schutz bei blockiertem Rotor und bei Überlastung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmittelkompressor mit einer Steuereinrichtung zu schaffen, die eine Zerstörung oder Beschädigung des Kompressormotors verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verbindungsschalter zur Schaltung der Statorspulen an eine Verbindung für hohe Geschwindigkeit und eine für niedrige Geschwindigkeit, durch einen Schalter für niedrige Geschwindigkeit zur Speisung der Statorspule mit Energie aus der elektrischen Energiequelle nach Schaltung der Spulen an die Verbindung für niedrige Geschwindigkeit für einen Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit, durch einen Schalter für hohe Geschwindigkeit zur Speisung der Statorspule aus

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der elektrischen Energiequelle nach Schaltung der Spulen an die Verbindung für hohe Geschwindigkeiten für einen Betrieb bei hoher Geschwindigkeit, durch einen Steuerkreis mit einem ersten Zweig zur· Steuerung der Vorrichtung für die hohe Geschwindigkeit und einem zweiten Zweig zur Steuerung der Vorrichtung für die niedrige Geschwindigkeit, durch eine elektrische Verriegelungsvorrichtung im Steuerkreis zur Vermeidung eines gleichzeitigen Betriebs der Vorrichtung für niedrige und hohe Geschwindigkeit und durch eine mechanische Verriegelungsvorrichtung zur Vermeidung eines gleichzeitigen Betriebs der Vorrichtungen für niedrige und hohe Geschwindigkeit.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlmitte lkompressor einen Motor auf, der für Mehrphasenstrom vorgesehen ist und der einen Temperaturfühler für jede einer anderen Phase zugeordneten Motorspule aufweist, so daß jede Spule des Motors ausreichend gegen thermische Beschädigungen geschützt ist.

Es ist ferner eine Steuereinrichtung der genannten Art vorgesehen, die den Motor von der elektrischen Energiequelle trennt, sobald irgendeiner der Temperaturfühler eine abnorm hohe Temperatur in irgendeiner der Motorspulen anzeigt.

Es ist festgestellt worden, daß die Steuerung eines Zweigeschwindigkeits-Kompressormotors eine sorgfältige Ausführung der Schalter erfordert, die verwendet werden, um vom Betrieb bei hoher Geschwindigkeit auf einen Betrieb

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bei niedriger Geschwindigkeit und umgekehrt umzuschalten. Bei einem Kompressormotor, der mit Mehrphasenstrom betrieben werden Soll, werden häufig Mehrfachstatorspulen verwendet, welche auf verschiedene Weise miteinander verschaltet werden müssen, um die verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten zu erhalten.

Es wurde herausgefunden, daß die Verschaltung der Spulen vor Anlegung der elektrischen Spannung durchgeführt werden muß, um Leistungsschwankungen und thermische Beschädigungen des Motors zu vermeiden. Um einen ausfallsicheren Betrieb zu gewährleisten, ist ein neuartiges elektrisches und mechanisches Verriegelungssystem für die Zweigeschwindigkeits-Betriebsschalter vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Zweigeschwindigkeits-Kompressormotor vorgesehen, durch die die Spulen des Motors miteinander verbunden werden, bevor Spannung an die Spulen angelegt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung der genannten Art vorgesehen, bei der sowohl die mechanischen als auch elektrischen Verriegelungseinrichtungen durch und gleichzeitig mit den Schaltern betätigt werden, welche den Zweigeschwindigkeitsbetrieb des Motors steuern.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind den weiteren Ansprüchen'und Unteransprüchen zu entnehmen.

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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, die Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert werden.

Es zeigen :

1!

Fig. 1 einen isometrischen Teilquerschnitt

eines Teils eines Kühlmittelkompressors und Motors mit einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

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

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines Teils der Schaltung, welches die Art und Weise der Verschaltung der in der Fig. 2 gezeigten Statorspulen für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb zeigt,

Fig. 4 ein elektrisches Prinzipschaltbild eines Teils der Schaltung, welches die Art und Weise der Verschaltung der in der Fig. 2 gezeigten Statorspulen für den Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit zeigt,

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Fig. 5 ein Blockdiagramm des Motor-Schutzmoduls, dargestellt in Fig. 2,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Form eines Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 7 die Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie 7-7 in der Fig. 6.

Die Fig. 1 zeigt einen Kühlmittelkompressor Io, der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Kompressor Io umfaßt ein abgedichtetes äußeres Gehäuse 11, welches eine obere Hälfte 12 (mit einer oberen Fläche 13) aufweist, die an eine untere Hälfte angeschweißt ist. Mehrere Beine 16 sind in geeigneter Weise am Kompressor Io befestigt, um diesen in einer aufrechten Stellung zu halten.

Eine Kompressionsvorrichtung 22 ist innerhalb des äußeren Gehäuses durch nachg&ige Spiralfedern erschütterungsfrei gehalten. Die Kompressionsvorrichtung umfaßt einen Kompressorblock 24, der einen Zylinder 26 zusammen mit anderen Zylindern (nicht gezeigt) bildet. Ein Kolben 28 bewegt sich im Zylinder 26 hin und her, um den Dampf eines Kühlmittels zu komprimieren. Weitere Kolben, wie 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

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Ölsumpf, dessen Ölstand über ein Schauglas 31 beobachtet werden kann.

Zum Antrieb der Kompressionsvorrichtung 22 wird ein Elektromotor 32 verwendet. Der Motor umfaßt einen Stator mit Windungen 36. Ein Rotor 38 ist induktiv mit dem Stator 34 und mechanisch mit der Antriebswelle 3o gekoppelt.

AnxEnde eines jeden Zylinders, eingeschlossen der Zylinder 26, ist eine Ventilanordnung, beispielsweise eine Ventilanordnung 4o, vorgesehen, die das Ende eines jeden Zylinderhohlraumes abschließt. Die Ventilanordnung umfaßt ein Druckventil und ein Saugventil. Das Saugventil öffnet während des Ansaughubes des Kolbens 28, um dem Kühlmittelgas (Ansauggas) die Möglichkeit zu geben, über die Ansaugleitung 46 in den Zylinder 26 zu gelangen. Während des Kompressionshubes des Kolbens 28 schließt das Ansaugventil und das Druckventil öffnet, wodurch das komprimierte Kühlmittelgas in einen Ausströmungsdämpfer in der Kompressionsvorrichtung fließt und dann in die Druckleitung 48. Das verdichtete Gas fließt durch die Druckleitung zu einem konventionellen Kondensator (nicht gezeigt).

Ein Thermodichtemesser 5o ist innerhalb des äußeren Gehäuses 11 angeordnet. Dieser Meßfühler umfaßt einen Thermostaten, welcher in den Kompressorblock 24 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung geschraubt ist. Als Thermostat wird vorzugsweise ein solcher gewählt, wie in der eine Temperaturbegrenzungseinrichtung betreffenden deutschen

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Patentschrift Nr. P 15 o3 444 beschrieben, in der Schaltkontakte 58 (Fig. 2) und ein temperaturempfindliches Element innerhalb eines einzigen Gehäuses enthalten sind. Der Meßfühler 5o ist so eingestellt, daß er die elektrischen Kontakte 58 bei 22 F plus minus 3° F öffnet und die Kontakte 58 bei 32° F plus oder minus 3° F schließt. Die Kontakte 58 sind elektrisch (galvanisch) mit dem Meßfühler über die Leitungen 54 und 55 verbunden. Der Sensor 5o verhindert ein Anlaufen des Motors 32, wenn die Temperatur der beweglichen Teile der Kompressionsvorrichtung unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, bei dem eine ausreichende Schmierung nicht mehr gewährleistet ist.

Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist die Steuerbox 62, die ein oberes Teil 64 und Seitenwände 66-69 aufweist, mit der oberen Fläche 13 des äußeren Gehäuses 11 verbunden. Eine innerhalb der Steuerbox 62 enthaltene elektrische Steuereinrichtung 72 weist einen Schalter (Schütz) 74 als auch Kompressoranschlüsse auf. Die Steueranordnung 72 umfaßt außerdem einen Hochdruckschalter 82, der in dem Druckstutzen auf der Außenseite des äußeren Gehäuses angeordnet ist. Innerhalb der Anordnung 82 sind Schaltkontakte 84 (Fig. 2) enthalten.

Die Steueranordnung umfaßt ferner einen Niederdruckschalter 9o, der Schaltkontakte 92 (Fig. 2) aufweist. Die Schalterkontakte sind in der in der Fig. 2 gezeigten Art und Weise im Motorschaltkreis verbunden.

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Die Steuereinrichtung 72 weist ferner einen Tempe-. raturmeßfühler loo für das ausströmende Gas auf, der von der gleichen Art ist, wie der oben beschriebene Sensor bzw. Meßfühler 5o. Der Meßfühler loo weist einen Satz Schaltkontakte Io2 (Fig. 2) auf, die über Leitungen Io5 und Io4 mit dem Meßfühler verbunden sind. Der Temperaturmeßfühler für das ausströmende Gas mißt die Temperatur des Gases an seiner Quelle, um den Betrieb des Kompressormotors zu beenden, sobald die Temperatur des ausströmenden Gases einen vorbestimmten hohen (in der Größenordnung von 3oo° F) Wert übersteigt, um einen Zusammenbruch des Kompressoröles und eine Zerstörung der beweglichen Teile der Kompressionsvorrichtung zu verhindern.

Bei Betrieb muß jeder der in der Fig". 2 gezeigten Schalter 58, 84, 92 und Io2 geschlossen sein, damit der Motor 32 in Gang gesetzt werden kann. Wenn z.B. die Temperatur der beweglichen Teile der Kompressionsvorrichtung, der Antriebswelle des Kolbens, der Kolbenstangen, und des Anlenkbolzens zu tief ist, öffnet der Thermodichtemesser 5o die Schaltkontakte 58, wodurch das' Anlaufen des Motors 32 und die Zerstörung der Kompressionsvorrichtung verhindert wird. Wenn der Hochdruckschalter 82 einen Druck oberhalb ca. 41o psig (= 28,83 atü) in den Druckleitungen 48 anzeigt, werden die Schaltkontakte 84 geöffnet, um den Motor 32 anzuhalten. Auf ähnliche Weise werden, wenn eine Temperatur oberhalb ca. 3oo° F in den Druckleitungen durch den Tempe-

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raturfühler loo angezeigt wird, die Schaltkontakte Io2 geöffnet, um den Motor 32 anzuhalten. Auf eine ähnliche Art und Weise öffnen die Schaltkontakte 92, um den Motor 32 anzuhalten, wenn der Niederdruckschalter 9o einen Druck unterhalb ca. 25 psig C= 1,76 atü) innerhalb des äußeren Gehäuses anzeigt.

Dreiphasenstrom wird den Statorspulen 36 über ein abgeschirmtes Kabel Io6 und über Leitungen I08-II0 zugeführt, vergl. Fig. 1 und 2. Die Statorspulen 36 umfassen innere Spulen 112-114, die miteinander an einem gemeinsamen Endpunkt 116 verbunden sind und mit entsprechenden Anschlüssen Il8-12o versehen sind. Die Statorspulen weisen ferner äußere Spulen 122-124 auf, die an den Anschlüssen 128-13O entsprechend enden. Jede der inneren Spulen 112-114 und der äußeren Spulen 122-124 ist so verdrahtet, daß sie eine andere Phase über die Leiter I08-II0 erhalten.

Die elektrische Steueranordnung ?2 umfaßt außerdem einen Verbindungsschalter 134 (siehe Fig. 2), der sobald gespeist, dazu dient, die Statorspulen 36 für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb miteinander zu verbinden. Der Verbindungsschalter umfaßt einen Schalterarm T136, der zwischen den Anschlüssen 138, 139 hin und hergeschaltet werden kann, und einen Schalterarm T14o, der zwischen den Anschlüssen 142 und 143 geschaltet werden kann.

Um den Motor 32 mit hoher Geschwindigkeit fahren zu können, ist ein Schalter 146 vorgesehen. Wie in der Fig.2

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gezeigt ist, umfaßt dieser Schalter einen Schalterarm Hl5o, der zwischen den Anschlüssen 152 und 153 geschaltet werden kann, und einen Schalterarm H156, der zwischen Anschlüssen 158, 159 bewegbar ist, und einen Schaltarm H162, der zwischen Anschlüssen 164 und 165 geschaltet werden kann.

In den Fig. 2 und 6 ist ein Schalter 17o für niedrige Geschwindigkeit gezeigt, der dazu dient, den Motor 32 für den Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit einzuschalten. Der Schalter umfaßt einen Körper 171, einen Schalterarm L172, der zwischen Anschlüssen 174, 175 beweglich ist, einen Schalterarm L178, der zwischen Anschlüssen I8o, 181 beweglich ist, und einen Schalterarm Ll84, der zwischen Anschlüssen 186 und 187 geschaltet werden kann.

Jeder der oben beschriebenen Schalterarme T136, T14o, H15o, H156, H162, L172, L178 und L184 befindet sich normalerweise in offener Stellung, wie in der Fig. 2 gezeigt ist.

Die Steueranordnung 72 weist ferner einen Steuerschaltkreis 188 auf, der einen Zweig 189 für niedrige Geschwindigkeit umfaßt, um den Motor 32 bei niedriger Geschwindigkeit laufen zu lassen, und einen Zweig 19o für hohe Geschwindigkeit, um den Motor 32 bei hoher Geschwindigkeit laufen zu lassen.

Innerhalb des Steuerschaltkreises 188 ist eine elektrische Verriegelungsanordnung 191 vorgesehen. Die elektrische Verriegelungsanordnung umfaßt einen normalerweise geschlossenen Verbindugs-Verriegelungsschalter 192 mit einem

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Schalterarm T194, der zwischen Anschlüssen 196 und 197 geschaltet werden kann (siehe Fig. 2). Ein normalerweise offener Verbindungs-Verriegelungsschalter 2oo umfaßt einen Schalterarm T2o2 mit Kontakten (Schaltanschlüssen) 2o4 und 2o5. Ein normalerweise geschlossener Verriegelungsschalter 2o8 für hohe Geschwindigkeit weist einen Schalterarm.H2Io auf, der zwischen Anschlüssen 212 und 2L3 geschaltet werden kann, und ein normalerweise geschlossener Verriegelungsschalter 216 für niedrige Geschwindigkeit weist einen Schalterarm L218 mit Schaltkontakten (bzw. Anschlüssen) 22o und 221 auf. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, sind die" · Arme T 194 und T2o2 des·Verbindungs-Verriegelungsschalters mechanisch mit den Schalterarmen Tl36 und T14o des Verbindungsschalters verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Schalterarm H21o mechanisch mit den Schalterarmen H15o, H156 und H162 des Hochgeschwindigkeitsschalters verbunden und der Schalterarm L218 des Verriegelungsschalters für niedrige Geschwindigkeit mit den Schalterarmen L172, L178 und Ll84 des Schalters für die niedrige Geschwindigkeit.

Das Sperren der Schalter wird außerdem erreicht durch eine mechanische Sperreinrichtung 124 (siehe Fig. 6). Die Schaltarme des Verbindungsschalters, wie auch die Schaltarme Tl94 und T2o2 des Verbindungs-Verriegelungsschalters werden jeweils betätigt durch einen Verbindungsplunger 226, der durch einen Arm abwärts bewegt wird, welcher an einer Schwenkstänge 23o drehbar angebracht ist. Eine Wendelfeder

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spannt den Plunger in Aufwärtsrichtung vor, wie in der Fig. 7 gezeigt ist. Ein Verriegelungsfinger 234 mit einer oberen Fläche 236 und einer Seitenfläche 238 erstreckt sich bis über die Schwenkstange 23o hinaus, um den Verbindungsschalter und den Schalter für die niedrige Geschwindigkeit zu verriegeln.

Die mechanische Verriegelungseinrichtung weist ferner einen Plunger 242 für niedere Geschwindigkeit auf, der die Schaltarme des Schalters für die niedere Geschwindigkeit wie auch den Schaltarm L218 des Verriegelungsschalters betätigt. Der Plunger wird in senkrechter Richtung durch einen Arm 244 betätigt, der an einer Schwenkstange 246 drehbar angebracht ist. Der Arm 244 endet in entgegengesetzten Gabeln 245a, 245b, in die ein verlängerter Finger 247 eingepaßt ist. Der Finger 247 besteht aus einem Stück mit dem Plunger 242. Der Plunger ist in Aufwärtsrichtung durch eine Wendelfeder 248 vorgespannt (wie in der Fig. 6 gezeigt ist) . Ein Verriegelungsfinger 25o mit einer oberen Fläche 252 und einer Seitenfläche 254 erstreckt sich bis über die Schwenkstange 246 hinaus, um mit dem Verriegelungsfinger 234 zusammenzuwirken.

In der Fig. 2 ist gezeigt, daß der Pilot-Steuerschaltkreis außerdem einen Leiter 262 umfaßt, der Wechselstrom zu dem Arm eines Geschwindigkeitsschalters 264 leitet, welcher zwischen einem Anschluß 266 für niedere Geschwindigkeit und einem Anschluß 268 für hohe Geschwindigkeit

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beweglich ist. Der Zweig des Schaltkreises für die niedere Geschwindigkeit weist sowohl eine herkömmliche Zwei-Sekunden-Zeitverzögerungs-Einrichtung 273 als auch eine Relaisspule 278 für die niedere Geschwindigkeit auf. Der Zweig des Schaltkreises für die hohe Geschwindigkeit weist eine Verbindungs-Relaisspule 274 und eine Relaisspule 276 für die hohe Geschwindigkeit auf, die wie gezeigt geschaltet sind.

Um die Steuereinrichtung in Betrieb zu setzen, werden die Leiter I08-II0 an eine Wechselspannungs-Dreiphasenguelle angeschlossen und wird der Arm 264 des Geschwindigkeitsschalters mit dem gewünschten Geschwindigkeitsanschluß in Verbindung gebracht. Wenn man annimmt, daß der Schaltarm 264 sich in Kontakt mit dem Anschluß 268 für die hohe Geschwindigkeit befindet und daß Strom über den Rückleiter 279 durch die Schaltkontakte 58, 84, 92 und Io2 fließt, leitet der normalerweise geschlossene Schaltarm L218 Strom durch die Verbindungs-Relaisspule 274. Sobald die Relaisspule 274 gespeist wird, bewegt sich der Plunger abwärts, so daß die Schaltarme T136, Tl4o schließen, der Verriegelungsschaltarm T194 öffnet und der Verriegelungsschaltarm T2o2 schließt. Dies stellt ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung dar, da hierdurch die Statorspulen 36 für den Betrieb bei hoher Geschwindigkeit miteinander verbunden werden, bevor die Spulen gespeist werden. Diese Betriebsart verhindert Einschaltströme oder

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zirkulierende Ströme, die entstehen können, wenn die Spannung angelegt wird, bevor die Verbindung und die Miteinanderverschaltung der Spulen beendet ist. Sobald sich der Plunger 226 nach unten.bewegt, bewegt sich der Finger 234 nach unten und bewegt sich der Verriegelungsfinger 234 in die in Phantomzeichnung gezeigte Stellung, in der sich die obere Fläche 236 in den Weg des Verriegelungsfingers 25o für niedere Geschwindigkeit bewegt, wodurch mechanisch verhindert wird, daß der Plunger 242 für niedere Geschwindigkeit die Schaltarme L172, L178 und L184 des Schalters für die niedere Geschwindigkeit schließt (siehe Fig. 6 und 7). Außerdem verhindert das öffnen des Schaltarmes T194 elektrisch die Speisung· der Relaisspule für die niedere Geschwindigkeit.

Sobald der Schaltarm T2o2 schließt, wird die Relaisspule für die hohe Geschwindigkeit 276 gespeist und schließt dabei die Schaltarme H15o, H156 und H162 des Hochgeschwindigkeitsschalters, so daß Dreiphasen-Wechselspannung an die Statorspulen angelegt wird. Die Verbindungen, die durch die Speisung der Relaisspulen 274 und 276 entstehen, sind in der Fig. 3 gezeigt. Der Schaltarm H21o des Hochgeschwindigkeits-Verriegelungsschalters öffnet, wodurch, wie durch den Schaltarm T194, verhindert wird, daß die Spule 278 für die niedere Geschwindigkeit gespeist wird. Die Schaltarme des Hochgeschwindigkeitsschalters können betätigt werden über einen Schalter auf eine ähnliche Weise, wie in den

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Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Sobald diese Verbindungen hergestellt worden sind, läuft der Motor mit der hohen Geschwindigkeit .

Wenn man annimmt, daß der Geschwindigkeits-Schaltarm 264 in Verbindung gebracht wird mit dem Anschluß für niedere Geschwindigkeit, wird durch die Zeitverzögerungseinrichtung 273 erreicht, daß Strom nach einer Zweisekundenverzögerung in den Zweig 189 für die niedrige Geschwindigkeit fließt. Der Strom fließt über die normalerweise geschlossenen Schaltarme H21o und T194, um die Relaisspule 278 für die niedrige Geschwindigkeit zu erregen. Die Erregung der Relaisspule 278 bewirkt, daß der Plunger 242 für die niedrige Geschwindigkeit sich nach unten be- ^_x wegt (wie in der Fig. 6 zu sehen ist), so daß die Schalt- V arme L172, L178 und L184 des Schalters für die niedere

Geschwindigkeit schließen und daß der Schaltarm L218 des ) Verriegelungsschalters für die niedere Geschwindigkeit öffnet. Zur gleichen Zeit bewegt sich die obere Fläche des Verriegelungsfingers 25o in die durch Phantomzeichnung dargestellte Position,, um zu verhindern, daß der Verriegelungsfinger 234 den Verbindungsplunger 226 nach unten bewegt, wodurch verhindert wird, daß die Arme T136 und T14o ■ des Verbindungsschalters schließen. Die Folge ist, daß eine Speisung bzw. Erregung der Relaisspulen 274 und 276 mechanisch

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verhindert wird. Zusätzlich wird durch das öffnen des Schaltarmes 218 elektrisch die Speisung bzw. Erregung der Relais-

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spulen verhindert. Sobald die Schaltarme des Schalters für die niedere Geschwindigkeit schließen, sind die in der Fig. 4 gezeigten Verbindungen hergestellt, so daß der Motor .32 mit der geringen Geschwindigkeit umläuft.

Die Statorspulen 236 werden gegen übermäßige Temperatur durch eine Motorschutzeinrichtung 282 geschützt, siehe Fig. 2 und 5. Die Schutzeinrichtung umfaßt Meßvorrichtungen 284-286, die vorzugsweise in die Statorspulen 112-114 eingebaut sind. Wenn die Meßeinrichtungen in die Statorspulen 112-114 nicht eingebaut werden können, so können sie neben den Spulen 112-114 jedoch in definiertem thermischen Kontakt angeordnet werden. Es wurde herausgefunden, daß der Kontakt zwischen den Meßvorrichtungen und den Spulen 122-124 dann keinen ausreichenden Schutz gegen zu große Hitze bietet, wenn der Verbindungsschalter 134 in der Offen-Stellung versagen sollte, während der Kompressor Io bei hoher Geschwindigkeit umläuft. Die Sensoren haben einen positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten, so daß der Widerstand der Sensoren sich ändert, wenn sich die Statorspulen erhitzen. Die Widerstandsänderung mit der Temperatur kann linear oder nicht-linear sein.

Die Sensoren werden verwendet, um einem Festkörpermotorschutzmodul 288 Temperaturjrformationen zuzuführen. Der Motorschutzmodul kann eine Festkörpereinrichtung sein, beispielsweise wie das Robert Shaw Modell MP23 "Statorstat Motor Protector". Diese Einrichtung ist in mehr Einzelheiten in der Fig. 5 gezeigt.

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Der Modul 288 weist einen Brückenwiderstand 29o auf, der als ein Zweig einer Brücke verwendet wird, der andere Zweig weist die Sensoren 284-286 auf. Die Sensor-Widerstände und der Brückenwiderstand sind in einer Brückenanordnung miteinander verschaltet, die ein ODER-Gatter 292 steuert. Wenn der Bezugspunkt 293 an der Verbindung zwischen dem Brückenwiderstand und den Sensoren negativ ist, fließt ein Strom über den ODER-Schaltkreis 292, um eine Halbleiter-Relaisschaltung 294 zu speisen. Spannung wird dem Relaisschaltkreis über einen Transformator 296 und über Einphasen-Leistungsleitungen 262 und 298 zugeführt. Die Relaisschaltung 294 steuert einen Triac 3oo, der über Leiter 3o2 und 3o3 mit einem Steuerschaltkreis-Leiter 297 verbunden ist. Der Relaisschaltkreis 294 steuert außerdem einen Differentialschalter 3o4 und einen Differentialwiderstand 3o6, der in die Brückenschaltung geschaltet werden kann.

Während normaler Betriebsbedingungen' ist der Widerstand der Sensoren 284-286 niedriger als der Brückenwiderstand 29o. In diesem Falle befindet sich die Brücke nicht im Gleichgewicht und der Bezugspunkt 293 ist negativ, so daß kein Strom durch den ODER-Schaltkreis 292 fließt. Unter diesen Bedingungen ist der Relaisschaltkreis 294 erregt, so daß der Triac 3oo in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. Befindet sich der Triac 3oo in seinem leitenden Zustand, so fließt Strom durch den Leiter 279 in den Steuerschaltkreis, so daß die Relaisspulen 274,

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276 und 278 erregt werden können. Wenn der Relaisschaltkreis 294 gespeist wird, schließt der Differentialschalter 3o4 und wird der Differentialwiderstand 3o6 in der Brückenschaltung kurz geschlossen, der.die Sensoren 284-286 und den Brückenwiderstand 29o umfaßt.

Sobald sich die Statorspulen erwärmen, erwärmen sich auch die Sensoren 284-286 und ihre Widerstände steigen. Wenn der Sensorwiderstand den Abschaltwert des Moduls übersteigt, gerät die Brücke in Gleichgewicht, so daß der Bezugspunkt 293 in eine negative Polarität geschaltet wird und Strom über den ODER-Schaltkreis 292 fließt, um den Halbleiter-Relaisschaltkreis 294 außer Strom zu setzen. Sobald die Relaisschaltung 294 außer Strom gesetzt wird, schaltet der Triac 3oo in seinen nicht-leitenden Zustand, so daß Strom nicht länger über den Leiter 279 fließen kann. Die Folge ist, daß durch die Pilot-Steuerschaltung jeder der Schalter 134, 146 und 17o in den Offen-Zustand gebracht wird, so daß der Motor abgeschaltet wird. Zur gleichen Zeit wird die Relaisschaltung 294 außer Strom gesetzt und öffnet der Dif ferenti als cha, lter 3o4, so daß der Differentialwider-

stand 3o6 in Reihe 'init den Sensoren 284-286 geschaltet wird.

4 ■■—-/·

Dies erhöht die Verstimmung der Brücke, so daß die ODER-Schaltung 292 verhindert, daß Strom zum Relaisschaltkreis 294 fließt, bis der Widerstand in den Sensoren unter den Einschaltwert fällt.

Sobald die Statorspulen abgekühlt sind, fallen der Wert der Sensortemperatur und des Widerstandes, bis der

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kombinierte Widerstand der Sensoren 284-286 und des Differentialwiderstands 3o6 geringer ist als der Brückenwiderstand 29o. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Brückenschaltung im entgegengesetzten Sinne im nicht abgeglichenen Zustand, so daß die Polarität des Bezugspunktes 293 wiederum positiv wird. Die Folge ist, daß die ODER-Schaltung 292 Strom leitet, die Relaisschaltung 294 gespeist wird und der Triac 3oo wiederum in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Motor 32 wiederum zu laufen.

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Claims

P.atentansp. rü ehe

1.) Kühlmittelkompressor mit einem Verdichter zur Aufnähme von Kühlmittel (Gas) über eine Saugleitung, zur Verdichtung des Gases und zur Abgabe des verdichteten Gases über eine Druckleitung, mit einem Motor für niedrige und hohe Geschwindigkeiten zum Drehen der Antriebswelle des Verdichters, wobei der Motor einen einzigen Statorspulensatz mit einer Vielzahl von Statorspulen, von denen jede mit wenigstens einer anderen Statorspule des Spulensatzes verbunden ist, aufweist, und eine Einrichtung zur Steuerung des Motorbetriebes über eine elektrische Energiequelle, gekennzeichnet durch einen Verbindungsschalter (134) zur Schaltung der Statorspulen (36) an eine Verbindung für Hochgeschwindigkeit und eine Verbindung für niedrige Geschwindigkeit, durch einen Schalter (17o) für niedrige Geschwindigkeit zur Speisung der Statorspulen (36) mit Energie aus der elektrischen Energiequelle nach Schaltung der Spulen an die Verbindung für niedrige Geschwindigkeit, durch einen Schalter (146) für hohe Geschwindigkeit zur Speisung der Statorspulen (36) aus der

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elektrischen Energiequelle nach Schaltung der Spulen an die Verbindung für hohe Geschwindigkeit, durch einen Steuerkreis (188) mit einem ersten Zweig (19o) zur Steuerung des Schalters für hohe Geschwindigkeit und mit einem zweiten Zweig (189) zur Steuerung des Schalters für niedrige Geschwindigkeit, durch eine im Steuerkreis gelegene elektrische Verriegelungsvorrichtung (191) zur Verhinderung der gleichzeitigen Betätigung der Schalter für niedrige und hohe Geschwindigkeit und durch eine mechanische Verriegelungsvorrichtung (224) zur Verhinderung der gleichzeitigen Betätigung der Schalter für niedrige und hohe Geschwindigkeit.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorspulen eine erste Spule, eine zweite Spule und eine dritte Spule umfassen, die in Sternform geschaltet sind, wobei jede Spule einen gemeinsamen Endpunkt aufweist und einen äußeren Endpunkt, daß die Statorspulen ferner eine vierte Spule aufweisen mit einem ersten Endpunkt, der mit dem äußeren Endpunkt der eisten Spule verbunden ist und mit einem zweiten Endpunkt, der mit dem Schalter für die niedrige Geschwindigkeit verbunden ist, ferner eine fünfte Spule mit einem ersten Endpunkt, der mit dem äußeren Endpunkt der zweiten Spule verbunden ist, und mit einem zweiten Endpunkt, der mit dem Schalter für die niedrige Geschwindigkeit verbunden ist, und eine sechste Spule mit einem ersten Endpunkt, der mit dem äußeren Endpunkt der dritten Spule verbunden ist und mit einem zweiten Endpunkt,

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deji- mit dem Schalter für die niedrige Geschwindigkeit verbunden ist, und daß der Verbindungsschalter einen ersten Verbindungsschalter umfaßt, der zwischen den zweiten Endpunkt der vierten Spule und den zweiten Endpunkt der fünften Spule geschaltet ist, und ferner einen zweiten Verbindungsschalter, der zwischen den zweiten Endpunkt der fünften Spule und den zweiten Endpunkt der sechsten Spule geschaltet ist.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis und die elektrische Verriegelungsvorrichtung Relaisspulen für hohe Geschwindigkeit aufweisen, die in Reihe mit dem ersten .Zweig des Steuerschaltkreises geschaltet sind, um bei Stromfluß in dem ersten Zweig den Schalter für die hohe Geschwindigkeit zu betätigen, ferner Relaisspulen für niedrige Geschwindigkeit, die in Reihe mit dem zweiten Zweig des Steuerschaltkreises geschaltet sind, um bei Stromfluß in dem zweiten Zweig den Schalter für die niedrige Geschwindigkeit zu betätigen, normalerweise geschlossene Kontakte für die niedrige Geschwindigkeit, die in Reihe mit den Relaisspulen für die hohe Geschwindigkeit geschaltet sind und die durch Betätigung der Schalter für die niedrige /Geschwindigkeit geöffnet werden, normalerweise geöffnete erste Verbindungskontakte, die in Reihe mit den Relaisspulen für die hohe Geschwindigkeit geschaltet sind und

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die durch Betätigung der Verbindungsschalter geschlossen werden, normalerweise, geschlossene zweite Verbindungskontakte, die in Reihe mit den Relaisspulen für die niedrige Geschwindigkeit geschaltet sind und die durch die Betätigung der Verbindungsschalter geöffnet werden, normalerweise geschlossene Kontakte für hohe Geschwindigkeit, die in Reihe mit den Relaisspulen für die niedrige Geschwindigkeit geschaltet sind und die durch die Betätigung der Schalter für die hohe Geschwindigkeit geöffnet werden und Verbindungs-Relaisspulen, die in Reihe mit den Kontakten für die niedrige Geschwindigkeit und parallel zu den ersten Verbindungskontakten und den Relaisspulen für die hohe Geschwindigkeit geschaltet sind, um bei Stromfluß durch wenigstens einen Teil des ersten Zweiges die Verbindungsschalter zu betätigen.

4. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis ferner eine Motorschutzeinrichtung umfaßt, die den Stromfluß zu den Statorspulen unterbricht, wenn die Statörspulentemperatur größer wird als ein vorbestimmter Wert.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorspulen eine erste Spule, eine zweite Spule und eine dritte Spule aufweisen, die in Sternform geschaltet sind, und daß die Motorschutzeinrichtung einen

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ersten Sensor (Meßfühler) aufweist, der bei der ersten Spule angeordnet ist, um einen Temperaturwechsel in der ersten Spule anzuzeigen (zu messen), ferner einen zweiten Sensor, der bei der zweiten Spule angeordnet ist, um eine Temperaturänderung in der zweiten Spule anzuzeigen, einen dritten Sensor, der bei der dritten Spule zum Anzeigen der Temperaturanderung in der dritten Spule angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung zur Unterbrechung des Stromflusses in den ersten und zweiten Zweigen, wenn irgendeiner der Sensoren anzeigt, daß die Temperatur irgendeiner der Spulen einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß der Steuerkreis daran gehindert wird, den Verbindungsschalter, den Schalter für die niedrige Geschwindigkeit oder den Schalter für die hohe Geschwindigkeit zu betätigen.

6.. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Brückenwiderstand aufweist, ferner Mittel, die den Brückenwiderstand und den ersten, zweiten und dritten Sensor in einer Brückenschaltung miteinander verbinden, um einen Brückeneckpunkt zwischen dem Brückenwiderstand und einem der Sensoren zu bilden, eine Vorspannungseinrichtung, um die Brücke so vorzuspannen, daß der Brückeneckpunkt eine erste Polarität aufweist, wenn sich die Spulentemperatur unter einem vorbestimmten Wert befindet, und daß der Brückeneckpunkt eine zweite Polarität aufweist, wenn sich die Spulentemperatur ober-

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halb des vorbestimmten Wertes befindet, einen Motorschutzschalter, der in Reihe mit den ersten und zweiten Schaltungszweigen geschaltet ist, und eine Einrichtung, die den Motorschutzschalter bei vorliegender zweiter Polarität am Brückeneckpunkt öffnet.

7. Kühlmittelkompressor mit einem Verdichter zur Aufnahme von Kühlmittel (Gas) über eine Saugleitung, zur Verdichtung des Gases und zur Abgabe des verdichteten Gases über eine Druckleitung, mit einem Motor für niedrige und hohe Geschwindigkeiten zum Drehen der Antriebswelle des Verdichters, wobei der Motor eine erste Statorspule, eine zweite Statorspule und eine dritte Statorspule aufweist, die von einem Dreiphasenstrom gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung zum Schutz der Statorspulen vorgesehen ist, die einen ersten Sensor (Meßfühler) aufweist, der bei der ersten Spule angeordnet ist und eine Temperaturänderung der ersten Spule anzeigt, ferner einen zweiten Sensor, der zur Anzeige einer Temperaturänderung der zweiten Spule bei der zweiten Spule angeordnet ist, einen dritten Sensor, der zur Anzeige einer Temperaturänderung der dritten Spule bei der dritten Spule angeordnet ist, und Steuermittel, die den Stromfluß zu den Statorspulen unterbrechen, wenn irgendeiner der Sensoren anzeigt, daß die Temperatur irgendeiner der Statorspulen einen vorbestimmten Wert übersteigt.

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8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel einen Brückentransistor aufweisen, ferner Mittel, die den Brückenwiderstand und den ersten, zweiten und dritten Sensor in einer Brückenschaltung miteinander verbinden, um einen Brückeneckpunkt zwischen dem Brückenwiderstand und einem der Sensoren zu bilden, eine Vorspanneinrichtung, die die Brücke derart vorspannt, daß der Brückeneckpunkt eine erste Polarität aufweist, wenn sich die Spulentemperatur unterhalb eines vorbestimmten Wertes befindet, und daß der Brückeneckpunkt eine zweite Polarität annimmt, wenn sich die Spulentemperatur oberhalb eines vorbestimmten Wertes befindet, und eine Einrichtung, die den Stromfluß zu den Sensoren bei vorliegender zweiter Polarität an dem Brückeneckpunkt unterbricht.

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