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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehzahlsteuerung bei AC-Motoren (Heizungspumpe)


Autor: Wolfgang (Gast)
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Hallo,

welche Möglichkeiten der Drehzahlsteuerungen für AC-Motoren gibt es und
welche sind die sinnvollsten? Ich möchte bei einer ganz normalen 230 VAC
Heizungspumpe (wie sie in Millionen Kellern Dienst tut) die
Drehzahl/Leistung steuern.

Zwei Möglichkeiten kenne ich bisher:

1. Phasenanschnittsteuerung - quasi per Dimmer
2. Komplette Halbwellen "wegschalten" (im Nulldurchgang geschaltet)

Gibt es noch weitere Möglichkeiten? Welche Vorteile/Nachteile haben die
Varianten 1. und 2.?

danke
Wolfgang

Autor: Walter B (Gast)
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Frequenzumrichter.

Autor: thkais (Gast)
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@Walter: Ich bin zwar nicht 100% fit in diesem Bereich, aber ich denke
nicht, daß ein Frequenzumrichter bei einem 1-Phasen Motor mit
Anlaufwicklung oder -Kondensator sehr sinnvoll ist.

@Wolfgang: Phasenanschnitt oder PWM ist schon der richtige Weg.
Allerdings nicht, wie bei einer Lampe, im 50Hz-Takt. Bei uns (gekaufte
Heizungssteuerung) ist der Takt in etwa 0,5 Hz, man kann also die an-
und aus- Zeiten der Pumpe hören. Dies liegt, wie ich glaube, im Prinzip
des 1-Phasenmotors bedingt, eine verfälschte Sinuswelle (wie bei
"richtiger" Phasenanschnittsteuerung) kann wohl Probleme mit der
Wicklung des Motors ergeben. Hierzu gibts aber sicherlich noch den
einen oder anderen Experten, der das besser als ich erklären kann.
Durch die Trägheit des Mediums reicht die 0,5-Hz PWM vollkommen aus -
in unserer Heizung werden insgesamt 4 Pumpen durch dieses Prinzip
gesteuert.
Ich glaube, es gab auch vor einiger Zeit einen weiteren Beitrag hierzu,
benutze mal die "Suche".

Autor: Ganove Nr.2 (Gast)
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Frequenzumrichter! Alles andere geht net, oder killt den Motor

Autor: Profi (Gast)
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Autor: Walter B (Gast)
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Das sind im Prinzip Drehstrom-Asynchronmotoren in Steinmetzschaltung.
Diese können sinnvoll nur mit Frequenzumrichter gestellt werden - dabei
muß aber in weiten Bereichen der Kondensator umgeschaltet werden.

Phasenanschnitt kann man vergessen! Man kann aber kapazitive
Spannungsteiler vorschalten um die Spannung zu verringern und den
Schlupf zu vergrößern. Zu bedenken ist, daß das Drehmoment quadratisch
mit der Spannung fällt. Da die Pumpe eine quadratische kennlinie hat,
stellt sich dann ein neuer Arbeoitspunkt ein. Dabei genügen schon
kleine Spannungsänderungen für große Drehzahländerungen.

Statt sich hier die Hände schmutzig zu machen würde ich von Wilo eine
einstellbare Pumpe kaufen.

Autor: Profi (Gast)
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@Walter B:
thkais hat bereits geschrieben, dass langsame PWM (Wellenpaketsteuerung
immer mit ganzen Vollwellen) kommerziell verwendet wird und gut
funktioniert.
Davon bin auch ich überzeugt. Siehe den ganzen Thread
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-103473...

Frequenzrichter wäre sicher die beste Lösung, aber auch mit Abstand die
komplizierteste.

Vermutlich sind bei Wolfgang die Pumpen schon verbaut und er will was
nachrüsten.

Unsere Pumpen zuhause haben einen Schalter mit 3
Geschwindigkeitsstufen, laufen alle natülich auf Stufe 1, schon der
Geräuschentwicklung in den Leitungen und Ventilen wegen, aber der
Stromverbrauch ist auch nicht zu vernachlässigen.
Allerdings ist eine heuer im Frühjahr steckengeblieben, liegt evtl.
auch daran. Aber kurz zerlegt (hatte gottseidank bauseits 2 Kugelhähne
(sehr zur Nachahmung empfohlen)) und geputzt (viel Schlamm drin)
schnurrt sie wieder vor sich hin.

Noch zum Stromverbrauch:
Den konnte ich fast halbieren durch eine kleine unscheinbare
Einstellung in der Heizungs-Steuerung:
Normalerweise läuft die Pumpe im Winter rund um die Uhr, auch wenn
keine Heizleistung gebraucht wird. Das hat wahrscheinlich folgenden
Grund: damit kein Rohr, das abseits liegt, einfriert.

Wenn ich die Nachtabsenkung auf den max. Wert stelle und ein bestimmtes
"Flag" setze, schaltet sie sich ganz ab.

Weil wir gerade dabei sind, ein anderes Problem fiel mir auch auf:

Im Sommer wird dem Boiler stets ein wenig Energie entzogen, weil durch
die unterschiedliche Wasserdichte stets etwas im Heizkreis zirkulierte
(Schwerkraftheizung; Heizkreis und Warmwasserboiler hängen ja doch
zusammen).
Einfache Lösung: im Sommer bleibt das Kugelventil der Heizungspumpe
zu.

Noch ein Tip: auch wenn die Pumpe abgeschaltet ist (Sommer), alle paar
Stunden mal kurz anlaufen lassen, damit sie sich nicht festsetzt.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Vielen Dank für die zahlreichen Hinweise! Ich war jetzt einige Tage
nicht am Rechner - daher die späte Reaktion.

Die Diskussion bisher hat mich schon weiter gebracht. Mein
Zwischenresümee wäre also: Phasenanschnittsteuerung scheidet aus,
langsame PWM geht so olala, Frequenzumrichter wäre optimal.

Da keimt in mir die Frage auf: wie machen das Wilo, Grundfos (und wie
sie alle heißen) bei ihren geregelten Pumpen? Die 3-stufig manuell
umschaltbaren Pumpen schalten wahrscheinlich ein paar Wicklungen dazu
oder weg. Aber wie machen das die Profis bei den geregelten Pumpen?
Haben die Mini-Frequenzumrichter an Bord? Oder machen die langsame PWM?
Oder etwas ganz anders?

Ich meine nicht Pumpen im kW-Bereich sondern kleine Heizungspumpen so
im Bereich 30-80 Watt.

Bei zwei der Pumpen die ich brauche ist es wahrscheinlich wirklich am
einfachsten differenzdruck-geregelte Pumpen zu verwenden. Zwei andere
Pumpen möchte ich jedoch in ihrer Leistung steuern können und zwar
abhängig von Parametern die die Pumpe nicht kennen kann - daher kommen
dafür keine geregelten Pumpen in Frage. Wenn es elektronisch
einstellbare Pumpen gäbe (z. B. 0-10 V oder irgendwie anders) und diese
dann auch noch bezahlbar wären, dann würde ich diese einsetzen. Da es
aber dafür - zumindest in diesem Leistungsbereich - keinen Bedarf gibt,
gibt es diese Pumpen auch nicht.

Also bleibt mir für diese beiden Pumpen als einzige Möglichkeit die
Ansteuerung selbst zu machen.

Also ... wenn jemand weiß, wie die Profis von Wilo, Grundfos usw. ihre
Pumpen regeln ... das würde mich schon interessieren.

viele Grüße
Wolfgang


@Profi: Danke für den Tip mit den Kugelhähnen, das werden wir bei allen
Pumpen machen. Nachtabsenkung - denke ich genauso: wenn, dann richtige
Nachtabschaltung. Bei den heutigen Häusern kann die Heizung tagelang
aus bleiben und es gefriert noch nichts ein. Schon gar nicht in einer
Nacht.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Soweit ich das beurteilen kann und "hacken" höre,ist das eine
Wellenpaketsteuerung, die mir aber nicht sonderlich gefällt, weil weit
hörbar. Die 3-Stufen-Pumpen haben nichts wie 3 R's vor dem Betriebs-C
die einfach zu/abgeschaltet werden. Habe auch eine mit Phasenanschnitt
am laufen wobei da die Geschichte mit der Wicklungstemp.beachtet werden
muss. Am besten steuern lässt sich allerdings meine Gleichstrompumpe in
der Solaranlage, nur leider muss man sowas selber bauen und das macht
richtig Arbeit.

MFG Uwe

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Hallo!

Ich weiß, dass die kleinen Grundfos-Pumpen gut mit einer Wellen-
paketsteuerung funktionieren, da ich es probiert habe.
Von Wilo kenne ich nur leistungsstarke Pumpen von mehreren KW,
die mit Frequenzumrichtern von der gleichen Firma oder auch von
Danfoss gesteuert werden.

MfG Paul

Autor: Benedikt (Gast)
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@Uwe
In meiner 3-stufigen Pumpe sind keine Rs, sondern es werden wirklich
die Wicklungen umgeschaltet !

Autor: Wolfgang (Gast)
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Danke an Alle!

Der Thread hat mir gut weitergeholfen.

Mein Resümee:
Die zwei Heizkreispumpen werde ich als differenzdruck-geregelte Pumpen
ausführen lassen. Dies dürfte an dieser Stelle die einfachste Lösung
sein. Vielleicht ... vielleicht werde ich an dieser Stelle auch nochmal
über eine (dann externe) differenztemperatur-geregelte Lösung nachdenken
... Werd' ich mit dem Heizungsbauer diskutieren. Schaun mer mal.

Für die Pumpen die ich - abhängig von anderen Messgrössen - steuern
muss werde ich die "lansame PWM" mit dem Wegschalten von Halb- oder
Vollwellen ausprobieren. Wenn's net klappt, muß ich schlimmstenfalls
die Pumpen per ibäi vertickern. Und dank der Kugelhähne davor und
dahinter sollte der Ersatz (...aber durch was?...) dann einfach sein.

Nochmal danke für die rege Beteiligung
Wolfgang

Autor: Profi (Gast)
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Wenns Dich interessiert, ich habe eine kleine defekte Wilo, soweit ich
mich erinnern kann, ist da ganz schön Elektronik drin.
Muss sie mal holen und öffnen.

Nochwas zum Weglassen von Voll-/Halbwellen:
Es ist wichtig, dass immer die selbe Zahl positiver und negativer
Halbwellen geschaltet wird, weil sonst ein Gleichstrom resultiert, der
die Wicklungen heizt und den Motor bremst.

Wenn das Ein-/Ausschalten stört, geh mit der Frequenz rauf auf 1..3 Hz,
da sollte man nichts mehr hören.

Und klackern sollte da gar nichts, sonst ist was faul an der
Ansteuerung, nur leise rauschen.

Autor: Seppis Treff (Gast)
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Es ist wichtig, dass immer die selbe Zahl positiver und negativer
Halbwellen geschaltet wird, weil sonst ein Gleichstrom resultiert, der
die Wicklungen heizt und den Motor bremst.
vielen dank in vorraus ruft mich an wenn ihr infos braucht 
+43660/5288759

Autor: Egon Franz (egon)
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Hallo Wolfgang,

schau mal bei Fa. Laing vorbei - diese bieten elektronisch kommutierte 
AC-Heizungspumpen an, welche dadurch Effizienzklasse A erreichen. Die 
Standardstufenschalter (7 Stufen) lassen sich nach Aussage der Techniker 
auch  durch remote-Eingang 0-5V ersetzen, was eine einfache Regelung 
erlaubt.

Hier ist das Beispiel für die Gleichstrompumpe (habe ich auf Anfrage 
direkt von Service zugesandt bekommen) - genauso soll es auch bei der 
Ecocirc E4 oder E6 (für mehr Leistung) möglich sein.

So um die 120 Eur ist zu rechnen - das schafft weder Wilo noch Grundfos. 
Die Teile sind von echten Maschinenbauern entwickelt worden uns machen 
einen soliden Eindruck.

Ich werde damit meinen Wärmetauscher im Kaminofen betreiben - allerdings 
muß die Hard-/Software noch kreiert werden. Mangels C-Erfahrung stöbere 
ich deshalb im Forum. Ich brauche eine Drehzahlregelung (0-5V), welche 
mit einer Mischersteuerung den Wärmetauscher ideal ansteuert.

Autor: Tuco (Gast)
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Hallo,

folgende Solid State Relais bieten ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis 
(Hersteller = Sharp):

        Schalten im      Für ohmsche  Für induktive  Schaltstrom
        Nulldurchgang    Lasten       Lasten         (AC)
======================================================================
S202S01       -            x              -             8A
----------------------------------------------------------------------
S202S02       x            x              -             8A
----------------------------------------------------------------------
S202S16       x            x              -            16A
----------------------------------------------------------------------
S202S11       -            x              x             8A
----------------------------------------------------------------------
S202S12       x            x              x             8A
----------------------------------------------------------------------

Demnach bieten sich für Motoren, Schütze, Spulen etc. die Typen S202S11 
und S202S12. Diese besitzen eine sogenannte Snubber-Schaltung und eignen 
sich für induktive Lasten.

Günstig findet man die bei www.daschke-ltd.de
Hier ein direkter Link:
http://www.daschke-ltd.de/solid-state-relais-c-29_...

Viel Erfolg, Tuco

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