DE3210082A1 - Method and circuit arrangement for regulating the rotation speed of a pump motor - Google Patents
Method and circuit arrangement for regulating the rotation speed of a pump motorInfo
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Abstract
Description
"Verfahren und Schaltungsanordnung zur Regelung "Procedure and circuit arrangement for regulation
der Drehzahl eines Pumpenmotors" Die Erfindung bezieht sich auf. ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl eines Pumpenmotors, wobei-die Schaltungsanordnung einen Strommeßkreis und in der Speiseleitung des Motors angeordnete und von dem Strommeßkreis über einen Steuerkreis gesteuerte Elemente zur Steuerung des Motorstroms enthält. the speed of a pump motor "The invention relates to. a method and a circuit arrangement for regulating the speed of a pump motor, wherein-the circuit arrangement has a current measuring circuit and in the feed line of the motor arranged and controlled by the current measuring circuit via a control circuit elements for controlling the motor current.
Schaltungsanordnungen, die nach diesem Prinzip aufgebaut sind, dienen dazu, die Pumpendrehzahl auf einem eingestellten Wert konstant zu halten.Circuit arrangements that are constructed according to this principle are used to keep the pump speed constant at a set value.
Beim praktischen Betrieb von Pumpen, z.B. in Heizungskreisläufen tritt jedoch das Problem auf, daß der Leitungswiderstand sich durch Verengung des Querschnittes an einer oder an mehreren Stellen ändert. Dies bedeutet, daß die Pumpe einen höheren Durchflußwiderstand zu überwinden hat und infolge dessen eine höhere Antriebsleistung von dem antreibenden Elektromotor fordert. Gleichwohl fällt die Pumpendrehzahl hierbei ab, wenn nicht durch eine bekannte Stabilisatorsohaltung die Drehzahl konstant gehalten wird.In the practical operation of pumps, e.g. in heating circuits however, there is the problem that the line resistance increases by narrowing the cross section changes in one or more places. This means that the pump a has to overcome higher flow resistance and, as a result, a higher drive power demands from the driving electric motor. At the same time, the pump speed drops from, if the speed is not kept constant by a known stabilizer guard will.
In Heizungskreisläufen bedeutet jedoch eine Querschnittsverengung, daß weniger Wärmeenergie verlangt wird. Die Pumpe könnte also nun langsamer laufen. Dies hätte susätzlich.den Vorteil, daß Kapitationserscheinungen an den verengten Stellen der Rohrleitung oder eine schießende Strömung in diesen Bereichen vermieden wird, so daß kein Knallen oder Pfeifen in der Rohrleitung auftritt.In heating circuits, however, a narrowing of the cross-section means that less thermal energy is required. The pump could now run more slowly. This would have the additional advantage that capitation phenomena on the narrowed Avoid placing the pipeline or a shooting current in these areas so that no popping or whistling occurs in the pipeline.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Regeln der Dreh zahl eines Pumpenmotors zu schaffen, welches bei erhöhtem Durchflußwiderstand in der Pumpenleitung die Pumpendrehzahll .heraufzusetzen'und bei vermindertem Strömungswiderstand die1 Drehzahl herabzusetzen vermag.The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement and to provide a method for regulating the speed of a pump motor, which if there is an increased flow resistance in the pump line, the pump speed should be "increased" and can reduce the speed with reduced flow resistance.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Drehzahlen eines Pumpenmotors vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Drehzahl in Abhängigkeit von einein Strommeßsignal gesteuert wird, das dem Leistungsbedarf und damit dem Druck in einer Pumpenleitung in vorgegebener Weise, d.h. abhängig von der Bauart der Pumpe proportional ist, und daß die Drehzahl bei höherem Leistungsbedarf erhöht und bei geringerem Leistungsr bedarf herabgesetzt und die Stromaufnahme auf einen einstellbaren Wert eingeregelt wird.To solve this problem, the invention provides a method for regulating the speeds of a pump motor, which is characterized by that the speed is controlled as a function of a current measurement signal that the Power requirement and thus the pressure in a pump line in a specified manner, i.e. proportional to the design of the pump, and that the speed is at Increased power requirement and reduced with lower power requirement and the power consumption is regulated to an adjustable value.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens geht von einer Schaltung der eingangs genannten Art aus und sieht vor, daß eine in einer Speiseleitung angeordnete Entstördrossel als Transformator ausgebildet ist, und daß die Sekundärwicklung dieses Transformators als Abgriff für den Strommeßkreis verwendet wird.A circuit arrangement for carrying out this method is based on a circuit of the type mentioned and provides that one in a Feed line arranged interference suppression choke is designed as a transformer, and that the secondary winding of this transformer as a tap for the current measuring circuit is used.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Further refinements of the invention emerge from the claims and the description below.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, daß ein Temperaturmeßkreis vorgesehen ist, der mit dem Steuerkreis verbunden ist, und der die Temperatur in einer an die Pumpe angeschlossenen Heizungsleitung mißt.A particularly advantageous embodiment of the invention also provides before that a temperature measuring circuit is provided which is connected to the control circuit and the temperature in a heating pipe connected to the pump measures.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1:- schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2: rein schematisch in einem Druckschaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 3: rein schematisch und in Form eines Blockschaltbildes ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 4: ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4a: ein anderes Ausführungsbeispiel einer Strommeßschaltung nach Fig. 4 und Fig. 5: ein Schaltbild einer fünften Ausführungsform der Erfindung.The invention is exemplified below with reference to the drawings explained in more detail, namely Fig. 1: - schematically shows an embodiment of the Invention, Fig. 2: purely schematically in a printed circuit diagram, a second embodiment, 3: purely schematically and in the form of a block diagram, a third exemplary embodiment of the invention, FIG. 4: a circuit diagram of a fourth embodiment of the invention, Fig. 4a: another embodiment of a current measuring circuit according to Fig. 4 and 5: a circuit diagram of a fifth embodiment of the invention.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 1 gezeigt. Ein Pumpenmotor 1 wird über zwei Zuleitungen 2, 3 gespeist. Zur Entstörung ist zwischen den Zuleitungen ein Kondensator 4 und in der einen Zuleitung 5 eine Drosselspule 5 geschaltet.A first exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. A pump motor 1 is fed via two supply lines 2, 3. For interference suppression is between a capacitor 4 in the feed lines and a choke coil in one feed line 5 5 switched.
Die Drosselspule bildet erfindungsgemäß die Primärwicklung eines Trafos, dessen Sekundärwicklung 6 an einem Strommeßkreis 7 angeschlossen ist. Dieser enthält als wesentliche Bestandteile einen Gleichrichter 8, einen nachgeschalteten Glättungskondensator 9 und einen Potentiometer 10.According to the invention, the choke coil forms the primary winding of a transformer, the secondary winding 6 of which is connected to a current measuring circuit 7. This contains as essential components a rectifier 8, a downstream smoothing capacitor 9 and a potentiometer 10.
Der Spannungsabfall an dem Potentiometer stellt ein Maß für den Stromfluß durch die Drossel 5 dar.The voltage drop across the potentiometer is a measure of the current flow through the throttle 5.
Der Ausgang.des-Strommeßkreises 7 ist über einenOptokoppler 11 an einen Steuerkreis 12 angeschlossen,- vor dessen Eingang ein Anpassungswiderstand- 13 geschaltet ist.The output of the current measuring circuit 7 is on via an optocoupler 11 a control circuit 12 connected, - in front of its input a matching resistor- 13 is switched.
Die Stromversorgung des Steuerkreises 12 erfolgt durch einen Gleichrichter 14, der über Leitungen 15, 16 an die Zuleitungen 2, 3 des Pumpenmotors gelegt ist.The power supply to the control circuit 12 is provided by a rectifier 14, which is connected to the supply lines 2, 3 of the pump motor via lines 15, 16.
Der Steuerkreis umfaßt im wesentlichen eine Zenerdiode 17 und einen UniJunction Trans-istor 18, der einen TRIAC 19 in der einen Zuleitung 3 schaltet. Abweichend von bekannten Steuerschaltungen ist der Steuerkreis 12 so ausgelegt, daß bei hohem Stromfluß in der Zuleitung 3 die Drehzahl des Pumpenmotors.erhöht und bei geringerem Stromfluß erniedrigt wird.The control circuit essentially comprises a Zener diode 17 and one UniJunction Trans-istor 18, which switches a TRIAC 19 in one supply line 3. In a departure from known control circuits, the control circuit 12 is designed in such a way that that with a high current flow in the supply line 3, the speed of the pump motor increases and is decreased when the current flow is lower.
Diese Maßnahme bewirkt, daß die Pumpe bei erhöhtem Strömungswiderstand in einer von ihr gespeisten Leitung mit erhöhter Leistung, d.h. mit erhöhter Drehzahl betrieben wird. Der Pumpenmotor wird dann zweckmäßigerweise als Asynchron-Käfigläufer-Motor ausgebildet.This measure causes the pump with increased flow resistance in a line fed by it with increased power, i.e. with increased speed is operated. The pump motor is then expediently an asynchronous squirrel cage motor educated.
Die Erfindung ist aber auch auf Drehstrommotoren anwendbar.However, the invention can also be applied to three-phase motors.
Hier kann nach dem Prinzipschaltbild nach Figur 2 Jede der Zuleitungen R.S.T zu dem Pumpenmotor 20 je eine als-Trafo ausgebildete Drossel 21 bzw. 22 bzw. 23 enthalten, denen die o.a. Schaltkreise nachgeschaltet sind. Jede der Zuleitungen enthält dann ein entsprechendes gesteuertes Element 27. Durch das gewählte .Ubersetzungsverhältnis an den Trafos kann sekundärseitig eine ausgewählte Spannung abgegriffen werden, um z.B. eine Umschaltung von Sternauf Dreieckschaltung mittels Relais oder Relais mit elektronischen Schaltern zu bewirken.Here, according to the basic circuit diagram according to FIG. 2, each of the supply lines R.S.T for the pump motor 20 each have a choke 21 or 22 or a transformer designed as a transformer. 23, which are followed by the above-mentioned circuits. Each of the leads then contains a corresponding controlled element 27. By means of the selected transmission ratio A selected voltage can be tapped on the secondary side of the transformers, e.g. to switch from star to delta connection by means of relays or relays to effect with electronic switches.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 wird der Pumpenmotor 30 ebenfalls über eine Drehstromleitung R.S.T gespeist. Hier ist aber lediglich in der einen Zuleitung T eine Drossel 31 angeordnet. Sie bildet die Primärseite eines Trafos mit drei sekundärseitigen Abgriffen 32, 33, 34 für entsprechende Steuerkreise, die Elemente 35 in den Zuleitungen steuern.In the embodiment of Figure 3, the pump motor 30 is also Supplied via a three-phase line R.S.T. But here is only in one Feed line T a throttle 31 is arranged. It forms the primary side of a transformer with three secondary-side taps 32, 33, 34 for corresponding control circuits that Control elements 35 in the supply lines.
In dem Beispiel nach Figur 4 ist der Pumpenmotor durch drei Wicklungen 41, 42, 43 angedeutet und von vier Zuleitungen R.S.T.N gespeist, also in Sternschaltung mit Nulleiter betrieben. Zwischen die Zuleitungen sind Kondensatoren 52 geschaltet.In the example of Figure 4, the pump motor is through three windings 41, 42, 43 indicated and fed by four R.S.T.N leads, i.e. in star connection operated with neutral. Capacitors 52 are connected between the supply lines.
Zwischen Nulleiter und einer der Phasenleitungen (T) ist eine Drossel 44 geschaltet, die sekundärseitig einen Strommeßkreis 45 mit zwei Ausgängen speist. Der Strommeßkreis enthält einen temperaturabhängigen Widerstand (Thermistor) 46. Dieser ist in die von der Pumpe gespeiste Leitung geschaltet und bewirkt eine temperaturabhängige Steuerung der Motordrehzahl von den Steuerkreisen 47 und 48 her, die entsprechend dem Steuerkreis 12 nach Figur 1 aufgebaut sind und ihrerseits über Optokoppler 49 an den Strommeßkreis 45 angeschlossen sind.There is a choke between the neutral conductor and one of the phase lines (T) 44 switched, which on the secondary side feeds a current measuring circuit 45 with two outputs. The current measuring circuit contains a temperature-dependent resistor (thermistor) 46. This is connected to the line fed by the pump and has a temperature-dependent effect Control of the engine speed from the control circuits 47 and 48, the corresponding the control circuit 12 according to FIG. 1 and in turn via optocouplers 49 are connected to the current measuring circuit 45.
Als gesteuerte Elemente sind zwei TRIACS 50, 51 vorgesehen, die zwischen die drei Zuleitungen R.S.T -gelegt sind.Two TRIACS 50, 51 are provided as controlled elements, which between the three R.S.T leads are laid.
Diese Schal tungs art der gesteuerten Elemente bewirkt nicht nur eine vollständige Motorsteuerung, vielmehr bringt sie auch eine Einsparung von 1/3 des Schaltungsaufwandes für sonst drei Drehstromzuleitungen.This type of circuit of the controlled elements does more than just one full motor control, rather it also brings a saving of 1/3 of the Circuit effort for otherwise three three-phase supply lines.
Statt einer Motorsteuerung mittels TRIACS kann natürlich auch eine solche mit Thyristoren verwendet werden.Instead of a motor control using TRIACS, a those with thyristors are used.
Es ist ersichtlich, daß der durch die gesteuerten Elemente veränderte Motorstrom als Rückführgröße in den Strommeßkreis eingeht, so daß eine vollständige Regelschleife entsteht, die mittels der Potentiometer (io und 13 in Figur 1) eingestellt werden kann.It can be seen that the changed by the controlled elements Motor current enters the current measuring circuit as a feedback variable, so that a complete Control loop is created, which is set by means of the potentiometer (io and 13 in Figure 1) can be.
Figur 4a zeigt einen Strommeßkreis 55, der anstelle des Strommeßkreises 45 der Figur 4 eingesetzt werden kann.FIG. 4a shows a current measuring circuit 55 which, instead of the current measuring circuit 45 of Figure 4 can be used.
Die Signalauskopplung erfolgt über einen Transformator 54, die Auskopplung des Steuersignals über Elemente 59 eines Optokopplers, die die Elemente 49 nach Figur 4 ersetzen. Der Strommeßkreis 55 ist als Microcomputer ausgebildet, der auf seiner Eingangsseite einen Verstärker 56 enthält und dessen Kernstück ein integrierter Schaltkreis 57 ist. Die Arbeitsweise ergibt. sich für den Fachmann aus der Zeichnung.The signals are decoupled via a transformer 54, the decoupling the control signal via elements 59 of an optocoupler, which the elements 49 according to Replace Figure 4. The current measuring circuit 55 is designed as a microcomputer that is based on its input side contains an amplifier 56 and its core is an integrated one Circuit 57 is. The way of working results. for the skilled person from the drawing.
Da Drehstrommotoren mit Steuerschaltungen nach Figur 4 eine manchmal störende Geräuschentwicklung zeigen, wurde die Schaltung.nach Figur 4a entwickelt. Sie bewirkt einen J t tbgleich. Beim Betrieb mit einer Schaltungsanordnung nach Figur 4 können Phasenverschiebungen auftreten, die mit dem Strommeßkreis 55 abgetastet und abgeglichen werden.Since three-phase motors with control circuits according to Figure 4 sometimes show disturbing noise development, the circuit was developed according to Figure 4a. It brings about an equalization. When operating with a circuit arrangement according to Phase shifts can occur in FIG. 4, which are sampled with the current measuring circuit 55 and be matched.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in seinen Grundzügen dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 entspricht. Die Zuleitungen R.S.T gehen an die Motorwicklungen 61, 62 und 63 und sind untereinander über R-C-Kreise 64 miteinander verbunden. Damit wird eine verbesserte Entstörung erzielt.Figure 5 shows a further embodiment of the invention, which corresponds in its basic features to the exemplary embodiment according to FIG. The supply lines R.S.T go to the motor windings 61, 62 and 63 and are among each other via R-C circles 64 connected to each other. Improved interference suppression is achieved in this way.
Jede Speiseleitung enthält hinter der Motorwicklung ein Ansteuerelement in Form eines TRIACS 67. Die Ansteuert schaltungen 68,'69 und 70 sind für einen zweistufigen Betrieb des Pumpenmotors ausgelegt und enthalten daher Stufenschalter 71 und 72, die von Relais 73 bzw. 74 des Strommeßkreises 75 betätigt werden.Each feed line contains a control element behind the motor winding in the form of a TRIACS 67. The drive circuits 68, '69 and 70 are for one designed for two-stage operation of the pump motor and therefore contain step switches 71 and 72 which are actuated by relays 73 and 74 of the current measuring circuit 75, respectively.
Die Ansteuerschaltungen 68 bis 70 werden über Optokoppler 76, 77 angesteuert, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem AusfUhrungsbeispiel-nach Figur 4.The control circuits 68 to 70 are controlled via optocouplers 76, 77, in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 4.
Die eigentliche AnsteYerung der Steuerelemente 67 der Speiseleitungen werden über Je einen Anpassungskreis 65 angesteuert. Dieser enthält ein R-C-Netzwerk und Je einen TRIAC 66, der den zugeordneten TRIAC 67 der Speiseleitung ansteuert. Die Schaltkreise 65 bewirken einen Hysterese-Abgleich.The actual activation of the control elements 67 of the feed lines are controlled via one adaptation circuit 65 each. This contains an R-C network and one TRIAC 66 each, which controls the assigned TRIAC 67 of the feed line. The circuits 65 effect a hysteresis adjustment.
Den Schaltern 72 für die zweite Stufe sind einstellbare Widerstände zugeordnet, die von außen mittels eines Stellknopfes 78 eingestellt werden können.The switches 72 for the second stage are adjustable resistors assigned, which can be adjusted from the outside by means of an adjusting knob 78.
Der Strommeßkreis 75 erhält sein Eingangssignal wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen über einen Transformator 79.The current measuring circuit 75 receives its input signal as in the previous one Exemplary embodiments using a transformer 79.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (19)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ARID-PATENT AG, 6300 ZUG, CH |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: STRASSE, J., DIPL.-ING., 8000 MUENCHEN STOFFREGEN, |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |