DE2848281A1

DE2848281A1 - Steuervorrichtung fuer einen in geschirrspuelmaschinen eingesetzten umwaelzpumpenmotor

Info

Publication number: DE2848281A1
Application number: DE19782848281
Authority: DE
Inventors: Henno Dipl Ing Schotten
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-07
Filing date: 1978-11-07
Publication date: 1980-05-08
Also published as: IT1124834B; IT7926914A0; FR2440727A1; FR2440727B3

Description

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JiOSCIi-SIKMKKS HAIISGKRXTK GMBII 8 München 80, 17.Okt.1978 Stuttgart Hochstraße 17

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Steuervorrichtung für einen in Geschirrspülmaschinen eingesetzten UmwnJ zpumpenmotor

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen in Geschirrspülmaschinen eingesetzten Uiriwälzpumpeniiiotor, dem ein Widerstand zur Beeinflussung der Anlaufcharakteristik vorschaltbar ist.

Bei Geschirrspülmaschinen mit Umwälzpumpen wird im allgemeinen heute keine besondere Maßnahme getroffen, den Pumpenmotoranlauf irgendwie zu beeinflussen. So ergeben sich zwangsläufig mit dem abrupt einsetzenden Fördern der Pumpe Schwierigkeiten, die vom Druckstoß des meist heißen Wassers im Düsensystem herrühren. Leichte Goschirrteile, z. B. kopflastige Gläser, können vom stoßartig einsetzenden Wasserstrahl leicht umgeworfen und beschädigt werden. Die zweite Schwierigkeit rührt von der kalten Raumluft her, die beim Beschicken der Maschine den Raum über der Spülflotte füllt. Die Luft wird nämlich durch die intensive Wasserumwälzung innerhalb kürzester Zeit auf die Temperatur der heißen Spülflotto erwärmt, wobei die Ausdehnung des Luftvolumeiis einen Druckstoß bewirkt, der nur durch sehr große Ausgleiehsöffnungen abgeleitet worden kann, Derartige Ausgleiehsöffnungen sind jedoch meist nicht realisierbar oder wünschenswert, da während des Betriebes durch diese Dampf entweicht und im Falle des Druckstosses Dampf und Wasser aus dem Gerät austreten können.

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Zur Vermeidung derartiger-nachteiliger Wirkungen des abrupten Pumpenanlaufes ist in der I)K-OS 26 Ί9 302 ein Verfahren zira lietreiben einer Spülmaschine beschrieben. Hierbei wird zu Beginn eines neuen Spiilganges der Motor für die Umwälzpumpe kurzzeitig an die volle Versorgungsspannung gelegt, um die laufhcminenden Kräfte der Pumpe zu überwinden. Danach wird die Spannung am Motor bis auf einen niedrigen Anlaufwert gesenkt. Bei dieser Spannung läuft der Pumpenmotor eine gewisse Zeit mit geringer Drehzahl, worauf die Spannung anschließend zum Hochlaufen des Motors bis zu ihrem Nennwert gesteigert wird. Damit wird zwar eine Anlaufcharakteristik für den Motor einer Umwälzpumpe vorgeschlagen; die schaltungstechnische Ausführung wird jedoch nicht offenbart .

In der DE-OS 26 h6 384 wird eine Steuervorrichtung für eine Geschirrspülmaschine vorgeschlagen, bei der den Motorwicklungen über einen Schaltkontakt der Heizwiderstand vorgeschaltet und der unterteilte Anlaufkondensator der Hilfswicklung in Stufen zugeschaltet wird. Damit ist das Anlaufmoment des Motores sehr stark reduziert, so daß in der Maschine kein Druckstoß auftreten kann. Nach Zuschalten der Teilkapazitäten erhöht sich die Motordrehzahl und erreicht schließlich beim Herausschalten des Heizwiderstandes die volle Leistung. Nachteilig für eine derartige Anlaufsteuerung machen sich die Anlaufhemmnisse wie verklebte Dichtungen, Lagerreibung, Ankerträgheitsraoment etc. bemerkbar. So kann es vorkommen, daß diese Hemmnisse insbesondere bei verklebten Achsdichtungen größer sind als das reduzierte Anlauf moment. Löst sich jedoch beim Wirksamwerden des vollen Motordrehmomentes die Dichtung, so kommt es dennoch zum Druckstoß im Spülbehälter der Maschine. Einen weiteren Nachteil stellt die Verwendung des Heizkörpers als Vorwiderstand dar. Die Anlaufcharakteristik des Motores hängt dabei von diesem temperaturabhängigen Widerstand und mittelbar vom wärmeübertragungsverhalten des Heizkörpers auf die Spülflotte ab. So verändert sich mit alterndem und verkalkendem Heizkörper die Anlaufcharakteristik zu kürzeren Anlauf phasen hin und führt schließlich beim Ileizkörperausfall zum gänzlichen Versagen des derates. Über eine Temperaturabhängigkeit der Anlaufcharakteristik ergibt sich auch ein unterschiedliches AnlaufveiUiaLtßn Λ)ο1 Yarsorgung der Gcschirrspül-

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maschine mit heißem statt mit kaltem Frischwasser derart, daß sich Iioi Heißwasserversorgung die Anlaufphase verkürzt. Die Führung des Motorstromes und des Heizstromes über dieselben Sclialtcinrichtungen erfordert hierfür weiter eine ausreichend sichern Dimensionierung, da induktive und starke Wirklasten zu Lichtbogen an den Schaltkontakten führen und dort einen Abbrand verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Verfahrens und der bekannten Steuervorrichtung zu vermeiden und mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung zur Motorsteuerung für eine definiert ablaufende Anlaufphase zur Überwindung der Anlaufhenimnisse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorwiderstand NTC-Charakteristik aufweist und zu. Beginn sowie am Ende der Motoranlaufphase überbrückt ist.

Dadurch erreicht man zu Beginn der Anlaufphase das volle Anlaufmoment zum Überwinden der Anlaufhemranisse. Durch das darauffolgende Vorschalten des NTC-Widerstandes kann der Motor nur mit einem durch den Kaltwiderstand des NTC-Widerstandes festgelegten, reduzierten Drehmomentwert verlangsamt hochlaufen. Der durch den NTC-Widerstand fließende Strom erwärmt diesen und verringert dessen Widerstandswert gemäß einer durch die Wärmekapazität und den Wärmewiderstand zwischen Widerstandskörper und Umgebung festgelegten Charakteristik bis auf einen sehr kleinen Warmwiderstandswert. Entsprechend dem absinkenden Widerstandswert steigt die Motorspannung und der Motorstrom durch den NTC-Widerstand und damit verbunden das Motor-Drehmoment bis zum Kippmoment an und stabilisiert sich beim kleineren Uetriebslastwert. Von der Motorspannung abhängig läuft die Drehzahl stetig zum Betriebswert hoch. Da der Warmwert des NTC-Widerstandes sehr klein ist, wird von dem zur Überbrückung dieses Widerstandes notwendigen Schaltelement keine hohe Spannungnfestigkeit gefordert, da die zu schaltende Spannung klein bleibt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der NTC-Widerstand zur Hilfswicklung in Serie liegt. Dadurch verringert sich der Strom im schaltbaren, NTC-

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■beeinflußten Motorzweig. Das Schaltmittel kann noch einfacher werden, aber auch eine geringer belastbai^e, "billigere Ausführungsform des NTC-Viderständes kann eingesetzt werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist d„rin zu sehen, daß der NTC-Widerstand zur Hauptwicklung in Serie liegt.

Ein Anwendungsfall für allgemeine Elektromaschinen liegt vor, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der NTC-Widerstand in der Motorzuleitung liegt. In diesem Fall läßt sich die Mehrzahl der Wechsel- und Gleichstrommotoren über den Motorenstrom nach dieser vorteilhaften Anlaufcharakteristik ansteuern. Die Schaltmittel können im einfachsten Fall durch die Programmsteuerung angesteuerte Relais oder Triacs sein. Ein Triac läßt sich in einfacher Weise direkt von elektronischen Steuereinrichtungen mit sehr großer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit durchsteuern. Somit erhöht er die Funktionssicherheit und die Genauigkeit des Motorenanlaufes erheblich.

Einer erläuternden Darstellung der Erfindung dienen die beiden im folgenden beschriebenen Schaltschemata einer Steuervorrichtung für Pumpenmotoren.

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema einer Steuervorrichtung mit NTC-Widerstand im Strompfad der Hilfsfeldwicklung einer Einphasen-Wechselstrom-Asj'-nchronraaschine als erstes Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt den zeltlichen Verlauf der Steuersignale für die Schaltschemata der Figuren 1 und 5.

Fig. 3 stellt den zeitlichen Verlauf des Motordrehmomentes dar.

Fig. 4 stellt drehzahlbezogene Drehmornentverlüufe am Motor, sowie den Bremsmoinentvorlauf der Pumpe dar.

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Fig. 5 zeigt ein Schaltscheraa einer Steuervorrichtung mit NTC-Widerstand in der Motorzuleitung einer Einphasen-Wechselstrora-Asynchronmaschine als zweites Ausführungsbeispiel.

Das ei ste Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß Fig. 1 zeigt einen Einphasen-Wechselstrom-Asynchrorunotor M bestehend aus einer Ilauptwicklung 11 und einer über einen Anlaufkondensator 12 angeschlossenen Hilfswicklung 13. Ihr gemeinsamer Anschluß liegt über einen Motorschutzschalter lh an einer Versorgungswechselspannung. Der andere Anschluß der Hauptwieklung 11 liegt über den steuerbaren Halbleiterschalter 15, einem Triac; dex' zur Ilauptwicklung parallele Anlauf Stromkreis, bestehend aus Hilfswicklung 13 und Anlaufkondensator 12, über einen Triac 16 am anderen Anschluß der Versorgimgswechselspannung. Bei geöffnetem Schalter 1 6 wird der AnlaufStromkreis über den NTC-Widerstand 17 und den Schalter 15 geschlossen. Der Kondensator 12 dient der Asynchronmaschine zum Anlauf durch das mit einer Phasenverschiebung gegenüber dem Hauptfeld in der Hilfswicklung 13 erzeugte Hilfsfeld.

In Fig. 2 sind mit S^ und S₂ die Ansteuersignale für die Triacs der Fig. 1 und 5 gezeichnet. Fig. 3 zeigt mit 31 den zeitlichen Verlauf des Drehmomentes einer Einphasenwechselstromasynchronmotores; unter dem Einfluß der Anlaufschaltung entsteht daraus die Kurve 32.

Zu Beginn der Anlaufphase t^ (Fig. 2) werden beide Triacs 15 und 16 mit den Steuersignalen S. und S₂ durchgesteuert, d. h. sie leiten. Damit liegt die volle Versorgungsspannung am Motor M und der zugehörigen Anlaufschaltung 12, 13 an. Es fließt nun der maximale Strom in Haupt- sowie Hilfsw icklung 11, 13 und erzeugt ira Motor M das für den Beginn der Anlaufphase charakteristische große Anlaufdrehmoment M. (Fig. 3). Der Motor M kann eine klebende Dichtung losreißen. Zum Zeitpunkt t₂ wird nun der Triac 16 gesperrt, so daß iait dem NTC-Widerstand 17 der Strom für die Hilfswicklung 13, nicht jedoch der für die Ilauptwicklung Jl reduziert wird. Das geschwächte Hilfsfeld bewirkt nun, daß im Piimpenmotor M ein reduziertes Drehmoment M^ erzeugt wird. Würde der Motor M unbeeinflußt durch diese Steuerung weiterlau-

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fen, hätte das Drehmoment den in Fig. 3 mit 31 gekennzeichneten gestrichelt eingetragen zeitlichen \^rerlauf.

Von tp an "beginnt der Motorstrom über die ohmschen Verluste des N'iC-Widerstandes diesen aufzuheizen, wodurch der Widerstand ab- und die Klemmenspannung am Motor zunimmt. Damit nimmt das Drehmoment in diesem Sanftanlaufbereich überproportional zu. Zum Zeitpunkt t₂' erreicht der NTC-Widerstand seinen minimalen Wert, da seine Temperatur so hoch ist, daß er ebensoviel Wärme abgibt, wie der durch ihn fließende Strom erzeugt; die Sanftanlaufphase zwischen t₂ und t₂' ist abgeschlossen. Bei etwa t₂ ^f wird dann das Betriebsdrehmoment M₂ erreicht.

Nach einer kurzen Pause zwischen t₂' und t„, die der Berücksichtigung von Streueinflüssen aus den verschiedenen Bauteilparametern dient, wird dann im Zeitpunkt t~ der NTC-Widerstand 17 durch den mit dem Steuersignal S₂ erneut durchgesteuerten Triac 16 wieder überbrückt um abzukühlen und für den nächsten Pumpenanlauf bereitzustehen. Zur Beendigung des Pumpenlaufes nach Programm im Zeitpunkt t. werden beide Triacs gesperrt. Diese durch den NTC-Widerstand beeinflußte Drehmomentkurve über der Zeit, ist in Fig. 3 mit 32 eingetragen.

In Fig. 3 zeigt der Abschnitt zwischen t. und t„ ein hohes Drehmoment zur Überwindung der Anlaufhemmnisse des Pumpenmotors M, Dieses Zeitintervall ist nur sehr kurz bemessen, um den Motor gerade die klebende Dichtung losreißen zu lassen. Der Kurvenabschnitt zwischen t₂ und tg¹ bildet den Sanftanlaufabschnitt mit langsam wachsendem Drehmoment. Bei t. wird mit dem Kippmoment das maximale Motordrehmoment erreicht, über den Zeitpunkt t„ hinaus nimmt nunmehr die Drehzahl zu, das Drehmoment geht in dem mit dem Zeitpunkt t, beginnenden Betriebsabschnitt auf den kleineren Betriebswert M₂ zurück. Zum Zeitpunkt t. ist der Pumpzyklus beendet.

In der Darstellung der Fig. k zeigt 41 die drehzalHbezogene Drehmoment Kennlinie eines Einphasen-Wechselstrom-Asynehronmotores ohne Einflußnahme auf das Anlaufverhalten. Die Kurve k2 zeigt die Kennlinie desselben Motors nach Beschälten gemäß Fig. i

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mit dom Kai tvd d«„rstandswert des NTC-Widerstandes. Mit der Erwärmung des NTC-Widex'standes stellt sich der mit 43 gekennzeichnete Zusammenhang zwischen Drehmoment und Drehzahl an diesem Motor ci,n. Mit ^i ist das von der Pumpe auf diesen Motor einwirkende Bremsmoment dargestellt, während der-Schnittpunkt A der beiden Kurven den sich nach der Anlaufphase einstellenden Betriebspunkt zeigt. Der Sanftanlaufabschnitt in Fig. h liegt zwischen n.. und n. ; zu dessen Beginn das Antriebsmoment M. des Motors nur wenig größer ist, als das Brerasmoment M„ der Pumpe. Bei kleineren Drehzahlen als n^ dient das Drehmoment des Motors zum Loßreißen der klebenden Pumpendichtung.

Das zweite Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß Fig. 5 zeigt ebenfalls einen Einphasen-Wechselstrom-Asynchronmotor M, bestehend aus der Hauptfeldwicklung 21 und der parallel hierzu angeordneten Anlaufschaltung aus Hilfswicklung 23 nnd dem Anlaufkondensator 22. In der einen Zuleitung zur Versorgungswechselspannung ist der Motorschutzschalter 2k angeordnet, in der anderen Zuleitung eine Parallelschaltung aus einem steuerbaren Halbleiterschalter, dem Triac 26, und einer Serienschaltung eines Triacs 25 und eines NTC-Widerstandes 27.

Durch Anlegen der gleichen Steuersignale S. und S„ entsprechend Fig. 2 ergibt sich qualitativ eine ähnliche Drehmomentenkennlinie gemäß Fig. 3 und Fig. k. Die Unterschiede gegenüber der Anordnung gemäß Fig. i liegen im Zustandekommen der Sanftanlaufphase zwischen t_g und t₂'. Während bei Fig. i die Drehmomentverringerung nach der Ißsreißphase durch Schwächung des Ililfsfeldes erfolgt, wird bei der Steuervorrichtung nach Fig. 5 mit dem Triac 26 durch Verringerung des Motorstromes das Haupt- und Hilfsfeld derart geschwächt, daß das Motordrehmoment auf einen niedrigen Wert reduziert wird. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel nimmt mit steigender Erwärmung und sinkendem Widerstandswert des NTC-Widerstandes die Klemmenspannung am Motor zu. Mit der ansteigenden Klemmspannung wächst auch das Motordrehmoment und erreicht schließlich den Betriebswert, Durch Überbrücken der Serienschaltung aus Triac 25 und NTC-Widerstand 27 durch den Schalter 26 wird dem NTC-Widerstand ähnlich wie in Fig. 1 ein Abkühlen ermöglicht, um für den nächsten Pumpenanlauf bereitzustehen. Die

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übrigen Abschnitte der Kennlinie kommen entsprechend der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Steuervorrichtung zustande.

6 PatentansprücJie
5 Figuren

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Claims

Ansprüche

±J Steuervorrichtung für einen in Geschirrspülmaschinen eingesetzton Umwälzpumpenmotor, dem ein Widerstand zur Beeinflussung der Anlaufcharakteristik vorsehaltbar ist, dadurch gekennzeichn et, daß der Vorwiderstand (17,27) NTC-Charak teristik auf Mroist und zu Beginn sowie am Ende der Motoranlaufphase überbrückt ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 für einen asynchronen Wechselstrommotor mit Haupt- und Hilfswicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand (17) zur Hiiffjwicklung (13) in Serie liegt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch :L für einen asynchronen Wechselstrommotor mit Haupt-- und Hilfswicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand (27) zur Hauptwicklung (23) in Serie liegt.

h. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dor NTC-Widerstand in der Motor-Zuleitung liegt.

Ti. Steuervorrichtung nach Anspruch i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem NTC-Widerstand (17; 27) wenigstens ein Halbleiterschaltelement (l6; 26) parallelgeschaltet ist,

6, Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein. Triac (l6; 26) ist.

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