FI75030C - Foerfarande att medelst en borstloes vaexelstroemsmotor driva pumphjulet i en vaetskepump samt vaetskepump foer att utoeva foerfarandet. - Google Patents

Description

1 75030

Menetelmä harjattomalla vaihtovlrtamoottorl11a käyttää nes-tepumpun pumppupyörää sekä nestepumppu tämän menetelmän suorittamista varten

Keksintö kohdistuu menetelmään käyttää harjattomalla valhto-vlrtamoottorllla nestepumpun, erityisesti upotettavan tyhjen-nyspumpun, pumppupyörää» joka pumppu toimii suhteellisen alhaisella teholla ja suurella nostokorkeudella, jolloin moottoriin syötetään energiaa säädettävän staattisen Invertterin kautta, jonka antotaajuus on suuruusluokkaa 100-1000 Hz ja tätä antotaajuutta säädetään moottorin kuormitusta tunnustellen saadun ohjaussignaalin perusteella. Keksintö kohdistuu edelleen pumppuun menetelmän toteuttamiseksi.

Tätä lajia oleville nestepumpul11 e, esimerkiksi upotettaville tyhjennyspumpul11 e asetetaan vaatimus että on saavutettava tietty m1n1m1pa1nekorkeus.

Tämä palnekorkeus riippuu pumppupyörän k1errosluvusta, koosta sekä geometrisesta muodosta, jolloin viimeksi mainittua parametriä kuvaa ns. omi nai sk 1errosluku. Palnekorkeus H määräytyy lausekkeesta jossa n on pumppupyörän kierrosluku, nq on pumppupyörän om1-na1sklerrosluku ja P on pumppupyörän antama teho. Tätä tyyppiä olevalle pumpulle asetetaan usein suhteellisen suuren pa1-nekorkeuden vaatimus, samalla kun vaaditaan, että pumpun ulkoiset mitat ovat pieniä, ja kun pumpun sähkömoottori, harja-ton vaihtojännltemoottorl, esimerkiksi olkosuljettu epätahtl-moottorl intetään pumppuun suoraan, moottorille saadaan suurin kierrosluku 3600/3000 kierrosta minuutissa (verkkotaa-juus 60/50 Hz) käyttäen kaksinapaista moottoria, joudutaan valitsemaan pumppupyörä, jolla on erittäin alhainen ominais-kierrosluku. Alhainen omi nai sk 1errosluku taas merkitsee sitä, että on käytettävä korkeapalnepyörää, ts. pumppupyörää, jolla 2 75030 on suhteellisen suuret sisäiset häviöt sekä ahtaat kanavat, jotka helposti menevät tukkoon pumpattavan nesteen sisältämien epä puhtauksien, kuten esimerkiksi muovikelmujen ja kangaspalojen johdosta.

Monessa tapauksessa, esimerkiksi syväkaivopumppujen yhteydessä johtaa alhaisen omi naiskierrosluvun omaavan pumppupyörän käyttö sellaisiin pumppupyörän mittoihin, jotka käytännöllisesti katsoen tulevat täysin mahdottomiksi ja on kytkettävä sarjaan joukko pumppuja, joilla on sellaiset mitat, että ne voidaan viedä alas syväkaivon reikään, tai sitten kytketään sarjaan joukko pumppupyöriä, joilla on kohtuulliset mitat, yhteen ja samaan pumppupesään.

Nyt kyseistä lajia olevilla pumpuilla liittyy suoraan kytkemiseen vaihtojänniteverkkoon, jonka taajuus on 60/50 Hz, vielä eräs haittapuoli, nimittäin se haittapuoli, että pumppu-pyörän ottama teho, joka on sama kuin moottorin antama teho, vaihtelee pumpun tarvitseman painekorkeuden mukaan. Kun näin ollen pumppua käytetään muilla omi naispainekorkeutta alemmilla painekorkeuksi11 a, on usein olemassa huomattava tehoreser-vi, jota ei käytetä hyväksi.

Eräs lisäongelma on se, että pienet ulkomitat omaavien uppo-pumppujen tarve, jotka pumput on tarkoitettu laskettavaksi alas putkien tai ahtaiden kanavien läpi, on viime vuosina yhä kasvanut. Sen vuoksi on pyritty pienentämään ulkomittoja moottoritehoa pienentämättä, mikä toisaalta on johtanut pump-pupyörien säteiden pienenemiseen kuten myöskin pumppupesässä olevien 1äpivirtauskanavien pienenemiseen. Tällaset kompromissit johtavat edelleen korkeapainepyörien nimellisen hyötysuhteen pienenemiseen.

Siten keksinnön päätarkoituksena on, että määrättyä moottoria käytetään siten, että se aina työskentelee täydellä teholla, ts. niin, että edellä mainitut huomattavat tehoreservit käytetään täysin hyödyksi. Tämä tuo muassaan tietenkin sen, että moottorin hyötysuhdetta ei voida pitää maksimissaan, mutta 3 75030 nestepumpun Ja erityisesti upotettavan pumpun, pitää normaalisti pumpata nestettä n11n nopeasti kuin mahdollista riippumatta moottorin hyötysuhteesta tai energiakustannuksista. Kuten myöhemmin näytetään, voi pumpun hyötysuhde kuitenkin lisääntyä .

Julkaisusta US-4 284 943 on tunnettua käyttää vaihtovirta-moottoria staattisella InvertterlΠä. Eräässä toteutusmuodossa käsittää tunnettu käyttöjärjestelmä säätöykslkön, joka on järjestetty säätämään pumpun käyttömoottorin nopeutta niin, että rungon sisällä oleva nestepaine pidetään vakioarvossa, ts. valvotaan, että nostokorkeus rungon sisällä pidetään vakiona pumppauksen aikana riippumatta pumppuun syötettävän nesteen paineenvaihtelu1sta. Jos ts. paine kasvaa pumppuun syötetyssä nesteessä, pienenee syötetyn nesteen ja rungon sisällä olevan vaklonestepalneen välinen paine-ero, siten kuin moottorin kuormitusta ja Invertterln taajuutta muutetaan, jotta mooottorl tuottaisi vähemmän energiaa. Tämä on päinvastainen toiminta verrattuna tähän keksintöön, joka edellyttää vakloottotehoa moottoriin tunnustellun kuormituksen perusteella ja joka tästä huolimatta myös saa aikaan lisääntyneen pumppaushyötysuhteen, johtuen mahdollisuudesta käyttää juok-supyörää korkealla omi nai skierrosluvulla.

Patents Abstract of Japan, Voi. 6, No 123 (E-117) (1001), 8.7.1982 ja julkaisussa JP-5 752 396 esitetään invertterln käyttämä vaihtovlrtamoottorl. Invertterlä ohjataan kuormituksen perusteella siten, että moottori työskentelee aina maksimi hyötysuhteel1 a, mikä on täysin eri asia kun tämä keksintö.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusmerkillistä se, että mainittu ohjaussignaali 1nvertterl11 e säätää sen antotaa-juutta siten, että Invertterl syöttää moottorille olennaisesti vakiotehon, joka vastaa moottorin n1mel1istehoa.

Keksintö käsittää edelleen nestepumpun edellä mainitun menetelmän käyttämiseksi, joka käsittää pumppupesään sovitetun 4 75030 pumppupyörän, joka on sovitettu käytettäväksi harjattomalla vaihtovirtamoottori11 a, johon syötetään energiaa säädettävällä staattisella invertteri11ä, jonka antotaajuus on suuruusluokkaa 100-1000 Hz ja elimet moottorin kuormituksen tunnus-telemiseksi ja ohjaussignaalin synnyttämiseksi invertteri11 e sen antotaajuuden säätämiseksi moottorin kuormituksen perusteella, jolloin tälle nestepumpul1 e on tunnusomaista se, että mainitut elimet on järjestetty siten säätämään invertterin antotaajuutta, että moottoriin viedään olennaisesti vakio teho, joka vastaa moottorin nimel1istehoa .

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää aksiaalista leikkausta keksinnön mukaisesta nestepumpusta, kuvio 2 esittää pumppupyörän profiilia, kuviot 3-4 esittävät sopivaa staattista invertteriä kuvion 1 mukaiselle nestepumpul1 e, kuvio 5 esittää yksityiskohtaisemmin invertteriin kuuluvaa piiriä, kuvio 6 esittää kuvion 5 mukaisen piirin toimintaa, kuvio 7 esittää hyötysuhdetta n funktiona pumppupyörän omi- naiskierrosluvusta n , q kuvio 8 esittää nostokorkeuden H vastaavasti tehon käyriä funktioina nestemäärästä Q sovinnaisen pumpun osalta, ja kuvio 9 esittää samoja käyriä käytettäessä keksinnön mukaista pumppua.

Kuvi o 1 esittää ak si aali1 ei kkausta esimerkiksi va1i tus ta upotettavasta nestepumpusta. Pumppu on varustettu pumppupesä11ä 1, joka nestetiivisti ympäröi harjatonta vaihtojännitemootto-ria 2, jonka nimellisteho on esimerkiksi 4 kW. Moottorissa 2 on akseli 3, joka on laakeroitu kuulaiaakeriin 4. Akselin 3 vapaaseen päähän on kiinteästi kiinnitetty pumppupyörä 5. Pumppupesässä 1 on edelleen nestetiiviiseen tilaan sijoitettu staattinen invertteri 6, joka on sovitettu kaapelin 7

II

5 75030 kautta vastaanottamaan verkkotaajuista vaihtojännitettä sekä muuttamaan tämä vaihtojännite ensin tasajännitteeksi ja sen jälkeen vaihtojännitteeksi valitulla taajuudella. Esillä olevassa tapauksessa oletetaan moottorin 2 olevan kolmivaihe-moottori ja jännite syötetään johtojen 8, 9 ja 10 kautta staattisesta invertteristä 6. Pumppupyörä 5 on sovitettu pumppaamaan nestettä tuloaukoista 11 ja 12 pumppupyörää ympäröivään kierrekanavaan 13 ja tästä kanavasta 13 edelleen läh-töaukkoon 14, joka uppopumpun ollessa kyseessä on liitetty letkuun tai sen tapaiseen. Pumppupesän 1 yläosaan on järjestetty nostosilmukka 15, jonka kautta pumppu voidaan kiinnittää köyteen sen aiaslaskemiseksi kohtaan, josta nestettä, normaalisti vettä tai liejun sekoittamaa vettä on pumpattava ylös tietylle tasolle.

Mikäli esitetyssä suoritusesimerkissä moottoriin 8, joka sovinnaiseen tapaan on kaksinapainen ja jota syötetään taajuudeltaan 50 Hz jännitteellä invertteristä 6, viedään jännitettä taajuudella 100 Hz, nousee kierrosluku 3000 kierroksesta minuutissa 6000 kierrokseen minuutissa ja momentti pysyy muuttumattomana. Näin ollen voidaan valita pumppupyörä, jolla on kaksinkerainen omi naiskierrosluku, muiden arvojen pysyessä muuttumattomina. Jos kaksinapainen moottori korvataan nelina-paisella moottorilla, jolla on sama paino, ts. samat ulkomitat, ja taajuutta nostetaan 200 Hzriin, saadaan edelleen kierrosluku 6000 kierrosta minuutissa sekä kaksinkertainen momentti, koska nellnapaisen moottorin roottori voidaan tehdä huomattavasti suuremmaksi kuin kaksinapaisen moottorin roottori. Teho nousee samalla, koska se on funktio tulosta kierrosluku x momentti, mutta invertteri 6 on sovitettu rajoittamaan tehoa moottorin ylikuormituksen estämiseksi.

Moottorin korkeampi kierrosluku sallii siirtymisen ahtailla kanavilla varustetusta pumppupyörästä, ts. korkeapainepumppu-pyörästä avointa tyyppiä olevaan pumppupyörään ja äärimmäis-tapauksessa potkuripyörään.

6 75030

Kuviossa 2 on havainnollistettu yksinkertaistetussa muodossa eri pumppupyörätyyppejä, joilloin a) on kuvion 1 mukainen pumppupyörätyyppi, jolla on korkeampi omi naiskierrosluku n kuin sovinnaisten pumppujen pumppupyöri11ä, b) havainnollistaa Francis-tyyppistä pumppupyörää, jolla on suhteellisen väljät läpivirtauskanavat, c) esittää ns. "mixed flow" -pyörää ja d) havainnollistaa potkuri pyörää, ts. pyörää, jolla on korkein ominaiskierrosluku. Keksintö mahdollistaa tyyppejä a-d olevien pumppupyörien käytön ja sen myötä tulee mahdolliseksi käyttää pieniä pumppupesän 1 ulkomittoja ja korkeata hyötysuhdetta .

Esitetyssä suoritusesimerkissä on pumppupyörän 5 viereen ka-vitaation ilmaisemista varten sovitettu paineiskuanturi tai kiihdytysanturi 16, joka tunnustelee paineiskuja, joita syntyy nesteessä kavitaation esiintyessä, sekä johtaa invertte-riin 6 johdon 17 kautta signaalinlähtöjännitteen taajuuden pienentämiseksi ja sen myötä moottorin 2 ja pumppupyörän 5 kierrosluvun pienentämiseksi. Edelleen on esitetyssä suoritus-esimerkissä ne stetason tunnustin 18, joka johdon 19 kautta lähettää signaalin invertterille 6 taajuuden pienentämiseksi ja siten moottorin 2 ja pumppupyörän 5 kierrosluvun pienentä-mi seksi .

Sopivimmin säädetään invertteri korkealle taajuudelle ja suoritetaan samalla säätö niin, että lähtöteho pysyy vakiona, ts. moottoriteho pidetään vakiona tai ainakin olennaisesti vakiona. Mikäli nostokorkeus tai painekorkeus poikkeaa nimellisarvosta, pyrkii moottori sen vuoksi asettumaan kierrosluvul-le, joka vastaa korkeampaa taajuutta ja sen vuoksi suurempaa virtaamaa.

Keksinnön tarkoitukseen erityisesti sopivaa staattista invert-teriä selostetaan seuraavassa viitaten kuviohin 3-4. Invert-terin on edellä oletettu olevan rakennettuna pumppupesään, mutta se voi luonnollisesti myöskin muodostaa pumpusta erillisen yksikön.

Il 7 75030

Esimerkiksi valittu kuvion 3 mukainen staattinen invertteri käsittää kolmivaihetasasuuntaajan 16, jota syötetään vaihtojän-niteverkosta 61. Tasasuuntaaja 6 syöttää tasajännitettä, jolla on olennaisesti vakiosuuruinen amplitudi, johtojen 62 ja 63 kautta, jolloin johto 62 on positiivisessa potentiaalissa ja johto 63 on negatiivisessä potentiaalissa, ja jännite syötetään staattiseen muuntimeen tai invertteriin, joka käsittää kuusi kytkinelementtiä 64, 65, 66, 67, 68 ja 69, jotka tässä muodostuvat transistoreista sekä ovat sovitetut peräkkäisjärjestyksessä yhdistämään moottorin 2 napaliitännät 70, 71 ja 72 tasasuuntaajasta 60 lähtevään positiiviseen syöttöjohtoon 62 ja negatiiviseen syöttöjohtoon 63. Tarpeen vaatiessa on mahdollista transistorien asemesta käyttää tyristoreita tai vastaavia elementtejä. Kunkin transistorin yli on vastarinnan kytketty diodi 141 reaktiivisen virran vastaanottamiseksi kun kyseistä transistoria ohjataan auki. Muuttajan ohjaamiseksi syötetään ohjaussignaaleja kuviossa 4 yksityiskohtaisesti esitetyn ohjauslaitteen 79 annoista 73, 74, 75, 76, 77 ja 78. Nämä ohjaussignaalit syötetään vahvistimien 18 kautta kyseiseen transistorin kannalle. Ohjauslaite 79 on varustettu signaaliotoilla 81, 82 tunnustelu-signaaleja varten, jotka signaalit synnytetään johdon 62 tasa-virran tunnusteluun sekä johdoista 56, 57 saadun signaalioton tunnustelun perusteella. Moottorin 2 nopeutta muutetaan riippuen potentiometrin 59 (kuvio 4) tulossa 56 olevan jännitesignaalin amplitudista. Johdon 57 kautta syötetään käynnistys/pysähdys-signaali invertterille.

Ohjauslaite 79, jota on esitetty yksityiskohtaisesti kuviossa 4, käsittää tunnustelulaitteen 85 johdossa 62 kulkevan tasavir-ran amplitudin tunnustelemiseksi. Tämän virran voimakkuus on suoraan verrannollinen signaaliottojen eli signaalijohtojen 81 ja 82 väliseen jännitteeseen. Vahvistimella 86 varustetun tunnustelulaitteen 85 antosignaalit syötetään ensimmäiseen huippujänniteilmaisimeen 87, alipäästösuodattimeen 88 sekä toiseen huippujänniteilmaisimeen 89 ja vertailuelimeen 90. Ilmaisin 87 sisältää diodin 91 positiivisten signaalien läpi-päästämiseksi ja ilmaisin 90 käsittää diodin 92 negatiivisten signaalien läpipäästämiseksi. Kumpaankin ilmaisimeen kuuluu 8 75030 myöskin alipäästösuodatin. Ensimmäisen ilmaisimen 87 aikavakio on sopivimmin noin 4/f, jossa f on maksimaalinen perustaajuus moottorille 2 syötettävälle jännitteelle. Detektorin 87 esto-taajuus, -3dB, on sopivimmin kohdassa 0,1 f. Alipäästösuodat-timella 88 on sopivimmin sama estotaajuus. Toisella ilmaisimella 89 sopivimmin aikavakio noin 1/f ja estotaajuus noin 0,5 f.

Ilmaisimesta 87 saatu antosignaali syötetään ensimmäiseen säätöpiiriin 93, joka esitetään yksityiskohtaisesti kuviossa 5. Johdosta 56, 57 saatava ottosignaali syötetään ramppigeneraat-toriin 94, joka muodostuu kahdesta operaatiovahvistimesta, jotka on kytketty integroivan piirin muodostamiseksi sekä syöttämään päätepiiriin 93 kasvava ramppijännite moottorin kiihdyttäessä käynnistyksessä ja laskeva ramppijännite moottorin hidastuessa pysäytysvaiheessa. Tällöin eliminoidaan se riski, että normaalinopeudella vallitseva kuormitusvirta ylitetään kun moottori käynnistetään tai pysäytetään. Taajuuden ohjaussignaalin muutos, joka ohjaussignaali määrää moottorivirran taajuuden ja näin ollen moottorin pyörimisnopeuden ja joka signaali esiintyy johdossa 56, tulee myöskin integroiduksi ramppigene-raattorissa 94. Sen vuoksi kuluu tietty aika ennen kuin ramppi-generaattorista 94 saatu antosignaali on kokonaan muuttunut ottosignaaleja vastaavaksi.

Ensimmäisestä ilmaisimesta 27 (kuvio 5) saatu signaali syötetään vastuksen 95 kautta operaatiovahvistimen 96 toiseen ottoon.

Tätä signaalia verrataan vahvistimessa 96 vertailusignaaliin, joka säädetään säätövastuksella 97 ja joka syötetään mainittuun ottoon vastuksen 98 kautta. Vahvistimen 96 toinen otto on maa-dotettu edelleen on vahvistin takaisinkytketty vastukselle 99. Ilmaisimesta 87 tulevan signaalin ja vertailusignaalin välinen erotus synnyttää vahvistimessa 96 antosignaalin ja tämä anto-signaali syötetään edelleen vastuksen 100 ja diodin 103 kautta operaatiovahvistimen 101 toiseen ottoon, jonka vahvistimen toinen otto on maadoitettu. Ramppigeneraattorin 94 antosignaali syötetään myös mainittuun vahvistimen 101 toiseen ottoon vastuksen 102 kautta. Vahvistin 101 on takaisinkytketty kahdella vastuksella 104 ja 105 sarjassa diodin 103 kanssa. Vastuksella 11 9 75030 105 on huomattavasti pienempi vastusarvo kuin vastuksella 104 ja sopivimmin on vastusarvojen suhde noin 1:20. Jos ensimmäisen operaatiovahvistimen 96 antosignaali mitattuna diodista 103 on enemmän negatiivinen kuin toisen operaatiovahvistimen loi antosignaali mitattuna diodista 103 on positiivinen, tulee diodi 103 esijännitetyksi estosuuntaan. Suljetussa silmukassa olevan vahvistimen 101 vahvistus tulee tällöin korkeaksi ja säätöpiiri 93 toimii kuvion 6 viivan 106 mukaan, olettaen että ramppigene-raattorin 94 antosignaali on vakio. Jos ensimmäinen ilmaisimen antosignaali kasvaa sen johdosta, että tasasuuntaajan 60 tasa-virta kasvaa, tulee vahvistimen 96 antosignaali vähemmän negatiiviseksi ja tietyllä signaalitasolla, joka on kuviossa 6 merkitty 107 ja joka on ennakolta asetettu vastuksella 97, tulee diodi 103 esijännitetyksi johtosuuntaan. Tämä tarkoittaa sitä, että vahvistimen 101 vahvistus ratkaisevasti pienenee, niin että säätöpiiri 93 lähettää kuvion 6 viivan 108 mukaisen taajuudenohjaussignaalin. Tämä signaali on nolla kun signaali on noin 120 % tasosta 107. Vahvistimen 101 annosta saatava vahvistuksen ohjaussignaali syötetään jänniteohjattuun oskillaattoriin 109 ja analogiseen jakopiiriin 110. Tämä jakopiiri 110, joka on esimerkiksi kaupan saatavaa tyyppiä Analog Devices AD 534, muodostaa signaalin, joka on 1]<esjc^m /f» jossa Ijcesjc^m on moottorin sen hetkisen magneettivirran keskiarvo ja f on taajuus. Tämä signaali on hyvä mitta moottorin akselin momentille. Jänniteohjattu oskillaattori 109 synnyttää antosignaalin, jonka taajuus on verrannollinen ottojännitteeseen.

Alipäästösuodattimesta 88 saatava tasasuunnattu keskiarvosignaali vastaa moottorille 2 syötettyä tehoa, koska syöttöjohtojen 62 ja 63 jännite on olennaisesti vakio. Signaali syötetään jakopiirille 110, jossa se jaetaan vahvistimesta 101 saatavalla taajuutta ohjaavalla signaalilla, joka muodostaa ohjesignaalin moottorin pyörimisnopeuden määräämiseksi. Jakopiirin 110 anto-signaali tulee näin ollen vastaamaan moottorin vääntömomenti1le asetettavia vaatimuksia. Jakopiiristä 110 saatava antosignaali syötetään toiseen säätöpiiriin 111 ja se muodostaa ensimmäisen jänniteenohjaussignaalin. Toisesta huippuarvoilmaisimesta 89 saatava negatiivinen signaali muodostaa toisen jännitteen- 10 75030 ohjaussignaalin ja se syötetään toiseen säätöpiiriin 111, jolloin säätöpiirin 111 antosignaali tulee olemaan verrannollinen ensimmäisen ja toisen jännitteenohjaussignaalin väliseen eroon. Ilmaisimesta 89 saatava negatiivinen signaali vastaa moottorin 2 magnetointiastetta ja se saadaan negatiivisista pulsseista, jotka syötetään takaisin tasajännitelähteeseen transistorin 64-69 ollessa johtamattomassa tilassa. Ohjaamalla näitten negatiivisten pulssien amplitudia tulee mahdolliseksi saavuttaa tietty magnetointitaso moottorille ja näin ollen saavutetaan korkea teho/painosuhde sekä vältetään yli-kyllästymistä, mikä aiheuttaa häviöitä. Edellä selostetulla moottorirakenteella on sen vuoksi huomattavia etuja.

Jos tunnustelulaitteesta 85 saatava signaali ylittää tietyn arvon, tulee vertailuelimestä 90 saatava antosignaali, joka vertailuelin vertaa tätä antosignaalia säätövastuksella 112 aseteltavaan vertailusignaaliin, olemaan alhainen. Seurauksena tästä tulevat JA-porttien 116, 117 ja 118 annot 74, 76 ja 78 olemaan alhaisella tasolla. Tämä merkitsee sitä, että transistorit 65, 67 ja 69 muuttuvat johtamattomaan tilaan, niin että moottorin liitännät 70, 71 ja 72 eivät ole kytkettynä tasa-jännitelähteen negatiiviseen liitäntään eli johtoon 63. Tämä katkaisu suojaa muuttajaa transienttivirtojen aiheuttamilta vaurioilta.

Jänniteohjatun oskillaattorin 109 antosignaali syötetään ajastimeen 119, sopivimmin standardityyppiä 555 olevaan teollisuus-ajastimeen, sekä jakopiiriin 120. Jakopiiri 120 muodostuu sopivimmin ohjelmoitavissa olevasta laskimesta, joka on sovitettu lähettämään pulssijono taajuudella, joka on sama kuin ottosignaalin taajuus jettuna valitulla vakiolla. Ajastin 119 lähettää pulssijonon taajuudella, joka on sama kuin oskillaattorista 109 saatavan antotaajuuden taajuus. Pulssin leveyttä ohjataan toisesta säätöpiiristä 111 saadulla antosignaalilla. Ajastimesta 119 saatava pulssijono syötetään JA-porteille 121, 122 ja 123. Jakopiiristä 120 saatava pulssijono muodostaa kellosignaalin rengaslaskimelle 124. Rengaslaskimessa 124 varastoidaan muistiin yksi "1" ja viisi "O". Pulssijono siirtää 11 75030 laskimessa "1" laskimen annosta 125 antoon 126, tästä antoon 127 ja edelleen antoon 128, tästä annosta antoon 129 ja edelleen antoon 130, sekä tästä annosta 130 edelleen takaisin antoon 125. Tällainen laskimen 124 varastoidun "1" siirtyminen annosta 125 ja takaisin antoon 125 vastaa moottorille 2 syötetyn jännitteen perustaajuuden yhtä jaksoa. Laskimen 125 annoista 125-130 saadut antosignaalit dekoodataan TAI-porteilla 131, 132 ja 133. Kyseisen portin antosignaali on puolet ajasta korkealla tasolla ja puolet ajasta matalalla tasolla. Looginen signaalin invertteri 134 ja JA-EI-portit 135, 136, 137, 138, 139 ja 140 ovat sovitetut ohjaamaan moottorin 2 pyörimissuuntaa tarpeen vaatiessa. Porteista 131, 132 ja 133 saadut antosignaalit syötetään JA-portteihi n 116, 117, 118, 121, 122 ja 123 ohjaamaan muuttajassa olevia kytkentätransistoreita 64-69. Porttien 116, 117 ja 118 annot ovat liitetyt loogisiin signaalin inverttereihi n 142, 143 ja 144.

Koska ajastimesta 119 saatavien pulssien pulssin leveys on vakio riippumatta taajuudesta, mikäli säätöpiiristä 111 saatava signaali on vakio, tulee jännitteen perustaajuuden puolelta jaksolta laskettu keskiarvo muuttumaan samalla kun taajuus muuttuu. Keskimääräistä jännitettä voidaan edelleen säätää muuttamalla pulssin leveyttä, jota ohjataan säätöpiirillä 111 .

Taajuuden antamasta piiristä saatava taajuussignaali, joka johdon 56 kautta syötetään ramppi generaattori 11 e 94, muodostaa ohjearvon, joka määrää taajuuden ja sen mukana moottorin ki errosluvun.

Keksinnön etujen edelleen havainnollistamiseksi viitataan nyt kuvioihin 7-9. Kuvio 7 esittää suhteellisen pienen pumpun, esimerkiksi teholtaan 2-60 kW olevan pumpun hyötysuhdetta η 12 75030 funktiona omi naiskierrosluvusta n . Kuten mainittiin, on q sovinnaisten nestepumppujen pumppupyöri11ä alhainen n , esimerkiksi välillä 12 ja 24 r/min, mikä tarkoittaa s?tä, että hyötysuhde on välillä 22 ja 58 %. Niillä pumppuroottorin korkeilla ominaiskierrosluvuilla, joita voidaan käyttää keksinnön mukaisesti, tulee hyötysuhde olemaan maksimaalinen, ts. yli 70 %.

Kuvio 8 esittää pumppukäyrästöä sovinnaiselle, upotettavalle pumpulle, jonka teho on 4-10 kW. Käyrästöön on piirretty nos-tokorkeuden H käyrä metreissä ja pumppupyöräl1 e syötetty teho P ki1ovateissa, joka teho on sama kuin vaihtojännitemoottorin lähtöteho. Kuviosta 8 ilmenee, että kaksi tehoaluetta A vastaavasti B on moottorin maksimaalisen lähtötehon alapuolella. Näitä molempia alueita käytetään keksinnön mukaisesti hyväksi siten, että säätöjärjestelmä automaattisesti säätää moottorin nimellistehol1 e, ts. moottori antaa tehon P ja tästä on , max seurauksena, että kuten ilmenee kuviosta 9, joka tarkoittaa moottoriteholtaan samanlaista, mutta keksinnön mukaisesti ohjattua pumppua, voidaan käyttää korkean omi naiskierrosluvun omaavaa pumppupyörää, ja että nostokorkeus H ja/tai virtaama Q kasvavat.

Selostettua pumppua ja invertteriä voidaan muunnella eri tavoilla patenttivaatimuksien puitteissa.

Il

Claims (5)

13 75030 Patentti vaatimukset

1. Menetelmä harjattomalla vaihtovirtamoottori11 a (2) käyttää nestepumpun, erityisesti upotettavan tyhjennyspumpun, pumppupyörää (5), joka pumppu toimii suhteellisen alhaisella teholla ja suurella nostokorkeudella, jolloin moottoriin syötetään energiaa säädettävän staattisen invertterin (6) kautta, jonka antotaajuus on suuruusluokkaa 100-1000 Hz ja tätä anto-taajuutta säädetään moottorin kuormitusta tunnustellen saadun ohjaussignaalin perusteella, tunnettu siitä, että mainittu ohjaussignaali invertteri11 e (6) säätää sen antotaajuutta siten, että invertteri (6) syöttää moottorille olennaisesti vakiotehon, joka vastaa moottorin nimel1istehoa (P ). max

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi tarkoitettu nestepumppu, joka käsittää pumppupesään (1) sovitetun pumppupyörän (5), joka on sovitettu käytettäväksi harjattomalla vaihtovirtamoottori11 a (2), johon syötetään energiaa säädettävällä, staattisella 1nvertteri11ä (6), jonka antotaajuus on suuruusluokkaa 100-1000 Hz ja elimet (85, 87) moottorin kuormituksen tunnustelemi seksi ja ohjaussignaalin synnyttämiseksi 1nvertteri11 e sen antotaajuuden säätämiseksi moottorin kuormituksen perusteella, tunnettu siitä, että mainitut elimet (85, 87) on järjestetty siten säätämään invertterin antotaajuutta, että moottoriin viedään olennaisesti vakio teho, joka vastaa moottorin nimellistehoa (P ). max

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen nestepumppu, tunnettu siitä, että invertteri (6) yhdessä moottorin (2) ja pumppu-pyörän (5) kanssa on järjestetty pumppupesän (1) sisään.

1. Förfarande att medelst en borstlös växelströmsmotor (2) driva pumphjulet (5) i en vätskepump och särskilt pump-hjulet i en dränkbar pump, som arbetar med relativt läg ut-glngseffekt och hög uppfordringshöjd, varvid energi tillföres motorn medelst en reglerbar, statisk inverter (6) med en ut-