DE2615768A1

DE2615768A1 - Von einem asynchronmotor angetriebene arbeitsmaschine mit wechselndem drehmomentbedarf, insbesondere verdichter fuer kaelteaggregate von haushaltskuehlschraenken o.dgl.

Info

Publication number: DE2615768A1
Application number: DE19762615768
Authority: DE
Inventors: Karl Ing Grad Hammele; Henno Dipl Ing Schotten
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-10
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1977-10-13
Also published as: US4217763A; DE2615768B2; AT352839B; ATA365976A; FR2347819A1; IT1075933B

Description

BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH 7928 Giengen, den 8.4.1976 Stuttgart Robert-Bosch-Straße

Unser Zeichen: TZP 76/422 Wi/Sh

Von einem Asynchronmotor angetriebene Arbeitsmaschine mit wechselndem Drehmomentbedarf, insbesondere Verdichter für Kälteaggregate von Haushaltskühlschränken o. dgl.

Die Erfindung betrifft eine von einem Asynchronmotor angetriebene Arbeitsmaschine mit wechselndes Drehmomentbedarf, insbesondere Verdichter für Kälteaggregate von Haushaltskühlschränken oder dgl.

Es ist bekannt, Asynchronmotor zum Antrieb gekapselter Verdichter für Kälteaggregate von Haushaltskühlschränken mit einer Vorrichtung zur Phasenanschnittsteuerung zu versehen. Diese bekannte Vorrichtung dient jedoch lediglich dazu, Motore gleichen Typs und gleicher Kenndaten sicher und wirtschaftlich in einem größeren Spannungsbereich - z.B. zwischen 220 und 250 V - einsetzen zu können und auf diese Weise eine unerwünschte Typenvielfalt zu vermeiden. Mit dieser Vorrichtung zur Phasenanschnittsteuerung werden auch die Gefahren vermieden, welchen derartige, gewöhnlich nur für enge Spannungstoleranzen ausgelegte Motoren bei einem Betrieb mit Überoder Unterspannung ausgesetzt sind.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es jedoch, bei einer von einem Asynchronmotor angetriebenen Arbeitsmaschine mit wechselndem Drehmomentbedarf die Energieaufnahme des Asynchronmotors auf einfache Weise an den wechselnden Drehmomentsbedarf anzupassen, hierdurch den Energieverbrauch einzuschränken und so die Betriebskosten zu senken.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine die Betriebsspannung des Asynchronmotors entsprechend dem jeweils erforderlichen Drehmoment verändernde Phasenanschnittsteuerung gelöst, mit deren Hilfe sich der Asynchronmotor durch an das jeweils erforderliche Drehmoment angepaßte Betriebsspannung mit wenigstens annähernd optimalem Wirkungsgrad betreiben läßt.

Die vorliegende Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß es bei wechselndem Drehmomentbedarf der Arbeitsmaschine möglich ist, einen mit einer Phasenanschnittsteuerung ausgestatteten Asynchronmotor durch eine dem tatsächlichen Drehmomentbedarf entsprechende Steuerung des Phasenanschnittes und der sich daraus ergebenden "quasi" - Spannungsänderung mit optimalem Wirkungsgrad zu betreiben, so daß jedem an der Motorwelle abgenommenen Drehmoment diejenige Spannung entspricht, bei der die aufgenommene elektrische Leitung des Antriebsmotors am kleinsten und somit dessen Wirkungsgrad am größten ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäß an den jeweils erforderlichen Drehmomentbedarf angepaßten Phasenanschnitts und der dadurch verminderbaren Energiezufuhr für den Asynchronmotor gelingt es, nicht nur die Energiezufuhr nahezu verlustlos zu regeln, sondern auch die Kosten zum Betrieb der hiermit angetriebenen Arbeitsmaschine erheblich zu senken. Die auf diese Weise erzielte größere Wirtschaftlichkeit kommt insbesondere bei

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solchen Arbeitsmaschinen zur Geltung, die - wie Verdichter für Kälteaggregate in Haushaltskühlschränken - wegen ihres intermittierenden Betriebes einen besonders stark wechselnden Drehmomentbedarf aufweisen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens verändert die Phasenanschnittsteuerung die Betriebsspannung des Asynchronmotors in Abhängigkeit von sich drehmomentabhängig ändernden physikalischen Zustandsgrößen der Arbeitsmaschine.

Mit einer derartigen Einrichtung zur Phasenanschnittsteuerung läßt sich von einer gut erfaßbaren Zustandsgröße auf einfache Weise eine vollständig selbsttätige Anpassung an optimale Betriebsverhältnisse des Asynchronmotors erreichen und auf besonders zuverlässige Weise Energie einsparen.

Bei Kälteaggregaten für Haushaltskühlschränke ergeben sich durch die während des Betriebes auftretenden Temperatur- und Druckänderungen ganz außerordentlich gute Vorbedingungen zur selbsttätigen Anpassung der Phasenanschnittsteuerung. Es ist deshalb nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung bei diesen Kälteaggregaten vorgesehen, daß die Phasenanschnittsteuerung die Betriebsspannung des Asynchronmotors in Abhängigkeit von der jeweiligen Verdampfertemperatur oder auch in Abhängigkeit von dem jeweiligen, am Verdichter des Kälteaggregates herrschenden Gegendrucks verändert .

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Schaltbildes des Antriebs eines Kälteaggregats für einen Kühlschrank und anhand von mehreren Diagrammen erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines Asynchronmotors zum Antrieb eines Kälteaggregats für einen Haushaltskühlschrank mit einer als Block-Schaltbild dargestellten, von der Verdampfortemperatür dt-i. Kühlaggregats beeinflußten Phasenanschnittsteuerung ,

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderung des WirkungiJgi'ades eines Asynchronmotors, in Abhängigkeit vom abgegebenen Drehmoment, mit der Betriebsspannung als Parameter,

Fig. 3 ein Diagramm aus dem der Drehmomentver lauf bei sich ändernden Drehzahlen hervorgeht, ebeniails mit der Betriebsspannung als Parameter ,

Fig. 4 und Fig. 5 Je ein Diagramm zur Veranschaul irhuufi der Wirkungsweise des Phasenanschnittes.

Ein in der Fig. 1 mit 10 bezeichneter Asynchronmotor ist in der üblichen Weise mit einer Hauptwiekiung 11 und einer parallel dazu liegenden Hilf^v/icklung 12 ausgestattet. In dem zur Hauptwicklung 11 parallelen Leitungszwe ur der Hilfswicklung ist ein Schalter ΙΓί angeordnet, welcher- n.it Hilfe eines im Strom kreis der Hauptwickiung 11 liegenden Relais 14 betatigbar ist und die Hilfswicklung 12 in Abhängigkeit von der Stromaufnahme dor Hauptwicklung 11 an Sprunung legt oder abschaltet. Der Asynchronmotor 10 ist ferner mit einem Überlastschalter 15 ausgestattet, welcher als Wärmeschalter ausgebildet ist.

Das von dem Asynchronmotor 10 angetriebene, nicht dargestellte Kälteaggregat eines Hauslia 1 tsküh Ischrankes wird in der üblichen Weise von einem ebenfalls nicht dargestellten Regler gesteuert, welcher den Stromkreis des Asynchronmotors 10 in Abhängigkeit von uer im Kühlschrank herrschenden Temperatur intermittierend schaltet. Als weiteres Regelglied liegt im

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Stromkreis des Asynchronmotors 10 eine mit 16 bezeichnete Einrichtung zur Phasenanschnittsteuerung. Diese, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Block-Schaltbild gezeichnete Einrichtung 16 weist ein elektronisches Stellglied 17 auf, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Triac ausgebildet ist.

Das Stellglied 17 wird von einer elektronischen Einrichtung 18 gesteuert, welches den Zündzeitpunkt des Triacs in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur des Kühlschrankes beeinflußt. Zu diesem Zweck ist die elektronische Einrichtung 18 mit einem Temperaturfühler 19 ausgestattet, welcher in gut wärmeleitendem Kontakt an einem Verdampfer 20 im Kühlschrank anliegt und in bekannter Weise über eine Widerstandsänderung in einer Brückenschaltung oder dgl. den Zündzeitpunkt des elektronischen Stellgliedes 17 beeinflußt.

Die in dem Diagramm nach Fig. 2 dargestellten Kurven ergeben sich, wenn bei einem mit konstanter Spannung betriebenen Asynchronmotor der Wirkungsgrad η im Verhältnis zum abgegebenen Drehmoment Md aufgetragen wird. Es läßt sich daraus erkennen, daß der Wirkungsgrad bei sich änderndem Drehmoment Md ein Maximum durchläuft. Dieses Maximum"liegt bei einer Betriebsspannung von 150 V bei Md und bei einer Betriebsspannung von 220 V bei Md 2. In der Umkehr ergibt sich daraus, daß es für jedes an der Motorwclle abgenommene Drehmoment eine Spannung gibt, bei der die aufgenommene elektrische Leistung am kleinsten ist und somit der Wirkungsgrad h des Asynchronmotors ein Maximum erreicht.

Bei in Kälteaggregaten von Haushaltskühlschränken verwendeten Motoren liegt der optimale Wirkungsgrad bei etwa halbem Kippmoment. Im normalen Bstrieb läuft der Motor mehr oder weniger von diesem Arbeitspunkt entfernt. In den Diagrammen nach Fig.3,4 und 5 ist der Zusammenhang zwischen Drehzahl-Drehmoment-Kenn-

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linien und der Phasenanschnittsteuerung der Spannung dargestellt. Eine Ansteuerung des Asynchronmotors mit einer Spannung bei der beispielsweise die Phase um 90° angeschnitten ist, wirkt wie eine Ansteuerung mit kleinerer Spannung. Der Asynchronmotor läuft jetzt bei kleinstem Moment mit optimalem Wirkungsgrad. ·

Durch ein entsprechendes Nachführen der den Zündzeitpunkt des elektronischen Stellgliedes 17 bestimmenden elektronischen Einrichtung 18 über die mit dem Temperaturfühler 19 erfaßte Temperatur macht es die beschriebene Anordnung möglich, den Asynchronmotor 10 immer mit dem bestem Wirkungsgrad zu betreiben. Als Nenngröße für die Gewinnung des Steuersignales kann dabei entsprechend der Darstellung in Fig. 1 die Verdampfertemperatur dienen, da diese in erster Näherung direkt dem von dem Asynchronmotor 10 aufzubringenden Moment proportional ist.

In der Elektronik zur Gewinnung des Zündsignals für den entsprechenden Zündzeitpunkt des als elektronisches Stellglied dienenden Triacs muß selbstverständlich auch die Netzspannung berücksichtigt werden, damit der Asynchronmotor IO stets mit einer nur vom gegenwärtigen Drehmomenxbedarf des Kälteaggregates abhängigen Spannung angesteuert wird.

Bei einer mit dar beschriebenen Einrichtung zur Phasenanschnittsteuerung des Asynchronmotores 10 betriebenen Kältemaschine lassen sich gegenüber den heute üblichen Kälteaggregaten zwischen 10 und 30% der verbrauchten Gesamtenergie einsparen.

4 Ansprüche

5 Figuren

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Claims

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Ansprüche

f 1./Von einem Asynchronmotor angetriebene Arbeitsmaschine mit -·■"' wechselndem Drehmomentbedarf, insbesondere Verdichter für Kälteaggregate von Haushaltskühlschränken oder dgl,, gekennzeichnet durch eine die Betriebsspannung des Asynchronmotors entsprechend dem jeweils erforderlichen Drehmoment verändernde Phasenanschnittsteuerung, mit deren Hilfe sich der Asynchronmotor (10) durch an das jeweils erforderliche Drehmoment angepaßte Betriebsspannung mit wenigstens annähernd optimalem Wirkungsgrad betreiben läßt.
2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittsteuerung die Betriebsspannung des Asynchronmotors (10) in Abhängigkeit von sich ändernden physikalischen Zustandsgrößen der Arbeitsmaschine verändert.
3. Arbeitsmaschine nach Ansprv.cn 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen?.:: rduitt steuerung die Betriebsspannung des Asynchronmotors (10) in Abhängigkeit von der jeweiligen Verdampfertemyeratur des Kälteaggregats verändert .
4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittsteuerung die Betriebsspannung des Asynchronmotors (10) in Abhängigkeit von dem jeweiligen, am Verdichter des Kälteaggregats herrschenden Gegendruck verändert. /

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ORIGINAL INSPECTED