Die Integration von elektronischen Komponenten in der Kältetechnik

Dies ist der dritte Artikel der Serie über elektrische Komponenten. In den früheren Ausgaben ging es um die Nutzung von Elektronik bei Haushaltskühlschränken und Gewerbekühlschränken. Wir haben im Detail über die Verwendung von Anlaufvorrichtungen (die verschiedenen Relaistypen), Elektrokondensatoren (Anlauf- und Betriebskondensator) und Thermoschutz gesprochen. In diesem Artikel liegt der Schwerpunkt nun auf den elektronischen Anwendungen in Kälteanlagen.

 

Links: Der Fullmotion-Kompressor von Embraco mit variabler Drehzahlzahlregelung  und Frequenzumrichter: Immer häufiger auf dem Markt anzutreffen.

Das Thema ist für alle Branchenakteure sehr wichtig, denn immer häufiger werden elektronische Hilfsmittel in Haushalts- und Gewerbekühlschränken eingesetzt.

Bevor Kompressoren mit variabler Drehzahlreglung (Embraco Fullmotion) vor etwas mehr als einem Jahrzehnt auf den Markt kamen, gab es bereits andere elektronische Komponenten. Aber erst nach der Markteinführung dieser Kompressoren zeichnete sich ein Boom bei der Verwendung von elektronischen Komponenten ab.

Diese Kompressormodelle nutzen eine Technologie, die auf einem elektronischen Bauelement basiert. Es handelt sich dabei um einen Frequenzumrichter, der Temperaturänderungen misst und daraufhin den Betrieb des Kompressors und seine Drehzahl an den Bedarf des Kühlschranks anpasst.

Bevor wir näher auf den Umrichter eingehen, sollte noch auf eine ausgereifte Anlaufvorrichtung hingewiesen werden, die in sehr effektiven herkömmlichen Kompressoren verwendet wird (An-/Aus-Typ): das TSD.

 

TSD von EECON (Embraco Electronic Controls)

In früheren Ausgaben haben wir andere Anlaufvorrichtungen beschrieben, die nicht elektronisch funktionieren.

Nun wollen wir uns das TSD etwas näher betrachten, das ähnlich wie ein Relais vom PTC-Typ funktioniert, aber eine elektronische Steuerung besitzt.

Der Name TSD leitet sich von Time Starting Device ab. Es handelt sich um ein extrem robustes Gerät, das für eine breite Palette von R134a- und R600a-Kompressoren, die für Anwendungen im Haushalt bestimmt sind, zum Einsatz kommt.

Da es eine elektronische Schaltung aufweist, besitzt das TSD keine beweglichen Teile und erzeugt weder elektromagnetische Störungen noch eine Lärmbelastung.

Beim Starten des Kompressors verbraucht das TSD keine Kraft, daher ist es effizienter als ein PTC.

Frequenzumrichter

Die Vorteile von elektronischen Bauteilen, wie wir für das TSD gesehen haben, sind beim Frequenzumrichter, der in den Fullmotion-Kompressoren von Embraco mit variabler Drehzahlreglung verwendet wird, vielleicht noch ausgeprägter.

Der Umrichter sorgt dafür, dass sich die Drehzahl selbst an den tatsächlichen Bedarf der Kühlanlage anpasst. Diese Drehzahl ist geringer, wenn die Innentemperatur des Geräts den empfohlenen Wert hat, und steigt bei Kühlbedarfsspitzen.

Dadurch verbraucht der Kompressor weniger Energie und weist eine bessere Effizienz auf.

Außerdem erlaubt der Umrichter, dass die gewünschte Temperatur schneller erreicht wird, was für die meisten Gewerbekühlschränke sehr wichtig ist. Er reduziert auch die Schwankungen der Innentemperatur, was für eine bessere Konservierung der Lebensmittel und Getränke sorgt, wie zum Beispiel Wein (im Fall von gekühlten Weinkellern).

Die Steuerung der Drehzahl des Kompressors durch den Umrichter hat drei mögliche Funktionsweisen:

 

Innenansicht des Umrichters: Hochpräzisionskomponente

• Drop-in – dabei hat der Umrichter eine Betriebslogik, die die Stromänderung beurteilt und automatisch die Drehzahl anpasst. In diesem Fall erfolgt die Drehzahlerhöhung schrittweise. Diese Art der Steuerung kann bei einem gewöhnlichen Temperaturregler verwendet werden.
• Frequenz – dabei erhält der Umrichter ein Frequenzsignal vom Temperaturregler, das direkt die Drehzahl des Umrichters einstellt. Dies sorgt dafür, dass die Drehzahländerung gleichmäßig und kontinuierlich erfolgt, was die Temperaturregelung verbessert und den Energieverbrauch senkt. In diesem Fall wird ein spezieller Temperaturregler vewendet, der Frequenztemperaturregler genannt wird.
• Seriell – hier gibt der Temperaturregler ein Signal an den Umrichter weiter und dieser sendet auf elektronischem Weg eine Antwort. Ein Temperaturregler steuert nicht nur die Drehzahl des Kompressors, sondern kann auch Betriebsinformationen erkennen, wie Fehlerstatus und Drehzahlwert. Für diesen Steuermodus ist allerdings ein elektronischer Temperaturregler erforderlich, der für das Kommunikationsprotokoll des Umrichters ausgelegt ist.

Einige Kompressormodelle der Reihe Embraco Fullmotion sind sowohl für Haushalts- als auch für Gewerbekühlschränke ausgelegt, in allen Fällen ist ein Frequenzumrichter integriert. Dies bedeutet, es gibt keinen Kompressor mit variabler Drehzahlregelung ohne Umrichter.

Die Funktionsweise ist bei allen diesen Modellen sehr ähnlich, sie arbeiten mit einphasigem Eingangsstrom (Wechselstrom) und wandeln diesen in dreiphasigen Ausgangsstrom (Gleichstrom) um, wodurch sie effektiver arbeiten.

Wichtig: Wenn der Umrichter ersetzt werden soll, muss der Labelcode bekannt sein. Auf dem Bild können Sie erkennen, wo sich dieser Labelcode befindet.

 Weitere genauere Informationen und die technischen Daten des Umrichters finden Sie im Benutzerhandbuch dieser Komponente auf der Website des Clubs.