DE19844844C2 - Kreiselpumpenaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenaggregat mit den im Obergriff des An­ spruches 1 angegebenen Merkmalen.

Kreiselpumpenaggregate dieser Art werden insbesondere als Heizungsumwälz­ pumpen eingesetzt und haben typischerweise Aufnahmeleistungen zwischen 20 und 200 Watt. Um die Pumpenleistung an die Anforderung der individuellen Heizungsanlage anpassen zu können, weisen derartige Aggregate meist einen mechanischen oder auch elektronischen Stufenschalter auf, mit dem wahlweise ein Teil oder die gesamte Hilfswicklung in Reihe zur Hauptwicklung des asynchronen Motors schaltbar ist. Auf diese Weise kann die Leistung des Aggregates beispiels­ weise in drei Stufen zwischen 50 Watt, 60 Watt oder 70 Watt gewählt werden. Derartige Kreiselpumpenaggregate sind also mit nur geringem Aufwand, nämlich dem entsprechenden Stufenschalter, in ihrer Leistung einstellbar und haben sich daher in der Praxis bewährt.

Wird ein solches Pumpenaggregat in einer unter seiner maximalen Leistung liegenden Schaltstellung in Betrieb genommen, was bei modernen Heizungs­ anlagen täglich mehrfach erfolgt, so entspricht die Anfahrleistung, insbesondere das für das Anfahren des Motors wichtige Anfahrmoment der gewählten Lei­ stungsstufe. Das heißt, je geringer die gewählte Leistungsstufe ist, desto kleiner ist auch das Anfahrmoment und die Gefahr, dass das Pumpenaggregat nicht anfährt.

Dies kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass durch Ablagerungen in den Lagern oder im Spaltrohr der Anfahrwiderstand erhöht ist.

Aus DE 195 35 676 C2 ist ein Asynchron-Wechselstrommotor zum Antrieb einer Kreiselpumpe bekannt, der auch die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Allerdings erfolgt bei dem dort beschriebenen Motor die Leistungssteuerung mittels elektronischer Schalter, so dass das vorerwähnte Problem dort nicht zwingend auftritt.

Ein ähnliches Pumpenaggregat ist auch in FR 2 462 810 beschrieben. Dort ist der Hauptwicklung ein Kaltleiter vorgeschaltet, der dazu dient, den induktiven Wider­ stand, der durch eine dem Motor vorgeschaltete Hilfswicklung, die auch außerhalb der eigentlichen Motorwicklung angeordnet ist, zu überbrücken.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungs­ gemäßes Kreiselpumpenaggregat so auszubilden, dass auch bei einer unter der Maximalleistung eingestellten Leistungsstufe ein möglichst hohes Anfahrmoment erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung vor, einen Heißleiter und einen Kalt­ leiter so in die Verschaltung der Wicklungen einzubinden, dass im üblichen Anfahrzustand, wenn diese Widerstände noch kalt sind, sich eine Schaltung ergibt, welche einer Schaltstellung maximaler Leistung nahekommt. Nachdem das Ag­ gregat angelaufen ist und sich die Widerstände aufgrund des durchfließenden Stromes erwärmt haben, stellt sich dann ein Zustand ein, welcher der am Schalter gewählten Leistung entspricht.

Aus EP 0 345 539 A1 ist es zwar bekannt, bei einer Anlassschaltungsanordnung für einen Einphasen-Synchronmotor sowohl einen Heißleiter als auch einen Kalt­ leiter vorzusehen, allerdings nicht in der erfindungsgemäßen Anordnung und Wirkweise.

Vorteilhaft ist es, wenn Heiß- und Kaltleiter zu einem gemeinsamen Bauelement verbunden sind, das gegebenenfalls auch thermisch vom Motor und/oder Pumpe isoliert sein kann, um den gewünschten Effekt möglichst unabhängig von Umge­ bungsbedingungen zu erreichen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema, daß das der Erfindung zugrundelegende Prinzip verdeutlicht und

Fig. 2 ein Schaltbild eines in drei Schaltstellungen betreibbaren Asyn­ chronmotors.

Anhand von Fig. 1 wird die prinzipielle Funktion der Erfindung erläutert. Eine Wechselspannung ist an die Anschlußklemmen P und N anlegbar. Zwei den Asynchronmotor symbolisierende Lasten sind mit 1 und 2 gekenn­ zeichnet. Der linke Strang 1 liegt mit einem Kaltleiter 3 und der rechte Strang 2 mit einem Heißleiter 4 in Reihe und jeweils am Versorgungsnetz P, N an. Sobald die Netzversorgung eingeschaltet wird und somit eine Wechselspannung zwischen den Klemmen P und N anliegt, fließt, etwa gleiche Lastverteilung der Stränge 1 und 2 vorausgesetzt, der Hauptstrom durch den linken Strang 1, da der Kaltleiter 3 noch kalt ist und somit einen geringen Widerstand bildet. Der Heißleiter 4 hingegen bildet einen großen Widerstand, weshalb im rechten Strang 2 nur ein geringer Strom fließt.

Mit zunehmender Zeit, gerechnet vom Einschalten an, erwärmen sich die Wider­ stände 3 und 4, wodurch der Widerstand des Kaltleiters 3 steigt und der Wider­ stand des Heißleiters 4 abnimmt. Die Stromflüsse in den Strängen 1 und 2 ändern sich entsprechend. Nach Erreichen der Betriebstemperatur, d. h. wenn sich ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat, fließt im rechten Strang 2 ein größerer und im linken Strang 1 ein kleinerer Strom, aufgrund der geänderten Widerstände 3 und 4. Wird die Schaltung vom Netz getrennt, d. h. abgeschaltet, so kühlen die Widerstände 3 und 4 wieder auf Umgebungstemperatur, d. h. ihren Kaltzustand ab, so daß sich bei erneutem Einschatten wiederum der vorbeschriebene Effekt ergibt.

In Fig. 2 ist konkret eine derartige Schaltung anhand eines Asynchron­ motors dargestellt. Die mit dem elektrischen Versorgungsnetz zu verbinden­ den Anschlüsse sind mit P und N gekennzeichnet. Der Motor weist eine Haupt­ wicklung 5 auf, die auch als Betriebswicklung bezeichnet wird. Weiterhin weist der Motor eine Hilfswicklung auf, die in zwei Wicklungsabschnitte 6 und 7 geteilt ist. Ein Anfahr- bzw. Betriebskondensator ist mit 8 gekennzeichnet. Heißleiter 4 und Kaltleiter 3 sind analog zu Fig. 1 gekennzeichnet.

Die Hilfswicklungsabschnitte 6 und 7 können mittels eines Schalters 9, wie anhand von Fig. 2 dargestellt, in drei unterschiedliche Schaltungsanordnungen geschaltet werden. Die Schaltstellungen sind in Fig. 2 mit A, B und C gekennzeichnet. Dabei entspricht die Schaltstellung C der maximalen Leistung des Motors und die Schaltstellung A der minimalen. Die Schaltstellung B liegt dazwischen. Bei dem einleitend beispielhaft angegebenen Aggregat mit drei Schaltstellungen zwischen 50 und 70 Watt ergebe sich also bei Schaltstellung A eine Nennleistung von 50 Watt, bei Schaltstellung B eine Nennleistung von 60 Watt und bei Schaltstellung C eine Nennleistung von 70 Watt.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist, wie einleitend erläutert, insbesondere für die Schaltzustände A und B vorgesehen, um auch in diesen Schaltzuständen beim Anfahren des Motors ein der Schaltstellung C entsprechendes Anfahrmoment zu erreichen.

Die Funktion der anhand von Fig. 2 dargestellten Anordnung wird nachstehend erläutert:

Wenn sich der Schalter 9 in Schaltstellung A befindet und die Netzspannung an die Klemmen N und P angelegt wird, dann sind die temperaturabhängigen Wider­ stände 3 und 4 noch kalt, so daß der Kaltleiter 3 (es handelt sich hierbei um einen Widerstand mit positivem Temperaturgradienten [PTC]) einen geringen Wider­ stand aufweist und gut leitet, während der Heißleiter 4 (es handelt sich hierbei um einen Widerstand mit negativem Temperaturgradienten [NTC]) einen hohen Widerstand aufweist und nur einen vergleichsweisen geringen Strom durchläßt.

Aufgrund geeigneter Dimensionierung dieser Widerstände 3, 4 liegt dann die Hauptwicklung 5 praktisch parallel zu dem Kondensator 8 und der aus den Teil­ wicklungen 6 und 7 bestehenden Hilfswicklung, die ihrerseits mit dem Kondensa­ tor 8 in Reihe geschaltet sind. Aufgrund der beiden Widerstände 3 und 4 fährt der Motor also mit praktisch parallel geschalteter Haupt- und Hilfswicklung an, was einer Schaltstellung C bei warmen Widerständen 3, 4 entspricht, also der Schalt­ stellung höchster Leistung.

Wenn sich nun durch Stromfluß die baulich und wärmeleitend miteinander ver­ einten Widerstände 3 und 4 erwärmen, so ändern sich die Widerstände kontinuier­ lich, bis sich schließlich ein thermisches Gleichgewicht einstellt und der Kaltleiter 3 einen hohen Widerstand und der Heißleiter 4 einen geringen Widerstand auf­ weist. Dann liegt aufgrund der Schaltstellung A die Hauptwicklung 5 parallel zum Kondensator 8, aber in Reihe mit den Teilen 6 und 7 der Hilfswicklung, so daß sich die für den Betrieb gewünschte Schaltungsanordnung mit verminderter Leistung ergibt.

Wenn dann der Motor irgendwann wieder vom Netz getrennt wird, um, wie bei Heizungsumwälzpumpen üblich, erst nach einer gewißen Zeit wieder erneut angefahren zu werden, kühlen sich die Widerstände 3 und 4 wieder ab, so daß bei erneutem Anfahren sich der vorbeschriebene Vorgang wiederholt.

Umgekehrt ist dann, wenn sich der Schalter 9 in Schaltstellung C befindet, die Anordnung der Widerstände 3 und 4 unschädlich, da dann ohnehin die Hilfswick­ lung 6, 7 parallel zur Hauptwicklung 5 geschaltet ist und der Strom entweder über den Widerstand 3 oder den Widerstand 4 oder aber beide fließt.

Heiß- und Kaltleiter 4, 3 sind zu einem Bauelement 10 verbunden, das innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sein kann. Vorteilhaft ist es, wenn dieses Bau­ element 10 innerhalb des Klemmenkastens oder auch an exponierter Stelle außer­ halb des Motors sitzt, um eine möglichst schnelle Abkühlung nach dem Abschalten des Motors zu gewährleisten.

Claims (2)

1. Kreiselpumpenaggregat mit einem Asynchronmotor, mit einer Hauptwicklung (5) und mindestens einer Hilfswicklung (6, 7), die ganz oder teilweise in Reihe zur Hauptwicklung (5) schaltbar ist, sowie mit einer parallel zur Hauptwicklung (5) liegenden Kapazität (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptwicklung (5) ein Kaltleiter (3) vorgeschaltet ist, daß ein Heißleiter (4) vorgesehen ist, der zwischen Hauptwicklung (5) und Kaltleiter (3) einerseits und Kondensator (8) und Hilfswicklung (6, 7) oder zwischen Teilen (6 oder 7) der Hilfswicklung (6, 7) andererseits anliegt und daß Heiß- und Kaltleiter (4, 3) wärmeleitend miteinander verbunden sind.

2. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Heiß- und Kaltleiter (4, 3) zu einem Bauelement (10) verbunden sind.