DE4031709C2 - Differenzdruckregelung für ein Pumpsystem - Google Patents
Differenzdruckregelung für ein PumpsystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Differenzdruckregelung eines
Pumpsystems, das von einem Einphasen-Kondensatormotor mit einer
Hauptwicklung und einer Hilfswicklung angetrieben wird sowie eine Schal
tungsanordnung zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß den Ansprüchen 1 und 2.
Eine solche Regelung dient beispielsweise als Pumpenregelung in Heizungs
anlagen, wo das Pumpmedium durch ein geschlossenes System gepumpt
werden muß. Hierbei sollte der Differenzdruck annähernd konstant gehal
ten werden, insbesondere auch bei unterschiedlichem Durchfluß.
Aus der DE 36 28 284 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Ermit
teln des Differenzdruckes von mit Kondensatormotoren angetriebenen Um
wälzpumpen bekannt. Ein solcher Kondensatormotor besteht aus einer
Hauptwicklung, der die Reihenschaltung aus einer Hilfswicklung und einem
Kondensator parallelgeschaltet ist. Bei diesem Verfahren wird die Tatsache
benützt, daß für eine bestimmte Motor-Pumpe-Kombination der Differenz
druck abhängig von der dem Motor zugeführten Spannung und der Mittel
punktspannung der Hilfswicklung ist. Diese Abhängigkeit wird in einem
Kennfeldspeicher abgelegt und der Differenzdruck jeweils durch Abfrage
des Kennfeldspeichers ermittelt. Aus der Mittelpunktspannung der Hilfs
wicklung wird mit der Mittelpunktspannung eines der Hilfswicklung parallel
geschalteten, hochohmigen Spannungsteilers ein Hilfsspannungssignal ge
bildet, welches zusammen mit dem Betrag bzw. Effektivwert der dem Mo
tor zugeführten Spannung dem Kennfeldspeicher als Eingangssignal zuge
führt wird. Ein Mikrocomputer bildet aus dieser Eingangsgröße ein Aus
gangssignal, das einem Vergleicher zugeführt wird, welcher durch Vergleich
mit einem vorgegebenen Sollwert eine Sollwertabweichung bildet und die
se einem Regler zuführt, der seinerseits ein Stellglied ansteuert, das die dem
Motor zugeführte Betriebsspannung entsprechend der Sollwertabweichung
steuert.
Weiterhin ist aus der US-PS 4 737 701 ein Kondensatormotor bekannt, dessen
Hilfswicklung zur Ausbildung mehrerer Teilwicklungen Anzapfungen auf
weist, die über einen Wählschalter wahlweise als Drossel der Hauptwicklung
vorschaltbar sind, so daß diese Teilwicklung nicht mehr der Hilfswicklung
zur Verfügung steht. Somit sind verschiedene Betriebspunkte einstellbar,
die zu verschiedenen Geschwindigkeiten des Motors führen.
Schließlich ist aus der US-PS 4 853 605 eine Schaltung zur Lasterkennung ei
nes Induktionsmotors, insbesondere eines Kondensatormotors, zur Überwa
chung der Wäscheschleuder einer Waschmaschine bekannt. Diese Lastdetek
torschaltung enthält einen Phasendetektor zur Ermittlung der Phasendiffe
renz zwischen der an die Hauptwicklung des Kondensatormotors angeleg
ten Betriebsspannung und der durch eine der Wicklungen fließenden Stro
mes. Der von diesem Phasendetektor ermittelte Wert wird mittels eines
Phasenkomparators mit einem Schwellwert verglichen. Wenn der Wert der
von dem Phasendetektor ermittelten Phasendifferenz diesen Schwellwert
übersteigt, wird von einem weiteren Komparator der Gradient der Phasen
differenz mit einem weiteren Referenzwert verglichen. Erreicht der festge
stellte Gradient der Phasendifferenz diesen zweiten Schwellwert, wird der
Kondensatormotor abgeschaltet.
Die vorliegende Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der ein
gangs genannten Art zur Betriebspunkteinstellung anzugeben, das einfach
durchzuführen ist. Ferner besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in
der An
gabe einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Lösung der erstgenannten Aufgabe ist durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gege
ben. Durch die Merkmale des Pa
tentanspruches 2 wird die zweitgenannte Aufgabe gelöst.
Demnach besteht das Wesen des erfindungsgemäßen Verfah
rens darin, den durch die Hauptwicklung fließenden
Strom sowie den an dieser Wicklung auftretenden Span
nungsabfall zu detektieren und hieraus durch Quotien
tenbildung dieser beiden Größen einen dem Scheinwider
stand der Hauptwicklung proportionalen Istwert zu er
zeugen. Danach wird dieser Istwert mit einer Referenz
spannung verglichen und in Abhängigkeit dieses Ver
gleichs positiv oder negativ integriert. Dieser anstei
gende oder abfallende Spannungsverlauf wird an
schließend über Komparatoren ausgewertet, die diesen
Spannungsverlauf mit jeweils diesen Komparatoren zuge
ordneten Referenzspannungen vergleichen. In Abhängig
keit dieses Vergleiches steuern die Komparatoren eine
Verriegelungslogik an, die ihrerseits steuerbare Schal
ter so ansteuert, daß die Hilfswicklung bzw. Teil
wicklungen von ihr mit der Hauptwicklung verbunden wer
den, das heißt, daß der Betriebspunkt eingestellt wird.
Wird hierbei die Hilfswicklung mittels eines steuerba
ren Schalters nicht als Drossel vorgeschaltet, liegt
die Hauptwicklung an der Netzspannung und der Motor
liefert die maximale Leistung. Durch Zuschalten der
Hilfswicklung bzw. Teilwicklungen dieser Hilfswicklung
wird die Leistung des Motors erniedrigt. Wenn die ge
samte Hilfswicklung der Hauptwicklung vorgeschaltet
ist, liefert der Motor die niedrigste Leistung. Der dem
Integrierer zugeführte dritte Istwert ist proportional
zum Scheinwiderstand der Hauptwicklung, wobei sich her
ausgestellt hat, daß dieser Scheinwiderstand in gewis
sen Grenzen unabhängig von der Betriebsspannung sowie
von den verschiedenen, durch Zuschaltung der Hilfswick
lung bzw. Teilwicklungen von ihr bestimmten Betriebs
punkten des Motors ist. In Abhängigkeit der Differenz
zwischen dem dritten Istwert und der dem Integrierer
zugeführten Referenzspannung erfolgt die Regelung durch
Zu- bzw. Abschalten der Hilfswicklung bzw. deren Teil
wicklungen. In vorteilhafter Weise kommt diese erfin
dungsgemäße Regelung ohne eine Drehzahlerfassung aus.
Die Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch Einfachheit
aus, wodurch eine kostengünstige Fertigung sicherge
stellt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung sind den Unteransprüchen zu entneh
men.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausfüh
rungsbeispieles im Zusammenhang mit den Zeichnungen
dargestellt und erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispie
les der erfindungsgemäßen Schaltungsanord
nung,
Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild des Ausführungs
beispieles nach Fig. 1.
In den Zeichnungen sind Bauelemente gleicher Funktionen
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt eine Pumpenrege
lung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Pumpenmotor, dessen Hauptwicklung L1, Hilfswicklung
L2 und Anlaufkondensator C gezeichnet ist, ist ein Ein
phasen-Kondensatormotor. Nach Fig. 1 ist die Serien
schaltung aus der Hauptwicklung L1, einem Shunt-Wider
stand RS und einem Triac T4 zum Anlaufkondensator C
parallel geschaltet und einerseits mit einem Anschluß
pol S und andererseits über die Hilfswicklung L2 mit
dem anderen Anschlußpol R der Betriebsspannung,
beispielsweise von 220 V angeschlossen. Die Hilfswick
lung L2 weist zwei Anzapfungen N1 und N2 auf, die je
weils über einen Triac T2 und T3 an einen den Shunt-Wi
derstand RS und den Triac T4 verbindenden Schaltungs
zweig angeschlossen sind. Ein vierter Triac T1 verbin
det den erwähnten Schaltungszweig direkt mit dem
Anschlußpol R der Betriebsspannung, wodurch bei durch
geschaltetem Triac T1 diese Hilfswicklung L2 keine
Drosselwirkung annimmt. Ist dagegen lediglich der Triac
T2 bzw. der Triac T3 durchgesteuert, wird eine Teil
wicklung L2a bzw. eine Teilwicklung L2b der Hilfswick
lung L2 an die Hauptwicklung L1 angeschaltet. Schließ
lich wird bei durchgeschaltetem Schalter T4 die gesamte
Hilfswicklung L2 über den Shunt-Widerstand RS mit der
Hauptwicklung L1 verbunden. Durch diese wahlweise Zu
schaltung von der Hilfswicklung bzw. deren Teilwicklun
gen sind vier Betriebspunkte einstellbar, die sich bei
gleicher Betriebsspannung durch unterschiedliche Pump
leistungen unterscheiden. Die höchste Leistung liefert
die Pumpe, wenn die Hauptwicklung L1 des Motors über
den Triac T1 direkt mit dem Anschlußpol R der Betriebs
spannung verbunden ist. Durch Zuschaltung der Hilfs
wicklung L2a bzw. L2b wird die Pumpleistung stufenweise
erniedrigt, bis bei Zuschaltung der gesamten Hilfswick
lung L2 das niedrigste Leistungsniveau eingestellt ist.
Die Triacs T1 bis T4 werden jeweils über eine Ansteuer
leitung von einem D-Flip-Flop 61 bis 64 angesteuert. Um
die Triacs T1 bis T4 jeweils im Nulldurchgang der Be
triebsspannung des Motors schalten zu können, wird den
D-Flip-Flops 61 bis 64 ein Taktsignal von einem Null
durchgangsdetektor 7 zugeführt.
Die an dem Shunt-Widerstand RS abfallende Spannung wird
an dem diesen Shunt-Widerstand mit der Hauptwicklung L1
verbindenden Schaltungszweig abgegriffen und auf einen
Koppelkondensator CK geführt. Anschließend wird das
Spannungssignal einer Gleichrichter- und Verstärkeran
ordnung 11 zugeführt, die einen ersten Istwert, des
Hauptwicklungsstromes IH an einen Dividierer 3 liefert.
Die Hauptwicklungsspannung UH wird an dem Schaltungs
zweig abgegriffen, der die Hauptwicklung L1 mit dem An
schlußpol S der Betriebsspannung verbindet. Diese
Hauptwicklungsspannung UH wird ebenfalls mit einer
Gleichrichter- und Verstärkeranordnung 2 gleichgerich
tet und verstärkt und als zweiter Istwert der Haupt
wicklungsspannung UH dem Dividierer 3 zugeführt. Dieser
Dividierer 3 bildet aus den ihm zugeführten beiden
Größen einen dritten Istwert UZ, der dem Scheinwider
stand UH/IH der Hauptwicklung L1 proportional ist.
In dem nachfolgenden Integrator 4 erfolgt ein Vergleich
dieses dritten Istwertes UZ mit einer dem Integrator
zugeführten Referenzspannung Usoll. Ist die
Referenzspannung Usoll größer als die zugeführte Aus
gangsspannung UZ des Dividierers 3, steigt die Aus
gangsspannung des Integrierers 4 an, im umgekehrten
Fall dagegen nimmt die Ausgangsspannung ab.
Die Ausgangsspannung des Integrierers 4 wird drei Kom
paratoren K1, K2, K3 zugeführt, die als Schmitt-Trigger
ausgebildet sind. Jedem Komparator K1, K2 und K3 ist
eine Referenzspannung U1, U2 und U3 zugeführt, wobei an
dem Komparator K1 die höchste Referenzspannung U1 und
an dem Komparator K3 die niedrigste Referenzspannung U3
anliegt. Diese Komparatoren vergleichen nun die ihnen
zugeführte Ausgangsspannung des Integrierers 4 mit der
ihr jeweils eigenen Referenzspannung. Diese Komparato
ren K1, K2 und K3 erzeugen an ihren Ausgängen jeweils
einen von zwei logischen Pegeln, nämlich einen L- oder
einen H-Pegel. Je nach Lage der Ausgangsspannung des
Integrierers 4 im Vergleich zu den drei Referenzspan
nungen U1 bis U3 geben diese Komparatoren K1 bis K3 ein
Digitalwort aus, das einer Verriegelungslogik 5 zuge
führt wird, die ihrerseits mit vier Schaltungszweigen
mit den D-Flip-Flops 61 bis 64 verbunden ist und diese
so ansteuert, daß jeweils nur ein Triac T1, T2, T3 oder
T4 durchgeschaltet ist. In diesem Sinne arbeitet diese
Logikstufe 5 als Verriegelung.
Die Funktion der Schaltung nach Fig. 1 wird im Zusam
menhang mit der Erläuterung der Schaltungsanordnung
nach Fig. 2 dargelegt, da diese die detaillierte
Schaltung des Blockschaltbildes nach Fig. 1 offenlegt.
Nach Fig. 2 entspricht die Verschaltung der Hauptwick
lung L1, des Shunt-Widerstandes RS, des Anlaufkondensa
tors C, der Hilfswicklung L2 mit deren Anzapfungen N1
und N2 sowie den Triacs T1 bis T4 derjenigen nach Fig.
1. Die Versorgungsspannung UB1 der Elektronik er
folgt parallel zur Hauptwicklung L1 mit einer Zenerdi
ode Z, einem Widerstand R1, einer Diode D1 und einem
Kondensator C1. Die Serienschaltung aus der Zenerdiode
Z, dem Widerstand R1 und der Diode D1 ist parallel zur
Serienschaltung der Hauptwicklung L1 und des Shunt-Wi
derstandes RS geschaltet, wobei der Kondensator C1 par
allel zur Zenerdiode Z angeschlossen ist. Der Schal
tungszweig zur Verbindung des Shunt-Widerstandes RS mit
dem Triac T4 bildet das Bezugspotential der Schaltung.
Ein Spannungsteiler mit den Widerständen R10 und R11
sorgt für einen künstlichen Nullpunkt bei einer Span
nung UB2 = - 6 V. Das an dem Shunt-Widerstand RS
abgegriffene Spannungssignal wird durch den oben nach
Fig. 1 schon erwähnten Koppelkondensator CK und einem
aus den Widerständen R2 und R3 aufgebauten Spannungs
teiler auf den künstlichen Nullpunkt UB2 gehoben. An
schließend wird dieses Signal gleichgerichtet und ver
stärkt unter Verwendung von zwei Operationsverstärkern
OP1 und OP2, zwei Dioden D2 und D3 und fünf Widerstän
den R4 bis R8. Die Serienschaltung aus den drei Wi
derständen R4, R5 und R6 verbindet den Koppelkondensa
tor CK mit dem invertierenden Eingang des Operations
verstärkers OP2. Der Verbindungspunkt des Widerstandes
R4 und R5 ist an den invertierenden Eingang des
Operationsverstärkers OP1 als auch über die Diode D3
mit dessen Ausgang verbunden, der gleichzeitig über die
Diode D2 an den Verbindungspunkt der beiden Widerstände
R5 und R6 angeschlossen ist. Der nicht-invertierende
Eingang des Operationsverstärkers OP1 liegt auf dem Po
tential UB2 des künstlichen Nullpunktes. Schließlich
überbrückt ein Widerstand R7 die Serienschaltung aus
den drei Widerständen R4, R5 und R6.
Der nicht-invertierende Eingang dieses Operationsver
stärkers OP2 liegt ebenfalls auf dem künstlichen Null
punkt. Der von diesem Operationsverstärker OP2 gelie
ferte erste Istwert I1, der dem Hauptwicklungsstrom IH
proportional ist, wird über einen Widerstand R9 und ei
nem Kondensator C2 geglättet und dem Dividierer 3 zuge
führt.
Die an der Hauptwicklung L1 abgenommene Hauptwicklungs
spannung UH wird über einen Spannungsteiler R12 und R13
heruntergeteilt, mittels einer Diode D4 gleichgerichtet
und ebenfalls mit einem Operationsverstärker OP3 ver
stärkt. Die Serienschaltung aus dem Widerstand R12, der
Diode D4, dem Widerstand R14 verbindet den Anschlußpol
S der Betriebsspannung mit dem invertierenden Eingang
des Operationsverstärkers OP3. Der Verbindungspunkt der
Diode D4 mit dem Widerstand R14 liegt über einem
Kondensator C3 auf dem Bezugspotential der Schaltung.
Ein weiterer Widerstand R15 verbindet den invertieren
den Eingang dieses Operationsverstärkers OP3 mit dessen
Ausgang, wobei dessen nicht-invertierender Eingang auf
dem künstlichen Nullpunkt UB2 der Schaltung liegt. Das
Ausgangssignal dieses Operationsverstärkers OP3, das
den zweiten Istwert I2 darstellt und proportional zur
Hauptwicklungsspannung UH ist, wird über einen Wider
stand R16 auf den Dividierer 3 geführt.
Der Integrierer 4 ist ebenfalls mittels eines Operati
onsverstärkers OP4 aufgebaut, indem dessen invertieren
der Eingang über eine Serienschaltung eines Widerstan
des R18 und eines Kondensators C4 mit dessen Ausgang
verbunden ist. An den nicht-invertierenden Eingang die
ses Operationsverstärkers OP4 wird die Referenzspannung
soll angeschlossen. Das Ausgangssignal des Dividierers
3 wird über einen Widerstand R17 auf den invertierenden
Eingang des Operationsverstärkers OP4 geführt. Dieses
Ausgangssignal stellt den dritten Istwert dar, der als
Spannung UZ proportional zum Scheinwiderstand der er
sten Hauptwicklung L1 ist. Ist die Referenzspannung
Usoll größer als diese Spannung UZ steigt die Ausgangs
spannung des Integrators an, während umgekehrt, wenn
also die Spannung UZ größer als die Referenzspannung
Usoll ist, die Ausgangsspannung des Integrators 4
fällt. Je größer die Differenz am Eingang dieses Opera
tionsverstärkers OP4 ist, desto schneller steigt bzw.
sinkt dessen Ausgangsspannung.
Die Schmitt-Trigger K1, K2 und K3 sind jeweils mit ei
nem Operationsverstärker sowie drei Widerständen R19,
R22 und R25 bzw. R20, R23 und R26 bzw. R21, R24 und R27
aufgebaut. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP4
ist über die Widerstände R19, R20 und R21 jeweils mit
den nicht-invertierenden Eingängen der Operationsver
stärker verbunden. Weiterhin verbindet jeweils ein Wi
derstand R22, R23 und R24 den nicht-invertierenden Ein
gang jedes Operationsverstärkers mit dessen Ausgang,
der seinerseits über einen Widerstand R25, R26 und R27
auf dem Bezugspotential der Schaltung liegt. Den inver
tierenden Eingängen der Operationsverstärker ist je
weils eine Referenzspannung U1, U2 und U3 zugeführt,
wobei die Referenzspannung U1 am Komparator K1 die
höchste und die Referenzspannung U3 am Komparator K3
die niedrigste Spannung ist. Durch diese drei Referenz
spannungen U1, U2 und U3 erhalten die Schmitt-Trigger
unterschiedliche Schaltschwellen. Liegt die Ausgangs
spannung am Integrierer 4 unter diesen genannten
Schaltschwellen, erzeugen die Schmitt-Trigger K1 bis K3
an ihren Ausgängen jeweils einen L-Pegel. Wird eine
Schaltschwelle bzw. mehrere Schaltschwellen überschrit
ten, geht der Ausgang des entsprechenden Komparators
bzw. die Ausgänge der entsprechenden Komparatoren auf
H-Pegel und steuern hiermit die sich an die Ausgänge
anschließende Verriegelungslogik 5 an.
Diese Verriegelungslogik 5 ist aus einem Inverter 51
und zwei NOR-Gatter 52 und 53 sowie drei AND-Gatter 54,
55 und 56 aufgebaut. Der Ausgang des Schmitt-Triggers
K1 ist an den Eingang des Inverters 51 angeschlossen
und mit dem ersten Eingang des ersten NOR-Gatters 52 sowie
mit dem den Triac T1 steuernden D-Flip-Flop 61 verbun
den. Der Ausgang des zweiten Schmitt-Triggers K2 ist
sowohl auf den zweiten Eingang des ersten NOR-Gatters
52 als auch auf den einen Eingang des ersten AND-Gat
ters 54 geführt, während der andere Eingang dieses AND-Gatters
54 mit dem Ausgang des Inverters 51 verbunden
ist. Der Ausgang dieses AND-Gatters 54 steuert das D-Flip-Flop
62 an. Weiterhin verbindet ein Schaltungs
zweig den Ausgang des dritten Schmitt-Triggers K3 mit
dem ersten Eingang des zweiten NOR-Gatters 53 als auch
mit dem einen Eingang des zweiten AND-Gatters 55. Der
zweite Eingang des zweiten NOR-Gatters 53 liegt auf dem
Nullpunkt UB2 der Schaltungsanordnung, der in diesem
Fall den L-Pegel darstellt (Bezugspotential der Schal
tung ist der H-Pegel), während dessen Ausgang auf den
einen Eingang des dritten AND-Gatters 56 geführt ist.
Weiterhin ist der Ausgang des ersten NOR-Gatters 52 mit
den anderen Eingängen der beiden AND-Gatter 55 und 56
verbunden. Schließlich ist der Ausgang des AND-Gatters
55 bzw. 56 mit dem D-Flip-Flop 63 bzw. 64 verbunden.
Wenn die Ausgangsspannung des Integrierers 4 unter-der
niedrigsten Referenzspannung U3 liegt, wird lediglich
der Schalter T4 angesteuert. Erreicht diese Ausgangs
spannung die erste Schaltschwelle U3 wird lediglich der
Triac T3 durchgesteuert. Steigt die Ausgangsspannung
weiter bis zur zweiten Schaltschwelle U2, wird hier
durch nur der Triac T2 angesteuert. Erreicht sie
schließlich die größte Schaltschwelle U1 wird lediglich
der Triac T1 durchgesteuert.
Schließlich sei noch der Nullpunktdetektor 7 beschrie
ben, der dafür sorgt, daß die D-Flip-Flops 61 bis 64
die Triacs nur im Nulldurchgang der Betriebsspannung
schalten. Dieser Detektor 7 ist aus einem Transistor
T5, Widerständen R28, R29 und R30, einer Diode D5, Kon
densatoren C5 und C6 sowie einem Mono-Flop 71 aufge
baut. Die Emitter-Elektrode dieses Transistors T5 liegt
auf dem Bezugspotential der Schaltung, während dessen
Basis-Elektrode über den Kondensator C6 und der Diode
D5 ebenfalls mit dem Bezugspotential der Schaltung ver
bunden ist und gleichzeitig über einen Widerstand R30
an der Betriebsspannung von beispielsweise 220 V liegt.
Weiterhin ist eine Verbindung von der Kollektor-Elek
trode des Transistors T5 zum Eingang des Mono-Flops 71
hergestellt, wobei die Kollektor-Elektrode zusätzlich
über einen Widerstand R29 auf dem Potential UB2 liegt.
Die Zeitdauer des Ausgangsimpulses des Mono-Flops 71
wird über einen Widerstand R28 und einen Kondensator 05
eingestellt. Der Ausgang dieses Mono-Flops 71 steuert
den Clock-Eingang C1 der D-Flip-Flops 61 bis 64.
Die Referenzspannungen Usoll, U1, U2 und U3 werden
durch Spannungsteiler gebildet. Die Hysterese der
Schmitt-Trigger K1, K2 und K3 sorgt für eindeutige Aus
gangszustände.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel dient zur Re
gelung einer Heizungspumpe, wobei der Differenzdruck
bei unterschiedlichem Durchfluß auf ca. 10% des maxi
malen Druckes ausgeregelt werden kann.
Claims (11)
1. Verfahren zur Differenzdruckregelung eines Pumpsystems, das von einem
Einphasen-Kondensatormotor mit einer Hauptwicklung (L1) und einer Hilfs
wicklung (L2) angetrieben wird, mit folgenden Merkmalen:
- a) Zur Einstellung unterschiedlicher Betriebspunkte des Motors wird die Hilfswicklung (L2) oder wenigstens eine Teilwicklung (L1a, L2b) dieser Hilfswicklung (L2) als Drossel der Hauptwicklung vorgeschaltet,
- b) Erzeugen eines dem Hauptwicklungsstrom (IH) proportionalen Signa les als ersten Istwert,
- c) Erzeugen eines der Hauptwicklungsspannung (UH) proportionalen Si gnales als zweiten Istwert,
- d) Erzeugen eines dritten Istwertes (UZ) des Scheinwiderstandes der Hauptwicklung (L1) durch Quotientenbildung aus dem zweiten und ersten Istwert (I2, I1),
- e) Vergleichen des dritten Istwertes (UZ) mit einer Referenzspannung (Usoll) und Erzeugen eines rampenförmigen, in Abhängigkeit des Ver gleichs ansteigenden oder abfallenden Spannungsverlaufes,
- f) bei Überschreiten oder Unterschreiten bestimmter vorgegebener Spannungsschwellwerte durch den rampenförmigen Spannungsver lauf wird der Betriebspunkt des Motors gewechselt.
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
mit folgenden Merkmalen:
- a) es ist ein erstes Mittel (1) zur Erzeugung des dem Hauptwicklungs strom (IH) proportionalen ersten Istwertes (I1) vorgesehen,
- b) ferner ist ein zweites Mittel (2) zur Erzeugung des der Hauptwick lungsspannung (UH) proportionalen zweiten Istwertes (I2) vorgese hen,
- c) weiterhin wird zur Erzeugung des dem Scheinwiderstand der Haupt wicklung proportionalen dritten Istwertes (UZ) der erste und zweite Istwert einem Dividierer (3) zugeführt,
- d) an den Dividierer (3) ist ein Integrierer (4) angeschlossen, wobei der dritte Istwert (UZ) mit einer dem Integrierer (4) zugeführten Refe renzspannung (Usoll) verglichen wird und die Ausgangsspannung des Integrierers (4) in Abhängigkeit der Differenz ansteigt oder abfällt,
- e) weiterhin sind Komparatoren (K1, K2, K3) vorgesehen, denen die Aus gangsspannung des Integrierers (4) zugeführt wird, wobei jedem Komparator (K1, K2, K3) eine eigene Referenzspannung (U1, U2, U3) zu geführt wird und jeder Komparator (K1, K2, K3) in Abhängigkeit des Vergleichs der Ausgangsspannung des Integrierers (4) mit der eige nen Referenzspannung an seinem Ausgang einen von zwei mögli chen Logik-Pegeln (L-, H-Pegel) erzeugt,
- f) die Ausgangssignale der Komparatoren (K1, K2, K3) werden einer Ver riegelungslogik (5) zugeführt,
- g) schließlich sind von der Verriegelungslogik (5) steuerbare Schalter (T1, T2, T3, T4) vorgesehen, mittels denen die Hilfswicklung (L2) oder eine Teilwicklung (L2a, L2b) dieser Hilfswicklung (L2) als Drossel der Haupt wicklung (L1) vorschaltbar ist, wobei die Schalter (T1, T2, T3, T4) derart gesteuert werden, daß jeweils nur ein einziger Schalter angesteuert wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zeitkonstante des Integrierers (4)
größer ist als die Zeitkonstante des übrigen Regelsy
stems.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit der an den Integrierer (4) angelegten
Referenzspannung (Usoll) der Sollwert der Regelung ein
gestellt wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Schalter
(T1, T2, T3, T4) durch die Verriegelungslogik (5) über
jeweils ein D-Flip-Flop (61, 62, 63, 64) erfolgt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Zustandswechsel an den D-Flip-Flops
(61, 62, 63, 64) nur im Nulldurchgang der Netzspannung
erfolgt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren (K1,
K2, K3) als Schmitt-Trigger ausgebildet sind.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel (1)
einen im Stromkreis der Hauptwicklung (L1) angeordneten
Shunt-Widerstand (RS) umfaßt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die an dem Shunt-Widerstand (RS) abge
griffene Spannung zur Erzeugung des ersten Istwertes
(I1) über einen Koppelkondensator (CK) einer Gleich
richter- und Verstärkeranordnung (11) zugeführt wird.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mittel (2)
eine Gleichrichter- und Verstärkeranordnung umfaßt.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Schal
ter (T1, T2, T3, T4) als Triac ausgebildet sind.
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DE19904031709 DE4031709C2 (de) | 1990-10-06 | 1990-10-06 | Differenzdruckregelung für ein Pumpsystem |
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