DE2611292A1

DE2611292A1 - Einrichtung zur steuerung des motors des absauggeblaeses von gasheizgeraeten mit zwangszug

Info

Publication number: DE2611292A1
Application number: DE19762611292
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Charron
Original assignee: Saunier Duval SA
Current assignee: Saunier Duval SA
Priority date: 1975-03-18
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1976-09-30
Also published as: GB1500848A; FR2305054A1

Description

Herne 1, 8000 München 40,

Freiiigralhstraße 19 riiiuuBL. Eisenacher Straße 17

Postfach ι,« Dlpl.-lng. K. H. Bshr _Pal._{Anw BelzIer}

Dipl.-PhyS. EdUard BetZler fernsprecher: 363011

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ³⁶³⁰¹³

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SAUNIER DUVAL

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Einrichtung zur Steuerung des Motors des Absauggebläses von Gasheizgeräten mit Zwangszug

Die Erfindung bezieht sich auf Gasheizgeräte mit Zwangsabzug der Verbrennungsgase durch ein elektrisches Gebläse und betrifft insbesondere ein neues Verfahren zur stetigen oder fortschreitenden Steuerung der Drehzahl oder Leistung des Gebläses in Abhängigkeit von einem durch die elektronische Regelung des Heizgerätes gelieferten Ausgangssignal.

Es ist bekannt, bei hermetisch dichten Gasheizgeräten mit Zwangszug, die zur Verbrennung notwendige Luftumwälzung ebenso wie das gleichzeitige Absaugen der Verbrennungsgase mit Hilfe eines elektrischen Gebläses zu sichern, das sowohl stromab vom Heizkörper des Gerätes über der Ansaugung der

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Verbrennungsgase - was einen Unterdruck in der Brennkammer zur Folge hat - als auch stromauf des Heizkörpers über dem Einlaß der Verbrennungsluft - was ein Unterdrucksetzen des Verbrennungsraumes zur Folge hat - angeordnet sein kann.

In der DT-Patentanmeldung P 25 45 135.8 ist ein Regelsystem beschrieben, das mit Hilfe eii»os pneumatischen Ventils erlaubt, den Gaszustrom zum Brenner des Heizgerätes in Abhängigkeit von der vom Absauggebläse gelieferten Luftmenge zu steuern, wobei das Absauggebläse selbst durch das Ausgangssignal der elektronischen Steuerung des Heizgerätes gesteuert wird, so daß ein dazwischenliegendes Schlußorgan gebildet wird, das nichts anderes ist, als ein zusätzliches Glied in der Regelkette des Heizgerätes.

In dieser Patentanmeldung geht man davon aus, daß das Gebläse durch ein Ausgangssignal der elektronischen Steuerung des Heizgerätes gesteuert wird. Es sind jedoch nicht die Mittel beschrieben, die zur Realisierung dieser Steuerung benutzt werden können.

Es gibt tatsächlich verschiedene Möglichkeiten, die Drehzahl des Motors eines Gebläses nach gewissen Proportionalitätsgesetzen mit der Größe eines elektrischen Signales zu steuern, das durch eine elektronische Steuerung der Heißwassertemperatur eineo Heizgerätes geliefert wird; jedoch sind diese Steuerungen im allgemeinen kompliziert und kostspielig, auch wenig stabil und liefern wenig reproduzierbare Ergebnisse.

Unter den bekannten Möglichkeiten sind die Rückkopplungssteuerungen der Drehzahl zu erwähnen, bei denen man bei einem mit einer dem Eingangssignal der Steuerung proportionalen veränderlichen Spannung betriebenen Motor dauernd dieses Ein-

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gangssignal mit einem von einem elektronischen an die Achse des Motors angeschlossenen Tourenzähler gelieferten Signal vergleicht und der Niveauunterschied zwischen diesen beiden Signalen verstärkt wird, um auf die Drehzahl des Motors im gewünschten Sinn derart einzuwirken, daß die beiden Signale ständig auf dem gleichen Wert gehalten werden.

Man kann auch einfacher den Motor mit einer veränderlichen, zum Eingangssignal der Steuerung proportionalen Spannung betreiben, ohne die Drehzahlregelungsschleife mit Hilfe eines Tourenzählers zu betreiben; für diesen Fall ist es aber bekannt, daß in der Praxis die Drehzahl des Motors für ein und denselben Wert des Eingangs- oder Ausgangssignales der elektronischen Steuerung stark von einem Motor zum anderen und von einem Moment zum anderen variiert, insbesondere in den Bereichen geringer Spannungen und Geschwindigkeiten, weil bei den kleinen herkömmlichen Asynchronmotoren geringer Leistung die Streuung auf der Moment-/Geschwindigkeits-Kurve sehr groß wird, wenn die Spannung gleichzeitig auf der Haupt- und auf der Phasenverschiebungswicklung absinkt. Außerdem bedeutet die Tatsache der direkten Einwirkung auf die Versorgungsspannung des Motors, der im allgemeinen mit Netzspannung betrieben wird, den Zwang zur Verwendung teurer elektronischer Bauelemente, da diese bei relativ hoher Spannung arbeiten müssen, was auch dazu zwingt, auf dem elektronischen Regelniveau einen mit der Netzspannung gemeinsamen Punkt zu haben, was besonders unangenehm ist im Falle von hohen Überspannungen.

Die Erfindung schlägt ein System zur Steuerung der Drehzahl

des Gebläses in Abhängigkeit von dem Ein- odor Ausgangssignal

der elektronischen Steuerung vor, das die oben genannten Nachteile zu vermeiden gestattet.

Nach einem Kennzeichen der Erfindung weist das Gebläse einen

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Asynchronmotor mit einer Phasenverschiebungswicklung in Reihe mit einem Kondensator für eine unmittelbare Versorgung mit der Netzspannung und eine Hauptwicklung auf, die so gewickelt ist, daß sie mit einer niedrigeren Spannung von einem Abwärtstransformator aus versorgt werden kann. Darüber hinaus legt man in Reihe mit der Niederspannungshauptwicklung des Motors einen Brückengleichrichter, dessen Ausgangsgleichspannung unter richtiger Polung zwischen Kollektor und Emitter eines Transistors geschaltet ist, der wiederum an die elektronische Platine des Heizgerätes angeschlossen ist.

Gemäß einer Fortbildung der Erfindung kann die Steuerung des Transistors sowohl digital als auch analog erfolgen. Digital wird die Ansteuerung durch die Modulation der Impulsbreite, die zwischen 0 und 100 % variiert, vollzogen. Analog erfolgt die Ansteuerung des Transistors mit Hilfe einer von Sperrung bis Sättigung gehenden proportionalen Spannung. In diesem Fall ist es notwendig, einen kleinen Widerstand in den Emitterkreis zu schalten, der die Charakteristik des Transistors linearisiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Figur der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles.

Die Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt des Gasheizgerätes und die Steuerung.

Das dargestellte Gerät mit Zwangszug weist einen Mantel 1 auf, der den Brenner 2 und den Heizkörper 3 umschließt, und durch einen Deckel 4 abgeschlossen ist, auf dem ein Abzugsgebläse 5 für die Verbrennungsgase angebracht ist, dessen Gehäuse mit der Umgebung durch einen Abzug 6 in Verbindung steht. Das Brenngas gelangt zum Heizgerät über die Leitung 7 und erreicht den Brenner 2 über ein Elektroventil 8. Eine elektroni-

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sehe Schaltungsplatine, die schematisch bei 9 dargestellt ist, ordnet die verschiedenen zur Steuerung und Regelung des Gerätes notwendigen Komponenten.

Der Warmwasserkreis verläuft in Richtung der eingezeichneten Pfeile im Rohrsystem 10 stromauf des Heizkörpers 2 und im Rohrsystem 11 stromab davon. Die umwälzpumpe 12 im Rohrsystem wird elektrisch von der Platine 9 über einen Reed-Kontakt 13 betrieben. Ein Temperaturfühler 14 ist auf dem Rohrsystem 11 befestigt und an die Platine 9 angeschaltet.

Das Abzuggebläse 5 wird durch einen elektrischen Asynchronmotor 15 angetrieben, der in bekannter Weise einerseits eine Phasenverschiebungswicklung und andererseits eine Hauptwicklung aufweist, die beide nicht dargestellt sind. Die Phasenverschiebungswicklung des Motors 15 ist in Reihe mit einem Kondensator 17 geschaltet und liegt über die Leitungen 16, 16· unmittelbar an der Netzspannung U von 110 oder 220 Volt. Die Hauptwicklung des Motors 15 wird über Leitungen 18, 18' mit niedriger Spannung von einem Abwärtstransformator 19 versorgt, der an die Netzspannung angeschlossen ist. Darüber hinaus ist mit der auf niedriger Spannung liegenden Hauptwicklung in Reihe ein Brückengleichrichter 20 geschaltet, dessen Ausgangsgleichspannung zwischen den Kollektor und den Emitter eines Transistors 21 geschaltet ist, der selbst wiederum an die Platine 9 angeschlossen ist.

Die Ansteuerung des Transistors 21 durch die Platine 9 kann auf zwei Arten erfolgen, nämlich sowohl digital als auch analog. Bei digitaler Ansteuerung erfolgt die Ansteuerung des Transistors 21 durch Modulation der Impulsbreite der von der Platine 9 in Abhängigkeit von der geforderten Kalorienmenge gelieferten Impulse. Analog erfolgt die Ansteuerung des

Transistors 21 mit Hilfe einer von Sperrung bis Sättigung gehenden proportionalen Spannung, die von der Platine 9 über-

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mittelt wird. In diesem Falle ist es folglich notwendig, einen kleinen Widerstand in den Emitterkreis einzuschalten, um die Charakteristik des Transistors 21 zu linearisieren.

Die digitale Funktionsweise der Vorrichtung ist folgende:

In Ruhestellung ist die Klappe des Elektroventils 8 geschlossen und das Gas gelangt nicht zum Brenner 2. Sobald ein Kalorienbedarf entsteht, löst die Platine 9 über den Reed-Kontakt 1J5 das Ingangsetzen der Pumpe 12 aus. Ferner sendet die Platine 9 zum Transistor 21 Recht eck impulse, um über die Leitungen 18, 18' an die Klemmen der Hauptwicklung des Motors 15 eine vom Abwärtstransformator 19 als Reaktion auf die von der Platine 9 ausgesendeten Impulse gelieferte Spannung anzulegen. Es ist leicht einzusehen, daß die mit der Netzspannung versorgte Phasenverschiebungswicklung des Asynchronmotors demnach die Spannung der Hauptwicklung so verändert, daß die Drehzahl des Gebläses 5 erhöht bzw. erniedrigt wird.

Sobald das Gebläse 5 läuft, wird in Abhängigkeit von der Drehzahl des Gebläses oder in AbhängigKeit von der im Abzugsgebläse gelieferten Luftmenge eine entsprechende Menge Gas dem Brenner zugeführt. Infolge dessen entspricht einer kleinen, zum Absaugen der verbrauchten Gase ausreichenden Arbeitsleistung des Absauggebläses 5 eine geringe Zufuhr von Gas zum Brenner

Der Fühler 14 misst die Temperatur des in der Rohrleitung 11 zirkulierenden lauwarmen Wassers 14 und gibt die Werte an die Platine 9 weiter, die diesen Wert mit der gewünschten Temperatur vergleicht und darauf ein rechteckförmiges Ausgangssignal aussendet, dessen Breite mit der gemessenen Temperaturabweichung schwankt.

Wenn z.B. die Temperatur des umlaufenden Wassers unterhalb der gewünschten Temperatur liegt, wächst die Breite des durch die

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elektronische Platine 9 gelieferten Rechteckimpulses, ebenso steigt die an den Anschlüssen der Hauptwicklung des Motors 15 liegende Spannung, was exne Erhöhung der Drehzahl des Absauggebläses 5 zur Folge hat. Sobald das Gebläse mit einer höheren Drehzahl läuft, wird eine entsprechende Gasmenge dem Brenner über das dazwischenliegende Elektroventil

8 zugeführt, wodurch die Wassertemperatur auf den gewünschten Wert erhöht wird. Wenn sich die Wassertemperatur im Kreislauf über dem gewünschten ™ert befindet, arbeitet die Vorrichtung in umgekehrter Weise.

Bei analoger Transistoransteuerung ist das Ausgangssignal der Platine 9 linear, sodaß ein Widerstand in den Emitterkreis eingeschaltet werden muß, um die Charakteristik des Transistors zu linearisieren; ansonsten ist aber die Funktionsweise der Vorrichtung vollkommen identisch mit der bei Digitalansteuerung .

Man erhält somit eine kontinuierliche oder stufenweise Steuerung zwischen der Drehzahl des Absauggebläses mit dem durch die elektronische Regelung des Heizgerätes gelieferten Ausgangssignal.

Unter diesen Bedingungen erfordert die elektronische Platine

9 auf die Anzeige des Fühlers 14 hin mehr Wärmekaiorieη an, das Absauggebläse läuft schneller und es gelangt mehr Gas zum Brenner. Wenn das Gebläse 5 zufällig abfällt infolge Verschleiß oder eines Fehlers in der elektrischen Versorgung wird die durch die Drehzahl des Gebläses gesteuerte Gaszufuhr zum Brenner automatisch und proportional verringert, was einen wichtigen Vorteil im Hinblick auf die Sicherheitsvorschriften bedeutet.

Entsprechend einer Abwandlung der Erfindung ist es möglich,

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die Versorgung der Phasenverschiebungswicklung mit der Versorgung der Hauptwicklung des Asynchronmotors des Absauggebläses zu vertauschen. In diesem Fall wird die Hauptwicklung mit der Netzspannung versorgt und die Phasenverschiebungswicklung mit der niedrigeren Spannung, die von einem Abwärtstransformator geliefert wird.

Die Erfindung ist anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles beschrieben worden, sie umfasst aber ebenso alle konstruktiven Varianten.

Patentansprüche; - 9 -

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Claims

Patentansprüche

M .J Einrichtung zur Steuerung des Asynchronmotors eines Absauggebläses für Gasheizgeräte mit Zwangszug in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer elektronischen Regelplatine, dadurch gekennzeichnet , daß einerseits die in Reihe mit einem Kondensator (17) geschaltete Phasenverschiebungswicklung des Elektromotors (15) unmittelbar mit der Netzspannung versorgt ist und andererseits die Hauptwicklung des Elektromotors (15) in Reihe mit einem Brückengleichrichter (20) und Einern Transistor (21) geschaltet ist, der an der elektronischen Platine (9) liegt und mit einer niedrigeren veränderlichen, von einem Abwärtstransformator (19) gelieferten Spannung gesteuert wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgleichspannung des Brückengleichrichters (20) zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors (21) geschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Ansteuerung des Transistors (21) durch die elektronische Platine (9) digital erfolgt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Transistors (21) durch die elektronische Platine (9) unter Einschaltung eines YJiderstandes in den Emitterkreis des Transistors (21) analog erfolgt.

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