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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE ROTATION SPEED OF AN ASYNCHRONOUS MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1984/000451
Kind Code:
A1
Abstract:
Method and device for controlling the rotation speed of an asynchronous motor, wherein the desired speed and load are taken into account. From those parameters, magnitudes are derived and transformed into a control signal which is applied to diode elements arranged in at least two of the power supply paths of the motor windings. This arrangement is such that, by taking into account the load and/or the rotation speed, the noise is considerably reduced or eliminated and heat losses are reduced. To this effect, the voltage-time surfaces in the windings are controlled by the diode elements so as to be unequal.

Inventors:
DUERR WALTER (DE)
WEISSE DIETRICH (DE)
SIMON ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP1983/000182
Publication Date:
February 02, 1984
Filing Date:
July 11, 1983
Export Citation:
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Assignee:
ARID PATENT AG (CH)
International Classes:
H02P29/00; H02P27/02; (IPC1-7): H02P7/62
Foreign References:
FR2170138A11973-09-14
US3582737A1971-06-01
US3652924A1972-03-28
DE1911047A11970-09-17
FR2204074A11974-05-17
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Claims:
Patentansprüche
1. : 1; Verfahren zur Steuerung der Drehzahl eines Asynchronmotors, insbesondere eines als Spaltrohrläufer oder Käfigläufer ausge¬ bildeten Pumpenmotors, wobei mittels einer vom Leistungsbedarf und/oder von der gewünschten Drehzahl abhängigen Bezugsgröße in einer Ansteuerschaltung Signale erzeugt werden, die Dioden¬ elemente steuern, die in mindestens zwei der die Motorwicklungen speisenden Leistungszüge angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die SpannungsZeitflächen an den Motorwicklungen durch den Betrieb der Diodenelemente (8, 9, 10; 18, 19; 35; 36) in Phasenanschnittsteuerung ungleich eingestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzeugung ungleicher SpannungsZeitflächen an den Motor¬ wicklungen die Diodenelemente in einer asymmetrischen Phasen anschnittsteuerung betrieben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für mindestens zwei der Phasen zeitlich verzögerte Steuer Impulse erzeugt und den Diodenelementen (8, 9, 10; 18, 19; 35; zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zeitliche Verzögerung der Steuerimpulse für jeder der angesteuerten Phasen einstellbar ist.
5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Impulsbreite der Steuerimpulse einstellbar ist.
6. Verfahren zur Steuerung der Drehzahl eines Asynchronmotors, wobei ein von der Leistungsaufnahme und/oder der gewünschten Drehzahl abhängiges Signal in einer Steuerschaltung verarbeitet wird, insbesondere nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Steuerschaltung ein erstes Ausgangssignal erzeugt wird, welches bei einer gewünschten Drehzahländerung in jede Stromzuführung zum Asynchronmotor eine Drossel einschaltet bzw. ausschaltet, bis die Drehzahl erreicht ist.
7. 7« Verfahren nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein zweites Ausgangssignal erhalten wird, welches den Phasenanschnitt jeder Phase der Stromzuführung so ansteuert, daß eine lastbedingte Drehzahländerung aufgehoben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerschaltung eines der beiden oder beide Ausgangs¬ signale bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl bzw. einer bestimmten Leistungsaufnahme abschaltet.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Eingangssignal der Steuerschaltung aus einer Vergleicher PI schaltung erhalten wird, der ein Spannungspegel entsprechend der Motordrehzahl vorgegeben wird und die einen Phasenschieber an¬ steuert, der das Eingangssignal der Steuerschaltung für drei Phasen erzeugt.
10. Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines Asynchronmotors, ins¬ besondere eines als Spaltrohrläufer oder Käfigläuger ausgebildeten Pumpenmotors, wobei mittels einer vom Leistungsbedarf der Pumpe und/oder von einer gewünschten Drehzahl abgeleiteten Bezugsgröße in einer Ansteuerschaltung Signale erzeugt werden, die Dioden¬ elemente steuern, die in mindestens zwei der die Motorwicklungen speisenden Leitungszüge angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ansteuerschaltung für mindestens zwei der Diodenelemente (8, 9, 10; 18, 19; 35; 36) Schaltkreise (6) enthält, die Zeit¬ glieder (25, 26, 27) enthalten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß einstellbare Zeitglieder (25, 27) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß lediglich die Hauptwicklungen des Motors (1) angesteuert sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wicklungen des Asynchronmotors (1) in Sternschaltung geschaltet sind und die gesteuerten Diodenelemente (8, 9, 10; 18, 19) zwischen Sternpunkt und Wicklung angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wicklungen des Asynchronmotors (1) in Dreieckschaltung ^_^RE C geschaltet sind und die gesteuerten Diodenelemente (35; 36) zwischen Netzanschluß und Wicklung angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Quelle für die Bezugsgröße ein an die Pumpenleitung (3) parallel zur Pumpe angeschlossener Differenzdruckmesser (4) mit einem von diesem gesteuerten Schaltkreis (5) zur Erzeugung des Bezugssignals vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 15, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in die Speiseleitungen (R, S, T) zum Asynchronmotor min destens je eine zu und abschaltbare Drossel (27) geschaltet ist, und daß die Ansteuerschaltung (ST) für die Halbleiterelemente der asymmetrischen Phasenanschnittsteuerung von einem Mikroprozessor gebildet ist, der zugleich das Zu bzw. Abschalten der Drosseln (17) für die Dauer mindestens einer Phasendrehung steuert.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die dem Mikroprozessor vorgeschaltete Regelschaltung einen Eingang (114) für ein der Motorlast proportionales Signal aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die dem Mikroprozessor vorgeschaltete Regelschaltung (R) eine Phasenschieberschaltung (121) enthält, die von einem Drehzahl geber und einer Triggerschaltung und einer Vergleichergruppe angesteuert ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drosseln (127) zwischen die Halbleiterelemente zur OMPI Phasenanschnittsteuerung und den Motor in dessen Zuleitungen eingeschaltet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Halbleiterelemente (8, 9, 10; 18, 19; 35; 36) der Phasenanschnittsteuerung als Triacs ausgebildet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ' vorgegebene asymmetrische Phasenanschnittwerte mittels Schaltern (50) einstellbar sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mittels Schaltern (51) der zeitabhängige Verlauf der Dreh¬ zahlen einstellbar ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines Asynchron- motors

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Asynchronmotors , insbesondere eines als Spaltrohrläufer oder Käfigläufer ausgebildeten Pumpenmotors , wobei mittels einer vom Leistungsbedarf und/oder von der gewünschten Drehzahl abhängigen Bezugsgröße in einer Ansteuerschaltung Signale erzeugt werden , die Diodenelemente steuern , die in mindestens zwei der die Motorwicklung speisenden Leitungszüge angeordnet sind .

Solche Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus der französischen Patentanmeldung 2.204.074 und der älteren deutschen Patentanmeldung P 30 46 406.3 bekannt .

Die beiden genannten Vorrichtungen arbeiten mit einer Phasenanschnitt¬ steuerung von Triacs , die in die Zuleitungen der Motorwicklungen eingeschaltet sind .

Es hat sich gezeigt , daß derartige Steuerschaltungen für bestimmte Anwendungen von Pumpen , z. B. in Heizungskreisläufen , einen Nachteil besitzen , der hauptsächlich darin besteht, daß die Pumpen zu laut werden und sich das Pumpengeräusch auf die angeschlossene Rohr- leitung überträgt .

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf und/oder einer gewünschten Drehzahl so weiterzuentwickeln , daß die

bisher auftretenden Geräusche stark herabgesetzt oder sogar völlig eliminiert und die erzeugte Verlustwärme reduziert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannungs-Zeitflächen an den Motorwicklungen durch den Betrieb der

Diodenelemente in Phasenanschnittsteuerung ungleich eingestellt werden .

Es ist demzufolge eine Asymmetrie der Phasenanschnitte gegeben. Unter Asymmetrie des Phasenanschnittes wird dabei der unterschied¬ liche Zünd- und Abschaltzeitpunkt der Diodenelemente vorzugsweise in Form von Triacs in Abhängigkeit vom Phasenwinkel bei allen drei Phasen verstanden , d. h. die Spannungszeitflächen (Leistungsminderung pro Phase) sind bei allen drei Phasen unterschiedlich groß. Zum Beispiel wird der Triac der ersten Phase bei Nulldurchgang gezündet, der Triac der zweiten Phase wird 5 ms nach Nulldurchgang und der Triac der dritten Phase 11 ms nach Nulldurchgang gezündet. Wann und bei welcher Asymmetrie eine optimale Geräuschdämpfung eintritt, hängt dabei von der jeweiligen Motorenbaüart ab .

Die Lösung dieser Aufgabe kann weiterhin mit oder ohne Einbeziehung der vorstehend beschriebenen Maßnahmen erfindungsgemäß darin be¬ stehen, daß in der Steuerschaltung ein erstes Ausgangssignal erzeugt wird , welches bei einer gewünschten Drehzahländerung in jede Strom¬ zuführung zum Asynchronmotor eine Drossel einschaltet bzw. aus- schaltet, bis die Drehzahl erreicht ist. Mit den Drosseln soll eine zusätzliche Geräuschminderung zum asymmetrischen Phasenanschnitt er¬ reicht werden, was sich aus folgendem Regelmechanismus ergibt. Die Drehzahl wird mit Hilfe des asymmetrischen Phasenanschnittes auf einen bestimmten Wert abgesenkt. Danach wird eine Spannungsdrossel automatisch über zum Beispiel einen Mikroprozessor in Reihe zur Motorwicklung eingeschaltet. Im gleichen Moment wird jedoch der Phasenanschnitt, der genau dem Spannungsabfall der Drossel ent¬ spricht, ausgeschaltet. Soll die Drehzahl weiter abgesenkt werden , wird erneut zur Drossel ein Phasenanschnitt zugeschaltet. Dieser Regelmechanismus kann sich je nach Größe des Motors mehrmals

wiederholen , so daß am Ende drei oder vier Drosseln hintereinander mit der Motorwicklung geschaltet sind . Der Zweck dieses Schalt¬ aufbaues besteht darin, die relativ hohen Wirbelstromverluste im Rotor zu verringern . Durch diese Schaltungsanordnung ergibt sich in der Wirkung eine Kombination wie zwischen Stelltransformator und Phasen¬ anschnitt. Die Drosseln werden dabei so bemessen , daß in der Phase der größten Geräuschentwicklung und Erwärmung des Rotors der Spannungsabfall im Ständer nur durch die Drossel oder durch die Drosseln erzeugt- wird und nicht durch den Phasenanschnitt .

Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin , daß die Ansteuerschaltung für min¬ destens zwei der Diodenelemente Schaltkreise mit Zeitgliedern enthält. Diese Zeitglieder können fest eingestellt und/oder einstellbar sein .

Bei Verwendung der vorstehend genannten Maßnahmen , entsteht ein asymmetrischer Phasenausschnitt in den Speisespannungen der Motor¬ wicklungen. Zum Abgriff der Pumpenleistung sind unterschiedliche Möglichkeiten bekannt geworden . So kann zum Beispiel die Stromauf- nähme jeder der drei Wicklungen oder nur einer der drei Wicklungen als Steuergröße verwendet werden . Es ist auch möglich , den Druck in der Pumpenleitung als Steuergröße abzugreifen .

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor , parallel zur Pumpe einen Differenz-Druckmesser an die Rohrleitung anzuschließen und die Steuer¬ größe von dem einstellbaren Grenzwert des Differenzdruckes abzuleiten .

Es hat sich gezeigt , daß nicht unbedingt alle drei Zuleitungen zu den Motorwicklungen gesteuert werden müssen . Nach einem Ausführungs- beispiel der Erfindung sind demnach nur zwei Phasen angesteuert .

Diese erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen bewirken einen außerordentlich leisen Lauf der so geregelten bzw. gesteuerten Motoren .

Weitere Einzelheiten , Vorteile und Merkmale , a uf die besonders hin¬ gewiesen wird, ergeben sich sowohl aus den Ansprüchen als auch aus der nachstehenden Beschreibung .

O PI

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert , und zwar zeigt :

Fig . 1 eine Schaltungsanordnung nach einem älteren Vorschlag ,

Fig. 2 ein Blockdiagramm für einen in Sternschaltung betriebenen Drehstrommotor, wobei in allen drei Phasen ein gesteuertes Diodenelement angeordnet ist,

Fig . 3 ein Blockdiagramm entsprechend Fig. 2, wobei nur in zwei Phasen gesteuerte Diodenelemente angeordnet sind ,

Fig. 4 ein Blockdiagramm entsprechend Fig. 2, für einen in Dreieck¬ schaltung betriebenen Pumpenmotor,

Fig. 5 ein Blockdiagramm entsprechend Fig . 3 für einen in Dreieck¬ schaltung betriebenen Pumpenmotor,

Fig . 6 ein Blockdiagramm der Steuerschaltung ,

Fig . 7 einen Impulsplan ,

Fig . 8 eine schematische Darstellung der zeitlichen Lage der Steuer¬ impulse für ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 oder 4,

Fig. 9 eine der Fig . 8 entsprechende Darstellung für ein Aus¬ führungsbeispiel nach der Fig. 3 oder Fig. 5 und nach

Fig. 10 eine Schaltungseinzelheit der Gate- und Koppelschaltung ,

Fig . 11 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Anord¬ nung zur Steuerung der Drehzahl eines Asynchronmotors ,

Fig . 12 Einzelheiten der in Fig . 11 dargestellten Anordnung ,

Fig . 13 ein Diagramm des Phasen Verlaufs mit asymmetrischem Phasen¬ anschnitt in zwei Phasen ,

Fig . 14 ein weiteres Diagramm des Phasenverlaufs bei Einschaltung von Drosseln gemäß der in Fig . 12 und 13 dargestellten Anordnung ,

Fig . 15 ein Diagramm des Verlaufs einer einzelnen Phase bei einem Steuervorgang in Abhängigkeit vom Spannungspegel am Dreh¬ zahlsteller.

Fig . 1 zeigt eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art nach der deutschen Patentanmeldung P 32 10 082. Hier wird ein die Leistungsaufnahme des Motors darstellendes Signal von einer als Trafo ausgebildeten Drossel 10 von einer der Phasenleitungen (T ) abge¬ griffen und einem Strommeßkreis zugeführt , der Bestandteil der Steuer¬ schaltung ST ist . Die Steuerschaltung enthält als Signalgeber einen IC 12 , dessen Ausgangssignale galvanisch getrennt über Optokoppler an den Leistungsteil L übertragen werden . Der Ausgang des Leistungsteils L wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei zwischen die Phasenleitungen des Motors M gelegten Triacs 13 gebildet.

Es ist ersichtlich , daß der durch die Triacs veränderte Motorstrom als Rückführgröße in den Strommeßkreis eingeht , so daß eine voll¬ ständige Regelschleife entsteht , die mittels Potentiometern eingestellt werden kann . Nach diesem älteren Beispiel erfolgt eine Phasen¬ anschnittsteuerung in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme oder einer zweiten Regelgröße , zum Beispiel der Temperatur eines Heizungs¬ kreislaufes .

I n den Fig . 2 - 4 ist ein mit Drehstrom gespeister Motor 1 einer Pumpe 2 durch seine Wicklungen angedeutet , die mit den Phasen- Zuleitungen R , S, T verbunden sind .

Als Pumpenmotoren werden wegen ihrer Robustheit und ihres einfachen

Aufbaues bevorzugt Kurzschlußläufer, insbesondere Spaltrohrläufer oder auch Käfigläufer verwendet. Dabei sind solche Motoren oftmals auch mit Hilfswicklungen versehen , die dazu dienen , eine Pumpe in

OMPI

mehr als einer Leistungsstufe arbeiten zu lassen. Der bei diesen Motoren vorhandene Schlupf wird in Kauf genommen.

Es ist nun bekannt, in die Netzzuleitungen der Motorwicklungen gesteuerte Diodenelemente , zum Beispiel die Triacs einzuschalten , wenn die Wicklungen in Dreieckschaltung angeordnet sind, bzw. solche gesteuerten Diodenelemente zwischen die Wicklungen und den Stern¬ punkt bei Sternschaltung einzusetzen. Die Steuerung dieser Dioden¬ elemente erfolgt durch eine Bezugsgröße, und zwar vorzugsweise die Leistungsaufnahme der Motorwicklungen . Hierzu sind unterschiedliche Schaltungsanordnungen bekannt geworden.

Mittels der in die Leitungen eingeschalteten gesteuerten Diodenelemente wird nun jeweils ein von der Bezugsgröße abhängiger Bereich der als Sinuskurve dargestellten Spannung jeder Phase abgeschnitten , d. h. die Motoren werden mit sogenannter Phasen-Anschnitt-Steuerung be¬ trieben. Tatsächlich handelt es sich jedoch hierbei um eine echte Regelung , da die Pumpendrehzahl ja dem jeweiligen Leistungsbedarf angepaßt wird. Im folgenden ist jedoch der auf diesem Gebiet übliche Begriff "Steuerung" verwendet.

Eine erfindungsgemäße Drehzahlsteuerung kann mittels beliebig abge¬ leiteter Bezugsgrößen , die etwas über den Leistungsbedarf der Pumpe aussagen , betrieben werden. Bei den in Fig. 2 - 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein sehr einfaches Instrument der Ableitung einer Bezugsgröße verwendet. Hierbei ist parallel zu der Pumpe in die Pumpenleitung 3 ein Druck-Differenzmesser 4 geschaltet, dessen Abgriff über einen Reed-Kontakt ein Signal an einen digitalen oder analogen Signalgenerator 5 abgibt. Die Grenzwerte des Druck-Differenzmessers sind einstellbar.

Nach der Erfindung wird das Ausgangssignal des eine Steuerspannung erzeugenden Schaltkreises 5 an eine Steuerschaltung 6 geleitet, die Zeitglieder und Impulsformer enthält und die weiter unten näher erläutert ist.

Ϊ REA OMPI

Eine Steuerschaltung 6 ist an eine Gate- und Koppelschaltung 7 angeschlossen , die die Triacs 8 , 9 und 10 über Steuerleitungen 11 , 12 und 13 ansteuert. Ein Ausführungsbeispiel dieser Gate- und Koppel¬ schaltung 7 ist weiter unten näher erläutert. Eine Sternpunkt- Anschlußleitung 14 ist an die Gate- und Koppelschaltung und an die Steuerschaltung gelegt. Die Ausgangsleitungen der Steuerschaltungen sind mit 15, 16 und 17 bezeichnet , von denen jede einem der gesteuerten Diodenelemente 8 - 10 zugeordnet ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 2 ist jeder der drei Motor, - wicklungen ein solches gesteuertes Diodenelement zugeordnet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig . 3 entspricht prinzipiell dem nach Fig . 2. Hierbei sind jedoch nur zwei Motorwicklungen solche ge- steuerten Diodenelemente 18 und 19 zugeordnet, während die dritte Wicklung ungesteuert an den Sternpunkt gelegt ist. Die Steuerleitungen zu den gesteuerten Diodenelementen sind mit 20 und 21 bezeichnet .

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig . 4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine Dreieckschaltung der Motorwicklungen . Hierbei ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 4 in jede der Phasen¬ leitungen R , S , T ein gesteuertes Diodenelement 35 gelegt .

Die Steuerschaltung 6 ist über eine Koppelleitung 22 mit der einen Phase R verbunden . Ferner ist die Steuerschaltung über eine Leitung 23 mit dem N-Anschluß verbunden . Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 5 sind nur in zwei der Netzzuleitungen zu den Motorwicklungen , nämlich in die Leitungen R und T gesteuerte Diodenelemente 36 eingeschaltet, während die dritte Phase S direkt an die Wicklung gelegt ist.

Fig . 6 zeigt rein schematisch in Form eines Blockschaltbildes den

Aufbau einer Steuerschaltung 6 für das Ausführungsbeispiel nach Fig .

2. Der Ausgang des Steuerspannungsgenerators 5 ist an einen Impuls- generator 24 gelegt , dessen Ausgang in der nachstehend beschriebenen

J _TU£A tT O PI

Weise an die Ausgangsleitungen 15, 16 und 17 der Steuerschaltung gelegt ist.

Ein Ausgang des Generators 24 ist über einen nicht näher bezeichne- ten Impulsformer an die Ausgangsleitung 15 gelegt, die der Phase R zugeordnet ist. Ein zweiter Ausgang ist an ein Zeitglied 25 gelegt, das auf eine Impulsverzögerung von 5-7 Millisekunden einstellbar ist.

Diesem ist ein Impulsformer 28 nachgeschaltet, dessen Ausgang an der Leitung 16 anliegt. Ein weiterer Ausgang des Impulsgenerators 24 ist an ein fest eingestelltes Zeitglied 26 gelegt, welches beispielsweise auf eine Zeitverzögerung von 6 Millisekunden eingestellt ist. Diesem Zeitglied ist ein weiteres Zeitglied 27 nachgeschaltet , welches in dem Ausführungsbeispiel auf eine Zeitverzögerung von 5-7 Millisekunden einstellbar ist , so daß in dieser Phase eine gesamte Zeitverzögerung von 11-13 m sec. entsteht. Diesem Zeitglied 27 ist dann ein Impuls¬ former 29 nachgeschaltet, dessen Ausgang an die Leitung 17 gelegt ist, die der Phase T zugeordnet ist.

Die Wirkungsweise ergibt sich aus dem Impulsdiagramm nach der Fig. 7- Die Kurvenzüge A - F entsprechen dabei den Ausgängen der mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Elemente der Fig . 6.

Aus dieser Darstellung ist ersichtlich , daß die Steuerimpulse der Kurven C und F auf den Leitungen 16 und 17 in einer einstellbaren Zeitverzögerung gegenüber dem Steuerimpuls auf der Leitung 15 auf die Leitungen 16 und 17 gegeben werden.

Die Zeitverzögerung ergibt sich aus dem jeweils gemessenen Phasen- winkel der Phasen S und T relativ zur Phase R und den Kenngrößen des jeweiligen Motors .

Es hat sich nun gezeigt , daß die Bearbeitung dieser Steuerimpulse in der Gate- und Koppelschaltung 7 ein bestimmtes Verhalten der Triacs 8-10 ergibt. Nach dem Zündpunkt des ersten Triacs ergibt sich ein Spannungsabfall, bis der zweite Triac zündet. Damit geht die Spannung am vorangehenden Triac wieder auf Null usw. , so daß die

Triacs nur ein bestimmtes Zeitintervall aus der jeweiligen Phase herausschneiden . Dies ist in den nachfolgenden Figuren 8 und 9 schematisch angedeutet, die einen Ausschnitt aus einem Oszillographen¬ bild darstellen . Dabei ist die Darstellung der Fig . 8 im Ausführungs- beispiel nach Fig . 2 zugeordnet. Es ist ersichtlich , daß der Triac 8 aus der Phase als Spannungs-Zeitfläche einen Bereich 30 ausschneidet, aus der Phase S als Spannungs-Zeitfläche einen Bereich 31 und aus der Phase T als Spannungs-Zeitfläche einen Bereich 32. Es ist ferner ersichtlich , daß diese Phasen-Ausschnitte einen unterschiedlichen An- fangspunkt und eine unterschiedliche Breite besitzen . Dies hängt von dem mit diesem Ausführungsbeispiel betriebenen Motor bzw. seinen Kenndaten ab , die unterschiedliche Phasenverschiebungen auslösen können . So hat bei einem gemessenen Beispiel die Phase R gegenüber einen Bezugspunkt eine Verschiebung von 47 » die Phase S eine Verschiebung von 60 und die Phase T eine Verschiebung von 107 gezeigt . Die zugeordneten Wicklungen hatten demnach eine unterschied¬ liche Stromaufnahme , so daß sich bei richtiger Einstellung der Zeitglieder der Steuerschaltung 6 unterschiedliche Breiten und unter¬ schiedliche Anfangspunkte der Phasenausschnitte ergeben. Bei richti— ger Einstellung der Zeitglieder wird so ein außerordentlich leiser und unter Umständen völlig geräuschloser Lauf des Pumpenmotors erzielt. So entsteht der völlig asymmetrische Phasenausschnitt, der für die vorliegende Erfindung kennzeichnend ist . Eine völlig gleiche Breite der Phasenausschnitte und gleichliegende Anfangspunkte derselben stellen einen Sodernfall dar, der bei den bisher erprobten Motoren nicht eingetreten war.

Fig . 9 zeigt schematisch ein Oszillographenbild, wie es bei der Anwendung auf ein Ausführungsbeispiel nach der Fig . 3 erhalten wurde. Auch hier sind die Phasenausschnitte 33 und 34 der Phasen R und T unterschiedlich breit und besitzen unterschiedliche Anfangs¬ punkte relativ zu den Nulldurchgängen der einzelnen Spannungskurven der drei Phasen R , S und T .

Entsprechende Bilder ergeben sich auch für die Anwendung der Ausführungsbeispiele nach den Fig . 4 und 5 , bei denen die Motor¬ wicklungen in Dreieckschaltung angeordnet sind .

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In Fig . 10 ist rein schematisch ein Teil der Gate- und Koppel¬ schaltung 7 für das Ausführungsbeispiel nach Fig . 3 dargestellt. Hierbei werden die den Phasen R und T zugeordneten Triacs 18 und 19 über Leitungen 20 und 21 angesteuert.

Die Koppelschaltung enthält Optokoppler 44, deren Ausgang wiederum mit den Steuerleitungen 21 bzw. 20 der Triacs 19 und 18 verbunden sind. Diese Optokoppler dienen , der galvanischen Trennung des Hoch- spannungs- und Niederspannungsteils der Schaltung .

I n Fig. 11 ist in ausgezogenen Linien eine Schaltungsanordnung dargestellt, wie sie oben erläutert ist. Hierbei wird vorausgesetzt , daß das die Steuerschaltung ST ansteuernde Signal von einem Druck- Differenzmesser geliefert, der parallel zu einer Pumpe in die Pumpen- leitung geschaltet ist und dieses Signal an einen Eingang 114 der Schaltungsanordnung legt. Ein Signalwandler SW liefert Ausgangs¬ signale für jede der drei Phasenleitungen RST des Motors M an die Steuerschaltung ST , die außer einem Mikroprozessor keine Laufzeit¬ glieder enthält und einen Leistungsteil L ansteuert, der an seinem - Ausgang Triacs aufweist, die in die Stromzuführung des Motors eingeschaltet sind .

Die Fig . 13 zeigt ein Diagramm des Phasenverlaufs mit asymmetrischer Phasenausschnittsteuerung in den Phasen R ' und T .

Bei dem in Fig . 12 dargestellten prinzipiellen Schaltungsaufbau sind die von der zuvor beschriebenen Anordnung unterschiedlichen Teile durch unterbrochene Linien dargestellt.

Ein Bezugssignal wird an einen Eingang 115 eines Signalwandlers SW geleitet, dessen Ausgangssignal der Steuerschaltung ST zugeführt wer¬ den . Diese enhält einen Mikroprozessor M -z. B. einen 8 bit Single ship wie Intel 8048-, der mindestens eine Drossel-Gruppe D in den Motorzuleitungen RST ein- bzw. ausschaltet. Die in die Stromzu- leitungen direkt eingeschalteten Drosseln bewirken eine Herabsetzung

OMPI

der Spannung in den drei Phasen R , S und T etwa in der Weise, wie sie in Fig . 14 in unterbrochenen Linien bei 116 eingezeichnet ist.

Allein diese erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht bereits eine be- deutende . Herabsetzung des Geräuschpegels der so angesteuerten Motoren .

Nach einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung , die im folgenden weiter erläutert ist, ist vorgesehen beide Maßnahmen ent- sprechend dem Schema nach Fig . 11 gleichzeitig zur Motoransteuerung und Drehzahlregelung zu verwenden . Ein teilweise in Blockschaltung dargestelltes Ausführungsbeispiel ist in Fig . 12 dargestellt , wobei die einzelnen Blöcke an sich bekannte Schaltungen enthalten .

Der Signaleingang 115 entspricht demjenigen nach der vorstehend erläuterten Fig . 11 und speist einen Nullspannungsschalter 120. Dessen Ausgangssignal wird einem Phasenschieber 121 zugeführt, der seinerseits die Signale für die drei Phasenleitungen an die Steuer¬ schaltung ST liefert .

Dem Phasenschieber wird außerdem ein Signal zugeführt , welches an einem Drehzahlsteller 122 abgegriffen wird, der von Hand oder durch Fremdsteuerung einstellbar ist. Diese Fremdsteuerung kann beispiels¬ weise durch eine Bezugsgröße gegeben sein, die mit dem Leistungs- bedarf des Motors oder mit der Leistungsaufnahme des Motors im Zusammenhang steht .

Außerdem wird dem Phasenschieber ein Signal aus einer Vergleicher¬ schaltung 123 zugeführt , der ein Spannungspegel entsprechend der Motordrehzahl vorgegeben ist.

Die Steuerschaltung ST steuert in bekannter Weise über eine Leitungs¬ gruppe 124 die gesteuerten Diodenelemente in den Motorzuleitungen .

Die Vergleicherschaltung 123 gibt außerdem Signale an die Steuer¬ schaltung ST , die zusammen mit den oben genannten Signalen einem

- -

Mikroprozessor zugeführt werden, dessen Ausgang von einer Leitungs¬ gruppe 125 gebildet ist. In die Stromzuführungen zu dem Motor M ist jeweils ein elektronischer Schalter 126 gelegt. Wenn dieser Schalter geschlossen ist, wird der Motor direkt an die Zuführanschlüsse angeschlossen.

Parallel zu den Schaltern 126 liegt jeweils eine Drossel 127, die bei geöffnetem Schalter 126 direkt in die Stromzuführung zum Motor geschaltet ist. Hier ist zu erwähnen, daß jeweils alle drei Schalter 126 gleichzeitig betätigt , d. h. geschlossen oder geöffnet werden.

I n dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Drosselgruppen D 1, D 2 und D 3 zusammen mit ihren Ansteuerschaltern hintereinaner in die Stromzuführungen zum Motor geschaltet. Das Zuschalten einer Drosselgruppe bewirkt das Absenken der Motorspannung entsprechend dem Beispiel nach Fig . 14, das Zuschalten der zweiten Drosselgruppe bewirkt dann ein weiteres Absenken der dem Motor zugeführten Spannung und das Zuschalten der dritten Gruppe, d. h. wenn alle drei Drosselgruppen gleichzeitig eingeschaltet sind , bewirkt ein noch weiteres Absenken der Motorspannung.

Zur Erläuterung der Funktionsweise sei auf die beispielsweise und rein schematische Darstellung des Spannungsverlaufes in einer ein¬ zelnen der drei Phasen R , S, T verwiesen .

Die Graphik c in Fig . 15 zeigt ein ansteigendes Spannungssignal am Drehzahlsteller 122. Dieses Signal bewirkt in der Steuerschaltung ST einen zunächst zunehmenden Phasenanschnitt bis eine Grenzspanung Un ¬ erreicht ist. In diesem Augenblick bewirkt die Steuerschaltung ST , daß die gemäß der Graphik c in Fig . 15 zunächst geschlossenen Drosselschalter 126 geöffnet werden, so daß sich die Speisespannung des Motors verringert. Dies bedeutet, daß in den Sinuslinien jeweils die Maxima und Minima abgeschnitten werden .

Da das Spannungssignal vom Drehzahlsteller 126 aber weiter ansteigt , wird nunmehr das Leistungsteil L mit den gesteuerten Diodenelementen wieder eingeschaltet , und zwar mit zunehmendem Phasenanschnitt, wie sich aus den schraffierten Flächenbereichen der Graphik a in Fig . 15 ergibt.

Hier ist zu erwähnen, daß die Kombination der beiden Maßnahmen , nämlich Phasenanschnitt plus Zuschalten von Drosseln eine leichte Verflachung der Flanken -bei der Phasenanschnittsteuerung ergibt, die sich günstig auf die Dämpfung der Geräuschentwicklung und der Motorerwärmung auswirkt.

Das weiterhin ansteigende Signal vom Drehzahlsteller wird im weiteren , in Fig . 15 nicht mehr dargestellten Verlauf schließlich dazu führen , daß die zweite Drosselgruppe D 2 zugeschaltet wird, dann die Phasenanschnittsteuerung wieder stärker in die Motorsteuerung ein¬ greift bis schließlich auch die dritte Drosselgruppe zugeschaltet werden muß .

Bei Erreichen einer Sollspannung , d. h . bei gleichbleibendem Spannungssignal am Drehzahlsteller wird die Steuerschaltung ver¬ suchen , die eingeschalteten Drosseln wieder abzuschalten und mit dem Phasenanschnitt allein weiterzufahren oder aber den Phasenanschnitt abzuschalten und allein mit der eingeschalteten Drosselgruppe weiter- zufahren .

Die Steuerschaltung ST ist mit Schaltern 50 , 51 verbunden , über die Einstellsignale eingegeben werden . Der Schalter 50 oder mehrere Schalter sind zur Einstellung einer vorgebbaren Asymmetrie der Phasenanschnittsteuerung vorgesehen . Der Schalter 51 bzw . eine Gruppe von Schaltern wird zur Einstellung des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl des Motors M verwendet . Beide Schalter 50 , 51 sind vorzugs¬ weise in Form einer Tastatur realisiert, mit der numerische Daten über die Asymmetrie und den zeitlichen Drehzahlverlauf in einen Speicher eingefügt werden , der im Steuerwerk ST vorhanden ist und als Datenspeicher für den Mikroprozessor eingesetzt wird .