DE3207262A1

DE3207262A1 - Drehzahlsteuerschaltung fuer einen ventilatormotor, insbesondere in einer dunsthaube

Info

Publication number: DE3207262A1
Application number: DE19823207262
Authority: DE
Inventors: Helmut 8000 München Plener; Gerhard 7277 Wildberg Tritt
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1983-09-08
Also published as: FR2522449A1; IT8224594A0; FR2522449B1; DE3207262C2; IT1198420B

Description

Drehzahlsteuerschaltung für einen Ventilatormotor, insbesondere in

einer Dunsthaube

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlsteuerschaltung für einen Ventilatormotor, insbesondere in einer Dunsthaube mit einem eine oder mehrere Anzapfungen aufweisenden Widerstand im Laststromkreis, über welchen der Laststrom für den Ventilatormotor gesteuert wird.

Zur Drehzahlsteuerung von Ventilatormotoren sind Phasenanschnitts- und Pulsgruppensteuerungen bekannt. Dabei wird der am Ventilatormotor anliegende geregelte Laststrom zeitlich geschaltet.

Diese sprunghaften Änderungen führen infolge von Ummagnetisierungen im Motor zu hohen Kommutierungsströmen, die starke Magnetfelder bewirken. Dadurch kann die Wicklung oder der Stator des Motors durch die wechselnden Magnetfelder in Schwingung versetzt werden, deren Frequenz als Körperschall vom Motor abgegeben wird. Auch die Motorwelle unterliegt den Krafteinwirkungen der magnetischen Wechselfelder, so daß infolge des erforderlichen Radialspiels in den Lagern Lagergeräusche entstehen, da es in diesen Fällen nur theoretisch möglich ist, ein absolut homogenes Magnetfeld zu erzeugen. Bedingt durch das kräftige Magnetfeld bei der Ummagnetisierung werden sehr große Radialkräfte auf die Motorwelle ausgeübt, so daß die Lager schneller verschleißen bzw. geschädigt werden. Mit wachsender Betriebsstundenzahl werden die Laufgeräusche stärker, da die radiale Lagerluft sich vergrößert.

Insbesondere bei Dunstabzugshauben werden die Laufgeräusche durch Resonanzeffekte, die in Hohlräumen bzw. durch die Luftführung entstehen, verstärkt. Gleiches gilt für den Körperschall des Motors,

dessen Frequenz durch das Gehäuse der Dunstabzugshaube, die als Membran wirkt, an die Umgebung weitergeleitet wird. Insbesondere bei ungünstigen Einbauverhältnissen, die eine akustische Verstärkung der Betriebs- und Laufgeräusche bewirken, sind geräuschdaämpfende Maßnahmen unerläßlich.

Infolge der Ein- und Abschalt vorgänge mit Spannungen urri Saunen großer Amplitude entstehen hochfrequente Störimpulse, die in Funkempfangsanlagen wie Badio und Fernsehen Störgeräusche verursachen. Innerhalb des Betriebsbereichs einer derartigen Steuerung, der nicht auf den Betriebsraum der Steuerung beschränkt ist, ist ein störungsfreier Empfang ohne zusätzliche umfangreiche Maßnahmen nicht möglich.

Aus der DE-OS 30 14 946 ist eine Steuerschaltung zur Drehzahlregelung von Ventilatoren in Dunstabzugshauben bekannt, bei denen die im vorstehenden erläuterten Schwierigkeiten behoben sind, jedoch wird bei dieser Drehzahlsteuerschaltung immer noch ein relativ hoher Schaltungsaufwand benötigt.

Aufgabe ist es demgegenüber, eine Drehzahlsteuerschaltung für einen Ventilatormotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem nicht nur ein ruhiger Lauf bei niedrigen oder auch höheren Betriebsspannungen gewährleistet wird, sondern der Schaltungsaufwand so gering wie nur möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.

Die Drehzahlsteuerschaltung kann mit einfachen Bauteilen aufgebaut werden. Sie arbeitet oberwellenfrei und ohne parasitäre Schwingungseffekte, die bei Phasenanschnittssteuerschaltungen oder Pulsgruppensteuerschaltungen auftreten, da der Laststrom niemals abgeschaltet wird. Die zur Steuerschaltung benötigten Bauteile, insbesondere auch die des Addierschalters mit dem Addierschieber läßt sich einfach auf einer Leiterplatte anordnen. Auch der Netzschalter kann integriert sein. Man gewinnt eine rein sinusförmige, quasi stufenlose Steuerung des Ventilatormotors.

Beim Verschieben des Addierschiebers des Addierschalters wird je nach Stellung des Addierschiebers die positive oder die negative Halbwelle des sinusförmigen Grundlaststroms, welcher vom im Laststromkreis befindlichen Widerstand bzw. der in den Laststromkreis eingeschalteten Anzapfungen bestimmt ist, vergrößert. Es wird dabei die Sinushalbwelle beeinflußt. Man kann die Steuerschaltung somit auch als Sinusdrehzahlsteller bezeichnen. Der dabei auftretende unsymmetrische Wechselstrom führt zu einer quasi Amplitudenvergrößerung und damit zu einer Erhöhung des Effektivwerts des Laststroms und somit zur Erhöhung der Drehzahl des Motors. Um stufenweise auf die beiden Sinushalbwellen einwirken zu können, können die Gleichrichter in aufeinanderfolgenden Zweigleitungspaaren mit wechselnder oder gleicher Durchlaufrichtung geschaltet sein.

Auf diese Weise läßt sich z.B. bei einer einzigen festen Anzapfung am Widerstand, beispielsweise durch eine Mittenanzapfung, ausgehend von einem Grundlaststrom, der durch den im Lastkreis vorhandenen Widers'and bostinimt ist, eine fünffache Laststromabstufung erzielen. Den- ilf^äor wird oin Grundlaststrom, der immer eine positive um¹ · ;n^ n^c^'ve Halbwelle aufweist, weiche jedoch, wenn f^;'· !■nuc!i!KⁱiiH-i -Kirch den Addierrichiebej. »n «ie η t aat

Stromkreis zugeschaltet ist, unsymmetrisch ist, angeboten. Über den Widerwird
standX. die Wicklung des Motors ständig gespeist. Man gewinnt auf diese Weise sozusagen ein Stufenschalten mit jeweils neuer Mittelwertbildung des Effektivwerts des Laststroms.

Anhand der beiliegenden Figuren, welche Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Ausführungsform für den Addierschalter;

Fig. 3 ein zweites Atcsführungsbeispiel und

Fig. 4 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Drehzahlsteuerschaltung.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich im Laststromkreiseines Ventilatorwechselstrommotors M ein Widerstand R mit mehreren festen Anzapfungen A₁ bis A . Die Steuerung des Laststroms bei der Drehzahlregelung erfolgt über diesen Widerstand R.

Jede der Anzapfungen A₁-A ist über ein Stromfahrtpaar bzw. Zweigleitungspaar ZP₁ - ZP mit jeweils einem Kontaktpaar KP₁ - KP eines Addierschalters AS verbunden, jedes Zweigleitungspaar ZP₁ - ZP besteht aus zwei Zweigleitungen Z₁₁, Z₁₂ "^₁, Z₁Z₂- Der gesamte Widerstand R wird überbrückt durch ein Überbrückungsleitungspaar ZS₁ ZS₀. Dieses Überbrückungsleitungspaar besteht aus den Überbrückungsleitungen ZS₁ und ZS₂, welche

an die Kontakte KSj und KS₀ des Addierschalters AS angeschlossen sind.

Die Zweigleitungen Zjj - Z j, welche mit den näher zur Aus-Stellung des Addierschalters AS liegenden Kontakten Kj₁ -K j jeweils verbunden sind, enthalten Gleichrichter G. Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, sind in aufeinanderfolgenden Zweigleitungspaaren ZPj -

ZP bzw. bis zum Überbrückungsleitungspaar ZS₁, ZS₀ die Durchn ι δ

laßrichtungen der Gleichrichter G einander jeweils entgegengesetzt.

Der Addierschalter AS ist in der Fig. 1 in seiner Aus-Stellung gezeigt. Dabei liegt ein Addierschieber S gegen einen Anschlag ST an. In dieser Aus-Stellung kann der aus leitfähigem Material bestehende Addierschieber S noch in Kontakt stehen mit einem mit der Hauptphase HP des Netzes verbundenen Kontakt, jedoch kann der Schieber auch von diesem Kontakt in der Aus-Stellung getrennt sein. In dieser Aus-Stellung befindet sich der Schieber jedoch getrennt von den Kontakten des Addierschalters AS. Mit Hilfe eines Betätigungsteils B kann der Addierschieber S in dichtung eines Pfeiles SR verschoben werden. Dabei kann der Addierschieber in eine erste Stellung gebracht werden, in welcher er in Kontakt steht mit dem Kontakt Kj, welcher mit dem einen Ende des Widerstands R über eine Leitung L verbunden ist. Dabei wird der Laststromkreis geschlossen und der Ventilatormotor M wird mit einem Grundlaststrom versorgt, der durch den gesamten Widerstandswert des Widerstands R begrenzt ist.

kann
Der Addierschieber S/so weit in Richtung des Pfeiles SR mit Hilfe des an ihm befestigten Betätigungsgriffes B verschoben werden bis er in Berührung steht mit allen Kontakten Kj - KS₀ des Addierschalters AS. Diese sind beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einer Reihe angeordnet und der Addierschieber S ist geradlinig ausgebildet und besitzt eine Mindestlänge, welche der Länge der Reihe entspricht,

innerhalb welcher die Kontakte des Addierschalters AS angeordnet sind.

In der Fig. 2 ist das Ausführungsbeispiel eines Addierschalters AS gezeigt, bei welchem die Koantakte K₁ - KS₀ auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Entlang diesem Kreisumfang kann der Addierschalter AS, welcher an die Hauptphase HB des Netzes angeschlossen ist, aus der Aus-Stellung, in welche er gegen den Anschlag ST anliegt, bewegt werden. Die Verstellung des Schiebers S entspricht von der Bedienung herder Verstellung eines Potentiometers, d.h. es läßt sich bedienungsmäßig eine quasi stufenlose Drehzahlregelung erzielen, wobei jedoch die Einstellmöglichkeiten der Drehzahlen gestuft sind.

Die Anzahl dieser einstellbaren Drehzahlstufen hängt ab von der Anzahl der festen Anzapfungen A^-A am Widerstand R, wobei durch die Verwendung der Gleichrichter G eine Verdoppelung der Drehzahlstufen erzielt wird. Dies soll verdeutlicht werden am Ausführungsbeispiel der Fig. 3, bei welchem der Widerstand R mit einer einzigen Mittenanzapfung AM versehen ist. Der Einfachheit halber sind die restlichen Bestandteile der Schaltung, die mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, nicht dargestellt.

Wenn der Addierschieber den Kontakt K« beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 berührt, fließt im Laststromkreis ein sinusförmiger Grundlaststrom 1^, wie er in Fig. 4 (a)dargestellt ist. Wenn bei weiterer Verstellung des Schiebers S dieser in Kontakt kommt mit dem Kontakt Kj*, wird der Widerstand R im Laststromkreis während der einen Sinushalbwelle, beispielsweise während der positiven Sinushalbwelle überbrückt durch die Wirkung des Gleichrichters G in der Zweigleitung Z«... Die Sinushalbwelle in der Durchlaßrichtung des Gleichrichters G besitzt eine erhöhte Amplitude und es

fließt, wie in Fig. 4 (b) dargestellt, ein Strom L·. Die negative Sinushalbwelle wird noch beeinflußt durch die Größe des gesamten Widerstandswerts des Widerstands R. Sie entspricht daher der Amplitude des Grundlaststroms L.

Wenn der Schieber S weiterverschoben wird, kommt er in Berührung mit dem Kontakt K^₂. In dieser Schalterstellung wird der halbe Widerstand R überbrückt, so daß für beide Sinushalbwellen ein erhöhter Strom L· fließt, wie es in der Fig. 4 (c) dargestellt ist. Erreicht der Schieberden Kontakt KS^ so wird für die eine Sinushalbwelle im dargestellten Ausführungsbeispiel wegen der umgekehrten Durchlaßrichtung des Gleichrichters G die untere Halbwelle der Amplitude des Laststromkreis erhöht und erhält einen Wert I₃, wie es in Fig. 4 (b) dargestellt ist. Nur für den Bereich dieser negativen Halbwelle wird der gesamte Widerstand R überbrückt, während für die positive Halbwelle noch der halbe Widerstandswert den Laststromkreis beeinflußt.

Wenn der Schieber seine Endstellung erreicht und den Kontakt KS₀ berührt, wird während der beiden Halbwellender gesamte Widerstandswert R überbrückt und man erhält einen erhöhten Laststrom für beide Sinushalbwellen, wie er mit I₃ in der Fig. 4 (e) dargestellt ist.

Durch die Erfindung wird, wie im vorstehenden im einzelnen erläutert wurde, durch die Verwendung der Gleichrichter G in den einen Zweigleitungen der Zweigleitungspaare durch die jeweilige Einwirkung auf eine der beiden Sinushalbwellen eine stufenweise Erhöhung des Effektivwerts des Laststroms erzielt. Es läßt sich auf diese Weise ohne weiteres eine zehnstufige Drehzahlregelung erzielen. Wie im vorstehenden erläutert, erzielt man bereits mit

einer einzigen Mittenanzapfung AM eine fünfstufige Drehzahlregelung, wie das anhand der Figuren 3 und 4 erläutert wurde. Die rein sinusförmige Ansteuerung des Motors wird dabei beibehalten, so daß die Anordnung oberwellenfrei und ohne parasitäre Schwingungseffekte, die bei Phasenanschnittsteuerung oder Pulsgruppensteuerung auftreten, vermieden sind, weil der Laststrom niemals abgeschaltet wird.

Die Figur 5 zeigt schematisch die stufenweise, sich an den entsprechenden Schaltstufen a bis e einstellende Motorspannung, welche in der Schaltstufe e gleich der Netzspannung ist.

Die dargestellte Schaltungsanordnung läßt sich, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ohne weiteres als Schaltungseinheit SE auf einer Leiterplatte unterbringen, so daß ein vereinfachter Einbau der Dreh zahlsteuer schaltung erzielt wird. Der Motor M, der Kondensator C und der Widerstand R lassen sich ebenfalls in einer Baueinheit ME, die über ein entsprechendes Kabel und eine Steckverbindung mit der Schaltungseinheit verbunden ist, unterbringen.

Für die Gleichrichter G können Dioden verwendet werden, wie es im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellt ist. Ferner ist es möglich, gesteuerte Gleichrichter zu verwenden wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3, wobei diese gesteuerten Gleichrichter Transistoren oder Triacs sein können, die bei entsprechender Stellung des Schiebers S durchgeschaltet sind.

Bei der Erfindung wird eine quasi Amplitudenvergrößerung erzielt, welche die Erhöhung der Effektivwerte der jeweiligen Lastströme beim jeweiligen Stufenaufschalten bewirkt. Dabei der Erfindung ständig eine sinusförmige Ansteuerung des Motors beibehalten wird, kann die erfindungsgemäße Drehzahlregelschaltung auch als Sinusdrehzahlsteller bezeichnet werden.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Gleichrichter G in aufeinanderfolgenden Zweigleitungspaaren ZP- - ZP bzw. im
Überbrückungsleitungspaar ZS.., ZS„ jeweils mit wechselnder Durchlaßrichtung geschaltet. Es ist natürlich auch möglich für die Gleichrichter in jedem der Zweigleitungspaare die gleiche Durchlaßrichtung vorzusehen.

Leerseite

Claims

Vaiaitami al it
Stemsdortstr. 21-22 I)-H(KX) München 22 ■ Tel. 089/229441 · Telex OV222O8

Robert Se uff er GmbH & Co., Im Bärental, 7260 Calw-Hirsau

Drehzahlsteuerschaltung für einen Ventilatormotor, insbesondere in

einer Dunsthaube

Patentansprüche:

IJ Drehzahlsteuerschaltung für einen Ve ntilatormotor, insbesondere in einer Dunsthaube mit einem eine oder mehrere Anzapfungen aufweisenden Widerstand im Laststromkreis, über welchen der Laststrom für den Ventilatormotor gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anzapfung (A₁... , A ) des Widerstands (R) über ein Zweigleitungspaar (ZP₁-.. ZP^) mit einem Kontaktpaar (KP₁-. KP ) eines im Laststromkreis liegenden Addierschalters (AS) verbunden ist und daß in jedem Zweigleitungspaar (ZP₁... ZP ) die Zweigleitung (Z₁₁ Z ..), welche mit dem näher zur Aus-Stellung des Addierschalters (AS) liegenden Kontakt (K₁₁-.-K_r1) verbunden ist, einen Gleichrichter (G) aufweist

10295 N/Br.
2. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch ein Überbrückungsleitungspaar (ZS₁ ZS₀) überbrückt ist, das an ein Kontaktpaar (KS₁ KS₀) des Addierschalters (AS) angeschlossen ist, welches in der Reihenfolge der Kontaktpaare am entferntesten von der Aus-Stellung des Addierschalters (AS) liegt.
3. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierschalter (AS) einen Addierschieber (S) aufweist, der in Abhängigkeit von seiner Schieberstellung die jeweils gleichzeitig von ihm kontaktierten Kontakte bzw. Kontaktpaare und die entsprechenden Zweigleitungen bzw. Zweigleitungspaare in den Laststromkreis schaltet.
4. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierschieber (S) in der Aus-Stellung gegen einen Anschlag (ST) anliegt.
5. Drehzahlsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (G) Dioden sind.
6. Drehzahlsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (G) gesteuerte Gleichrichter sind, die dann, wenn der entsprechende Kontakt vom Addierschieber (S) kontaktiert wird, auf Durchlaß geschaltet sind.
7. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Gleichrichter (G) als Triacs oder' Transistoren ausgebildet sind .
8. Drehzahlsteuerschaliung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) eine feste Anzapfung (AM) aufweist.
9. Drehzahlsleuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anzapfung (AM) eine Mittenanzapfung ist.
10. Drehzahlsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter(G)in aufeinanderfolgenden Zweigleitungspaaren (ZP₁ ZP ) wechselnde Durchlaßrichtung aufweisen.
11. Drehzahlsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter(G)in aufeinanderfolgenden Zweigleitungspaaren (ZP^... ZP )die gleiche Durchlaßrichtung aufweisen.