DE3607162C2

DE3607162C2 -

Info

Publication number: DE3607162C2
Application number: DE19863607162
Authority: DE
Inventors: Niels Due Bjerringbro Dk Jensen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1988-02-04
Also published as: DE3607162A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Asynchronmotor insbe sondere für Umwälzpumpen mit mindestens zwei Wicklungen, die zur Einstellung der Drehzahlen einzeln oder in Kombination mit Schaltern alternierend umgeschaltet werden, wobei die Schaltvorgänge jeweils beim Nulldurchgang ganzzahliger Perioden des Wechselstromes erfolgen. Ein derartiger Motor ist aus der DE-PS 25 20 992 bekannt.

Um bei den vorerwähnten Motoren zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades beliebig viele zwischen zwei fest vorgegebenen Drehzahlen liegende Drehzahlwerte einstellen zu können, ist es bekannt (DE-OS 31 10 308), Schaltanordnungen für einen Ein phasen-Induktionsmotor mit Hilfswicklung drehzahlveränderlich mittels eines Triac dadurch anzusteuern, daß die Wicklungen für jeweils ganzzahlige Züge von Sinusvollwellen an- bzw. abgeschaltet werden, um dadurch eine zwischen zwei festen Drehzahlen liegende Drehzahl einzustellen.

Es ist aus der DE-PS 25 20 992 weiter bekannt, Wicklungen von Induktionsmotoren zur Drehzahlregelung abwechselnd einzeln oder in Kombination an das Strom netz anzuschließen. Dort wird allerdings jeweils in den Brems betrieb umgeschaltet, was große Regelsprünge zur Folge hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für kleine Drehzahl änderungen gegenüber dem Stand der Technik eine Schaltung zu schaffen, die mit vergleichsweise kleinen Regelsprüngen aus kommt.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Asynchronmotor dadurch gelöst, daß ein Einphasen-Kondensatormotor verwendet wird, daß ein erster Schalter die Hauptwicklung zur Hilfs wicklung in Reihe und zm Kondensator parallel schaltet und daß ein zweiter Schalter die Hauptwicklung zu der Serienschaltung aus Hilfswicklung und Kondensator parallel schaltet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltung eines einphasigen Wechselstrommotors mit zwei Wicklungen,

Fig. 2 das Momenten-Drehzahl-Diagramm des Motors und

Fig. 3 verschiedene Schalt-Zeit-Diagramme.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung des beispielsweise als An trieb für Umwälzpumpen einsetzbaren Motors ist in bekannter Weise mit der Hauptwicklung W 1, dem Betriebskondensator C und der Hilfswicklung W 2 ausgerüstet. Die Stellung der beiden anderen Schalter S 1 und S 2 bestimmt im Zusammenwirken mit dem Schalter S 0 die Fahrweise und Drehzahl des Motors.

Wenn der Motor durch Schließen des Schalters S 0 eingeschaltet ist, während der Schalter S 2 geöffnet und der Schalter S 1 ge schlossen ist, dann sind die Wicklungen W 1 und W 2 in Serie geschaltet, und der Motor hat einen Drehmomentenverlauf M 1. Wird dagegen der Schalter S 1 geöffnet und der Schalter S 2 ge schlossen, während der Schalter S 0 weiter geschlossen bleibt, dann liegen die beiden Wicklungen parallel; der magnetische Fluß ist dann am größten und liefert über der Drehzahl n das größte Drehmoment M 2.

Die Fig. 2 zeigt diese Verhältnisse und insbesondere die Momentenkennlinien M 1 des Motors bei der Serienschaltung der Wicklungen und M 2 bei Parallelschaltung der Wicklungen. Der Drehmomentenbedarf MP der z. B. mit dem Motor anzutreibenden Pumpe schneidet die Kennlinie M 1 und M 2, und diese Schnitt punkte geben an, mit welchen Drehzahlen n 1 und n 2 der Motor in den erwähnten Schaltungen läuft.

Die Fig. 3 zeigt, welcher der drei Schalter zu welchem Zeit punkt t geschlossen bzw. stromführend sein müssen, wenn ver schiedene Drehzahlen gefahren werden sollen. Durch den Schalter S 0 wird der Motor an das Wechselstromnetz angeschaltet. Bei geöffnetem Schalter S 1 und geschlossenem Schalter S 2 ergeben sich die in Fig. 3a gezeigten Schalterfunktionen, und es wird sich die Drehzahl n 2 einstellen.

Bleibt der Schalter S 0 geschlossen und werden die Schalter S 1 und S 2 beim Nulldurchgang der Versorgungsspannung, wie es in Fig. 3b gezeigt ist, nacheinander geöffnet und geschlossen, so daß die Wicklungen W 1 und W 2 jeweils eine Periode lang ab wechselnd in Reihe oder parallel an der Netzspannung liegen, dann stellt sich die zwischen n 1 und n 2 liegende Drehzahl nxy ein. Im hier betrachteten Fall gilt für die Anzahl der jeweils zur Wirkung kommenden Stromperioden X - J - 1, woraus folgt, daß nxy etwa 0,5 (n 1 + n 2) sein wird.

Die Drehzahl n 1 erhält man durch Serienschaltung der beiden Wicklungen W 1 und W 2, so daß die Schalter S 0 und S 1 ständig geschlossen bleiben, während der Schalter S 2 geöffnet wird, so daß sich der in Fig. 3c dargestellte Schalterbetrieb er gibt. Beim Unterschreiten der Drehzahl n 1 muß die Stromzufuhr bei Verwendung einer Schaltung nach Fig. 1 periodisch unter brochen werden, was bedeutet, daß man den Schalter S 0 x Perioden geschlossen und z Perioden geöffnet hält, während der Schalter S 2 ständig geöffnet und der Schalter S 1 ständig geschlossen ist (Fig. 3d). Es stellt sich dann die Drehzahl nxz ein, die zwischen n 1 und n 2 liegt.

Da die Schaltvorgänge außerordentlich schnell ablaufen müssen, kommen hier nur elektronische Schaltelemente als Schalter in Frage. Insbesondere werden Triacs geeignet sein. Anstelle von Triacs können aber auch bipolare Schalter in Form einer Anti parallelschaltung aus einem Thyristor und einer Diode Anwendung finden. Jedenfalls sollen die Schalter in der Lage sein, mög lichst exakt bei den jeweiligen Nulldurchgängen zu schalten, wobei natürlich auch die Möglichkeit bestehen soll, daß die Schalter nach Ansteuerung nicht nur jeweils eine Periode, wie für die Schalter S 1 und S 2 in Fig. 3b und für die Schalter S 0 und S 1 in Fig. 3d gezeigt ist, abwechselnd gesperrt und durch lässig sein können, sondern gegebenenfalls auch mehrere Perioden lang.

Weiterhin lassen sich sonstige Zwischenwerte für die Drehzahlen einregeln, indem die Werte für x, y und z variiert werden, wobei aber darauf zu achten ist, daß x, y und z stets ganz zahlige Werte zwischen Null und unendlich sein sollen.

Im übrigen müssen die Schalterfunktionen verständlicherweise genau aufeinander abgestimmt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Phasenlage und die Frequenz des zur Ver fügung stehenden Netzstromes mit einer zentralen Regelschaltung Rs überwacht werden. Diese Schaltung wird dann auch an die drei Schalter die Steuersignale so zu geben haben, daß die Schalter bei den Nulldurchgängen betätigt werden und mit der Netzfrequenz synchron arbeiten.

Claims

1. Asynchronmotor, insbesondere für Umwälzpumpen, mit min destens zwei Wicklungen (W 1, W 2), die zur Einstellung der Drehzahl einzeln oder in Kombination mit Schaltern (S 0, S 1, S 2) alternierend umgeschaltet werden, wobei die Schaltvorgänge jeweils beim Nulldurchgang ganzzahliger (x, y, z) Perioden des Wechselstromes erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einphasenkondensatormotor ver wendet wird, daß ein erster Schalter (S 1) die Hauptwick lung (W 1) zur Hilfswicklung (W 2) in Reihe und zum Kon densator (C) parallel schaltet und daß ein zweiter Schal ter (S 2) die Hauptwicklung (W 1) zu der Serienschaltung aus Hilfswicklung (W 2) und Kondensator (C) parallel schaltet.

2. Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Wicklungen (W 1, W 2) mit Triacs (S 0, S 1, S 2) erfolgt.

3. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor, die Schalter (S 0, S 1, S 2) und die Schaltersteuerung (Rs) eine bauliche Einheit bilden.