ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ, ПРЕЖДЕ ВСЕГО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ РАЗМЕЩЕННЫХ В КОММУТАЦИОННОМ ШКАФУ КОМПОНЕНТОВ, А ТАКЖЕ СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
COOLING DEVICE, IN PARTICULAR FOR COOLING COMPONENTS HOUSED IN A SWITCHGEAR CABINET, CORRESPONDING USE AND CORRESPONDING METHOD

Изобретение относится к холодильному аппарату, прежде всего для охлаждения размещенных в коммутационном шкафу компонентов, а также к соответствующему применению и соответствующему способу. Соответствующий родовому понятию холодильный аппарат имеет первый вентилятор для прохождения воздуха коммутационного шкафа через первый теплообменник и второй вентилятор для прохождения воздуха окружающей среды через второй теплообменник.
Из уровня техники известны холодильные аппараты такого типа, в которых электрические компоненты адаптированы в отношении необходимого для их работы напряжения питания к преобладающему в предусмотренной географической области применения холодильного аппарата электрическому напряжению сети. Так, например, является обычным, что для каждой ступени мощности холодильного аппарата предлагается соответственно по варианту для напряжения сети 115 В, 230 В и для 400 В, чтобы этот холодильный аппарат можно было предлагать во всем мире. Сюда добавляются различные специальные напряжения.
Поэтому из уровня техники известны холодильные аппараты, в которых в зависимости от ожидаемого напряжения сети применяется, например, соответствующий трансформатор с первичным входом на 115 В, 200 В, 230 В, 400 В или 460 В, причем тогда в зависимости от входного первичного напряжения он при разных мощностях обеспечивает, например, выходное вторичное напряжение 230 В, 400 В или 460 В. В зависимости от выходного вторичного напряжения трансформатора холодильный аппарат имеет контроллер, который эксплуатируются при соответствующем выходном вторичном напряжении трансформатора и с помощью соответствующих напряжений управляет регулируемыми электрическими конструктивными элементами холодильного аппарата, прежде всего вентиляторами, и, если имеется, компрессором, сенсорными устройствами или расширительным клапаном. Это требует в свою очередь, чтобы данные, управляемые контроллером компоненты холодильного аппарата в зависимости от предусмотренной географической области применения холодильного аппарата и преобладающего там напряжения сети тоже предоставлялись в адаптированном к нему варианте напряжения 150 В, 200 В, 230 В, 400 В или 460 В. В других, известных из уровня техники холодильных аппаратах активные компоненты холодильного аппарата эксплуатируются также через трансформатор с адаптированным напряжением.
Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы предложить соответствующий родовому понятию холодильный аппарат, в котором достаточно единственной конструктивной формы для того, чтобы его можно было эксплуатировать при разных входных переменных напряжениях.
Согласно изобретению данная задача решена посредством холодильного аппарата с признаками п. 1 формулы изобретения. Зависимые пункты 2-7 формулы изобретения относятся к предпочтительным формам выполнения. Пункт 9 формулы изобретения относится к применению холодильного аппарата согласно изобретению. Пункты 10 и 11 формулы изобретения относятся к соответствующему способу эксплуатации холодильного аппарата такого рода.
Холодильный аппарат согласно изобретению отличается тем, что он имеет также источник питания с повышающим и/или понижающим преобразователем, который через выпрямитель соединен с широкодиапазонным входом для одно- или многофазного переменного напряжения и заряжает конденсатор до напряжения промежуточного контура, величина которого выше или же ниже приложенного к широкодиапазонному входу напряжения сети, причем блок питания по меньшей мере одного из обоих вентиляторов включен параллельно конденсатору.
В простейшей форме выполнения холодильный аппарат имеет в качестве первого и второго теплообменника соответственно по воздушно-хладагентному теплообменнику, по которым с помощью насоса циркулирует жидкий хладагент.
Альтернативно, холодильный аппарат может также иметь приводимый в действие компрессором контур охлаждения и для этого, помимо того, имеет компрессор и дроссельный орган, например расширительный клапан. В данной форме выполнения в холодильном аппарате может иметься трехфазный инвертор, который включен параллельно конденсатору и обеспечивает трехфазный ток для компрессора. Аппарат может быть также противоточным холодильным аппаратом, например так называемым чиллером.
Особо предпочтительно, источник питания для управления конденсацией в холодильном аппарате может иметь подключение нагревательного элемента для управляемого через контроллер, электрического нагревательного элемента, причем подключение включено параллельно конденсатору. Таким образом, такой нагревательный элемент может быть выполнен в холодильном аппарате согласно изобретению также в виде устройства, функционирующего при одном значении напряжения, и тем самым не требует способности функционировать при нескольких значениях напряжения.
Таким образом, в основе изобретения лежит идея, состоящая в том, чтобы выполнять активные конструктивные элементы холодильного аппарата, прежде всего вентиляторы, в виде устройств постоянного тока и для работы этих активных компонентов холодильного аппарата преобразовывать любые входные переменные напряжения (одно- или трехфазные, 100-460 В, 50 Гц или 60 Гц) в соответствующее постоянное напряжение. Возможно необходимый для компрессора и тому подобного трехфазный ток обеспечивается трехфазным инвертором и преобразуется из постоянного напряжения промежуточного контура. Поэтому в холодильном аппарате согласно изобретению больше нет необходимости обеспечения нескольких конструктивных форм, в которых рабочие напряжения активных компонентов холодильного аппарата адаптированы к напряжению сети или к одному из трансформируемых из него напряжений.
В одной форме выполнения изобретения холодильный аппарат для повышения помехоустойчивости и снижения испускания помех имеет сетевой фильтр, который соединен по меньшей мере с одним внешним проводом, защитным проводом и в определенных случаях с нейтральным проводом широкодиапазонного входа, причем защитный провод проведен от широкодиапазонного входа через сетевой фильтр и непосредственно от него к выходу трехфазного тока, на котором обеспечен трехфазный ток для компрессора.
Для варьирования охлаждающей способности приводимого в действие компрессором холодильного аппарата в одной форме выполнения изобретения предусмотрено, что трехфазный инвертор управляется контроллером инвертора таким образом, что от трехфазного инвертора обеспечивается трехфазный ток с мощностью трехфазного тока, которая требуется для достижения определенной производительности компрессора.
В еще одной другой форме выполнения повышающий и/или понижающий преобразователь управляется через контроллер преобразователя таким образом, что конденсатор через повышающий и/или понижающий преобразователь заряжается до напряжения промежуточного контура, величина которого определена таким образом, что через блок питания обеспечивается напряжение блока питания для работы первого или второго вентилятора.
Преимущественным образом, широкодиапазонный вход для одно- или трехфазного переменного напряжения рассчитан, по меньшей мере, на входные напряжения 110-240 В и/или 380-460 В.
В еще одной другой форме выполнения компрессор и/или вентиляторы имеют бесщеточные электродвигатели постоянного тока (BLDC).
Согласно другому аспекту изобретение относится к применению холодильного аппарата описанного ранее типа для того, чтобы независимо от приложенного к широкодиапазонному входу одно- или многофазного входного переменного напряжения заряжать конденсатор через повышающий преобразователь до напряжения промежуточного контура, величина которого определена таким образом, что через блок питания обеспечивается напряжение блока питания, которое требуется для достижения определенной производительности вентилятора первого и/или второго вентилятора.
Для того чтобы в холодильном аппарате с приводимым в действие компрессором контуром охлаждения независимо от приложенного к широкодиапазонному входу одно- или многофазного входного переменного напряжения эксплуатировать компрессор с необходимым для требуемой производительности компрессора номинальным трехфазным напряжением, согласно другому аспекту изобретения предусмотрено применение холодильного аппарата описанного ранее типа таким образом, что для варьирования производительности компрессора трехфазный инвертор рассчитан на то, чтобы повышать или понижать номинальное трехфазное напряжение в зависимости от требуемой производительности компрессора.
Согласно еще одному другому аспекту изобретение относится к способу эксплуатации холодильного аппарата описанного ранее типа, причем этот способ содержит шаги:
- одно- или многофазное входное переменное напряжение 110-460 В выпрямляют и повышают и/или понижают до стабильного постоянного напряжения промежуточного контура, и постоянное напряжение промежуточного контура подводят к блоку питания вентилятора или вентиляторов, причем величина постоянного напряжения промежуточного контура определена так, что через блок питания может быть обеспечено напряжение блока питания, которое требуется для работы первого и/или второго вентилятора.
В одной форме выполнения способ содержит также следующие шаги:
- постоянное напряжение промежуточного контура подводят к трехфазному инвертору,
- определяют требуемую производительность компрессора, и
- регулируют преобразованное трехфазным инвертором, подающееся на компрессор номинальное трехфазное напряжение, пока не будет достигнута требуемая производительность компрессора.
Детали изобретения разъясняются с помощью изображенной в виде блок-схемы на приведенной ниже фигуре предпочтительной формы выполнения.
Для упрощения на фигуре показана только блок-схема источника 1 питания холодильного аппарата согласно изобретению. В источнике 1 питания имеется широкодиапазонный вход 4 для переменного напряжения, вплоть до трехфазного переменного напряжения, или для постоянного напряжения. Помимо этого, может быть обеспечена клемма для защитного провода. Для повышения помехоустойчивости и для снижения испускания помех широкодиапазонный вход 4 соединен с сетевым фильтром 8. В сетевом фильтре 8 имеется трехфазный выход, который соединен с входом образованного в виде диодного моста выпрямителя 3. Выпрямитель 3 выдает постоянное напряжение, которым питается повышающий и/или понижающий преобразователь 2. Повышающий и/или понижающий преобразователь 2 вырабатывает из обеспеченного через выпрямитель 3 постоянного напряжения повышенное или же пониженное по сравнению с данным напряжением в зависимости от выходного напряжения стабильное постоянное напряжение промежуточного контура, равное, например, 380 В, которым заряжается конденсатор 5. Блок питания вентиляторов 20, 30 питается от постоянного напряжения промежуточного контура и включен параллельно конденсатору 5. Преимущественно, повышающий и/или понижающий преобразователь 2 является комбинированным повышающе-понижающим преобразователем.
Повышающий и/или понижающий преобразователь 2 управляется контроллером 11 преобразователя, причем контроллер 11 рассчитан на то, чтобы управлять повышающим и/или понижающим преобразователем 2 таким образом, чтобы он независимо от приложенного к широкодиапазонному входу 4 напряжения заряжал конденсатор 5 неизменным электрическим напряжением.
Постоянное напряжение промежуточного контура подается на трехфазный инвертор 7, который управляется контроллером 10 инвертора. Контроллер 10 инвертора устроен так, чтобы управлять трехфазным инвертором 7 таким образом, что от трехфазного инвертора 7 обеспечивается трехфазный ток с мощностью трехфазного тока, которая требуется для достижения определенной производительности компрессора. Выработанный трехфазным инвертором 7 трехфазный ток обеспечивается через выход трехфазного тока на компрессор 9. Для управления конденсацией источник 1 питания может также иметь подключение 12 для нагревательного элемента, причем к клеммам 12 приложено напряжение конденсатора, равное, например 380 В. Для определяемого необходимостью режима работы нагревательный элемент может управляться через контроллер (не изображен).
Раскрытые в предыдущем описании, чертежах, а также в формуле изобретения признаки изобретения могут быть существенными для реализации изобретения как по отдельности, так и в любой комбинации.