DE3447354A1

DE3447354A1 - Verfahren zum einstellen eines wechselstrommotors

Info

Publication number: DE3447354A1
Application number: DE19843447354
Authority: DE
Inventors: Niels Due Bjerringbro Jensen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DK1984D0; DK1984A

Description

- Verfahren zum Einstellen eines~Wechselstrommotors.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines frequenzgesteuerten Wechselstrommotors, wo die Belastung nicht von der Drehzahl linear abhängt.
Es ist bekannt, die Drehzahl eines Wechselstrommotors durch Andern der Frequenz der zugeführten Spannung zum Andern beispielsweise des Pumpenvolumens eines Ventilators einzustellen, vgl. beispielsweise DE-OS Nr 3.004.924. Zum Verringern des zugeführten elektrischen Effektes kann man die Spannung mittels einer Kurve wandern, die die optimale Motorspannung als Funktion der Drehzahl oder der Frequenz angibt. Diese Kurve ist aber mit geraden Linien annäherbar. Die angenäherte Kurve ist aber für den betreffenden Ventilator kennzeichnend und ist nicht in Verbindung mit anderen Ventilatoren anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einstellverfahren zu schaffen, das von der Belastung unabhängig ist, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man bei einer gegebenen Drehzahl und somit bei einer gegebenen Belastung den zugeführten Effekt variiert, bis er einen minimalen Wert annimmt. Hierdurch erreicht man nicht nur, daß der Energieverbrauch herabgesetzt wird, sondern auch, daß Geräusch und Vibrationen auf ein Mindestmaß unabhängig vom Ventilatortyp zurückgeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einige Strom-Spannungskennlinien bei verschiedenen Belastungen eines frequenzgesteuerten Wechselstrommotors, Fig. 2 Beispiele von Belastungskennlinien und Fig.- 3 den Regulierungskreislauf.
Bei *einem frequenzgesteuerten Elektromotor muß das VerhälEnis zwischen Spannung und Frequenz konstant sein, falls das Feld konstant sein soll. Der Motor treibt eine Pumpe mit einer nicht linearen Belastungskennlinie, vgl.
Fig. 2. Die Drehzahl n der Pumpe hängt von der Frequenz f der zugeführten Spannung U ab. Das notwendige Drehmoment M zum Betrieb der Pumpe wächst aber mit dem Quadrat der Drehzahl n, vgl. Fig. 2. Die Frage ist, wie man den Betrieb des Elektromotors auf einen Bestwert bringt. Man kann den Strom I als Funktion der Spannung U bei einem gegebenen Drehmoment M variieren. Der Strom I als Funktion der Spannung U bei einem gegebenen Drehmoment gleicht im betreffenden Fall einem Parabel, vgl, Fig, 1, die die Strom-Spannungskennlinie bei drei verschiedenen Drehmomenten zeigt. Man erreicht danach in geeigneter Weise einen Bestwert, d h. der minimale Energieverbrauch. Es erwies sich als überraschend, daß man bei diesem Bestwert nicht nur den Effektverbrauch auf ein Mindestwert bringt, sondern auch, daß man Gerausch und yibrationen herabsetzt.
Der erwähnte Bestwert läßt sich beispielsweise dadurch feststellen, daß man bei einer gegebenen Belastung die Spannung U variiert, bis die Stromstarke I einen minimalen Wert annimmt.
Das Einstellen der Motorspannung geschieht durch den in Fig. 3 gezeigten Kreislauf. Dieser Kreislauf weist einen Variotransformator 1, den Motor 2 und ein Amperemeter 3 auf, das durch einen Stromtransformator den Strom durch den Motor 2 mit. Das Einstellen geschieht durch ein Servosystem, das durch eine kleine Anderung der Spannung U die entsprechende Anderung des Stroms ; durch den Motor 2 dl mißt. Die Spannung U wird dann in Abhängigkeit von-dU geändert, da die Spannungsänderung A U = - k ddu entspricht, dU wo k eine positive Konstante ist. Das System sucht danach infolge der negativen Rückkupplung automatisch gegen Gleichgewicht, da dI = 0 in der Gleichgewichtstellung ist.
dU Das System mit dervnegativen Rückkupplung ist alternativ durch Thyristors herstellbar.
Das Amperemeter läßt sich gegebenenfalls durch einen Hall-Erzeuger ersetzen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch in Verbindung mit Belastungen, wo ein anderer Zusammenhang zwischen dem Drehmoment M und der Drehzahl n besteht, anwendbar, da man in allen Fällen feststellen kann, daß Geräusch und Vibrationen auf ein Mindestmaß bringbar sind.
Das Verfahren gemäP der Erfindung list Xn vielen Weisen variierbar, ohne daß man dabei von der Xdee der Erfindung abweicht.
Der Elektromotor ist vorzugsweise ein Asynchronmotor.
Die optimale Motorspannung ist mit Annäherung proportional mit dem Quadrat der Drehzahl.
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Claims

Patentanspruche Verfahren zum Einstellen eines frequenzgesteuerten Wechselstrommotors, wo die Belastung nicht notwendigerweise son der Drehzahl linear abhängt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, da man bei einer gegebenen Drehzahl und somit bei einer gegebenen Belastung den zugeführten Effekt vaxifextt bis er einen minimalen Wert annimmt, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man bei einer gegebenen Drehzahl die Spannung variiert, bis die Stromstärke einen minimalen Wert annimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Spannung durch ein Servosystem eingestellt wird, das durch eine kleine änderung der Spannung (U) die entsprechende änderung des Stroms durch den Motor mitt und Spannung propordI tional mit - dU ändert, wobei dXe Strqrstarke automatasch gegen Gleichgewicht sucht und einen minimalen Wert annimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und zum Betrieb einer Pumpe angewendet, wobei das notwendige Drehmoment hauptsächlich proportional mit dem Quadrat der Drehzahl ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und zum Betrieb eines Ventilators angewendet.