JPS59105983A - ポンプの制御方法 - Google Patents
ポンプの制御方法Info
- Publication number
- JPS59105983A JPS59105983A JP21382682A JP21382682A JPS59105983A JP S59105983 A JPS59105983 A JP S59105983A JP 21382682 A JP21382682 A JP 21382682A JP 21382682 A JP21382682 A JP 21382682A JP S59105983 A JPS59105983 A JP S59105983A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- control
- constant
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はは、可変電圧可変周波電源装置を用いてモータ
を駆動し、これを動力源としてポンプを運転する際に効
率を最大にする周波数と電圧の関係を自動的に求める制
御方法に関する。
を駆動し、これを動力源としてポンプを運転する際に効
率を最大にする周波数と電圧の関係を自動的に求める制
御方法に関する。
ポンプに要求される運転法に圧カ一定制御や流量一定制
御があるが、これらの省エネ運転法として回転&1fi
tl! 両方式が最も効果的と言われている。
御があるが、これらの省エネ運転法として回転&1fi
tl! 両方式が最も効果的と言われている。
この回転数制御は訪導電wJ機とそれを駆動する可変電
圧可変周波電源装置(以下「vvvFインバータ」とい
う)から構成され、当初はもっばら電圧・周波数比(す
なわちV/F )を一定とする運転が用いられ。
圧可変周波電源装置(以下「vvvFインバータ」とい
う)から構成され、当初はもっばら電圧・周波数比(す
なわちV/F )を一定とする運転が用いられ。
ところが、誘導電動機でtg動される負荷がポンプの場
合は、そのポンプ負荷のトルク−回転数特性が2乗逓減
特性を有するので、V/F=一定とするVVVFインバ
ータによる回転数I11]御は必ずしも効率最大の理想
特性にはならないことが分シ、ポンプ負荷に対してはV
VVFインバータによる回転a制御はV/F=一定の関
係から外れた特性で、2乗逓減に似た下に凸な理想V/
F特件の実現に努力が払われるようになった。
合は、そのポンプ負荷のトルク−回転数特性が2乗逓減
特性を有するので、V/F=一定とするVVVFインバ
ータによる回転数I11]御は必ずしも効率最大の理想
特性にはならないことが分シ、ポンプ負荷に対してはV
VVFインバータによる回転a制御はV/F=一定の関
係から外れた特性で、2乗逓減に似た下に凸な理想V/
F特件の実現に努力が払われるようになった。
しかしながら、この理想V/F特性を梢度よく実現する
ことは必ずしも容易ではながったため、一般には近似特
性が用いられ、結果的に効率最大の最適特性から外れた
運転となり、省エネ効果は十分発揮できなかった。
ことは必ずしも容易ではながったため、一般には近似特
性が用いられ、結果的に効率最大の最適特性から外れた
運転となり、省エネ効果は十分発揮できなかった。
すなわち、VVVFインバータ電源装置に特定のV/F
出力特性をもたせるためには、VVVFインバータの制
御部に、予め特定のV/F%性(V/Fパターン)を設
定しておくための関数発生器が必要であるが、このV
/ Fパターンの設定は以下に述べるように極めて面倒
な手順と労力を必要とし、精度を高めることも容易では
なかった。
出力特性をもたせるためには、VVVFインバータの制
御部に、予め特定のV/F%性(V/Fパターン)を設
定しておくための関数発生器が必要であるが、このV
/ Fパターンの設定は以下に述べるように極めて面倒
な手順と労力を必要とし、精度を高めることも容易では
なかった。
では、そのV/Fパターンにおける最適曲線Eを求める
手段を述べる。
手段を述べる。
■ い壕、第1図にその特性の一例をTLで示すように
、ポンプの速度−トルク特性を求める。τ、。
、ポンプの速度−トルク特性を求める。τ、。
τ2.τ、はモータのトルクニー回転数Nである。
■ 次に、ポンプの速度−トルク特性に対して、これを
駆動するに必要な所要電力が最小となる周波数Fと゛尻
座Vの関係を求める。
駆動するに必要な所要電力が最小となる周波数Fと゛尻
座Vの関係を求める。
@ 先ず、ポンプの速度−トルク特性TL上の一点(”
4 + Tl )を選ぶ。
4 + Tl )を選ぶ。
■ 周波数Fを適当な間隔で変化させたとき、モータの
速度(回転数N)−)ルク(T)特性曲線が曲線T、上
の点(N□、T工)を通るように、周波ばFの変化に対
応するモータの端子電圧Vを述−計算で求めていくと、
値数のF、Vの組合せができる。これらの組み合せをF
’−V座標面上にプロットすると、第2図の曲線B工が
得られる。
速度(回転数N)−)ルク(T)特性曲線が曲線T、上
の点(N□、T工)を通るように、周波ばFの変化に対
応するモータの端子電圧Vを述−計算で求めていくと、
値数のF、Vの組合せができる。これらの組み合せをF
’−V座標面上にプロットすると、第2図の曲線B工が
得られる。
■ 一方、前述の複数の点(F、V)に対応してポンプ
駆動に必要な動力Pを、これまた逐一計算で求めていく
と、複数のv、Pの組合せができる。これらの組み合せ
をV−P座標面上にプロットすると、第3図の曲線D工
が得られる。
駆動に必要な動力Pを、これまた逐一計算で求めていく
と、複数のv、Pの組合せができる。これらの組み合せ
をV−P座標面上にプロットすると、第3図の曲線D工
が得られる。
■ この動力曲flJD1上の動力最小点d10に対応
する曲線B□上の点b1oとする。このb□。点がポン
プの速度−トルク特性面M TL上の一点(N□、T工
)における最適動作点となる。
する曲線B□上の点b1oとする。このb□。点がポン
プの速度−トルク特性面M TL上の一点(N□、T工
)における最適動作点となる。
■ 次に、ポンプの速度−トルク特性曲線T上り
の第二の点(N2 + T2 )を選定し、前述と同様
な手順で動力最小点d20に対応するb20を求める。
な手順で動力最小点d20に対応するb20を求める。
[株] そして、ポンプの速度−トルク特性曲線TL上
で適当な間隔をとシ、第三点以降の点を選び以下前述と
同様な手順で破適動作点を求めていくと、この最適点を
結ぶ曲線Eが得られる。
で適当な間隔をとシ、第三点以降の点を選び以下前述と
同様な手順で破適動作点を求めていくと、この最適点を
結ぶ曲線Eが得られる。
■ ところが、周波数Fの変化に対応するモータの端子
電圧Vを計算で求める方法は、次に述べるごとく極めて
面倒である。
電圧Vを計算で求める方法は、次に述べるごとく極めて
面倒である。
適当な周波数F(但し、このFlに対する同期速度N8
FI > N4 )を選び、7ぼ圧Vをある値vjに仮
定して、N1. Fi、 V、 を適当な銹導電動機の
トルクの計算式に代入してトルクTを求める。
FI > N4 )を選び、7ぼ圧Vをある値vjに仮
定して、N1. Fi、 V、 を適当な銹導電動機の
トルクの計算式に代入してトルクTを求める。
OこのトルクT−b″−T工よシ小さければ前記の電圧
Vよシ少し大きいVの値を選び、逆にトルクT工より大
きければ前記■よシ少し小さいVの値を選んで、両者同
様な計算をする。
Vよシ少し大きいVの値を選び、逆にトルクT工より大
きければ前記■よシ少し小さいVの値を選んで、両者同
様な計算をする。
■ 計算によるトルクTがT工に近い値になるまで前述
の計述の計算手順を何回も繰シ返すことになる。
の計述の計算手順を何回も繰シ返すことになる。
■ 精度を上げるためには、ポンプの連反(回転数)−
トルク特性曲線上の多くの点について前述の最適点を求
める必要があり、さらに、このうちの7点についても最
小動力点の近傍ではかなυ極め細かい間隔で(v、p)
および(F、V)の関係を求めなければならないので実
用にならない。
トルク特性曲線上の多くの点について前述の最適点を求
める必要があり、さらに、このうちの7点についても最
小動力点の近傍ではかなυ極め細かい間隔で(v、p)
および(F、V)の関係を求めなければならないので実
用にならない。
■ 実用に供しようとすると、必然的に極〈粗い近似で
我慢せざるを得なる。
我慢せざるを得なる。
さらにその外の従来手段の欠点として、■ ポンプの速
度(回転数)−トルク特性曲線TLを計算で求めること
はできるが、精度よく計算で求めることは困雌である。
度(回転数)−トルク特性曲線TLを計算で求めること
はできるが、精度よく計算で求めることは困雌である。
■ 曲線T、、、を実測で求めれば、前記精度の問題は
解決されるが、実際の機械(モータ、ポンプ)や駆動電
源装置が揃う以前に、最適曲線Eを求められないことが
欠点である。
解決されるが、実際の機械(モータ、ポンプ)や駆動電
源装置が揃う以前に、最適曲線Eを求められないことが
欠点である。
■ 更に、前述のポンプの速度(回転数)−トルク特性
曲線TLは定圧力制御、定流量制御等の運転条件によっ
て大きく変わる。当然ポンプそのものの特性によっても
曲線TLは影響をうける。
曲線TLは定圧力制御、定流量制御等の運転条件によっ
て大きく変わる。当然ポンプそのものの特性によっても
曲線TLは影響をうける。
そこで本発明は、これらの欠点を解決するために、回転
数制御の安定状態を検出して、一定短時間、本来の1b
u御ループ(例えば、定圧力制御、定流MllfU御等
)を無効にする一方、前記安定時の回転数を設定値とす
る回転数制御ループを有効にして回転数を固定しておき
、この間にV/F比を適当に再製にすることによシ効率
最大となるV/Fを見い出し、前記一定短時間経過後は
、効率を最大にする前記V/F比を前記検出回転数にお
けるそれ筐でのV/F設定値と入れ替えて、再び前記本
来の1tflJ御ループを有効にするようにした学習機
能を有するVVVFインバータによるポンプの制御方法
を提供することを、その目的とする。
数制御の安定状態を検出して、一定短時間、本来の1b
u御ループ(例えば、定圧力制御、定流MllfU御等
)を無効にする一方、前記安定時の回転数を設定値とす
る回転数制御ループを有効にして回転数を固定しておき
、この間にV/F比を適当に再製にすることによシ効率
最大となるV/Fを見い出し、前記一定短時間経過後は
、効率を最大にする前記V/F比を前記検出回転数にお
けるそれ筐でのV/F設定値と入れ替えて、再び前記本
来の1tflJ御ループを有効にするようにした学習機
能を有するVVVFインバータによるポンプの制御方法
を提供することを、その目的とする。
第7図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
/は圧力H8あるいは流量Q8を設定する設定器、コは
減算器、3は自動切替スイッチ(J/、3コ はその接
点)、≠はP(比例)・I(ff1分)・D(微分)調
節計、jはコンピュータシステム(5/ハA/Dコンバ
ータ、5.2は中央処理装置、53と5りはD/Aコン
バータ)、乙はインバータ、7は誘導′電動機、rはポ
ンプ、りは圧力検出器、10は電源、//は電力計、/
コはザンプルホールド回路、/3は単位時間の変動回転
数検出器である。
減算器、3は自動切替スイッチ(J/、3コ はその接
点)、≠はP(比例)・I(ff1分)・D(微分)調
節計、jはコンピュータシステム(5/ハA/Dコンバ
ータ、5.2は中央処理装置、53と5りはD/Aコン
バータ)、乙はインバータ、7は誘導′電動機、rはポ
ンプ、りは圧力検出器、10は電源、//は電力計、/
コはザンプルホールド回路、/3は単位時間の変動回転
数検出器である。
通常は、スイッチ3は上側の接点3/にあシ圧カ一定制
御がなされ、設定圧力H3と検出圧力HfO差からPI
DID調節計上って周波数F指令が得られ、コンピュー
タシステムjを介してインバータに与えられる。
御がなされ、設定圧力H3と検出圧力HfO差からPI
DID調節計上って周波数F指令が得られ、コンピュー
タシステムjを介してインバータに与えられる。
インバータtは周波数F、電圧v指会に応じた周波数と
電圧を誘導電動機7へ与え、ポンプlを駆動する。圧力
検出器りによって検出されたボンンプ吐出圧(検出圧力
)Hfは設定圧力H8と比較され、H8と等しくなるよ
うに制御される。ここで、流量Q、を設定器/に設定し
圧力検出器りに代えて流量検出器で流量を検出し、検出
流量Qfとして減算器コヘ帰還させれば、流量一定制御
が行なわれる。
電圧を誘導電動機7へ与え、ポンプlを駆動する。圧力
検出器りによって検出されたボンンプ吐出圧(検出圧力
)Hfは設定圧力H8と比較され、H8と等しくなるよ
うに制御される。ここで、流量Q、を設定器/に設定し
圧力検出器りに代えて流量検出器で流量を検出し、検出
流量Qfとして減算器コヘ帰還させれば、流量一定制御
が行なわれる。
さて1周波数Fに対する最適な電圧■の値は一定の関係
にあシ、7個の関数発生器でよい訳であるが、本発明は
このパターンを学習的に求めていくものである。まず、
学習に入る前にV/F一定として周波数Fと電圧■のデ
ータを覚えこませておく。
にあシ、7個の関数発生器でよい訳であるが、本発明は
このパターンを学習的に求めていくものである。まず、
学習に入る前にV/F一定として周波数Fと電圧■のデ
ータを覚えこませておく。
このようにして運転を行なっている場合に、負荷が時間
に対して変動せず、一定となるときがある。このとき、
回転数も一定となるのでこの回転数の単位時間当りの変
動量を単位時間の変動回転数検出器/3にて検出し、こ
れが一定の値以下となシ回転数が一定となったことを検
知したさいに、スイッチ3を下側の接点3.2に倒して
回転数一定制御に入る。設定回転数はスイッチ/3が3
.2.側に倒される直前の検出回転数Niの値である。
に対して変動せず、一定となるときがある。このとき、
回転数も一定となるのでこの回転数の単位時間当りの変
動量を単位時間の変動回転数検出器/3にて検出し、こ
れが一定の値以下となシ回転数が一定となったことを検
知したさいに、スイッチ3を下側の接点3.2に倒して
回転数一定制御に入る。設定回転数はスイッチ/3が3
.2.側に倒される直前の検出回転数Niの値である。
回転数一定制御下で周波数Fを走査すると、第1図を用
いて説明したようにこれに従って電圧Vが変わシ、また
、インバータtへの供給Ia力Pも変わる。
いて説明したようにこれに従って電圧Vが変わシ、また
、インバータtへの供給Ia力Pも変わる。
ところがこのとき第3図を用いて説明したように、縦軸
に電力P、横軸に周波数Fをとれば、電力Pは周波iF
V:、対して下に凸な曲線となり、′電力計が最小とな
る周波数F、定電圧の組会せか1つ存在する。
に電力P、横軸に周波数Fをとれば、電力Pは周波iF
V:、対して下に凸な曲線となり、′電力計が最小とな
る周波数F、定電圧の組会せか1つ存在する。
このようにして、最適な周波数F、定電圧の組合せが求
められると、スイッチ3が上側接点3/に倒され、元の
圧カ一定制御あるいは流量一定制御に戻る。このとき求
められた最適の周波数F、定電圧の組合せが、これに最
も近い値の過去のデータと入れ換えられ、このとき以降
は最適周波数F。
められると、スイッチ3が上側接点3/に倒され、元の
圧カ一定制御あるいは流量一定制御に戻る。このとき求
められた最適の周波数F、定電圧の組合せが、これに最
も近い値の過去のデータと入れ換えられ、このとき以降
は最適周波数F。
電圧Vを用いて運転される。
以上の運転を繰p返していくと、遂には最初セットされ
た周波数F、定電圧のデータが全てリフレッシュされ、
省エネの点で最も効果的な運転をすることが可能となる
。
た周波数F、定電圧のデータが全てリフレッシュされ、
省エネの点で最も効果的な運転をすることが可能となる
。
学習過程をとるのが回転数N一定としたのは、経験的に
吐出圧力N一定や流量Q一定では応答性が悪くなるので
、学習過程における周波1p、z圧Vの走査の時間が短
縮できないからで、回転数N一定制御下で行なうことに
より短時間で学習することができる。
吐出圧力N一定や流量Q一定では応答性が悪くなるので
、学習過程における周波1p、z圧Vの走査の時間が短
縮できないからで、回転数N一定制御下で行なうことに
より短時間で学習することができる。
このため、圧カ一定制御または流址一定?tilJ御中
゛に、本来の制御から切シ放している時間が短くなシ
、学習結果が正確になるからである。本来のjffff
御から切り放している時間が長けれは、負荷液勅によっ
てポンプの動作点が敦わる可能性が大きくなり、学習効
果が悪くなる。
゛に、本来の制御から切シ放している時間が短くなシ
、学習結果が正確になるからである。本来のjffff
御から切り放している時間が長けれは、負荷液勅によっ
てポンプの動作点が敦わる可能性が大きくなり、学習効
果が悪くなる。
省エネという点では、システムが最も効率的テあればよ
いので、効率が最大となるよう学習をしテ行くことも考
えられるが、インバータ乙の入力とポンプどの正味の出
力を知ることが必要であシ、後者には圧力と流量を知る
ことが不可欠である。
いので、効率が最大となるよう学習をしテ行くことも考
えられるが、インバータ乙の入力とポンプどの正味の出
力を知ることが必要であシ、後者には圧力と流量を知る
ことが不可欠である。
圧力11i1J御時に91f、置針を用いるのは、コス
トが置くつき不経済である。
トが置くつき不経済である。
このため、配管系の損失抵抗が震動せず、回転数が一定
であればポンプざの正味の出力は一定で3、あるので、
このことを利用して圧力(流量)のみの検出器があれば
学習可能な手段で、かつ効率が最大、すなわちインバー
タ6の入力が最小と7よる周波mF、’を圧Vの組合せ
を求める方法が提案さ!する。
であればポンプざの正味の出力は一定で3、あるので、
このことを利用して圧力(流量)のみの検出器があれば
学習可能な手段で、かつ効率が最大、すなわちインバー
タ6の入力が最小と7よる周波mF、’を圧Vの組合せ
を求める方法が提案さ!する。
しかして、本発明は、圧カ一定や流盆一定の制御に限る
ことなく、末端圧一定制御、水位一定副御などにも利用
できる。
ことなく、末端圧一定制御、水位一定副御などにも利用
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はポンプの速夏−トルク特性とモータの回転数−
トルク特性図、第2図および第3図はポンプの速度−ト
ルク特性に対してこれを駆動するに必要な所要電力が最
小となる周波数・電圧の関係解析図、第グ図は本発明の
一実施例におけるその構成を示すブロック図である。 /・・・圧力I(8(あるいは流量Q、)設定器コ・・
・減算器 3・・・自動切替スイッチで3/と32はその接点≠・
・・PID調節計 !・・・コンピュータシステム S/・・・A/Dコンバータ 5ツ・・用コ央処理装置 53、S’l・・・D/Aコンバータ t・・・インバータ 7・・・訪導心動機 r・・・ポンプ タ・・・圧力(あるいは流量)検出器 10・・・′醒源 //・・・電力計 /2・・・サンプルホールド回路 /3・・・単位時間の変動回転数検出器POWer・・
・インバータへの供A台電力a・・情動切替スイッチへ
の切換指令 b・・・サンプルボールド回路/2へのサンプルホール
ド指令。 出願人代理人 猪 股 清
トルク特性図、第2図および第3図はポンプの速度−ト
ルク特性に対してこれを駆動するに必要な所要電力が最
小となる周波数・電圧の関係解析図、第グ図は本発明の
一実施例におけるその構成を示すブロック図である。 /・・・圧力I(8(あるいは流量Q、)設定器コ・・
・減算器 3・・・自動切替スイッチで3/と32はその接点≠・
・・PID調節計 !・・・コンピュータシステム S/・・・A/Dコンバータ 5ツ・・用コ央処理装置 53、S’l・・・D/Aコンバータ t・・・インバータ 7・・・訪導心動機 r・・・ポンプ タ・・・圧力(あるいは流量)検出器 10・・・′醒源 //・・・電力計 /2・・・サンプルホールド回路 /3・・・単位時間の変動回転数検出器POWer・・
・インバータへの供A台電力a・・情動切替スイッチへ
の切換指令 b・・・サンプルボールド回路/2へのサンプルホール
ド指令。 出願人代理人 猪 股 清
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 X 可変周波数可変電圧の電動機駆動装置を用いてモー
タを駆動しこれによってポンプの吐出圧一定制御または
流量一定制御を行なう手段において、 運転中の回転数変動量が僅少であることを検知して、−
たん回転数一定制御に移行し、その1blj御状態で電
力消費量が最小となるモータの周波数と電圧の組合せを
求め、再度吐出圧一定制御または流量一定制御に戻り、
求めたモータの周波数と電圧の組合せに従って運転する
ことを特徴とするポンプの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21382682A JPS59105983A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | ポンプの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21382682A JPS59105983A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | ポンプの制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59105983A true JPS59105983A (ja) | 1984-06-19 |
Family
ID=16645660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21382682A Pending JPS59105983A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | ポンプの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59105983A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004156593A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-06-03 | Sayama Seisakusho:Kk | 給水方法 |
CN110939560A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-03-31 | 姚福来 | 水泵机组节电寻优运行方法和切换点确定方法 |
-
1982
- 1982-12-08 JP JP21382682A patent/JPS59105983A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004156593A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-06-03 | Sayama Seisakusho:Kk | 給水方法 |
JP4532876B2 (ja) * | 2002-10-16 | 2010-08-25 | 株式会社佐山製作所 | 給水方法 |
CN110939560A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-03-31 | 姚福来 | 水泵机组节电寻优运行方法和切换点确定方法 |
WO2021088620A1 (zh) * | 2019-11-04 | 2021-05-14 | 姚福来 | 水泵机组节电寻优运行方法和切换点确定方法 |
CN110939560B (zh) * | 2019-11-04 | 2021-09-14 | 姚福来 | 水泵机组节电寻优运行和切换点确定方法 |
DE112020000196B4 (de) | 2019-11-04 | 2023-02-23 | Fulai YAO | Betriebsverfahren zur Energiesparoptimierung und Schaltpunktbestimmung für ein Wasserpumpenaggregat |
US11719233B2 (en) | 2019-11-04 | 2023-08-08 | Fulai YAO | Power-saving optimization operation method and switching point determining method for water pump unit |
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