Kälteanlagentechnik
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Dietmar Schittenhelm Kälteanlagentechnik Elektro- und Steuerungstechnik 4., überarbeitete Auflage fijl C. F. Müller Verlag, Heidelberg Inhaltsverzeichnis Vorwort V Teil I: Elektrotechnik 1 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Grundbegriffe Elektrische Ladung Elektrischer Strom Elektrische Spannung Elektrischer Widerstand Elektrischer Stromkreis 3 3 5 7 9 11 2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.4 2.4.1 2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.4.1 2.4.4.2 2.4.5 Verhalten elektrischer Widerstände Das Ohmsche Gesetz Leitungswiderstand Widerstand und Temperatur Temperaturfühler in der Kältetechnik Schaltungen elektrischer Widerstände Reihenschaltung elektrischer Widerstände Funktionsbeschreibung des Thermistor-Motorschutzes Spannungsfall auf Zuleitungen Parallelschaltung elektrischer Widerstände Gemischte Schaltungen Wicklungswiderstände in Verdichtermotoren Wechselstromverdichter Drehstromverdichter Brückenschaltung 13 13 14 17 19 22 23 25 27 29 32 34 34 36 38 3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.5 Elektrische Energie Elektrische Arbeit und elektrische Leistung Leistungsverluste Leistungsermittlung von Kälteanlagen Direkte Leistungsmessung Zähler und Zählerkonstante Kälteanlagen und Stromkosten Der elektrische Wirkungsgrad 45 45 48 52 53 54 55 56 4 4.1 4.2 4.3 Kondensator und Kapazität Kapazität von Kondensatoren Schaltung von Kondensatoren Lade- und Entladeverhalten von Kondensatoren 59 59 61 64 5 5.1 Magnetische Wirkung des elektrischen Stromes Magnetische Grundeigenschaften 69 69 VII Inhaltsverzeichnis VIII 5.2 5.3 Stromdurchflossener Leiter, Induktivität und Spule Ein- und Ausschaltverhalten einer Spule 71 74 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.2.1 6.4.2.2 6.4.3 6.5 6.5.1 6.5.2 6.6 6.7 Grundlagen der Wechselstromlehre Darstellung sinusförmiger Wechselgrößen Definition der Grundgrößen Ohmscher Widerstand im Wechselstromkreis Induktivität im Wechselstromkreis Phasenverschiebung, Blindwiderstand, Blindleistung Induktivität und Ohmscher Widerstand Reihenschaltung Induktivität und Ohmscher Widerstand Parallelschaltung Induktivität und Ohmscher Widerstand Berechnungen kältetechnischer Komponenten Kondensator im Wechselstromkreis Phasenverschiebung, Blindwiderstand, Blindleistung Kondensator und Ohmscher Widerstand Blindstromkompensation kältetechnischer Anlagen Spannungsfall bei Wechselstromverbrauchern 77 77 79 81 83 83 86 86 91 95 99 99 101 101 109 7 7.1 7.2 7.2.1 7.2.1.1 7.2.2 7.2.2.1 7.2.3 7.3 7.4 Grundlagen des Dreiphasenwechselstromes (Drehstrom). . . . Kennzeichen des Dreiphasenwechselstromes Ohmsche Verbraucher an Dreiphasenwechselstrom Sternschaltung Störungen an Drehstromverbrauchern in Sternschaltung . . . . Dreieckschaltung Störungen an Drehstromverbrauchern in Dreieckschaltung . . Änderung der Abtauleistung durch Stern-Dreieck-Umschaltung Verdichter (Motor) an Dreiphasenwechselstrom Spannungsfall und Leistungsverlust im Drehstromnetz 113 113 117 117 119 122 124 127 130 133 8 8.1 8.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.2.1 8.4.2.2 8.4.2.3 8.4.2.4 8.4.2.5 8.4.3 8.5 Elektrische Antriebe in der Kältetechnik Erzeugung eines Drehfeldes Drehzahl, Drehmoment und Leistung Der Wechselstrommotor im Kälteanlagenbau Aufbau und Betriebsverhalten Der Motorschutzschalter Der Drehstrommotor im Kälteanlagenbau Betriebsverhalten Verfahren zur Anlaufstrombegrenzung Die Anlaufentlastung von Verdichtern Der Stern-Dreieck-Anlauf Der Teilwicklungsanlauf Der Widerstandsanlauf Die Drehzahländerung Drehzahlveränderbare Motoren Angaben des Leistungschildes eines Motors 137 137 138 140 140 145 146 146 150 151 152 153 155 157 158 162 Inhaltsverzeichnis Teil II: Steuerungstechnik 9 9.1 9.2 9.3 9.4 165 9.4.1 9.4.2 9.4.3 9.4.4 9.4.5 9.4.6 9.5 9.6 Grundlagen der Steuerungstechnik für die Kältetechnik . . . . Kenngrößen einer Steuerung Normgerechte Darstellung von ausgewählten Betriebsmitteln Kennzeichnung elektrischer Betriebsmittel Aufbau und Wirkungsweise wichtiger Betriebsmittel für kältetechnische Steuerungen Schütz, Relais Schalter, Taster Zeitrelais Abtauuhr Abtauheizung und Kurbelwannenheizung Thermostat und Pressostat Schaltungsunterlagen Einfache Kontaktsteuerungen 167 167 169 173 178 178 181 183 186 188 192 193 197 10 10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.1.6 10.1.7 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5 Sicherheitseinrichtungen in kältetechnischen Steuerungen . . Leitungschutz und Motorschutzeinrichtungen Kurzschlussschutz Thermischer Überstromauslöser Motorschutzschalter Thermistor-Motorschutz Öldruckdifferenzschalter Druckgasüberhitzungsschutz, Wärmeschutzthermostat . . . . Hoch- und Niederdruckpressostate Die Sicherheitskette in einer Steuerung Sammelstörmeldung ohne Resetfunktion Einzelstörmeldung ohne Resetfunktion Sammelstörmeldung mit Resetfunktion Einzelstörmeldung mit Resetfunktion Resetfunktion und Ruhestromprinzip 205 205 205 206 208 209 212 215 217 218 219 220 221 222 223 11 11.1 11.2 11.3 Anlaufstrombegrenzung von Verdichtern Stern-Dreieck-Anlauf Teilwicklungsanlauf Widerstandsanlauf 227 227 231 234 12 12.1 12.1.1 12.1.2 12.1.3 12.2 12.3 Verdichtersteuerungen Absaugschaltungen Pump down Schaltung Pump out Schaltung Steuerungsbeispiele Leistungsgeregelter Verdichter Schraubenverdichter 239 239 239 240 241 245 248 IX Inhaltsverzeichnis 13 13.1 13.2 13.3 13.3.1 13.3.2 Drehzahlsteuerungen in der Kältetechnik Getrennte Wicklungen Angezapfte Wicklungen (Dahlanderschaltung) Drehzahlveränderbarer Verflüssigerventilator Verflüssigerventilator mit Stern-Dreieck-Schaltung Verflüssigerventilator mit Dahlanderschaltung 255 255 258 262 263 265 14 Kälteanlagentechnische Steuerungen 269 15 15.1 15.2 Elektronische Komponenten in der Steuerungstechnik für Kälte- und Klimaanlagen Elektronischer Motorstart Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS 281 281 284 16 16.1 16.2 16.2.1 16.2.2 16.2.3 16.2.4 16.2.5 Netzsysteme nach DIN VDE 0100 Teil 300 Bedeutung der Kurzzeichen Netzsysteme TN-C-Netz TN-S-System TN-C-S-System TT-Netz IT-System 289 289 290 290 291 291 292 292 Literatur-/Bildnachweis Stichwortverzeichnis "-. 295 297
