DE10361200B3

DE10361200B3 - Refrigerating system, has switching device acting on condenser circuit to vary effective capacitance of circuit based on temperature or other correlated parameter in vaporizer, and varying operating characteristics of motor

Info

Publication number: DE10361200B3
Application number: DE2003161200
Authority: DE
Inventors: Christian Niels Weihrauch
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Danfoss Power Solutions Parchim GmbH
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2023-12-25

Abstract

The system has a vaporizer (6) and a compressor driven by an electric motor (7). The motor has a condenser circuit connected in series with an auxiliary winding of the motor. A switching device (9) acts on the condenser circuit to vary the effective capacitance of the circuit based on the temperature in the vaporizer or other correlated parameter in the vaporizer. The switching device varies the operating characteristics of the motor. The condenser circuit has two capacitors connected in parallel to a common line, where voltage differences between the capacitors are monitored and regulated by electronic circuits. An independent claim is also included for a method of operating a refrigerating system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältesystem mit einem Verdampfer und einem Kompressor, der von einem elektrischen Motor angetrieben ist, wobei der Motor eine Arbeitswicklung, eine Startwicklung und eine in Reihe mit der Startwicklung geschaltete Kondensatoranordnung aufweist, und eine Umschalteinrichtung zur Veränderung des Betriebsverhaltens des Motors vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kältesystems, das einen Verdampfer und einen Kompressor aufweist, der von einem Motor angetrieben ist, der eine Arbeitswicklung und eine in Reihe mit einer Startwicklung angeordnete Kondensatoranordnung aufweist.The The invention relates to a refrigeration system with an evaporator and a compressor by an electric Motor is driven, the motor is a working winding, a Start winding and connected in series with the start winding Capacitor arrangement comprises, and a switching device for change the operating behavior of the engine is provided. Further concerns the invention a method for operating a refrigeration system, the having an evaporator and a compressor that is driven by a motor powered by a work winding and one in series with comprising a start winding arranged capacitor arrangement.

In einem derartigen Kältesystem verwendet man üblicherweise einen geschlossenen Kältemittelkreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Eine übliche Vorgehensweise zum Betreiben des Kältesystems besteht darin, daß man gasförmiges Kältemittel mit Hilfe des Kompressors verdichtet. Das verdichtete Kältemittel wird in einem Kondensator verflüssigt. Das flüssige Kältemittel wird durch ein Expansionsventil in einen Verdampfer geleitet, wo es verdampft. Die Verdampfungswärme wird aus der Umgebung aufgenommen und führt dort zu einer Abkühlung.In such a refrigeration system one usually uses a closed refrigerant circuit, in which a refrigerant circulated. A usual Approach to operate the refrigeration system is that one with gaseous refrigerant Help of the compressor compacted. The compressed refrigerant is liquefied in a condenser. The liquid refrigerant is passed through an expansion valve in an evaporator, where it evaporates. The heat of vaporization is taken from the environment and leads there to a cooling.

Zum Antrieb des Kompressors benutzt man üblicherweise einen elektrischen Motor. In den meisten Haushalten steht als Spannungsversorgung die übliche Ein-Phasen-Netzspannung in der Größenordnung 220 bis 240V zur Verfügung, so daß man auch den Motor als Ein-Phasen-Motor ausbildet. Eine relativ einfache Ausbildung eines Ein-Phasen-Motors ist ein Motor, der eine Arbeitswicklung (auch als Hauptwicklung bezeichnet) und eine Startwicklung (auch als Hilfswicklung bezeichnet) aufweist. Die Hilfswicklung ist mit einer Kondensatoranordnung in Reihe geschaltet. Die Kondensatoranordnung bewirkt eine Phasenverschiebung bei der Versorgung von Arbeitswicklung und Startwicklung, so daß der Motor anlaufen kann und im Betrieb bis zu einer Belastungsgrenze zuverlässig arbeiten kann. Ein derartiger Motor wird auch als "Kondensatormotor" bezeichnet.To the Drive the compressor is usually used an electric Engine. In most households stands as power supply, the usual single-phase line voltage in the Magnitude 220 to 240V available so that you too the engine as a single-phase engine formed. A relatively simple design of a single-phase motor is a motor that has a working winding (also called the main winding and a start winding (also referred to as auxiliary winding) having. The auxiliary winding is provided with a capacitor arrangement in Series switched. The capacitor arrangement causes a phase shift in the supply of work winding and start winding, so that the engine can run and work reliably up to a load limit during operation can. Such a motor is also referred to as a "capacitor motor".

Ein Kondensatormotor ist üblicherweise auf einen optimalen Betriebspunkt hin optimiert. Die Kombination aus Wicklungen und Kondensatoranordnung ist dabei so ausgelegt, daß der Motor bei einer bestimmten Belastung möglichst effektiv betrieben werden kann. Beispielsweise kann man den besten Wirkungsgrad in Richtung auf eine höhere Belastung verschieben, wenn die Kapazität der Kondensatoranordnung erhöht oder die Windungszahl der Wicklungen vermindert wird.One Condenser motor is common Optimized for an optimal operating point. The combination from windings and capacitor arrangement is designed so that the Engine operated as effectively as possible at a certain load can be. For example, you can get the best efficiency in Towards a higher one Shift load when the capacity of the capacitor array elevated or the number of turns of the windings is reduced.

In Kältesystemen sind die Betriebsbedingungen für den elektrischen Motor allerdings nicht stabil. In Abhängigkeit von einer Reihe von Einflußfaktoren muß der Motor unter größeren Belastungen oder unter kleineren Belastungen arbeiten. Wenn die Außentemperatur absinkt, ist der Kältebedarf geringer, so daß sich die Motorbelastung verringert. Wenn die Außentemperatur hingegen ansteigt oder Lebensmittel, die frisch in einen Kühlschrank eingelagert werden, zunächst heruntergekühlt werden müssen, dann steigt die Belastung des Motors an. Dies führt dazu, daß der Motor vielfach mit vermindertem Wirkungsgrad betrieben wird.In refrigeration systems are the operating conditions for however, the electric motor is not stable. Dependent on Of a number of factors influencing the engine must under greater loads or work under smaller loads. When the outside temperature sinks, is the need for refrigeration less, so that reduces the engine load. When the outside temperature rises or refrigerate foods freshly stored in a refrigerator have to, then the load of the engine increases. This causes the engine is often operated with reduced efficiency.

Man hat daher in US 4 463 302 vorgeschlagen, das Betriebsverhalten des Motors zu verändern. Hierzu weist der Motor zwei Wicklungspaare und eine Reihe von Kondensatoren auf. In einem ersten Betriebszustand wird das erste Wicklungspaar parallel geschaltet und als Arbeitswicklung betrieben, während das zweite Wicklungspaar in Reihe geschaltet wird und in Reihenschaltung mit einem Kondensator als Startwicklung betrieben wird. In einem anderen Schaltzustand wird das erste Wicklungspaar als Startwicklung betrieben und mit einer Parallelschaltung aus zwei Kondensatoren in Reihe geschaltet, während das zweite Wicklungspaar parallel geschaltet und als Arbeitswicklung betrieben wird. In beiden Schaltzuständen hat der Motorwirkungsgrad einen unterschiedlichen Verlauf.One has therefore in US 4,463,302 proposed to change the operating behavior of the engine. For this purpose, the motor has two pairs of windings and a number of capacitors. In a first operating state, the first winding pair is connected in parallel and operated as a working winding, while the second winding pair is connected in series and is operated in series with a capacitor as a start winding. In another switching state, the first winding pair is operated as a start winding and connected in series with a parallel circuit of two capacitors, while the second winding pair is connected in parallel and operated as a working winding. In both switching states, the motor efficiency has a different course.

Ein anderer Vorschlag, der in US 6 566 841 B2 dargestellt ist, zeigt eine zweigeteilte Arbeitswicklung mit einem Abgriff zwischen den beiden Teilen der Wicklung und eine herkömmliche Startwicklung. Im Normalbetrieb wird der Abgriff der Arbeitswicklungen von einem Schalter unterbrochen. In Situationen mit hoher Belastung wird der Schalter aktiviert, wobei parallel zur Startwicklung eine zusätzliche Startwicklung geschaltet wird. Der Abgriff der Arbeitswicklung wird geschlossen, so daß ein Teil der Arbeitswicklung inaktiviert wird. Der Schalter kommuniziert sowohl mit dem Motor als auch mit einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung auf eine Reihe von Eingangsgrößen reagiert, die den Betrieb und die Zeitgebung des Schalters kontrollieren. Diese Eingangsgrößen können z.B. Motorstrom, Motortemperatur oder Pumpentemperatur sein.Another proposal that in US 6 566 841 B2 shows a two-part working winding with a tap between the two parts of the winding and a conventional start winding. In normal operation, the tap of the working windings is interrupted by a switch. In high load situations, the switch is activated, with an additional start winding being connected in parallel to the start winding. The tap of the working winding is closed, so that a part of the work winding is inactivated. The switch communicates with both the motor and a controller, the controller responsive to a number of inputs that control the operation and timing of the switch. These input variables can be eg motor current, motor temperature or pump temperature.

DE 43 22 223 A1 zeigt eine Regelungseinrichtung für einen Verdichtermotor eines Kühl- und/oder Gefriergeräts. Der Motor weist eine Arbeitswicklung und eine Startwicklung auf. Die Startwicklung ist in Reihe mit einem PTC-Widerstand geschaltet. Eine Umschalteinrichtung ist vorgesehen, um das Betriebsverhalten des Motors zu verändern. Das Betriebsverhalten wird dadurch verändert, daß man entweder den Motor direkt mit dem Netz verbindet oder den Motor mit einem Umrichter verbindet, der seinerseits mit dem Netz verbunden ist. Die Umschaltung erfolgt über ein Relais, das von einem Mikrocomputer angesteuert wird, der mit Temperaturfühlern in Verbindung steht. DE 43 22 223 A1 shows a control device for a compressor motor of a refrigerator and / or freezer. The engine has a working winding and a start winding. The start winding is connected in series with a PTC resistor. A switching device is provided to change the performance of the engine. The operating behavior is changed by either connecting the motor directly to the grid or connecting the motor to a converter, which in turn is connected to the grid. Switching via a relay controlled by a microcomputer connected to temperature sensors.

US 5 300 871 A zeigt eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung für einen elektrischen Motor. Der Motor weist eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung auf. Die Hilfswicklung ist in Reihe mit einer Kondensatoranordnung geschaltet, die aus zwei parallel geschalteten Kondensatoren besteht. Eine Umschalteinrichtung ist vorgesehen, die einen der Kondensatoren oder eine Par allelschaltung der Kondensatoren in Reihe mit der Startwicklung mit der Phase eines Netzes verbindet. Die Umschalteinrichtung ist als handbetätigter Schalter ausgebildet. Mit Hilfe der Umschalteinrichtung soll der Motor in verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden können. US 5,300,871 A shows a speed control device for an electric motor. The motor has a main winding and an auxiliary winding. The auxiliary winding is connected in series with a capacitor arrangement consisting of two capacitors connected in parallel. A switching device is provided, which connects one of the capacitors or a par allelschaltung of the capacitors in series with the start winding with the phase of a network. The switching device is designed as a manually operated switch. With the help of the switching device, the engine should be able to be operated at different speeds.

EP 0 243 154 B1 zeigt eine Beschaltung eines einphasigen Motors mit einer Hauptwicklung, die durch eine Reihenschaltung von verschiedenen Teilwicklungen gebildet ist. Zwischen den Teilwicklungen sind einzelne Abgriffe vorgesehen, die von einer Umschalteinrichtung kontaktiert werden können. Ferner weist der Motor eine Hilfs- oder Startwicklung auf, der ein Kondensator parallel geschaltet ist. EP 0 243 154 B1 shows a wiring of a single-phase motor with a main winding, which is formed by a series connection of different partial windings. Between the partial windings individual taps are provided, which can be contacted by a switching device. Furthermore, the motor has an auxiliary or start winding, which is connected in parallel with a capacitor.

DE 100 29 549 A1 zeigt einen Line-Start-Motor. DE 100 29 549 A1 shows a line start engine.

DE 40 23 749 A1 zeigt eine elektronische Schaltung zum Starten eines Einphasen-Induktionsmotors, der als Einphasen-Asynchronmotor ausgebildet ist und eine Hilfswicklung aufweist, die in Reihe mit einem Kondensator geschaltet ist. DE 40 23 749 A1 shows an electronic circuit for starting a single-phase induction motor, which is designed as a single-phase asynchronous motor and having an auxiliary winding, which is connected in series with a capacitor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor in einem Kältesystem optimal zu betreiben.Of the Invention is based on the object, an engine in a refrigeration system to operate optimally.

Diese Aufgabe wird bei einem Kältesystem der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, daß die Umschalteinrichtung auf die Kondensatoranordnung einwirkt und deren wirksame Kapazität in Abhängigkeit von einer Temperatur am Verdampfer oder einer damit korrelierenden Größe ändert.These Task is in a refrigeration system of eingang mentioned type achieved in that the switching device on the capacitor arrangement acts and their effective capacity in dependence from a temperature at the evaporator or a correlating therewith Size changes.

Bei diesem Kältesystem hängt die Motorbelastung und die Temperatur am Verdampfer zusammen. Der Wirkungsgrad als Funktion der Verdampfertemperatur hat daher einen Verlauf, der dem Wirkungsgrad als Funktion der Motorbelastung entspricht. Die Kurve des Wirkungsgrades steigt in beiden Fällen bis zu einem Maximalwert an und fällt dann ab. Wenn man nun aufgrund der unterschiedlichen Kapazitäten unterschiedliche Kurven für den Wirkungsgrad hat, dann kann man sich immer die Kurve heraussuchen, die für die jeweilige Verdampfertemperatur optimal ist. Der Wirkungsgradverlauf wird einfach dadurch geändert, daß die Umschalteinrichtung die Kapazität der Kondensatoranordnung ändert. Eine Änderung der Induktivität des Motors, d.h. ein Eingriff in die Wicklungen, ist hingegen nicht erforderlich. Dadurch, daß man nur in die Kondensatoranordnung eingreift, erreicht man, daß die einzelnen Wirkungsgradkurven eine relativ große Ähnlichkeit zueinander aufweisen und nur seitlich zueinander versetzt sind, ohne daß zwischen den einzelnen Kurven größere "Löcher" entstehen, in denen der Wirkungsgrad zu stark absinkt. Durch den Übergang zwischen zwei (oder mehr) Kapazitäten läßt sich also erreichen, daß man den Motor immer in der Nähe seines maximalen Wirkungsgrades betreiben kann.at this refrigeration system depends on that Engine load and the temperature at the evaporator together. The efficiency as a function of the evaporator temperature therefore has a course, the the efficiency as a function of engine load corresponds. The The curve of the efficiency increases in both cases up to a maximum value then it falls from. If you now different because of the different capacities Curves for has the efficiency, then you can always choose the curve, the for the respective evaporator temperature is optimal. The efficiency curve is simply changed by that the Switching device the capacity the capacitor arrangement changes. A change the inductance of the engine, i. an intervention in the windings, however, is not required. By doing that engages only in the capacitor arrangement, it is achieved that the individual Efficiency curves have a relatively high similarity to each other and only laterally offset from each other without between the individual curves larger "holes" arise in which the efficiency too low. Through the transition between two (or more) capacities let yourself So achieve that always close the engine can operate at its maximum efficiency.

Vorzugsweise weist die Kondensatoranordnung mindestens zwei Kondensatoren auf und die Umschalteinrichtung schaltet mindestens einen dieser Kondensatoren in Reihe mit der Startwicklung. Dies ist eine relativ einfache Ausgestaltung, um die Kapazität der Kondensatoranordnung zu verändern. Die Umschalteinrichtung kann im Prinzip als einfacher Umschalter ausgebildet sein.Preferably The capacitor arrangement has at least two capacitors and the switching device switches at least one of these capacitors in series with the start winding. This is a relatively simple design, about the capacity to change the capacitor arrangement. The Switching device can be designed in principle as a simple switch be.

Hierbei ist bevorzugt, daß mindestens zwei Kondensatoren mit einem gemeinsamen Leiter verbunden sind. Man kann von den Kondensatoren auf einfache Weise wahlweise einen verwenden, indem man einen Wechselschalter betätigt. Dies erleichtert es, die Schaltung zu konzipieren.in this connection it is preferred that at least two capacitors are connected to a common conductor. You can easily from the capacitors either a use by pressing a toggle switch. This makes it easier to design the circuit.

Auch ist von Vorteil, wenn die Kondensatoranordnung mehr als zwei Kondensatoren aufweist und die Umschalteinrichtung die Kondensatoren einzeln oder gruppenweise in Reihe mit der Startwicklung schaltet. In diesem Fall läßt sich die Kapazität der Kondensatoranordnung auf mehrere unterschiedliche Werte einstellen, insbesondere auf mehr Werte als einzelne Kondensatoren vorhanden sind. Wenn die Kondensatoranordnung beispielsweise drei Kondensatoren aufweist, dann kann man jeden Kondensator einzeln in Reihe mit der Startwicklung schalten. Damit ergeben sich bei unterschiedlichen Kapazitätswerten der drei Kondensatoren bereits drei unterschiedliche Kapazitäten für die Kondensatoranordnung. Man kann auch jeweils zwei dieser Kondensatoren parallel betreiben und die Parallelschaltung in Reihe mit der Startwicklung schalten. Dies ergibt drei weitere Kapazitätswerte. Schließlich ist es auch möglich, alle drei Kondensatoren parallel zu schalten und diese Parallelschaltung in Reihe mit der Startwicklung zu schalten. Mit diesem zusätzlichen Kapazitätswert ergeben sich dann bereits sieben Kapazitätswerte für die Kondensatoranordnung. Je mehr unterschiedliche Kapazitäten in Reihe mit der Startwicklung geschaltet werden können, desto besser kann man die Wirkungsgradkurven so ausnutzen, daß der Motor im optimalen Betriebspunkt oder um den optimalen Betriebspunkt herum betrieben werden kann. In diesem Fall muß man beim Umschalten dafür sorgen, daß zwischen parallel geschalteten Kondensatoren keine Spannungsdifferenz auftritt, die Kurzschlußströme erzeugen könnte. Dies läßt sich beispielsweise durch eine elektronische Schaltung überwachen und steuern.It is also advantageous if the capacitor arrangement has more than two capacitors and the switching device switches the capacitors individually or in groups in series with the starting winding. In this case, the capacitance of the capacitor arrangement can be adjusted to several different values, in particular to more values than individual capacitors are present. For example, if the capacitor array has three capacitors, then one can connect each capacitor individually in series with the start winding. This results in different capacitance values of the three capacitors already three different capacitances for the capacitor arrangement. You can also run two of these capacitors in parallel and switch the parallel circuit in series with the start winding. This gives three more capacity values. Finally, it is also possible to connect all three capacitors in parallel and to connect this parallel connection in series with the start winding. With this additional capacitance value, there are already seven capacitance values for the capacitor arrangement. The more different capacitors can be connected in series with the start winding, the better you can exploit the efficiency curves so that the engine operated at the optimum operating point or around the optimal operating point around who that can. In this case, it must be ensured when switching that between parallel capacitors no voltage difference that could generate short-circuit currents. This can be monitored and controlled by an electronic circuit, for example.

Bevorzugterweise ist ein Temperaturfühler am Verdampfer angeordnet, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die eine Vergleichseinrichtung aufweist, die ein vom Temperaturfühler geliefertes Signal mit mindestens einem Vorgabewert vergleicht. Bei der Vergleichseinrichtung kann es sich im einfachsten Fall um einen Komparator handeln, der bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten Temperaturwertes eine Umschaltung der Kondensatoranordnung vornimmt. Wenn die Kondensatoranordnung mehr als zwei Kapazitäten zur Verfügung stellen kann, muß die Vergleichseinrichtung natürlich entsprechend leistungsfähiger ausgestaltet werden. Diese läßt sich aber beispielsweise durch eine Nachschlag-Tabelle realisieren.preferably, is a temperature sensor on Evaporator arranged, which is connected to a control device is that has a comparison device, which is supplied by the temperature sensor Compare signal with at least one default value. In the comparison device In the simplest case, it can be a comparator, which in the case of over- or If a predetermined temperature value falls below a changeover the capacitor arrangement makes. When the capacitor arrangement more than two capacities provide can, must Comparative device of course accordingly powerful be designed. This can be but realize for example by a lookup table.

Bevorzugterweise ist parallel zur Reihenschaltung aus Umschalteinrichtung und Kondensatoranordnung eine elektrische Zusatzeinrichtung angeordnet. Diese Zusatzeinrichtung kann beispielsweise die Aufgabe haben, den Start des Motors zu ermöglichen.preferably, is parallel to the series connection of switching device and capacitor arrangement arranged an electrical accessory. This additional device For example, it may have the task of enabling the engine to start.

Mit besonderem Vorteil ist der Motor als "Line-Start"-Motor ausgebildet. Ein derartiger Line-Start-Motor verhält sich beim Anlaufen wie ein Asynchronmotor mit Käfigläufer. Er weist allerdings im Läufer eine Permanentmagnetanordnung auf, die dazu führt, daß sich der Motor im Dauerbetrieb wie ein Synchronmotor verhält. Insbesondere bei einem derartigen Line-Start-Motor ist die Umschaltung der Kondensatoranordnung zwischen unterschiedlichen Kapazitäten von Vorteil, weil man hier Wirkungsgradgewinne bei unterschiedlichen Verdampfertemperaturen erhalten kann.With The engine is particularly advantageous as a "line-start" engine educated. Such a line-start engine behaves when starting like an asynchronous motor with squirrel cage. He points, however, in runner a permanent magnet arrangement, which causes the motor in continuous operation how a synchronous motor behaves. In particular, in such a line-start engine is the switching the capacitor arrangement between different capacitances of Advantage, because you gain efficiency here at different Evaporator temperatures can be obtained.

Alternativ dazu kann der Motor auch als Asynchronmotor ausgebildet sein.alternative For this purpose, the motor can also be designed as an asynchronous motor.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Kapazität der Kondensatoranordnung in Abhängigkeit von einer Temperatur am Verdampfer ändert.The Task is characterized by a method of the type mentioned by solved, that he the capacity the capacitor arrangement in dependence changes from a temperature at the evaporator.

Wie oben ausgeführt, ändert sich die Motorbelastung in Abhängigkeit von der Temperatur am Verdampfer. Je größer die Temperatur am Verdampfer ist, desto größer ist die Motorbelastung. Mit der Temperatur am Verdampfer hat man ein einfaches Kriterium an der Hand, mit dem man beurteilen kann, wann es zweckmäßig ist, die Kapazität der Kondensatoranordnung zu verändern. Eine Temperatur läßt sich leicht feststellen. Ein in Abhängigkeit von der Temperatur gewonnenes Signal läßt sich auf einfache Weise mit einem oder mehreren Vorgabewerten vergleichen.As running above changes the engine load depending from the temperature at the evaporator. The higher the temperature at the evaporator is, the bigger it is the engine load. With the temperature at the evaporator you have one simple criterion at hand, with which one can judge when it is appropriate the capacity to change the capacitor arrangement. A temperature can be easily notice. A dependent From the temperature obtained signal can be easily compare with one or more default values.

Bevorzugterweise gibt man mindestens einen Temperaturgrenzwert für die Temperatur am Verdampfer vor und wählt bei Überschreiten des Temperaturgrenzwerts eine andere Kapazität. Dies ist eine sehr einfache Vorgehensweise. Der oder die Temperaturgrenzwerte werden im voraus festgelegt. Die am Verdampfer herrschende Temperatur liegt dann oberhalb oder unterhalb eines dieser Temperaturgrenzwerte. Die Temperaturgrenzwerte teilen den gesamten Temperaturbereich in mindestens zwei Temperaturintervalle. Jedem Temperaturintervall ist ein Kapazitätswert zugeordnet, der dann automatisch gewählt werden kann.preferably, give at least one temperature limit for the temperature at the evaporator before and chooses when crossing the temperature limit another capacity. This is a very simple one Method. The temperature limit (s) will be in advance established. The prevailing at the evaporator temperature is then above or below one of these temperature limits. The temperature limits divide the entire temperature range into at least two temperature intervals. Each temperature interval is assigned a capacity value, which then be automatically selected can.

Hierbei ist von Vorteil, daß man für die möglichen Kapazitäten der Kondensatoranordnung Wirkungsgradkurven über der Temperatur oder einer damit korrelierenden Größe aufnimmt, mindestens eine Temperatur ermittelt und eine Änderung der Kapazität vornimmt in einem Bereich, in dem sich zwei Wirkungsgradkurven schneiden. Die Wirkungsgradkurven kann man für die möglichen Kapazitäten der Kondensatoranordnung im voraus ermitteln, beispielsweise bei einer Qualitätsprüfung nach der Herstellung oder für eine Baureihe von Motoren insgesamt. Die Schnittpunkte der einzelnen Wirkungsgradkurven lassen sich ebenfalls relativ leicht bestimmen. Durch diese Schnittpunkte sind dann Schwellwerte oder Grenzen festgelegt, an denen zweckmäßigerweise eine Umschaltung zwischen unterschiedlichen Kapazitäten erfolgen sollte. Dabei wird man die Schnittpunkte sicherlich nicht exakt einhalten können. Eine Änderung der Kapazität in einem Bereich um einen Schnittpunkt zwischen zwei Wirkungsgradkurven herum reicht aber in den meisten Fällen aus.in this connection is an advantage that one for the potential capacities the capacitor arrangement efficiency curves over the temperature or a absorbs correlated size, determines at least one temperature and makes a change in capacity in an area where two efficiency curves intersect. The efficiency curves can be used for the possible capacitances of the capacitor arrangement Determine in advance, for example during a quality inspection the manufacture or for a series of engines in total. The intersections of each Efficiency curves can also be determined relatively easily. Thresholds or limits are then defined by these intersections, where appropriate a switch between different capacities done should. At the same time, the intersections will certainly not be exact can comply. A change the capacity in an area around an intersection between two efficiency curves around is sufficient in most cases.

Alternativ oder zusätzlich kann man vorsehen, daß man eine Temperaturänderungsgeschwindigkeit ermittelt und mit mindestens einem Vorgabewert vergleicht, wobei man eine Änderung der Kapazität vornimmt, wenn die Temperaturänderungsgeschwindigkeit den Vorgabewert passiert. Beim Betrieb eines Kältesystems wird die Temperatur am Anfang schnell abnehmen, was mit einer relativ hohen Belastung des Motors verbunden ist. Später nimmt die Temperatur langsamer ab, jedoch bei einer niedrigeren Belastung des Motors. Man kann dann die Umschaltung in einem Bereich vornehmen, wo das Kältesystem von schneller zu langsamer Abkühlung wechselt.alternative or additionally can one provide that one a temperature change rate determined and compared with at least one default value, wherein a change the capacity performs when the temperature change rate the default value happens. When operating a refrigeration system, the temperature to lose weight quickly in the beginning, with a relatively high load connected to the engine. Later The temperature decreases more slowly, but at a lower one Load on the motor. You can then switch in one area make sure where the refrigeration system from faster to slower cooling changes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The invention will be described below with reference to a preferred embodiment in conjunction tion described with the drawing. Herein show:

1 eine schematische Ansicht eines Kältesystems mit einem elektrischen Motor, 1 a schematic view of a refrigeration system with an electric motor,

2 eine schematische Darstellung der Beschaltung des Motors und 2 a schematic representation of the wiring of the engine and

3 zwei Kurven zur Erläuterung des Verfahrens zum Betreiben des Kältesystems. 3 two curves for explaining the method for operating the refrigeration system.

1 zeigt schematisch ein Kältesystem 1 mit einem geschlossenen Kreislauf 2, der einen Kompressor 3, einen Kondensator 4, ein Expansionsventil 5 und einen Verdampfer 6 aufweist. Der Kompressor 3 ist von einem elektrischen Motor 7 angetrieben. Dieser Motor ist beispielsweise als Line-Start-Motor ausgebildet, d.h. er weist einen permanentmagneterregten Rotor auf, der zusätzlich Kurzschlußstäbe aufweist. Dementsprechend verhält sich der Motor 7 beim Starten wie ein Asynchronmotor und im Betrieb wie ein Synchronmotor. Alternativ dazu läßt sich auch ein Einphasen-Asynchronmotor verwenden. 1 schematically shows a refrigeration system 1 with a closed circuit 2 that a compressor 3 , a capacitor 4 , an expansion valve 5 and an evaporator 6 having. The compressor 3 is from an electric motor 7 driven. This motor is designed, for example, as a line-start motor, ie it has a permanent-magnet-excited rotor which additionally has short-circuit bars. Accordingly, the engine behaves 7 when starting like an asynchronous motor and in operation like a synchronous motor. Alternatively, a single-phase asynchronous motor can be used.

Am Verdampfer 6 ist ein Temperaturfühler 8 angeordnet, der die Temperatur am Verdampfer ermittelt. Der Temperaturfühler 8 ist mit einer Steuereinrichtung 9 verbunden, die den Motor 7 steuert.At the evaporator 6 is a temperature sensor 8th arranged, which determines the temperature at the evaporator. The temperature sensor 8th is with a control device 9 connected to the engine 7 controls.

Der Betrieb eines derartigen Kältesystems läßt sich kurz wie folgt beschreiben: Der Kompressor 3 verdichtet gasförmiges Kältemittel, das aus dem Verdampfer 6 zugeführt wird. Beim Verdichten des Kältemittels steigt der Druck und die Temperatur an. Durch Abkühlung wird das Kältemittel im Kondensator 4 in einen flüssigen Zustand überführt. Das flüssige Kältemittel wird durch das Expansionsventil 5 dem Verdampfer 6 zugeführt. Dort verdampft es. Die dabei notwendige Verdampfungswärme wird der Umgebung entzogen, die dadurch gekühlt wird. Das gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer wird wieder dem Kompressor 3 zugeführt. Diese Betriebsweise ist an sich bekannt. Die Temperatur am Verdampfer 6 erlaubt dabei eine Aussage über die Belastung des Motors 7. Damit ist es möglich, anhand der Temperatur am Verdampfer 6 den Motor 7 zu steuern und seine Belastung vorauszusagen.The operation of such a refrigeration system can be briefly described as follows: The compressor 3 Compresses gaseous refrigerant coming from the evaporator 6 is supplied. When compressing the refrigerant, the pressure and the temperature increase. By cooling, the refrigerant in the condenser 4 converted into a liquid state. The liquid refrigerant is passed through the expansion valve 5 the evaporator 6 fed. There it evaporates. The necessary heat of evaporation is removed from the environment, which is thereby cooled. The gaseous refrigerant from the evaporator is returned to the compressor 3 fed. This mode of operation is known per se. The temperature at the evaporator 6 allows a statement about the load of the engine 7 , This makes it possible, based on the temperature at the evaporator 6 the engine 7 to control and predict his burden.

2 zeigt schematisch die Beschaltung des Motors 7. Der Motor 7 weist eine Arbeitswicklung 10 auf, die in Reihe zwischen zwei Anschlüssen L1, L2 angeordnet ist. Eine Spannungssteuerung zu den beiden Anschlüssen L1, L2, beispielsweise ein Schalter zum Ein- und Ausschalten des Motors 7, ist hier nicht näher dargestellt. 2 shows schematically the wiring of the motor 7 , The motor 7 has a work process 10 which is arranged in series between two terminals L1, L2. A voltage control to the two terminals L1, L2, for example, a switch for switching on and off of the engine 7 , is not shown here.

Der Motor weist weiterhin eine Startwicklung 11 auf, die in Reihe mit einer Kondensatoranordnung 12 geschaltet ist. Die Kondensatoranordnung 12 weist zwei Kondensatoren C1, C2 mit unterschiedlichen Kapazitäten auf, wobei beide Kondensatoren C1, C2 an einer Seite mit dem Anschluß L1 verbunden sind.The engine also has a start winding 11 on in series with a capacitor array 12 is switched. The capacitor arrangement 12 has two capacitors C1, C2 with different capacitances, wherein both capacitors C1, C2 are connected on one side to the terminal L1.

Der Kondensator C1 weist an der anderen Seite einen Anschluß P1 auf. Der Kondensator C2 weist an der anderen Seite einen Anschluß P2 auf. Ein Schalter K1 ist vorge sehen, um entweder den Anschluß P1 und damit den Kondensator C1 oder den Anschluß P2 und damit den Kondensator C2 in Reihe mit der Startwicklung 11 zu schalten. Der Schalter K1 bildet also eine Umschalteinrichtung, mit der die wirksame Kapazität der Kondensatoranordnung 12, also die Kapazität, die die Startwicklung 11 "sieht", verändert werden kann. Die Veränderung erfolgt dabei durch die Steuereinrichtung 9, die mit dem Temperaturfühler 8 verbunden ist. Im einfachsten Fall weist die Steuereinrichtung 9 einen nur schematisch dargestellten Komparator 13 auf, dem ein Vorgabewert 14 zugeführt wird. Wenn die Temperatur, die der Temperaturfühler 8 am Verdampfer 6 ermittelt, den Vorgabewert übersteigt, dann schaltet der Schalter K1 den Kondensator C1 in Reihe mit der Startwicklung 11. Wenn die Temperatur am Verdampfer 6 den Vorgabewert unterschreitet, dann schaltet der Schalter K1 den Kondensator C2 in Reihe mit der Startwicklung 11.The capacitor C1 has a terminal P1 on the other side. The capacitor C2 has a terminal P2 on the other side. A switch K1 is provided to either the terminal P1 and thus the capacitor C1 or the terminal P2 and thus the capacitor C2 in series with the start winding 11 to switch. The switch K1 thus forms a switching device with which the effective capacitance of the capacitor arrangement 12 So the capacity that the startup winding 11 "sees", can be changed. The change takes place by the control device 9 that with the temperature sensor 8th connected is. In the simplest case, the control device 9 a comparator shown only schematically 13 on, which is a default value 14 is supplied. If the temperature, the temperature sensor 8th on the evaporator 6 determined, exceeds the default value, then the switch K1 switches the capacitor C1 in series with the start winding 11 , When the temperature at the evaporator 6 falls below the default value, then the switch K1 switches the capacitor C2 in series with the start winding 11 ,

Eine Zusatzeinrichtung 15 ist parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensatoranordnung 12 und Schalter K1 geschaltet und damit in Reihe mit der Startwicklung 11. Diese Zusatzeinrichtung 15 kann beispielsweise für den Start des Motors 7 verwendet werden.An additional device 15 is parallel to the series arrangement of capacitor arrangement 12 and switch K1 connected and thus in series with the start winding 11 , This additional device 15 For example, for the start of the engine 7 be used.

3 zeigt nun für die beiden unterschiedlichen Kapazitäten der Kondensatoren C1, C2 den Verlauf des Wirkungsgrads Eta (in %) als Funktion der Temperatur am Verdampfer. Eine Kurve 16 zeigt den Verlauf des Wirkungsgrads für den Fall, daß der Kondensator C1 in Reihe mit der Startwicklung 11 geschaltet ist. Eine Kurve 17 zeigt den Verlauf des Wirkungsgrads für den Fall, daß die Kondensatoranordnung 12 die wirksame Kapazität des Kondensators C2 zur Verfügung stellt, also in Reihe mit der Startwicklung 11 schaltet. 3 shows now for the two different capacitances of the capacitors C1, C2 the course of the efficiency Eta (in%) as a function of the temperature at the evaporator. A curve 16 shows the course of the efficiency in the event that the capacitor C1 in series with the start winding 11 is switched. A curve 17 shows the course of the efficiency in the event that the capacitor arrangement 12 provides the effective capacitance of the capacitor C2, ie in series with the start winding 11 on.

Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß man links von einer Schnittstelle 18, also unterhalb einer Temperatur TS unter Verwendung der Kapazität des Kondensators C1 einen besseren Wirkungsgrad erhält. Bei der Temperatur T-2 erhält man unter Verwendung der Kurve 16 2 % mehr Wirkungsgrad als bei der Verwendung von C2.It is readily apparent that one is to the left of an interface 18 So, below a temperature TS using the capacitance of the capacitor C1 receives a better efficiency. At temperature T-2, the curve is obtained 16 2% more efficiency than when using C2.

Umgekehrt verwendet man bei einer Temperatur des Verdampfers 6 oberhalb der Temperatur TS besser die Kurve 17, also den Kondensator C2.Conversely, one uses at a temperature of the evaporator 6 above the temperature TS better the curve 17 , that is, the capacitor C2.

Die Kurven 16 und 17 kann man relativ leicht ermitteln. Der Zusammenhang zwischen Temperatur am Verdampfer 6 und Leistung des Motors 7 ist linear. Der Wirkungsgrad kann in Abhängigkeit von der Leistung bestimmt werden. Über den oben erwähnten linearen Zusammenhang läßt sich dann die Funktion zwischen Temperatur und Wirkungsgrad bestimmen. Man kann die Wirkungsgradkurven beispielsweise für jeweils einen Motor einer Baureihe ermitteln und davon ausgehen, daß die Wirkungsgradkurven für alle anderen Motoren dieser Baureihe im wesentlichen gleich sind. Man kann aber auch für jeden Motor einzeln die Wirkungsgradkurven ermitteln.The curves 16 and 17 you can be relatively easy determine. The relationship between temperature at the evaporator 6 and power of the engine 7 is linear. The efficiency can be determined depending on the power. The function between temperature and efficiency can then be determined via the above-mentioned linear relationship. One can determine the efficiency curves, for example, for each one engine of a series and assume that the efficiency curves for all other engines of this series are substantially the same. But you can also determine the efficiency curves for each engine individually.

Aus den Wirkungsgradkurven, wie sie beispielsweise in 3 dargestellt sind, läßt sich auf einfache Weise der Schnittpunkt 18 ermitteln und damit eine Temperatur TS, bei der eine Umschaltung vorgenommen werden soll. Schraffiert eingezeichnet ist ein Bereich, in dem die Umschalttemperatur liegen kann, ohne den Wirkungsgrad der gesamten Anordnung nennenswert zu beeinträchtigen.From the efficiency curves, such as those in 3 are shown, can be easily the intersection 18 determine and thus a temperature TS at which a switch is to be made. Hatched is an area in which the switching temperature can be, without affecting the efficiency of the entire arrangement appreciably.

Es ist zu erkennen, daß die Kapazitäten der Kondensatoren C1, C2 so gewählt sind, daß die Kurven 16, 17 mit dem jeweils größeren Wirkungsgrad relativ flach verlaufen, d.h. wenn man sich links des Schnittpunkts 18 auf der Kurve 16 und rechts des Schnittpunkts 18 auf der Kurve 17 bewegt, dann befindet man sich immer in der Nähe des optimalen Wirkungsgrads.It can be seen that the capacitances of the capacitors C1, C2 are chosen such that the curves 16 . 17 run relatively flat with the respective greater efficiency, ie when you look to the left of the point of intersection 18 on the bend 16 and to the right of the intersection 18 on the bend 17 moved, then you are always close to the optimum efficiency.

In nicht näher dargestellter Weise kann die Kondensatoranordnung 12 natürlich mehr als die beiden dargestellten Kondensatoren C1, C2 aufweisen. Dementsprechend müßte der Schalter K1 auch mehr als die beiden dargestellten Schaltstellungen P1, P2 aufweisen. Es ist auch möglich, daß der Schalter K1 komplexer ausgebildet ist und nicht nur einzelne Kondensatoren, sondern auch mehrere Kondensatoren gleichzeitig in Reihe mit der Startwicklung 11 schalten kann. In diesem Fall würde man nicht nur die beiden dargestellten Kurven 16, 17 in 3 erhalten, sondern eine der Anzahl von wirksamen Kapazitäten der Kondensatoranordnung 12 entsprechende Anzahl von Kurven mit einer entsprechend großen Anzahl von Schnittpunkten. In diesem Fall würde man durch Temperaturgrenzwerte voneinander getrennte Temperaturintervalle für die Temperaturen am Verdampfer 6 wählen und jedem Temperaturintervall einen Kapazitätswert der Kondensatoranordnung 12 zuordnen. Wenn eine Grenze zwischen zwei Intervallen überschritten wird, dann wird die Kapazität der Kondensatoranordnung 12 entsprechend geändert. Bei Verwendung von mehr als zwei Kondensatoren muß man gegebenenfalls dafür Sorge tragen, daß kei ne Kurzschlußströme fließen können, wenn Kondensatoren mit unterschiedlichen Spannungen zusammengeschaltet werden. Dies läßt sich durch eine entsprechende elektronische Beschaltung einer Umschalteinrichtung, die die Aufgabe des Schalters K1 übernimmt, realisieren.In a manner not shown, the capacitor arrangement 12 Of course, more than the two illustrated capacitors C1, C2 have. Accordingly, the switch K1 should also have more than the two illustrated switching positions P1, P2. It is also possible that the switch K1 is formed more complex and not only individual capacitors, but also several capacitors simultaneously in series with the start winding 11 can switch. In this case you would not just see the two curves shown 16 . 17 in 3 but one of the number of effective capacitances of the capacitor array 12 corresponding number of curves with a correspondingly large number of points of intersection. In this case, one would by temperature limits separate temperature intervals for the temperatures at the evaporator 6 Select and each temperature interval, a capacitance value of the capacitor arrangement 12 assign. If a limit between two intervals is exceeded, then the capacitance of the capacitor arrangement 12 changed accordingly. If more than two capacitors are used, care must be taken to ensure that no short-circuit currents can flow when capacitors with different voltages are connected together. This can be realized by a corresponding electronic circuit of a switching device, which takes over the task of the switch K1.

Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Vorgehensweise könnte man auch die Tatsache als Ausgangspunkt wählen, daß sich während des Absenkens der Temperatur die Temperaturänderungsgeschwindigkeit verändert. Zu Beginn der Abkühlung wird die Temperatur für kurze Zeit schnell abnehmen, was mit einer hohen Belastung des Motors 7 verbunden ist. Später nimmt die Temperatur langsamer ab, jedoch bei einer niedrigeren Belastung des Motors 7. Man kann dann die kritische Verdampfertemperatur TS in dem Bereich wählen, wo das System von schneller zu langsamer Temperaturabsenkung wechselt.Alternatively or in addition to the procedure described, one could also choose the fact that the temperature change rate changes as the temperature is lowered. At the beginning of the cooling, the temperature will decrease rapidly for a short time, resulting in a high load on the motor 7 connected is. Later, the temperature decreases more slowly, but at a lower load on the engine 7 , One can then choose the critical evaporator temperature TS in the range where the system changes from faster to slower temperature drop.

Claims

Refrigeration system comprising an evaporator and a compressor, which is driven by an electric motor, wherein the motor has a working winding, a start winding and a capacitor arrangement connected in series with the start winding, and a switching device is provided for changing the operating behavior of the motor, wherein the switching means ( 9 , K1) on the capacitor arrangement ( 12 ) and their effective capacity as a function of a temperature (TS) on the evaporator ( 6 ) or a size correlating therewith.

Refrigeration system according to claim 1, characterized in that the capacitor arrangement ( 12 ) has at least two capacitors (C1, C2) and the switching device (K1, 9 ) at least one of these capacitors (C1, C2) in series with the start winding ( 11 ) switches.

refrigeration system according to claim 2, characterized in that the at least two capacitors (C1, C2) are connected to a common conductor (L1).

Refrigeration system according to claim 2 or 3, characterized in that the capacitor arrangement ( 12 ) has more than two capacitors and the switching device (K1, 9 ) the capacitors individually or in groups in series with the start winding ( 11 ) switches.

Cooling system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a temperature sensor ( 8th ) on the evaporator ( 6 ) arranged with a control device ( 9 ), which is a comparator ( 13 ), one of the temperature sensor ( 8th ) supplied signal with at least one default value ( 14 ) compares.

Refrigeration system according to one of claims 1 to 5, characterized in that parallel to the rows circuit of switching device (K1, 9 ) and capacitor arrangement ( 12 ) an electrical accessory ( 15 ) is arranged.

Cooling system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the engine ( 7 ) is designed as a "line-start" motor.

Cooling system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the engine ( 7 ) is designed as a single-phase asynchronous motor.

Method of operating a refrigeration system comprising an evaporator and a compressor comprising an electric motor powered by a work winding and one in series with a start winding arranged capacitor arrangement, wherein one the capacity the capacitor arrangement in dependence changes from a temperature at the evaporator.

Method according to claim 9, characterized in that that he at least one temperature limit for the temperature at the evaporator pretends and when crossing of the temperature limit selects another capacity.

Method according to claim 9 or 10, characterized that he for the potential capacities the capacitor arrangement efficiency curves over the temperature or a thus correlating size absorbs and a change the capacity takes place in an area where two efficiency curves intersect.

Method according to one of claims 9 to 11, characterized that he a temperature change rate determined and compared with at least one default value, wherein a change the capacity performs when the temperature change rate the default value happens.