DE4031708A1

DE4031708A1 - Differenzdruckregelung fuer ein pumpsystem

Info

Publication number: DE4031708A1
Application number: DE19904031708
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Ing Sedlmeier; Werner Dipl Ing Weyer
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Wilo GmbH
Priority date: 1990-10-06
Filing date: 1990-10-06
Publication date: 1992-04-16
Anticipated expiration: 2010-10-07
Also published as: DE4031708C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Differenzdruckregelung eines Pumpsystems; das von einem Einphasen-Kondensatormotor mit einer Hauptwicklung und einer Hilfswicklung angetrieben wird gemäß des Oberbegriffs 1, des Patentanspruches 1 sowie eine Schaltungsanord nung zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens.

Solche Verfahren zur Differenzdruckregelung werden beispielsweise in Heizungsanlagen verwendet, wobei der Kondensatormotor als Pum penmotor arbeitet. Da hierbei das Pumpmedium in einem geschlos senen System umläuft, muß der Pumpenmotor so geregelt werden, daß der Differenzdruck des Systems auch bei unterschiedlichem Durch fluß annähernd konstant bleibt.

Bekannte Pumpenregelungen verwenden zur Drehzahldetektion einen Tachogenerator, was die gesamte Anlage aufwendiger macht und hin sichtlich der Herstellungskosten ebenfalls nicht vorteilhaft ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfah ren zur Differenzdruckregelung eines Pumpsystems der eingangs ge nannten Art anzugeben, das auf die Detektion der Drehzahl verzich tet und einfach durchzuführen ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens anzugeben.

Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 geben die Lö sung der erstgenannten Aufgabe an, während die Lösung der weiteren Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 2 gegeben sind.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht demnach darin, die Pumpenkennlinien des Motors in einer Tabelle des Mikropro zessors zu speichern. Diese Kennlinien zeigen die Abhängigkeit des Hauptwicklungsstromes von dem Differenzdruck unter Berücksich tigung verschiedener Parameter. Diese Parameter sind einmal der Betriebspunkt des Motors sowie die diesen Motor speisende Betriebsspannung. Zu jedem Parameterpaar wird ein Sollwertbereich angegeben, mit dem der Istwert des Hauptwicklungsstromes vergli chen wird. Der Mikroprozessor stellt nun fest, ob der gemessene Istwert in den, den ermittelten Parametern entsprechenden Soll wertbereich für den vorgegebenen Differenzdruck fällt. Ist dies nicht der Fall, stellt der Mikroprozessor einen anderen Betriebs punkt ein, bis der Istwert in den nunmehr zugehörigen Sollwert bereich fällt. Diese erfindungsgemäße Pumpenregelung zeichnet sich also dadurch aus, daß eine Detektion der Drehzahl des Motors ent fällt. Demzufolge benötigt auch die Schaltungsanordnung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinen Tachogenerator, sondern umfaßt lediglich einen Shuntwiderstand zur Istwertmessung des Hauptwicklungsstromes sowie einen A/D-Wandler und einen Mikro prozessor. Der an dem Shuntwiderstand auftretende Spannungsabfall wird digitalisiert und anschließend dem Mikroprozessor zugeführt. Dadurch ist eine einfache und somit auch kostengünstig herstell bare Schaltungsanordnung gegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungs beispiels im Zusammenhang mit der einzigen Figur erläutert und dargestellt. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungs beispieles.

Mit den Bezugszeichen L1, L2 und C sind die Hauptwicklung, die Hilfswicklung und ein Anlaufkondensator eines Einphasen-Konden satormotors bezeichnet. Hierbei liegt die Serienschaltung aus dem Kondensator C und der Hilfswicklung L2 an den Anschlußpolen R und S der Betriebsspannung. Eine weitere Serienschaltung aus der Hauptwicklung L1, einem Shuntwiderstand R_S und einem Triac T4 ist parallel zum Anlaufkondensator C geschaltet. Ferner weist die Hilfswicklung L2 eine erste und zweite Anzapfung N1 und N2 auf, die jeweils über einen Triac T2 und T3 an den den Shuntwiderstand R_S mit dem Schalter T4 verbindenden Schaltungszweig angeschlossen sind. Zur Ansteuerung dieser Triacs T1 bis T4 sind deren Ansteuer elektroden über entsprechende Leitungen mit einem Mikroprozessor 1 verbunden.

Der Istwert des Hauptwicklungsstromes wird an dem die Hauptwick lung L1 mit dem Shuntwiderstand R_S verbindenden Schaltungszweig abgegriffen, unter Umständen in Abhängigkeit der Größe der Shunt spannung verstärkt und auf einen A/D-Wandler 2 geführt. Der an dem Shuntwiderstand R_S auftretende Spannungsabfall wird von diesem A/D-Wandler 2 digitalisiert und dem Mikroprozessor 1 zugeführt. Zur Erfassung des Betriebsspannungsnulldurchganges wird diese Be triebsspannung über einen Nullpunktdetektor 4 dem Mikroprozessor 1 zugeführt. Die Nullpunktdetektion ist deshalb nötig, damit die Triacs T1 bis T4 jeweils im Nulldurchgang der Betriebsspannung ge schaltet werden können. Zur Ermittlung des Wertes der Betriebs spannung wird diese über einen A/D-Wandler 3 dem Mikroprozessor 1 zugeführt.

Mit dem ermittelten Wert der Betriebsspannung und den dem Mikro prozessor bekannten Betriebspunkt wählt der Mikroprozessor den zu gehörigen Sollwertbereich unter Berücksichtigung des vorgegebenen Differenzdruckes aus. Der digitalisierte Istwert wird mit diesen Sollwerten verglichen. In Abhängigkeit dieses Vergleiches wird der Betriebspunkt beibehalten oder ein anderer Betriebspunkt eingestellt, so daß dann der Istwert in den nunmehr zugehörigen neuen Sollwertbereich fällt. Hierbei wird immer nur ein einziger Triac T1 bis T4 angesteuert.

Diese oben erläuterte Schaltungsanordnung kann mit Vorteil in Hei zungsanlagen eingesetzt werden. Hierbei kann der Differenzdruck im Heizungssystem bei unterschiedlichem Durchfluß nahezu konstant ausgeregelt werden.

Weiterhin kann der Istwert des Hauptwicklungsstromes zur Abschal tung des Systems eingesetzt werden, wenn dieser Istwert einen be stimmten Sollwert unterschreitet. Dieser Sollwert ist zu dem Hauptwicklungsstrom proportional, der bei der niedrigsten Lei stungsstufe des Motors und bei nichtbewegtem Pumpmedium sich ein stellt. In bestimmten Zeitabständen wird das System aktiviert und auf Veränderungen abgefragt. Das Pumpsystem wird entweder erneut ausgeschaltet oder es setzt die Regelung des Differenzdruckes ein.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens braucht nicht le diglich auf Heizungspumpenregelungen eingeschränkt zu werden, son dern es sind für den Fachmann weitere Anwendungen denkbar, so z. B. die Regelung von Lüfteranlagen.

Claims

1. Verfahren zur Differenzdruckregelung eines Pumpsystems, das von einem Einphasen-Kondensatormotor mit einer Hauptwicklung (L1) und einer Hilfswicklung (L2) angetrieben wird, wobei zur Einstellung unterschiedlicher Betriebspunkte des Motors die Hilfswicklung (L2) oder wenigstens eine Teilwicklung (L2a, L2b) dieser Hilfswicklung (L2) als Drossel der Hauptwicklung (L1) vorgeschaltet werden kön nen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Mikropro zessors (1) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

a) Erzeugen eines dem Hauptwicklungsstromes (I_H) proportionalen Spannungssignales als Istwert,
b) Ermittlung des Betriebspunktes des Motors,
c) Ermittlung des Wertes der Betriebsspannung,
d) Vergleich des Istwertes mit in einer Tabelle gespeicherten Bereichen von Sollwerten, wobei jeder Sollwertbereich in Ab hängigkeit des Betriebspunktes und der Betriebsspannung in der Tabelle aufgeführt ist,
e) verläßt der Istwert den dem eingestellten Betriebspunkt des Motors sowie den dem ermittelten Wert der Betriebsspannung zugehörigen Sollwertbereich, wird der Motor auf einen anderen Betriebspunkt eingestellt, bis der Istwert in den nunmehr zu gehörigen Sollwertbereich fällt.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) zur Ermittlung des Istwertes des Hauptwicklungsstromes (I_H) liegt in Reihe zur Hauptwicklung (L1) ein Shuntwiderstand (R_S),
b) der an dem Shuntwiderstand (R_S) abgegriffene Spannungsabfall wird in einem A/D-Wandler (2) digitalisiert und anschließend dem Mikroprozessor (1) zugeführt,
c) zur Einstellung des Betriebspunktes des Motors sind Schalter (T1, ..., T4) vorgesehen, die die Hilfswicklung (L2) oder de ren Teilwicklungen (L2a, L2b) der Hauptwicklung (L1) vor schalten können,
d) die Ansteuerung der Schalter (T1, ..., T4) erfolgt mittels des Mikroprozessors (1),
e) zur Ermittlung des Wertes der Betriebsspannung wird diese über einen A/D-Wandler (3) dem Mikroprozessor (1) zugeführt,
f) der Mikroprozessor (1) weist einen Speicher zur Speicherung der im Merkmal d) des Anspruches 1 genannten Sollwertbereiche auf.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Betriebsspannungsnulldurchganges die Be triebsspannung über einen Nullpunktdetektor (4) ausgewertet wird und dem Mikroprozessor (1) zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schalter (T1, ..., T4) als Triac ausgeführt sind.