Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

mechanische und elektronische Druckschalter
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Thoralf
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Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Thoralf » Sa 2. Mai 2020, 18:41

Ich möchte hier mal ein Thema ansprechen, zu dem es im Netz erstaunlich wenig zu finden gibt: die drehzahlvariable Druck-Steuerung von Pumpen. Auch im Forum fand ich noch nichts dazu (ich hoffe ich hab nichts übersehen). Ich denke mal, das passt hier im Druckschalter-Forum am Besten. Vielleicht auch als Anregung für andere, die grad ihr System zusammenstellen.

Ich betreibe bereits seit ein paar Jahren meine (Drehstrom-)Pumpe mit einer Kombination aus (Drehstrom-)Inverter und Drucksteuerung. Ursprünglich wollte ich "nur" den Drehstrommotor einer vorhandenen Pumpe in Betrieb nehmen und hatte an der Stelle keinen Drehstrom und wollte mir auch keine Schützsteuerung für den Druckschalter bauen. Als Elektroing. dachte ich eher an einen preiswert fertig käuflichen kleinen Motor-Inverter + analogen 4-20 mA Druckmesser + Mikrorechnersteuerung. Alles kein Hexenwerk. Aber aus Zeitgründen wurde es dann aber doch etwas fertiges. Allerdings gibt es in diesem Bereich wirklich nur ganz wenige Anbieter derartiger Technik. Ich fand nur Ich habe mich letztlich für das WILO ElectronicControl entschieden. Vielleicht auch, weil ein ehemaliger Kollege bei WILO arbeitet und er dort als Mitarbeiter WILO-Produkte etwas preiswerter einkaufen kann und diesen Vorteil an mich weitergab. ;) (denn das Ding ist alles andere als billig!). Der Hauptvorteil für Technik-Nerds: man sieht auf dem Display, was das Gerät macht, hat diverse Anzeige- und Diagnosefunktionen und kann einiges selbst einstellen. Das soll keine Werbung für WILO sein. Wenn jemand gleichartige Alternativprodukte kennt, dann bitte gerne nennen!

Das ElectronicControl gibt es wahlweise mit Wechselstrom- und Drehstromausgang. Meines ist ein MT6, eingangsseitig 1~230 Volt, ausgangsseitig 3~230 Volt und 6 Ampere maximalen Strom. Es gibt auch ein MT10 und mit Wechselstromausgang MM5 bzw. MM9 (M steht für monophasé, T für triphasé).

Bild
MT6 im Betrieb. Eingestellter Druck 2,5 bar, beim aktuellen Durchfluss wird die Drehzahl auf 45 Hz reduziert, um den Druck zu halten.

Meine Erfahrungen damit:
Wegen der Druckregelung (die ganz gut funktioniert) reicht ein 2-Liter-Membran-Druckausgleichsgefäß aus (laut Anleitung - und auch real). Die Druckregelung erfolgt analog, über die Anpassung der Drehzahl. Die kleinste Drehzahl ist einstellbar, ist aber nach unten auf 21 Hz begrenzt (ansonsten würde irgendwann die Motorkühlung nicht mehr funktionieren).

Funktionen und Vorteile eines solchen Systems: (prinzipiell dürften diese unabhängig vom Fabrikat gelten, wobei nur das von mir genutzte Fabrikat alle genannten Einstell- und Diagnosefunktionen hat)
  • Der Motor läuft sanft an und wird sanft abgebremst, das schont die Mechanik (Anlaufgeschwindigkeit kann eingestellt werden, Voreinstellung 10 Hz/s)
  • Druckregelung ist sehr feinfühlig möglich, Drucksollwert und Einschaltdifferenz sind in 0,1-Bar-Schritten einstellbar (ab 0,2 Bar Einschaltdifferenz) und funktioniert in der Praxis auch sehr gut. In den möglichen Grenzen:
    - bei zu großem Durchfluss wird die Pumpe dauerhaft mit 50Hz betrieben und der Druck im System stellt sich ebenso wie bei einfachen Druckschalter-/Zweipunk-Regelungen auf den Arbeitspunkt der Pumpe ein.
    - bei zu kleinem Durchfluss wird die Drehzahl immer weiter reduziert, bis dann bei Erreichen der eingestellten Minimaldrehzahl die Pumpe abgeschaltet wird (schaltet dann selbstverständlich wieder ein, wenn die Druckdifferenz erfüllt wird).
    - dazwischen funktioniert die analoge Regelung sehr gut und gleichmäßig.
  • Nachlaufzeit ist einstellbar, mind. 5 Sekunden.
  • Trockenlaufschutz erfolgt über einen integrierte Durchflussschalter (vermutlich einfach nur irgendwas mechanisches mit Reed-Kontakt), ein externer Niveauschalter kann separat angeschlossen werden
  • elektronischer Überstromschutz (Maximalstrom der Pumpe kann in 0,1-Ampere-Schritten eingestellt werden), das ersetzt den Motorschutzschalter.
  • Drehrichtungseinstellung
  • Kühlung der Elektronik mit dem geförderten (Kalt-)Wasser
Was ich hier im Forum immer wieder lesen konnte: "erst System definieren, dann Pumpe auswählen" gilt natürlich auch für eine solche elektronisch Pumpenregelung. Ist die Pumpe zu klein, dann läuft sie auch mit analoger Regelung ständig in Volllast (mit 50 Hz), ist die Pumpe zu groß, dann schaltet sie auch mit analoger Regelung irgendwann aus und wieder ein. Bei mir tut das System was es soll, bei meinen oben sichtbaren 2,5 bar kann ich einen oder zwei Sprenger betreiben ohne dass der Druck sich ändert und kann auch noch mit einer Spritze am Halbzollschlauch was gießen, ohne dass sich an der Reichweite der Sprenger was tut.

An dem WILO-Inverter betreibe ich eine WILO-Pumpe (aus dem o.g. Grund, dass ich etwas preiswerter ran kam 8-) ), aber man kann daran jede Pumpe anschließen. Ich gehe davon aus, dass es auch mit Tiefbrunnenpumpen funktioniert.

Bei dem zweiten oben genannten NoName-Gerät habe ich mir mal die Bedienungsanleitung angeschaut. Von der Bauform her ist es ebenso wie die WILO-Regelung, also Druckregelung im Gerät selbst und elektrischem Anschluss an eine beliebige Pumpe. Man kann auch dort den Druck 0,1-Bar-weise einstellen, hat eine Soll-/Istwert-Anzeige und hat einige Diagnose-Funktionen. Allerdings nicht so schön im Klartext, sondern über 7-Segment-Anzeige.

Bei der Grundfos SCALA2 kann man anscheinend nur den Druck einstellen und hat ansonsten nur ein paar Fehler-LED. Auf die Funktion dürfte das aber keinen Einfluss haben. Ich gehe mal davon aus, dass Grundfos da was solides gebaut hat. Allerdings kann man nicht einfach so eine andere Pumpe anschließen, wenn die dann doch nicht zum eigenen System passt.

Was ich mir bei WILO gewünscht hätte: dass man die Frequenz auch nach oben bis auf 60 Hz erweitern kann. Ich vermute, dass die Kreiselpumpen bis 3600 min-1 (entspr. 60Hz) ausgelegt sind, um auch in US verkaufbar zu sein. Da gäbe es dann bei der Pumpleistung noch etwas mehr Spielraum nach oben. (bitte korrigiert mich, wenn das Unsinn ist - ich bin kein Pumpenfachmann. Vielleicht gäbe es dann Kavitation?)

Ein Versuchsaufbau (man verzeihe mir die PE-Verschraubungen im Ansaugbereich - ich habe selbst schon gemerkt, dass die bei Unterdruckdruck nicht taugen ;) )
Bild
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Eriberto
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Eriberto » So 3. Mai 2020, 13:55

Hallo Thoralf,

sehr interessantes Thema! Bei mir steht auch so langsam der 'Innenausbau bez. Brunnen' an.
Ich schwanke noch zwischen Windkessel (Membranausgleichsgefäß mit 140 L) oder - jetzt - mit so einer Invertersteuerung. Hört sich schon mal sehr interessant an.
Geplant ist ein Außenwasserhahn und Waschmaschine und Klospülung.
Die WILO-Preise sind allerdings schon heftig!
Da ich nicht aus dem 'elektrischen Bereich' komme, eine Frage: würdest du bei dem Inverter (von profi-pumpe.de) das größte Modell wählen (um Luft nach oben zu haben) oder das leistungsmäßig am nächsten dran liegende (natürlich etwas höher ausgelegt)? Die Preisunterschiede sind ja dann nicht mehr so hoch.
Gruß
Florian
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Thoralf » So 3. Mai 2020, 23:30

Eriberto hat geschrieben:
So 3. Mai 2020, 13:55
Geplant ist ein Außenwasserhahn und Waschmaschine und Klospülung.
Die WILO-Preise sind allerdings schon heftig!
Da ich nicht aus dem 'elektrischen Bereich' komme, eine Frage: würdest du bei dem Inverter (von profi-pumpe.de) das größte Modell wählen (um Luft nach oben zu haben) oder das leistungsmäßig am nächsten dran liegende (natürlich etwas höher ausgelegt)? Die Preisunterschiede sind ja dann nicht mehr so hoch.
Hi Florian,
ja, preislich ist WILO was für Technik-Nerds, die Geld für ihr Hobby übrig haben. ;) Ich würde mal davon ausgehen, dass es die noname-Technik auch tut.

Ich habe nochmal auf die Steuerungen von profi-pumpe.de geschaut, worin der Unterschied der Modelle liegen könnte. Prinzipiell dürften sich Modelle für unterschiedlich große Maximalströme nicht weiter unterscheiden. Bei der größeren Steuerung sind dann eben stärkere Leistungshalbleiter verbaut. Auf die Funktion hat das keinen Einfluss.
Allerdings musst Du vorher drauf achten bzw. vorher entscheiden, ob Du eine Drehstrompumpe (3~230 Volt bzw. 3~400 Volt) nimmst oder eine Wechseltrompumpe 1~230 Volt. Weil es vermutlich eine Fehlermeldung gibt, wenn die Steuerung Drehstrom liefert, aber nur eine Wechselstrompumpe / nur eine Phase angeklemmt ist. (lt. Beschreibung: Fehlermeldung "oP" - "offene Phase"). Und umgekehrt kann eine Wechselstromsteuerung keine Drehstrompumpe antreiben. (mir selbst wäre "gefühlt" Drehstrom lieber - andererseits kannst Du Wechselstrom auch ganz ohne Steuerung mit "Stecker in Steckdose" betreiben, wenn die Steuerung mal kaputt sein sollte).

Leider verwirren mich die Angaben in den Bedienungsanleitungen. Darin heißen die Steuerungen IPC-2, IPC-3 und IPC-4. Und mir ist nicht hundertprozentig klar, welche davon wirklich für Drehstrom ist. Der Text und die Klemmendarstellung gehen da etwas auseinander. Am besten, Du fragst dort telefonisch nach. Vielleicht ist das auch innen z.B. per Schiebeschalter einstellbar. Ich ärgere mich bei solchen Chinafabrikaten oft über solche unklaren Angaben.

Von der Leistung her reicht die 6-Ampere-Ausführung schon recht weit. Ich habe grad mal bei mir das Leistungsmessgerät an die Pumpe angeschlossen: Bei 2,5 bar hatte ich zwei kleine Gardena-Sprenger laufen, insgesamt etwa 1600 l/h. Dabei lag die gemessene Leistung bei etwa 500 Watt (Wirkleistung), der Strom bei 3,3 Ampere (ca. 760 Watt Scheinleistung). Meine Pumpe hat eine Nennleistung von 550 Watt, max 3,6 bar und max 3000 l/h. Für "Außenwasserhahn und Waschmaschine und Klospülung" sollte das allemal reichen. Vielleicht hilft das bei Deiner Überlegung weiter. Wenn die Steuerung 6 A liefert, bleibt also noch Luft nach oben.

Aber Du solltest am Besten erst nach der benötigten (hydraulischen) Pumpleistung eine Pumpe auswählen und erst dann schauen, wie dicht Du an die Strom-Obergrenze der kleinen Steuerung rankommst. Miss mal bei Deiner vorhanden Installation den Durchfluss und den Druck...

LG Thoralf
Zuletzt geändert von Thoralf am So 3. Mai 2020, 23:38, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Thoralf » So 3. Mai 2020, 23:35

Ein Nachtrag noch zur analogen Invertersteuerung.
Anfrage an Radio Jerewan: Kann man eine Kolbenpumpe analog regeln?
Antwort: Im Prinzip ja. Aber hast Du schon mal auf die Pumpenkennlinie geschaut?
Ursprünglich hatte ich den o.g. Inverter gekauft, um eine Kolbenpumpe mit Drehstrom zu versorgen. Die jetzt verwendete Kreiselpumpe kam erst später. Die unten abgebildete Kolbenpumpe selbst habe ich im Kolbenpumpen-Forum unter viewtopic.php?f=35&t=1818 beschrieben. Die Betriebserfahrung zusammen mit der Steuerung passt aber hier besser. Vielleicht interessiert diese ungewöhnliche Kombination auch andere... 8-)

Bild
Kolbenpumpe mit WILO ElectronicControl. An der Pumpe hatte ich (im Bild noch nicht angeschlossen) ein 2-Liter-Membrangefäß.
Nennwerte der Pumpe: P = 250 W, n = 315 min-1, Q = 1.200 l/h, p_max = 3,5 bar.

Mit dem erzeugten Drehstrom lief die Pumpe problemlos. Auch die Regelung funktionierte im Prinzip. Wenn weniger Wasser abgenommen wird, dann wird zum Konstanthalten des Drucks die Drehzahl der Pumpe reduziert, bevor sie (bei noch weniger Durchfluss) dann ganz abschaltet. Das hört sich grad bei einer Kolbenpumpe interessant an, wenn man am Geräusch deutlich merkt, dass die Pumpe langsamer läuft, langsamer vor sich hin ruckelt. Ganz interessant wird es, wenn der eingestellte Druck nahe zu erreicht ist oder wenn man den Hahn zudreht: dann wird der letzte Rest Wasserdruck durch eine langsame, zentimeterweise Kolbenbewegung erzeugt, bevor die Steuerung die Pumpe ganz abschaltet.

Seltsam anzuschauen. Und irgendwie scheint sich der Motor dabei auch ein wenig zu quälen. Die Ursache: die Kennlinie einer Kolbenpumpe unterscheidet sich von der einer Kreiselpumpe. Die Kennlinie der Kolbenpumpe ist (bei konstanter Drehzahl) senkrecht. Die Pumpe fördert also immer ihre 1.200 l/h und der Druck stellt sich in Abhängigkeit vom Durchflusswiderstand ein (ich denke da manchmal in der mir eher vertrauten elektrische Welt: die Analogie in einem Stromkreis wäre eine Stromquelle). Die ideale Kolbenpumpe erzeugt bei Null Durchfluss einen unendlich hohen Druck. Im realen Leben erhöht sie den Druck natürlich nur solange, wie es die Leistung des Motors zulässt (der würde dann irgendwann stehen bleiben, wenn nicht noch ein Sicherheitsventil vorhanden ist) oder bis der Druckschalter auslöst. Ändert man aber die Drehzahl, dann ändert sich die Zahl der Hübe pro Minute und damit auch die Fördermenge. Also bei halber Drehzahl 600 l/h. D.h. die senkrechte Kennlinie verschiebt sich nach links.

Bei einer Kreiselpumpe ist das anders - die liefert einfach einen konstanten Druck, wenn man sie bei Null Förderung weiter laufen lässt.

Solange die Pumpe in einem Bereich läuft, in dem die Druckregelung noch nicht aktiv ist, hat der Motor seine Nenndrehzahl und die Pumpe macht ihre 315 Hübe/min. Wenn die Regelung aktiv wird, dann läuft sie langsamer, bis der Druck entsprechend dem geringeren Durchfluss wieder stimmt.

Hier mal ein Beispiel, so ungefähr waren die Werte meiner Erinnerung nach auch damals im realen Leben:
Bild
An die Pumpe ist z.B. ein Sprenger angeschlossen, und wenn durch den Sprenger 1.200 l/h fließen, dann stellt sich im System ein Druck von 3,5 bar ein (Verbraucher-Kennlinie 1). Wenn man weniger Wasser nimmt, den Wasserhahn weiter zudreht (Verbraucher-Kennlinie 2), dann regelt die Regelung die Drehzahl runter. Die Pumpe fördert weniger Wasser, der Druck bleibt gleich.

Solange die Pumpe frei läuft ist alles i.O. Wenn aber die Regelung eingreift, dann ist dieser langsame Betrieb für den Motor eine relativ starke Belastung, vor allem wenn die Wasserförderung auf Null reduziert wird. Wenn die Kolbenpumpe gegen einen hohen Widerstand arbeitet, läuft der Motor mit hohem Drehmoment = starkem Strom, zugleich aber mit weniger Lüfterdrehzahl = schlechte Kühlung. Der Motor der Pumpe wurde bei geringem Wasserdurchlauf sehr warm (gefühlt, nicht gemessen).

Außerdem machte ich mir Sorgen um den Drucksensor, weil der die Hübe der Pumpe voll mitmachen musste. Der kleine Druckbehälter verminderte die Pulsationen nicht, das Manometer vibrierte kräftig... (immerhin funktionierte die Regelung dennoch. Sie war wohl träge genug, um nicht 20 bis 30 mal pro Sekunde hohe und niedrige Werte zu verarbeiten und hat einen Mittelwert genommen). Aus diesen beiden Gründen (der Motorbelastung und der Belastung für den Sensor) habe ich dann nach einem Jahr das interessante Experiment beendet und doch eine Kreiselpumpe gekauft. Aber ein Jahr lang lief die Kolbenpumpe in dieser Weise ohne Probleme.

Für eine Kolbenpumpe ist wohl ein ausreichend großer Druckbehälter und eine Zweipunkt-Regelung mit Einschalt- und Ausschaltdruck besser. Was wohl schon unsere Vorfahren wussten ;) als es noch gar keine elektronischen Regelungen gab. Denn vom Wirkungsgrad her (das wäre aber schon wieder ein anderer Artikel...) ist eine Kolbenpumpe ganz gut.
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Thoralf » Mi 20. Mai 2020, 22:21

Ein Nachtrag zu dem von mir genannten NoName-China-Inverter:
In einem Beitrag im Wasserwidder-Forum wies Plunschmeister in einer Antwort auf einen dort falsch gelandeten Beitrag auf eine Shopbewertung hin, nach der man bei dem genannten Lieferanten wohl vorsichtig sein sollte. (Danke!) Ich selbst kenne profi-pumpe nicht, hatte den gegoogelten Link nur als Beispiel für einen Inverter eingefügt. Also aufpassen (gilt ja immer), ich kopiere deshalb Plunschmeisters Hinweis auf https://www.shopauskunft.de/review/www.profi-pumpe.de passenderweise hierher.

Gruß
Thoralf
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Enra
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Enra » Do 21. Mai 2020, 10:02

Hallo zusammen,

ich bin neu hier im Forum und bin zurzeit dabei ein Bewässerungsprojekt samt neuem Brunnen umzusetzen. Die Bewässerung ist fertig geplant und zum Teil schon verlegt. Der Brunnen wird in der nächsten Woche gebohrt.

Mein Problem ist die Auswahl der richtigen Tiefbrunnenpumpe in Kombination mit der Steuerung. Mein Favorit ist eine Invertersteuerung, da ich je nach Bewässerungskreis viel oder wenig Durchfluss brauche. Allerdings scheinen Invertersteuerungen die Exoten zu sein. Jedenfalls ist das Angebot dieser Geräte sehr dünn gesät und es gibt wenige Informationen darüber. Mich irritiert z.B., dass laut http://www.lotze-wassertechnik.de/html/ ... 20090.html wohl nur bestimmte Pumpen für die Steuerung Sirio Entry XP 2.0 geeignet seien.
Zitat von dort: "Nur für einphasige (2-Draht-) 230-Volt-Pumpen mit PSC-Motoren (Permanent-Split-Kondensator-Motor = Motoren mit einem externen dauerhaft geschalteten Anlauf-Kondensator) bis P1 = 1,8 kW. […] Nicht geeignet für 230-Volt-Motoren/Pumpen, bei denen ein integrierter Kondensator oder anstatt des Anlaufkondensators ein elektronischer Schaltkreis und/oder Softstart (Sanftanlauf) verwendet wird !"
Gilt das nur für die Sirio-Steuerung oder allgemein für druckgeregelte Invertersteuerungen?
Falls ja, würde dann bei der Installation eines Inverters mit einer entsprechend geeigneten Pumpe der in der Pumpenanschlussbox befindliche Anlaufkondensator außer Betrieb gesetzt oder mit angeschlossen? Was ist dann mit Hilfswicklung und Hauptwicklung?
In meinem konkreten Fall möchte ich gerne folgende Produkte kombinieren:
- Inverter von profi-pumpe.de: https://www.profi-pumpe.de/INVERTER-STE ... :1585.html
- Tiefbrunnenpumpe von Dambat IBO, da diese wohl sehr gut sandresistent sein soll: https://www.pumpen-shop-24.de/product_i ... stent.html
Leider hat die genannte Pumpe keine Anschlussbox, in der der (zumindest für Sirio) geforderte externe Anlaufkondensator verbaut sein könnte. Dieser wird wohl intern verbaut sein. Über einen integrierten Sanftanlauf habe ich nichts gelesen. Vermute daher, dass diese Pumpe keinen hat.

Hat hier jemand Erfahrungen mit vergleichbaren Komponenten gesammelt? Können diese Produkte zusammen funktionieren?

Meine Randbedingungen:
Förderhöhe: Voraussichtlich 7-8m
Bewässerungskreis 1: Getrieberegner, 2m³/h, 4 bar
Bewässerungskreis 2: Getrieberegner, 1,5m³/h, 4 bar
(1 und 2 würde ich gerne parallel betreiben, wenn die Pumpe es hergibt)
Bewässerungskreis 3: Sprinkler, 2,3m³/h, hinter Zuleitung Druckminderer auf 2-2,5bar
Bewässerungskreis 4: Microbewässerung, 0,6m³/h, hinter Zuleitung Druckminderer auf 2bar
1 Wasserhahn

Grüße
Arne
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Bohrbrunnen
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Bohrbrunnen » Do 21. Mai 2020, 10:09

Willkommen bei uns im Brunnen Forum.

Mit deinen Fragen zu den Pumpen und deren Steuerung solltest du zum Fachmann gehen.

Wir kümmern uns hier nur um Brunnen und die einfache Wasserentnahme.
Gruß Manfred
Glück Auf!

Lieber Ratten im Keller als Verwandtschaft im Haus.
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Eriberto
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Eriberto » Do 21. Mai 2020, 10:13

So, oute mich mal...
Habe die Steuerung bei profi-pumpe.de(1,5 KW Monophase) für € 219,95 + Versand bestellt. Lieferzeit 1-2 Wochen.

Mal schauen, was da kommt. Bei Online-Geschäften sehe ich das recht entspannt, da a.) Rückgaberecht und b.) ich einige Anwälte meine Kunden nenne :).
Zu dem Bewertungsportal: 22 Bewertungen im Zeitraum von 9 Jahren hat für mich nur eine bedingte Aussagekraft, zudem hinlänglich bekannt ist, wer sich bemüßigt sieht im Internet Bewertungen zu posten, unzufriedene Kunden!
Mal ein paar angelesen und fühle mich bestätigt.

Schauen wir mal...
Gruß
Florian
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Thoralf
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Thoralf » Fr 22. Mai 2020, 18:27

@Florian: Ja, ist schon richtig so. Die vielen Kunden, bei denen alles i.O. ist, sieht man nicht.
@Arne: Oh, schön zu sehen, dass Lotze auch so eine Steuerung hat. Hatte ich dort übersehen, obwohl ich dort auch nachgeschaut hatte.
Falls Ihr das mit der Analog-Steuerung realisiert habt: vielleicht könnt Ihr hier mal schreiben, wie die Betriebserfahrungen sind. Würde mich interessieren.
Enra hat geschrieben:
Do 21. Mai 2020, 10:02
Falls ja, würde dann bei der Installation eines Inverters mit einer entsprechend geeigneten Pumpe der in der Pumpenanschlussbox befindliche Anlaufkondensator außer Betrieb gesetzt oder mit angeschlossen? Was ist dann mit Hilfswicklung und Hauptwicklung?
In meinem konkreten Fall möchte ich gerne folgende Produkte kombinieren:
- Inverter von profi-pumpe.de: https://www.profi-pumpe.de/INVERTER-STE ... :1585.html
- Tiefbrunnenpumpe von Dambat IBO, da diese wohl sehr gut sandresistent sein soll: https://www.pumpen-shop-24.de/product_i ... stent.html
Da anschließend sehr viel Text kommt, erst mal mein Fazit: Ich würde es so machen. Sieht so aus, als ob es funktionieren wird. 8-)
Und nun die lange Erklärung (und eine Vorbemerkung: als ich das unten folgende schrieb, hatte ich angenommen Du willst die Steuerung von Lotze nehmen und hatte mich dann auf deren Anleitung bezogen. Habe erst beim nochmal Lesen gesehen, dass es Dir dann um die Steuerung von Profi-pumpe geht. Habe jetzt keine Lust mehr alles zu ändern, und im Wesentlichen unterscheidet es sich auch nicht, bis auf die fehlende Einstellung der Frequenz-Untergrenze. Bei meinem Fazit und den Erklärungen bleibt alles so... und auch für den Inverter von Profi-Pumpe gilt, dass er nur für Pumpen mit fest installierten Kondensator funktioniert – egal ob der in der Pumpe ist oder oben in einer Box installiert ist):

1. Bei der von Dir genannten Pumpe ist eine falsche Kennlinie hinterlegt (die einer Schmutzwassertauchpumpe). Die Kennlinie der Unterwasserpumpe wird auf jeden Fall anders aussehen. Frage sie sicherheitshalber vorher beim Lieferanten an und trage dort Deine Verbraucher ein, in der Summe aller gleichzeitig zu betreibenden Verbraucher. (bei denen mit Druckminderer musst Du den Systemdruck vor dem Druckminderer zugrundelegen)

Wenn ich die Pumpendaten der von Dir genannten Pumpe lese:
  • Förderhöhe: 63 m
  • Fördermenge: 105 l/min~ 6300 l/h
und dann sehe, dass Du 4 bar (+ 0,7 bar für die 7 m Höhe = 4,7 bar) bei 3,5 m³/h haben willst, dann dürfte die Pumpe möglicherweise zu groß sein. Alles bekommt eine Analogsteuerung auch nicht weggebügelt. Idealerweise wäre die Pumpe so dimensioniert, dass Du auf der Pumpen-Kennlinie beim max. Durchfluss (3,5 m³/h) etwa Deinen gewünschten Anlagendruck (4,7 bar) hast. Dann würde die Pumpe dort mit 50 Hz laufen. Und darunter (bei weniger Durchfluss) regelt dann die Konstantdruckregelung. Ansonsten müsste sie schon bei max. Durchfluss herabregeln müssen, irgendwann reicht dann der Regelbereich nicht aus. Da geht dann nichts kaputt, aber die Regelung schaltet dann die Pumpe aus und wieder an usw., mit der minimal einstellbaren Druckdifferenz (Schaltspiel) von 0,3 bar. Wenn ich die vermutete Kennlinie skizziere, landest Du eher bei etwa 5,x bar. Na ja, vielleicht auch bei 5,0 bis 5,2 bar, was dann doch nicht so weit entfernt ist. Und 0,3 bar Schaltspiel merkt man wohl auch nicht wirklich. Da die Steuerung Sanftanlauf hat ist es auch der Pumpe egal. Andererseits könntest Du aus den unten genannten Gründen den Sanftanlauf ausschalten, weil auch der mit Senkung der Frequenz (s.u.) funktioniert.

2. Wechselstrom und Kondensator
Diese Frage war einer der Gründe für mich, weiter oben zu schreiben "mir selbst wäre 'gefühlt' Drehstrom lieber"... Ich wollte dann aber nicht auch noch was von frequenzabhängigen komplexen Widerständen schreiben, die die Kondensatoren darstellen, und von der frequenzabhängigen Phasenverschiebung der Hilfswicklung. Dann also doch, und ich versuch's mal vereinfacht und damit hoffentlich laienverständlich darzustellen.

Ein Drehstrommotor hat drei 120 Grad versetzte Spulenpaare, von denen jeweils die einander gegenüberliegenden Elektromagneten Nord- und Südpol haben. Der Drehstrom sorgt dafür, dass je nach Polung der drei Phasen das Magnetfeld ein Stück weiter wandert (der erste Magnet bekommt den Nordpol, dann der zweite, dann der dritte Magnet, bis dann wieder der ersten dran ist usw. Und die entgegenstehenden Spulen haben jeweils den Südpol). Das ist dann das Drehfeld im Stator. Wenn Du innendrin einen Stabmagneten (als Rotor) befestigst, dann richtet der sich immer wieder neu aus und dreht sich mit dem Drehfeld mit. (technisch ist das beim meist verbauten Asynchronmotor komplizierter, aber ich lass es mal dabei bewenden).

Bei Wechselstrom dreht sich da nichts. Da würde nur Nord- und Südpol zwischen dem dann nur einen Magnetpolpaar wechseln. Und der Rotor würde still stehenbleiben (weil der Stabmagnet nicht wüsste, ob er sich linksrum oder rechtsrum neu ausrichten soll).

Nun kommt der Kondensator ins Spiel. In dem Kondensatormotor ist neben der Hauptwicklung für den Antrieb noch eine Hilfswicklung, bei der der Kondensator dafür sorgt, dass ein Pseudo-Drehfeld erzeugt wird. Die Hilfswicklung einfach nur an Wechselstrom anzuklemmen würde nichts bringen. Erste der Kondensator sorgt mit seiner Phasenverschiebung dafür, dass der Strom in der Hilfswicklung zeitlich versetzt zur Hauptwicklung fließt und damit den Rotor in eine Drehung hinein zwingt. Also grad wenn das Magnetfeld in der Hauptwicklung schwächer wird, wird es in der Hilfswicklung stärker und der Rotor dreht sich dorthin.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatormotor

Den Kondensator kann man fest verbauen oder ihn nur zum Anlauf nutzen und danach abklemmen. Denn wenn sich der Motor erst mal dreht, dann reicht in gewissen Drehmomentgrenzen auch das Wechselfeld aus, um ihn weiter anzutreiben. Nur ist eben der Wechselstromwiderstand des Kondensators und auch der Wechselstromwiderstand der Hilfswicklung von der Frequenz abhängig: 1/(2*Pi*f*C) bzw. 2*Pi*f*L. Damit verschiebt sich auch die Wirkung des Kondensators in Abhängigkeit von der Frequenz. Das ist eben alles für 50 Hz ausgelegt, der Kondensator so berechnet, dass er bei 50Hz am besten zur Hilfswicklung passt und dort das größte Hilfsfeld aufbaut, idealerweise um 90 Grad versetzt.

In der knappen Beschreibung Deiner Tiefbrunnenpumpe steht "Bebauung des Kondensators im Motor". Ich gehe deshalb davon aus, dass der Kondensator ständig an der Hilfswicklung angeschlossen ist. Denn sonst bräuchte man eine Schalttechnik in der Pumpe und bei 199 EUR glaube ich nicht, dass da auch nur der kleinste finanzielle Spielraum für irgendwas derartiges bliebe. Das ist also schon mal gut.

In der pdf-Anleitung der Steuerung schau mal auf Seite 60: "Sirio Entry kann auf 230 V Wechselstrom-Pumpen installiert werden, die bereits mit Kondensator
ausgestattet sind." Auch das ist gut.

Im Schaltbild siehst Du den Kondensator zwischen U1 und W2 (dünne Linie). Damit hast Du aber selbst nichts zu tun. Du schließt nur L, N und PE an der Pumpe an (dicke Linie). Der Kondensator ist fest verbaut. Wenn ich es richtig sehe, dann wird die Pumpe mit angeschlossenem Stecker geliefert. Du kannst (wenn der Stecker geschraubt ist) den Stecker abschrauben und das Kabel in der Steuerung anschließen. Wenn der Stecker vergossen ist, kannst Du aber auch eine Steckkupplung an der Steuerung anschließen und die Pumpe dort einstecken. Verdrehen des Steckers stört nicht, an der Drehrichtung ändert sich nichts.

3. Elektronischer Schaltkreis in der Pumpe oder Sanftanlauf
Ja, das stimmt – wenn die Pumpe selbst bereits Elektronik drin hat, dann sollte man nicht "einfach so" einen Inverter zur Pumpensteuerung davorschalten. Wahrscheinlich müsste ich sogar besser "dann darf man nicht" schreiben. Egal ob nun Elektronik zum Schalten des Kondensators noch irgendeine Anlaufsteuerung.

4. Programmierung der Steuerung:
Wegen der Frequenzabhängigkeit des Kondensators ist es vielleicht besser, nicht gleich den vollen Stellbereich auszunutzen. An der Steuerung kann man einiges programmieren¹. Unter anderem auch die Mindestfrequenz (Seite 67), mit 50/60/70 Prozent der Nennfrequenz. Da würde ich erst mal mit der 70% (=35 Hz) anfangen. Runtergehen kannst Du immer noch, und dann schauen, ob sich die Pumpe immer noch dreht (d.h. Druck erzeugt).

5. Vergleich der Inverter
Was man aus der Anleitung erkennen kann ist im Wesentlichen nur die Bedienung. Was da für Strom rauskommt, also rechteckiger oder sinusförmiger Strom, das weiß ich weder bei dem einen noch dem anderen. Ist für Laien nicht interessant, die interessiert nur, ob die Pumpe pumpt. Wird sie wohl tun. Auch wie gut die Inverter entsört sind, weiß man nicht. Kann sein, dass da schon ein Netzfilter drin ist, kann sein dass nicht. Normalerweise müssen sie beide, wenn sie hier offiziell verkauft werden, die Grenzwerte für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) einhalten. Die entsprechende Konformitätserklärung haben beide. Bleibt als Unterschied die Bedienung und die Einstellmöglichkeiten.

¹Dass man bei Sirio sehr viel einstellen kann, bis hin zum Regelparameter, finde ich gut. Die Sirio-Steuerung gefällt mir, so von der Bedienung her.

LG
Thoralf
Der Elektroingenieur in mir meint: "Wasser braucht Strom" 8-)
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Enra
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Re: Invertersteuerung für Pumpen und analoge Druckregelung

Beitrag von Enra » Mo 25. Mai 2020, 23:53

Hallo Thoralf,

vielen Dank für deine mehr als ausführliche Erklärung! Das hat mir wirklich sehr zum Verständnis geholfen! Das Ganze macht mir nun Mut, die genannte Kombination zu wählen.

Nach weiterer Recherche passt es sogar noch viel besser, als zunächst gedacht! Denn ich bin mir inzwischen ziemlich sicher, dass der genannte Inverter von Profi-Pumpe von Dambat IBO, also dem Hersteller der gewählten Pumpe selbst, stammt (oder zumindest auch von diesem gebranded wird).
Siehe dazu im Produktkatalog auf Seite 32: https://www.dambat.pl/upload/ibo-katalogde_f01.pdf
Da wird offenbar nur der IBO-Schriftzug weggelassen. Der Beschreibung ist im Übrigen auch zu entnehmen, dass der Inverter zwischen 20 und 60 Hz modulieren kann, also noch besser als angenommen.
Die ausgesuchte Pumpe (SDM 3/11) ist im o.g. Katalog übrigens auf Seite 131 samt der Kennlinie. Macht auf mich insgesamt einen einigermaßen vertrauenswürdigen Eindruck. Zumal mindestens zwei professionelle Brunnenbauer in meiner Umgebung genau diesen Pumpenhersteller einsetzen.

An der nun hoffentlich korrekten Kennlinie sieht man mMn auch, dass die Pumpe für meinen Anwendungsfall keineswegs zu groß wäre.
Bei 4 bar (50m = 7m Förderhöhe + 40m Wassersäule für den gewünschten Druck + 3m "Leitungswiderstand") ist die Förderleistung etwa 3,2 m³/h. Wenn man jetzt mal annimmt, dass das bei 50 Hz gilt und zumindest näherungsweise ein linearer Zusammenhang zwischen Frequenz und Förderleistung besteht, dann könnte die Pumpe bei meinen gewünschten 4 bar am Drucksensor zwischen 1,28 m³/h und 3,84m³/h (also 20 - 60 Hz) modulieren.

Das würde für meine Bewässerungskreise bedeuten:
Kreise 1, 2 und 3 würden wahrscheinlich sicher im Regelbereich laufen.
Kreis 1 und 2 zusammen betrieben passen gerade eben, wenn auch evtl. mit etwas Druckabfall.
Kreis 4: Wenn ich inzwischen mal annehme, dass es doch eher 1 m³/h statt 0,6 m³/h werden und ich den Soll-Druck evtl. auf 4,5 bar statt 4 bar einstellen könnte (läuft in den druckempfindlichen Kreisen sowieso gegen Druckminderer, also nur etwas zu Lasten des Wirkungsgrades), dann könnte mit etwas Glück die Förderleistung soweit runtergeregelt werden, so dass die Pumpe (die ja obendrein mit Sanftanlauf betrieben werden würde) nicht takten müsste.

Hoffe mal, dass das alles so passt wie ich mir das überlegt habe. Jedenfalls habe ich so eine Chance, konstanten Druck ohne einen riesigen Druckkessel + Druckminderer zu bekommen.

Grüße
Arne
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