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Elektrischer Pumpenmotor
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Pumpenmotor mit mindestens
zwei Satz dreiphasiger Ständerwicklungen, die zur Einstellung bestimmter Motordrehzahlen
wahlweise im Stern und/oder Dreieck zu schalten sind. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine spezielle Drehzahlregelung für Drehstrom-Asynchronmotoren mit Kurzschlußläufer.
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Bei solchen Motoren hängt die jeweilige Drehzahl des von den Ständerwicklungen
erzeugten elektrischen Drehfeldes von der Netzfrequenz und der Polzahl des Drehfeldes
ab. Wenn die Netzfrequenz als konstanter Wert vorgegeben ist, bietet sich insofern
eine Drehzahlwahl durch linderung der Polzahl mittels einer Polumschaltung der Ständerwicklungen
an.
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Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Ständerwicklungen
für eine niedrigere Drehzahl im Stern und fiir eine höhere Drehzahl im Dreieck zu
schalten oder die Motordrehzah@en über einen Transformator einzuregeln.
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Es ist auch bekannt, den Ständer von Asynchronmotoren mit zwei Satz
drciphasiger Wicklungen zu versehen und zur Einstellung bestimmter
Drehzahlen
die Spulen der Wicklungssätze gleich oder ungleich und gemeinsam oder allein im
Stern bzw. Dreieck zu schalten. Eine solche beispielsweise in der DT-OS 2 513 164
beschriebene Mglihkeit bietet viele Vorteile, wenn allerdings auch meist ein relativ
aufwendiger Schalter oder gar mehrere Schalter zur Einstellung der jeweiligen Drehzahlen
erforderlich ist bzw. sind.
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Bei Brauchwasser- und vor allem bei Heizungsanlagen ist häufig eine
Anpassung der Drehzahl und damit der Leistung einer elektromotorisch angetriebenen
Pumpe an den jeweiligen Wasserbedarf erwünscht. Hierbei kann es sich einerseits
darum handeln, nach der Installation der Anlage die Pumpenleistung durch einmalige
Einstellung der Motordrehzahl an den tatsächlichen Bedarf und an die gegebenen Anlagenverhältnisse
anzupassen, um mit bestmöglichem Wirkungsgrad zu arbeiten. Andererseits stellt sich
auch häufig das Problem, die Pumpenleistung zeit- oder druckabhängig durch Drehzahlregelung
steuern zu müssen. So wird man beispielsweise bei einer Heizungsanlage den Motor
der Umwälzpumpe in Anpassung an den Wärmebedarf bei Tage schneller und während der
Nacht langsamer laufen lassen können, so daß sich im Vergleich zu einer durchgehend
hohen Motordrehzahl elektrische Energie sparen läßt. Im übrigen wird auch bei niedrigeren
Dre1lza111en eine geringere Geräuschentwicklung und eine längere lebensdauer der
Pumpe zu erwarten sein.
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Untcr Vermeidung aufwendiger Schalter und komplizierter elektrischer
Steuerungen soll eine einfache und leicht zu handhabende Einrichtung für eine Drehzahlwahl
und -regelung bei elektrischen Pumpenmotoren
vorgeschlagen werden,
mit der sich nicht nur vorher aufgezeigte Probleme bei der Drehzahlwahl lösen, sondern
durch Zusatzgeräte (als Ausbaustufen) auch eine Drehzahlregelung ohne komplizierte
Umbauten verwirklichen läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird der eingangs erwähnte Pumpenmotor nachher
Erfindung so ausgebildet, daß die Anschlüsse der Wicklunge und die Netzanschlüsse
mit ausgewählten Kontakten einer mehrpoligen Steckdose verbunden sind und daß für
jede Motordrehzahl ein entsprechend mehrpoliger Stecker vorgesehen ist, der durch
eine feste Verdrahtung seiner Kontakte programmiert ist und nach Durchführung der
Steckverbindung die für diese eine Drehzahl erforderlichen Schaltunten der Motorwicklungen
durch Überbrückung von Steckdosenkontakten herstellt.
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Die den verschiedenen gewünschten Drehzahlen zugeordneten Stecker
bilden also gesonderte Bauteile nach Art von Einschüben, bei denen Kontakte durch
elektrische Leitungen mit ggfs. noch eingeschalteten elektrischen Bauteilen verbunden
sind, um eine Überbrückung der entsprechend zugehörigen Steckdosenkontakten zu bewirken
und dabei für eine Drehzahl die Motdrwicklungen im Verhältnis zueinander und zur
dreiphasigen Netzspannung zu schalten.
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Stecker dieser Art sind im Vergleich zu vielpoligen Schaltern billiger
herzustellent Ihre Anwendung ist einfach und schließt jeden Irrtum aus, zumal sie
mit entsprechenden Markierungen für die ihnen zugeordnete Drehzahl bzw Drehzahl
stufe versehen werden und
Fehlanschlüsse durch an sich übliche Stecksperren
vermieden werden.
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Nach Zichen des zuvor beschriebenen, fest programmierten Steckers
kann man die Pumpe ohne zusätzliche Installationsarbeiten durch Verwendang der gleichen
Steckdose über ein Kabel mit einem in die Steckdose zu steckenden Stecker an eine
als eigenständige Baueinheit gefertigte Regeleinrichtung mit elektrischer Schaltuhr
anschließen, welche in Abhängigkeit vDn eingestellten Zeiten die gewünschten Drehzahlen
einschaltet. In der Möglichkeit, das Heizungssystem jederzeit ohne Fachkraft und
Zeitaufwnad komplettieren zu können, wird einer der wesentlichen Fortschritte dieser
Erfindung gesehen.
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In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Beschaltung einer Steckdose mit den
Spulen der Motorwicklung, Fig. 2 die Kontaktverdrahtung von drei verschiedenen bis
4 Steckern, Fig. 5 eine Aufsicht auf die dem Stecker zugewandte Seite der Steckdose
und Fig. 6 eine Aufsicht auf einen oben offenen Zweifachstecker Die in Fig. 1 gezeigten
Wicklungsspulen H und T bilden zwei Satz Drehstromwicklungen für einen 4-poligen
Motor. Die Spulen sind mit ihren insgesamt zwölf Anschlüssen mit den Kontakten 1
bis 12 der
in Fig. 5 zu sehenden Steckdose verbunden. Die Kontakte
13 und 14 gehören zu einem Schutzkreis mit Thermoschaltern, die bei einer Überschreitung
einer bestimmten Wicklungstemperatur für eine Trennung des Stromkreiscs sorgen.
Den Kontakten K1 bis K3 sind weitere Funktionen zugeordnet, die mit der Drehzahlregelung
in keinem unmittelbaren Zusammenhang stehen, während die mit einem X in Fig. 5 markierten
Kontakte bei diesem Beispiel nicht beschaltet sind.
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Die Anschlüsse 1,2 und 3 der Spulen H (Fig. 1) liegen ständig an den
Phasen R,S und T des Drehstromnetzes, da die mit ihnen verbundenen Kontakte 1,2
und 3 der Steckdose (Fig. 5) über die Leitungen 15,16 und 17 an den mit R,S und
T bezeichneten Netzanschlußklemmen liegen, die bei der Installation entsprechend
an das Netz anzuschließen sind. Im übrigen führt noch eine Erdungsleitung 18 vom
Mittelkontakt der Steckdose zu einem auf Erdpotential liegenden Punkt.
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Wie schon vorher gesagt wurde, handelt es sich hier um vereinfacht
und schematisch wiedergegebene Darstellungen. In der Praxis wird man die Klemmenleiste
19 und auch die allgemein mit 20 bezifferte Steckdose in einem geschlossenen Gehäuse,
also beispielsweise im Pumpengehäuse selbst, so unterbringen, daß im wesentlichen
nur der durch die Körperkante 21 um@@@nzte und vorstehende Steckdosenteil durch
eine Gehäuseöffnung nach außen ragt und somit auch von außen für die Verbindung
mit einem Stecker zugänglich ist.
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Während die Beschaltung der vorteilhaft als Buchsen ausgeführten
Steckdosenkontakte
den Fig. 1 und 5 entsprechend von vornherein festgelegt ist, wird für jede gewünschte
Drehzahl eine gesonderte Verdrahtung bzw. Verbindung der dann als Stifte auszubildenden
Steckerkontakte erforderlich sein. Dabei kann für jede Drehzahl ein Einzelstecker
vorbereitet werden. Andererseits könnten auch zwei oder mehr Stecker zu einer Einheit
zusammengefaßt werden, wofür die Fig. 6 eine Ausführungsform für eine aus zwei Steckern
kombinierte Steckereinheit 22 zeigt und wobei die Kontakte des nach der Zeichnung
oberen Steckers 23 gemäß Fig. 2 und die Kontakte des unteren Steckers 24 gem. Fig.
3 den ausgezogenen Verbindungslinien entsprechend zusammengeschaltet sind. Zur Klarstellung
sei darauf hingewiesen, daß in Fig. 6 nur die Steckerkontakte elektrisch verbunden
sind, bei denen die eingezeichneten Verbindungslinien jeweils durch das Zentrum
der durch Kreise angedeuteten Kontakte verlaufen.
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Im übrigen werden die Stecker 23 und 24 oben mit Kappen verschlossen,
damit später im Betrieb eine Berührung der stromführenden Kontaktverbindungen verhindert
wird. Die Kappen werden dann zweckmäßigerweise Angaben über die Drehzahl bzw. Drehzahlstufe
aufweisen, die man mit dem so markierten Stecker einstellen kann.
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Wenn man von den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Stellungen der
Steckdose 20 und der Steckereinheit 22 ausgeht, paßt der Stecker 24 in die Steckdose
20, ohne noch gedreht oder besonders ausgerichtet werden zu müssen. Dabei werden
jeweils eine Spule H und die zur gleichen Phase gehörende Spule T parallel geschaltet
und die so aus je zwei Spulen entstandenen Parallelschaltungen im Stern geschaltet,
für den die Stecker- und Steckdosenkontakte 7 bis lo den Sternmittelpunkt
darstellen,
während die Phasenspannungen des Versorgungsnetzes an den zusammengefaßten Kontaktpaaren
1,4; 2,5 und 3,4 anliegen. Dieser Art Schaltung ist eine mittlere Drehzahl des Pumpenmotors
zugeordnet.
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Eine höhere Drehzahl ergibt sich bei Benutzung des Steckers 23. Hierzu
muß die Steckereinheit 22 wegen der eingebauten Sperre gegen Fehlschaltung aus der
in Fig. 6 gezeigten Stellung um 1800 in der Ebene gedreht werden, bevor der Stecker
23 in die Steckdose 20 eingeschoben werden kann. Unter Berücksichtigung der dargestellten
Steckdose (Fig. 1 und 5) und des Steckers (Fig. 2) ergibt sich, daß wieder je zwei
zueinander gehörende Spulen H und T parallel geschaltet werden, daß allerdings im
Vergleich zum vorher beschriebenen Beispiel nun diese drei Parallelschaltungen eine
Dreieckschaltung bilden.
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Die im Verhältnis niedrigste Drehzahl des Motors ergibt sich bei Verwendung
eines gemäß Fig. 4 beschalteten und im übrigen nicht im einzelnen dargestellten
Steckers, mit dem jeweils eine Spule H und eine Spule T in Reihe geschaltet und
diese drei Reihenschaltungen im Stern mit dem gemeinsamen Sternpunkt lo,ll und 12
geschaltet werden. Dies wird auch aus den Zeichnungen ersichtlich, wenn man die
Steckerschaltung nach Fig. 4 in Überdeckung mit der Steckdosenschaltung nach Fig
1 bringt und die eingezeichneten Kontaktberbrückungen des Steckers berücksichtigt;
Es
ist verständlich, daß durch weitere Schaltungsvariationen im Hinblick auf die Motorwicklungen
mehr als die drei erwähnten Drehzahleinstellungen möglich sind. Zu diesem Zweck
wären nur weitere Stecker mit einer entsprechenden Kontaktprogrammierung vorzusehen.
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Schließlich können auch sämtliche Anschlüsse des Motors über die Steckdose
mittels eines mit einem Stecker versehenen Kabels zu einer nicht dargestellten Regeleinrichtung
geführt werden, durch die die Pumpendrehzahl zeitabhängig geschaltet wird. Weiterhin
kann die zwischen den Pumpenstutzen zu messende Druckdifferenz zur Erzeugung eines
Impulses für das Umschalten auf eine andere Drehzahl genutzt werden.