DE3014946A1

DE3014946A1 - Elektronische schaltung zur drehzahlregelung von ventilatoren in dunstabzugshauben

Info

Publication number: DE3014946A1
Application number: DE19803014946
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(grad) 8000 München Plener
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1981-10-22
Also published as: IT1137330B; IT8121042A0

Description

Elektronische Schaltung zur Drehzablregelung von Ventilatoren
in Dunstabzugshauben -Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Drehzahlsteuerung von Ventilatoren in Dunstabzugshauben sind Phasenanschnitts- und Pulsgruppensteuerungen bekannt.
Diese Art deteuerung hat den Nachteil, daß die am Motor des Ventilators anliegende, geregelte Spannungabrupte Amplitudenänderungen zwischen einem Spitzenwert und Null aufweist. Diese sprunghaften Änderungen in der Amplitude führen infolge der Ummagnetisierung im Motor zu hohen Kommutierungsströmen, die starke Magnetfelder bewirken. So können Abdeckbleche, Wicklungen oder ähnliche magnetische Teile durch die wechselnden Magnetfelder in Schwingung versetzt werden, deren Frequenz als Körperschall vom Motor abgegeben wird, Auch die Motorwelle unterliegt den Kraftwirkungen der magnetischen Wechselfelder, so daß infolge eines erforderlichen radialen Spiels in den Lagern Laufgeräusche entstehen. Bedingt durch das kräftige Magnetfeld bei der Ummagnetisierung werden sehr große radiale Kräfte auf die Welle ausgeübt, die die Lager schneller verschleißen lassen bzw. schädigen. Mit wachsender Betriebsstundenzahl werden die Laufgeräusche stärker. Bei Spannungen um loo Volt treten diese Laufgeräusche verstärkt auf.
Bei Dunstabzugshauben z.B. werden die Lauf geräusche dadurch Resonanzeffekte, die in Hohlräumen entstehen, verstärkt.
Gleiches gilt für den Körperschall des Motors, dessen Frequenz durch das Gehäuse der Dunstabzungshaube als Membran an die Umgebung weitergeleitet wird. Insbesondere bei ungünstigen Einbauverhältnisse, die eine akustische Verstärkung der Betriebs- und Laufgeräusche bewirken, sind geräuschdämpiende Maßnahmen erwünscht.
Infolge der Ein- und Ausschaltvorgänge mit Spannungen großer Amplitude entstehen hochfrequente Störimpulse, die -in Funkempfangsanlagen, wie Radio und Fernsehen, lästige Störgeräusche verursachen können. Innerhalb des Arbeitsbereiches einer derartigen Steuerung, der nicht auf den Betriebsraum der Steuerung beschränkt ist, ist ein störungsfreier Empfang ohne zusätzliche, umfangreiche Maßnahmen nicht möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung ,eine Schaltung zur Drehzahlsteuerung. von Ventilatoren in Dunstabzugshauben anzugeben, die die aufgeführten Nachteile vermeidet und einen ruhigen Lauf des Ventilatormotors auch bei niedrigen Spannungen gewährleistet. Der Schaltungsaufwand soll hier bei möglichst gerng sein.
Die Aufgabe wird erfinderungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Eine derartige Schaltungsanordnung gewährleistet bereits mit einfachen Mitteln einen ruhigen Lauf eines Motors auch bei kleinen Betriebsspannungen . Durch die regelbare elektrische Last im Gleichspannungskreis wird die Amplitude der am Motor anliegenden Spannung verändert und die Drehzahl des Motors ändert sich.
Da zur Verringerung der Amplitude keine Schaltvorgänge erforderlich sind, werden hohe Kommutierungsströme vermieden, der 'Rotor läuft selbst bei Betriebsspannungen um ca. llo Volt ohne merkliches Gerausch.
Vorteilhafterweise kann an dem Gleichspannungspotential der Brückenschaltung als regelbare Last ein Transistor betrieben werden. Dieser wird so geschaltet, daß er stromverstärkend wirkt, wobei in seinem Basiskreis ein Stellglied angeordnet ist. Durch den Stromverstärkungsfaktor werden im Basiskreis kleine Steuerströme ermöglicht, so daß herkömmliche Dreh-und Schiebepotentiometer mit kleiner Leistung verwendet werden können.
Vorteilhafterweise ist der Transistor hermetisch gekapselt, so daß er unanfällig gegen aggressive Niederschläge ist; weiterhin kann er sich zur Eigenkühlung im Ansaug- oder Abluftkanal befinden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der elektronischen Schaltung mit einem Transistor im Gleichspannungskreis.
Mit 1,2,5,6 sind in der Zeichnung Klemmen des Wechselspannungskreises bezeichnet. Zwischen den Klemmen 1 und 2 liegt die Wechselspannung U, zwischen den Klemmen 2,6 ist der Motor 4 angeordnet, dem ein Hilfskondensator 3 als Anlaufhilfe zugeschaltet ist. An den Klemmen 5 und 6 ist die Brückenschaltung 11 angeschlossen. Diese besteht aus vier Dioden 7,8,9,10, die derart geschaltet sind, daß sie ein Quadrat bilden. Hierbei stehen die Dioden9,10 mit ihrer Kathode mit dem Punkt 15 in Verbindung, die Dioden 7,8 sind mit ihrer Anode mit dem Punkt 14 verbunden. Der Punkt 12 ist init den freien Anschlüssen der Dioden 7,10, und der Punkt 13 mit den freien Anschlüssen der Dioden 8,9 verbunden. Über ein Leitungsstück ist der Punkt 12 mit der Klemme 5 mm der Punkt 13 mit der Klemme 6 verbunden. Im Wechselstromkreis zwischen den Klemmen 1,2 teilt sich die momentane Amplitude der Wechsel spannung U auf in die Teilspannung t2 und U3.Die Teilspannung U2 liegtzwischen den Klemmen 5 und 6 und somit zwischen den Punkten 12 und 13 an. Aufgrund der Wechselspannung entsteht zwischen den Punkten 1.4,. 15 ein Gleichspannungspotential U1. An dieses Gleichspannungspotential ist z.B. ein npn-Transistor 16 geschaltet, so dbß er mit seinem Kollektor 19 am positiven Potential des Punktes 15 und mit seinem Emitter 18 am negativen Potential des Punktes 14 liegt Zwischen den beiden Punkten 14, 15 liegen in Reihe ein Begrenzungswiderstand 20 und als Stellglied ein veränderlicher Widerstand 21, die beide parallel zur Transistorstrecke Kollektor-Emitter liegen. Der Abgriff 22 des regelbaren Widerstandes ist mit der Basis 17 des Transistors 16 verbunden. Somit liegt am Eingang zwischen Basis 17 und Emitter 18 des Transistors 16 der Begrenzungswiderstand 20 und ein einstellbarer Widerstand, der ein Teilwiderstand des Widerstandes 21 ist. Der auf diese Weise im Basiskreis eingestellte Strom wird im Transistor 16 um ein Mehrfaches verstärkt, so daß im Ausgangskreis ein erheblich höherer Strom fließt. Dieser hohe Stromfluß bewirkt an der Brückenschaltung 11 einen Spannungsabfall U2, so daß am Motor 4 eine kleinere Spannung U3 anliegt, als zwischen den Klemmen 1 und 2 angelegt wurde.
Mitdem Spannungsabgriff 22 läßt sich im Basiskreis eine derartige Eingangsspannung einstellen, daß der Transistor 16 ausgehend. von einem unteren Sperrspunkt bis in die Sättigung gebracht werden kann.
Zur Begrenzung der unteren Drehzahl des Motors ist am negativen Potential des Punktes 14 im Basiskreis ein Begrenzungswiderstand 20 angeordnet, der entsprechend der Bauart und der Minimaldrehzahl des Motors 4 gewählt ist. Liegt die Basis 17 am positiven Potential, so liegt der Transistor 16 im Sättigungsbereich; die Brückenschaltung 11 kann weitgehend als Kurzschluß betrachtet werden. In dieser Stellung liegt am Motor 4 eine Spannung U3 an, die weitgehend der angelegten Wechselspannung U entspricht. Der Motor erreicht seine Höchstdrehzahl.
Durch die Anordnung eines Transistors 16 im Gleichspannungskreis 23 ist es möglich,den Begrenzungswiderstand 20 mit kleiner Leistung auszulegen und als Stellglied 21 Dreh-und Schiebepotentiometer herkömmlicher Art mit kleiner Leistung zu verwenden. Es hat sich gezeigt, daß mit einer derartigen Schaltung gerade bei geringen Betriebsspannungen von 90 Volt bei geringen Drehzahlen eine enorme Senkung der Laufgeräusche gegenüber herkömmlichen Steuerschaltungen zu erreichen ist. Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht eine stufenlose Regelung bis zu einer unteren Betriebsspannung, die vorteilhafterweise bei einer angelegten Wechselspannung von U von 220 Volt ca. 110 Volt beträgt.
Es ist selbstverständlich, daß eine derartige Steuerschaltung sich auch zum Regeln ohmscher Lasten wie,z. B. Heizgeräten, verwenden läßt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung werden jedoch insbesondere dort zum Tragen kommen, wo Ventilatoren und störende Laufgeräusche eine Rolle spielen. Dies wäre z. B. bei Klimaanlagen und ähnlichen Ventilationssys-temen der Fall.
Die Brückenschaltung 11 kann auch aus Transistoren gebildet werden. Hierzu werden- diese so verschaltet, daß vier pn-Ubergänge entsprechend der Diodenschaltung entstehen.
zur. Glättung der durch die induktive Motorlast hervorgerufetten Gegenspannungen wird parallel zum Motor 4 ein Kondensator 24 geschaltet. Die-Induktionsspannungen beeinträchtigen so nicht andere Spannungen in der Schaltung.
Um die Drehzahlregelung. weiter zu verbessern, kann eine Darlington-Transistorschaltung bzw. ein Darlington-Transistor als regelbare Last in dem Gleichspannungskreis 2.3 vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektronische Schaltung zur Drehzahlregelung von Ventilatoren in Dunstabzugshauben, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Last (4) in Reihe mit einer gleichrichtendenden Brilekenschaltung (il) an der Wechselspannung (U) liegt und m Gleichspannungskreis (23) der Brückenschaltung (11) ene regelbare Last (16) mit einem Stellglied (21) angeordnet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die B-8ckenschaltung (11) aus Dioden (7,8,9,10) besteht.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein stromverstärkender Transistor (16) im Gleichspannungskreis (23) liegt, in dessen Basiskreis (17) das Stellglied (21) geschaltet ist.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (21) ein ohmscher Drehwiderstand ist.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglled (21) ein Spannungsteiler ist, dessen Abgriff (22) mit der Basis (17) des TransistorS (16) verbunden ist.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum Stellglied (21) ein die Anfangsdrehzahl des Motors (4) bestimmender Begrenzungswiderstand (20) liegt.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Stellgliedes (21) und des Begrenzungswlderstandes (20) mit der Gleichspannung (Ui) der Brückenschaltung (11) gekoppelt ist und diese beeinflußt.
8. Schaltung nach eInem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennze'chnet, daß der Translstor (16) hermetisch gekapselt ist.
9. S>haltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (16) im An- bzw. Abluftkanal das Ventilators angeordnet ist.
lo. Schaltung nach einem derAnsprüche 1 bls 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Last (4) eine Darlington-Transistorschaltung, insbesondere ein Darlington-Transistor vorgesehen ist.
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeIchnet, daß parallel zum Motor (4) ein Kondensator (24) geschaltet ist.