ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2008 года по МПК F25B49/02 H02P27/04 H02K9/00 

Изобретение относится к охлаждающему устройству, в котором двигатель компрессора, обеспечивающий выполнение цикла охлаждения, выполнен с возможностью действия с переменной скоростью.

В известном уровне техники в охлаждающих устройствах, предпочтительно в холодильниках, производительность по замораживанию определяется производительностью компрессора, который реализует цикл охлаждения. Компрессоры значительной производительности обеспечивают лучшее замораживание при определенных условиях, но энергопотребление значительно выше, когда они работают с постоянной производительностью. Поэтому в целях получения наивысшего кпд компрессоры с переменной производительностью или переменной скоростью являются предпочтительными. Но для компрессоров с переменной скоростью требуются такие устройства, как возбудитель или инвертор для регулирования их самих и их скорости. Поэтому, помимо повышения себестоимости, появляется ряд факторов, сказывающихся на кпд, и поэтому итоговый кпд снижается.

Согласно способу известного уровня техники в соответствии с описанием патентной заявки США №4566289 приводится описание охлаждающего устройства с повышенной производительностью по замораживанию, выполненного с возможностью работы в нескольких режимах и с приводом от энергосистемы общего пользования во время работы отдельно от инвертора.

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении охлаждающего устройства, в котором цикл охлаждения обеспечивается компрессором, работающим, при необходимости, от сети энергоснабжения с переменной скоростью.

Охлаждающее устройство, сконструированное для выполнения этих задач, показано на прилагаемых чертежах, на которых

Фиг.1 - блок-схема охлаждающего устройства.

Фиг.2 - схематическое изображение блока управления двигателем, содержащего термостат, который осуществляет непосредственный привод двигателя.

Фиг.3 - схематическое изображение блока управления двигателем, содержащего инвертор с логическим блоком управления и термостат, который осуществляет непосредственный привод двигателя.

Фиг.4 - схематическое изображение блока управления двигателем, который приводит в действие трехфазный с соединением звездой двигатель от однофазного источника напряжения непосредственно через термостат или через инвертор со схемой Штайнмеца.

Фиг.5 - схематическое изображение блока управления двигателем, который приводит в действие трехфазный с соединением треугольником двигатель от однофазного источника напряжения непосредственно через термостат или через инвертор со схемой Штайнмеца.

Фиг.6 - схематическое изображение инверторной схемы, содержащей логический блок управления и термостат, который приводит в действие однофазный двигатель от однофазного источника напряжения.

Фиг.7 - схематическое изображение инверторной схемы, содержащей логический блок управления и термостат, который приводит в действие трехфазный двигатель от трехфазного источника напряжения.

Охлаждающие устройства (1) содержат двигатель (2), который обеспечивает возможность циркуляции хладагента и который запитывается от источника (А) питания, такого как напряжение энергоснабжения; и блок (4) управления двигателем, управляющий двигателем (2).

Блок (4) управления двигателем содержит инверторную схему (3), обеспечивающую напряжение от источника (А) питания для работы двигателя (2) с нужной частотой; переключающий блок (5), который передает напряжение от источника (А) питания в двигатель (2); и термостат (6), который в зависимости от определяемого уровня температуры осуществляет пуск переключающего блока (5) и/или инверторной схемы (3) и тем самым обеспечивает возможность работы двигателя (2) сначала от напряжения сети энергоснабжения и потом - от инверторной схемы (3).

Согласно осуществлению изобретения: термостат (6), установленный в охлаждающем устройстве (1), действует в качестве переключателя в блоке (4) управления двигателем путем определения температуры; при этом приводит в действие двигатель (2) сначала от напряжения сети энергоснабжения и одновременно формирует сигнал в инверторную схему (3) на включение управления. Инверторная схема (3) в этом осуществлении имеет по меньшей мере один блок (22) управления со свойствами блока логического управления: с программным обеспечением для управления и с такими аппаратными средствами, как микропроцессор и/или запоминающее устройство; преобразователь (24) для получения соответствующих данных из поступающих данных о температуре, например аналого-цифровой преобразователь, устройство ввода/вывода, последовательный периферийный интерфейс и возбудитель (23), например возбудитель в виде затвора МОП-структуры, обеспечивающий управление переключателями (фиг.3).

Еще одно осуществление изобретения использует по меньшей мере один блок (31) управления термостатом, выполненный с возможностью определять температуру в одной точке или в нескольких точках, имеющий программное обеспечение, управляющее работой самого блока (31) управления термостатом и точками, с которыми он соединен; и имеющий такие аппаратные средства, как, по меньшей мере, микропроцессор и/или запоминающее устройство. В этом осуществлении в охлаждающем устройстве (1) установлен электронный термостат (6), который действует в качестве переключателя в блоке (4) управления двигателем, определяя одно или несколько значений температуры, и при этом приводит в действие двигатель (2) сначала от напряжения сети энергоснабжения и управляет всем режимом работы двигателя (2), осуществляя пуск и инверторной схемы (3), и переключающего блока (5) в нужное время. При этом независимо от наличия блока управления в охлаждающем устройстве (1) электронный термостат (6) управляет двигателем (2) по измеряемым им значениям и таким образом управляет циклом охлаждения охлаждающего устройства (фиг.2).

Согласно осуществлению настоящего изобретения термостат (6) работает между нижним температурным уровнем (Т_низ) и верхним температурным уровнем (Т_верх), и когда в охлаждающем устройстве (1) определен нижний температурный уровень (Т_низ), тогда термостат (6) формируемым сигналом передает этот температурный уровень (Т_низ) в инверторную схему (3), отсоединяет двигатель (2), так как работа двигателя при этом температурном уровне (Т_низ) не нужна, посредством переключающего блока (5) вводит двигатель (2) в состояние, в котором он работает от напряжения сети энергоснабжения через сам термостат (6); и когда в охлаждающем устройстве (1) определен верхний температурный уровень (Т_верх), тогда термостат (6) формируемым сигналом передает этот температурный уровень (T_верх) в инверторную схему (3), если двигатель (2) уже не работает при этом температурном уровне (Т_верх); осуществляет пуск двигателя (2) для работы сначала от напряжения сети энергоснабжения и тем самым начинает охлаждение в охлаждающем устройстве (1), запускает инверторную схему (3) для работы двигателя (2) с более высокими скоростями для большего замораживания; и когда в охлаждающем устройстве (1) определен уровень температуры между нижним температурным уровнем (Т_низ) и верхним температурным уровнем (Т_верх), то термостат (6) формируемым сигналом передает этот температурный уровень в инверторную схему (3) и не вмешивается в работу инверторной схемы (3) или переключающей схемы (5), пока уровень температуры не достигнет нижнего температурного уровня (Т_низ) или верхнего температурного уровня (Т_верх).

В этом осуществлении изобретения, согласно которому инверторная схема (3) и/или переключающий блок (5) включаются от термостата (6), инверторная схема (3) для однофазного двигателя (2) содержит четыре диода, конденсатор и четыре транзистора в инверторе, выполненном в виде однофазного моста (фиг.6); либо, с другой стороны, в промышленном применении инверторная схема (3) выполнена в виде трехфазного моста с четырьмя-шестью диодами, предпочтительно с одним или более конденсаторами, и с шестью транзисторами (фиг.7).

В соответствии с еще одним осуществлением изобретения: охлаждающее устройство (1) с трехфазным двигателем (2) запитывается от не являющегося трехфазным источника со схемой Штайнмеца. В этом осуществлении инверторная схема (3) имеет несколько, предпочтительно шесть, выключателей электропитания (21). Выключателями электропитания (21) управляет блок (22) управления. При этом обеспечивается эффективное управление трехфазным двигателем (2) с соединением звездой (фиг.4) или трехфазным двигателем (2) с соединением треугольником (фиг.5), которые оба запитываются от однофазного источника питания.

Если требуется повысить замораживание, то двигатель (2) должен работать с другими значениями частоты. Инверторная схема (3) позволяет двигателям (2), не являющимся двигателями типа компрессора переменной мощности, особенно однофазным двигателям, работать в изменяющихся условиях. Если двигатель (2) будет постоянно работать от инверторной схемы (3), то могут возникнуть такие трудности: в начале работы двигателя (2) первоначальный ток будет повышаться до уровня, который может повредить инверторную схему (3). Поэтому переключающий блок (5) используется для передачи напряжения от источника (А) питания в двигатель (2) либо непосредственно из источника (А) питания, либо через инверторную схему (3).

При помощи осуществления настоящего изобретения замораживание обеспечивается с самым низким энергопотреблением, когда температура окружающей среды не находится в пределах 32,5-40,1°С, которые считаются аномальными условиями; и когда охлаждающие устройства (1) выбраны с оптимальными производительностями, и с компрессорами, производительность которых ниже требуемого уровня.

Согласно осуществлению изобретения в зависимости от измеряемых им температур термостат (6) приводит в действие двигатель (2) либо непосредственно напряжением сети энергоснабжения от источника (А) питания, либо при помощи инверторной схемы (3). Поэтому за счет термостата (6), установленного в охлаждающем устройстве (1), работа двигателя (2) с переменной скоростью обеспечивается экономично без использования дополнительной управляющей платы или подобных дополнительных устройств. Согласно осуществлению изобретения, поскольку во время пуска двигатель запитывается от источника (А) питания, поэтому инверторную схему можно выполнить с меньшим числом деталей и поэтому - с меньшей себестоимостью.

НУМЕРАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ НА ЧЕРТЕЖАХ:

1. Охлаждающее устройство

2. Двигатель

3. Инверторная схема

4. Блок управления двигателем

5. Переключающий блок

6. Термостат

21. Выключатель электропитания

22. Блок управления инвертором

23. Возбудитель

24. Преобразователь

31. Блок управления термостатом

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в охлаждающих устройствах. Техническим результатом является повышение производительности по замораживанию. Охлаждающее устройство обеспечивает замораживание без дополнительного возбудителя за счет возможности работы двигателя компрессора, выполняющего цикл охлаждения с переменными скоростями от напряжения сети энергоснабжения. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Охлаждающее устройство (1), содержащее двигатель (2), обеспечивающий возможность выполнения цикла охлаждения и записываемый от источника (А) питания, например, от напряжения сети энергоснабжения; блок (4) управления двигателем (2), включающий инверторную схему (3), которая управляет двигателем (2) и регулирует частоту двигателя (2) в соответствии с напряжением, поступающим из источника (А) питания; переключающий блок (5), который передает напряжение от источника (А) питания в двигатель (2); термостат (6), который в зависимости от определяемого уровня температуры запускает переключающий блок (5) и/или инверторную схему (3) и тем самым обеспечивает возможность работы двигателя (2) сначала от напряжения сети энергоснабжения и затем - от инверторной схемы (3), отличающееся тем, что содержит блок (4) управления двигателем, включающий в себя электронный термостат, действующий как переключатель в блоке (4) управления двигателем и осуществляющий пуск двигателя (2) напряжением сети энергоснабжения при одном или более измеряемых им значений температур, и управляющий всем режимом работы двигателя (2), запуская и инверторную схему (3), и переключающий блок (5) в нужное время; управляющий двигателем (2) по измеряемым им значениям, и таким образом управляющий циклом охлаждения охлаждающего устройства.2. Охлаждающее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что содержит схему (7) управления двигателем, имеющую свойства логического блока управления и содержащую инверторную схему (3), которая имеет, по меньшей мере, один блок (22) управления с программным обеспечением для осуществления управления и с такими аппаратными средствами, как микропроцессор и/или запоминающее устройство; преобразователь (24) для получения соответствующих данных из данных измеряемой температуры, например, аналого-цифровой преобразователь, устройство ввода/вывода, последовательный периферийный интерфейс и возбудитель (23), обеспечивающий управление переключателями.3. Охлаждающее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что блок (4) управления двигателем включает в себя переключающий блок (5) и инверторную схему (3), имеющие соединение Штайнмеца 4, в результате чего обеспечивается возможность работы трехфазного двигателя (2) от однофазного напряжения сети энергоснабжения.4. Охлаждающее устройство (1) по п.2, отличающееся тем, что блок (4) управления двигателем включает в себя инверторную схему (3), которая имеет блок (22) управления, имеющий несколько выключателей электропитания (21), программное обеспечение для управления выключателями электропитания (21) и запоминающее устройство.