ES2219204T3 - Circuito de arranque para motores, en concreto para compresores de refrigerador. - Google Patents

Circuito de arranque para motores, en concreto para compresores de refrigerador.

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ES2219204T3 ES00100133T ES00100133T ES2219204T3 ES 2219204 T3 ES2219204 T3 ES 2219204T3 ES 00100133 T ES00100133 T ES 00100133T ES 00100133 T ES00100133 T ES 00100133T ES 2219204 T3 ES2219204 T3 ES 2219204T3
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Abstract

Circuito de arranque de motor, en concreto para un motor de compresor de refrigerador, que comprende medios para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo adaptados para controlar medios de conmutación (6) conectados al motor (1) a arrancar, siendo dichos medios para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo alimentados con corriente alterna, caracterizado por el hecho de que dichos medios para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo comprenden una primera rama de circuito (2, 3, 13, 20) y una segunda rama de circuito (4, 5, 13, 20) constituidas respectivamente por una resistencia (3; 5) y un condensador (2; 4; C1) conectados mutuamente en serie, controlando cada una de dichas primera y segunda ramas de circuito medios amplificadores (8, 9, 10, 11) conectados respectivamente a dichos medios de conmutación (6) y por el hecho de que dicha primera rama de circuito y dicha segunda rama de circuito comprenden además respectivamente un diodo (13) conectado en serie con el condensador (2) de la rama correspondiente.

Description

Circuito de arranque para motores, en concreto para compresores de refrigerador.
La presente invención se refiere a un circuito de arranque para motores, en concreto para compresores de refrigerador. Más concretamente, la presente invención se refiere a un circuito de arranque para motores asíncronos, en concreto pero no exclusivamente adaptados para motores de compresores de refrigerador.
Es conocido que en un refrigerador el compresor se activa periódicamente para bombear el refrigerante dentro de los serpentines del refrigerador.
Esta activación del compresor tiene lugar cuando la temperatura interna del refrigerador aumenta por encima de un umbral predeterminado. Por consiguiente, un elemento sensible al calor detecta la temperatura interna del refrigerador, y cuando dicha temperatura aumenta por encima del umbral establecido envía una señal de activación a un circuito de arranque de compresor. El circuito de arranque comprende un arrancador y un protector para el motor del compresor.
El arrancador se encuentra constituido por un elemento sensible al calor en el cual el flujo de corriente produce un aumento de temperatura que causa que el elemento se comporte como una resistencia de valor muy elevado. Puesto que dicha resistencia se dispone en serie con el motor, el aumento de temperatura evita el flujo de corriente a través del elemento sensible al calor para alcanzar el bobinado de arranque del motor del compresor.
Sin embargo, aunque el elemento sensible al calor es efectivo desde el punto de vista de la activación intermitente del motor asíncrono monofásico del compresor, supone un consumo de potencia continuo, aunque modesto, durante el periodo en el que el motor se encuentra funcionando. RU-C-2 000 650, US-A-
4 801 858 y EP-A-0 571 956 describen todos un circuito de arranque de motor que comprende medios alimentados por corriente alterna para generar impulsos que decrecen en el tiempo adaptados para controlar medios de conmutación que se encuentran conectados al motor que se va a arrancar.
El propósito de la presente invención es proporcionar un circuito electrónico de arranque novedoso para motores de corriente alterna, en concreto para compresores de refrigerador, del tipo que excita el bobinado de arranque durante un periodo controlado de tiempo con pulsos de amplitud decreciente en el tiempo.
Dentro del ámbito de esta intención, un objeto de la presente invención es proporcionar un circuito de arranque de motor, en concreto para compresores de refrigerador, alimentado con corriente alterna.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un circuito de arranque de motor, en concreto para compresores de refrigerador, en el que el motor se pone en marcha durante un tiempo predeterminado y el tiempo de restablecimiento después de la parada se puede ajustar seleccionando dimensiones del circuito adecuadas.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un circuito de arranque de motor, en concreto para motores de compresores de refrigerador, que es altamente fiable, relativamente sencillo de fabricar y de coste competitivo.
Este propósito, estos objetos y otros que se harán aparentes de aquí en adelante se alcanzan por medio de un circuito de arranque de motor, en concreto para un motor de compresor de refrigerador, como se define en la reivindicación 1.
Otras características y ventajas de la presente invención se harán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas pero no exclusivas del circuito según la presente invención, las cuales se ilustran solamente a modo de ejemplo no limitativo en las figuras adjuntas, en las cuales:
La figura 1 es un diagrama de circuito de una primera realización del circuito según la presente invención;
la figura 2 es un diagrama de circuito de una segunda realización del circuito según la presente invención;
la figura 3 es un diagrama de circuito de una tercera realización del circuito según la presente invención;
la figura 4 es un diagrama de circuito de una cuarta realización del circuito según la presente invención.
En referencia a las figuras anteriores, el circuito alimentado por corriente alterna según la presente invención comprende, en una primera realización que se muestra en la figura 1, medios para generar pulsos que decrecen a lo largo del tiempo y que se encuentran adaptados para controlar por lo menos un conmutador que cierra el circuito de suministro de potencia a un motor 1. En concreto, dicho motor puede ser un motor para accionar un compresor de un refrigerador.
Convenientemente, en la primera realización los medios de generación de pulso decreciente comprenden una primera rama de circuito y una segunda rama de circuito que se disponen en paralelo una respecto a la otra; cada rama comprende un condensador, una resistencia y un diodo, que se designan por medio de los números de referencia 2, 3 y 13 en la primera rama y por medio de los números de referencia 4, 5 y 13 en la segunda rama, respectivamente.
En los terminales de las ramas de circuito primera y segunda existe una fuente de tensión de alimentación V1, la cual puede ser proporcionada por ejemplo por la red de distribución eléctrica.
Cada una de las primera y segunda ramas de circuito está adaptada para controlar medios amplificadores, los cuales controlan respectivamente medios de conmutación, que disponen convenientemente por ejemplo de un triac o de un rectificador controlado de semiconductor y que se designan de forma general por medio del número de referencia 6.
Los medios de conmutación 6 por tanto cierran el circuito del motor 1 que se va a arrancar.
La figura 1 muestra que los medios amplificadores relacionados con las ramas de circuito primera y segunda se encuentran constituidos respectivamente por un transistor MOS de canal p 8, interpuesto entre una resistencia 9 y un diodo 10.
El cátodo del diodo 10 se encuentra conectado con el ánodo del diodo 10 de la segunda rama de circuito y ambos se encuentran conectados con la entrada de puerta del triac 6 (en este caso se muestra la utilización de un triac por razones de simplicidad, pero los comentarios anteriores respecto a la utilización de medios de conmutación alternativos son por supuesto todavía válidos).
La segunda rama de circuito por el contrario presenta un transistor MOS de canal n 11 interpuesto de nuevo entre una resistencia 9 y un diodo 10.
Los transistores MOS 8 y 11 disponen de una resistencia 12 para limitar la corriente de entrada en su terminal de puerta para propósitos de protección.
Finalmente, las ramas de circuito primera y segunda disponen también de diodos 13 dispuestos en serie respecto a los condensadores 2 y 4 de forma que el cátodo del diodo 13 de la primera rama de circuito se encuentra conectado con el ánodo del diodo 13 de la segunda rama de circuito.
Las dos ramas de circuito se conciben por tanto de forma que una permite pasar los semiperíodos positivos de la corriente alterna de alimentación y la otra permite pasar los semiperíodos negativos.
El funcionamiento del circuito que se muestra para la primera realización es por tanto el siguiente.
Después de la conexión del circuito a la tensión de alimentación, fluye una corriente en las ramas de circuito primera y segunda, dependiendo de su polaridad, y carga gradualmente los condensadores 2 y 4.
En la figura 2 se muestra una segunda realización del circuito según la presente invención, en la cual el transistor MOS de canal p de la figura 1 se sustituye por un transistor de canal n 15.
En la figura 3 se muestra una tercera realización del circuito según la presente invención que utiliza un único condensador C1 en lugar del par de condensadores 2 y 4; el condensador C1 se inserta dentro de un puente de diodos formado por cuatro diodos conectados respectivamente en parejas de forma que sus terminales de cátodo y sus terminales de ánodo se encuentran conectados mutuamente.
Los diodos del puente de diodos se designan por medio de los números de referencia 16, 17, 18 y 19.
Los diodos 16 y 17 se conectan de forma que sus terminales de cátodo se encuentran conectados mutuamente, mientras que los diodos 18 y 19 se conectan de forma que sus terminales de ánodo se encuentran conectados mutuamente.
Los terminales de cátodo de los diodos 18 y 19 se conectan a resistencias respectivas 20 y 21.
En este caso, como de nuevo se muestra en la figura 2, los medios amplificadores están constituidos por transistores MOS de canal n. Convenientemente, para la descarga de los condensadores 2 y 4 y para la descarga del condensador C1, existen en todas las tres realizaciones resistencias de descarga, que se designan respectivamente por medio de los números de referencia 20, las cuales se disponen en paralelo con dichos condensadores.
La figura 4 ilustra la cuarta realización del circuito según la presente invención, que en este caso comprende los medios de conmutación 6, constituidos convenientemente por un triac y que se encuentran conectados en paralelo con el voltaje de alimentación V1, el cual alimenta a la carga 1, la cual es similar a las realizaciones anteriores.
De forma similar a la tercera realización, se inserta un único condensador 30 dentro de un puente de diodos formado por cuatro diodos conectados respectivamente en pares de forma que sus terminales de cátodo y sus terminales de ánodo se encuentran conectados mutuamente. Los diodos del puente de diodos se designan por medio de los números de referencia 31, 32, 33 y 34.
Los diodos 31 y 33 se conectan de forma que sus terminales de cátodo se encuentran conectados mutuamente, mientras que los diodos 32 y 34 se conectan de forma que sus terminales de ánodo se encuentran conectados mutuamente.
Los terminales de cátodo de los diodos 31 y 32, respectivamente, se conectan a las resistencias 35 y 36. El terminal de ánodo del diodo 33 y el terminal de cátodo del diodo 34 se conectan a una resistencia adicional 37, la cual se conecta por medio de uno de sus terminales al circuito de suministro de potencia, y el terminal de cátodo del diodo 33 y el terminal de ánodo del diodo 34 se conectan además a una resistencia 38 que se conecta al terminal de puerta del triac 6.
Una resistencia 39 descarga el condensador 30 y se conecta por tanto en paralelo con el mismo.
El funcionamiento del circuito arriba descrito es el siguiente.
En una primera etapa, cuando se aplica tensión, el triac 6 se encuentra en bloqueo y toda la tensión alterna de red se encuentra presente entre los puntos del circuito designados por medio de A y B. En los semiperíodos positivos de dicha tensión la tensión pasa hasta la resistencia 35 y el diodo 31 que se encuentran conectados en serie, hasta el condensador 30 y el diodo 34, y llega hasta el punto del circuito que se designa por medio de E. En los semiperíodos negativos de la onda la tensión pasa por el contrario a la resistencia 36, al diodo 32, al condensador 30 y al diodo 33 y alcanza, también, el punto E (la resistencia 39 es muy grande y no tiene ningún efecto práctico durante esta etapa del funcionamiento).
El circuito por tanto funciona durante los dos semiperíodos de la tensión alterna.
Desde el punto E, los semiperíodos positivo y negativo llegan al terminal de puerta del triac a través del divisor de corriente constituido por las resistencias 37 y 38 y ponen en estado de conducción al triac, el cual puede por consiguiente transferir corriente a la carga 1.
En el arranque, la tensión entre los puntos A y B cae desde el valor de la tensión de red hasta un valor muy pequeño y se interrumpe el flujo de corriente en la red de diodos, resistencias y condensadores. El triac 6 conduce hasta que la corriente de la carga 1, que es alterna, pasa por un cruce de cero. En este punto el triac 6 entra automáticamente en bloqueo, y la tensión entre sus terminales, y por tanto entre los puntos A y B, vuelve a ser la tensión de red y vuelve a empezar la etapa anterior. El condensador 30, sin embargo, queda cargado por el semiperíodo anterior, y esta tensión residual reduce la corriente que fluye a través del mismo y alcanza al punto E.
En cada semiperíodo, el condensador 30 se carga progresivamente y la corriente que llega al punto E y a continuación al terminal de puerta del triac 6 se hace progresivamente menor. Los pulsos de corriente del terminal de puerta del triac 6 disminuyen de forma continua hasta que, a partir de un cierto momento, son demasiado pequeños para poner al triac 6 en estado de conducción, el cual queda en bloqueo desde ese momento aunque se aplique una tensión.
En este punto el condensador 30 permanece cargado a un valor constante y evita que el triac 6 entre en conducción hasta que la tensión de red se aplica a todo el circuito. El tiempo que se requiere para lograr la desconexión se puede ajustar por medio de hacer variar de forma adecuada el valor del condensador C y de todas las resistencias.
Cuando se quita la tensión de red, el condensador 30 se descarga a través de la resistencia 39 en un tiempo ajustable; cuando se ha descargado el condensador completamente, el circuito se encuentra preparado para volver a arrancar.
Por tanto, el circuito según la presente invención, en sus cuatro realizaciones, permite controlar el medio de conmutación 6 mediante pulsos que disminuyen a lo largo del tiempo, utilizando un suministro de alimentación alterna común con la alimentación requerida por el motor asíncrono.
El tiempo de arranque del motor y el tiempo de restablecimiento del circuito son ajustables y por tanto el circuito según la presente invención debe proporcionar pulsos de tensión decreciente con el tiempo hasta que los condensadores de las ramas del circuito se cargan completamente. Los condensadores comienzan a descargarse cuando se quita la tensión del circuito; la duración de esta descarga determina el tiempo de restablecimiento del circuito.
En la práctica se ha observado que el circuito según la presente invención alcanza totalmente el objetivo pretendido, puesto que su consumo de potencia se encuentra limitado al tiempo de arranque del motor por medio de la conexión con el circuito de arranque según la invención. Cuando el motor debe estar apagado, el circuito según la presente invención no consume potencia, logrando por consiguiente un ahorro de energía respecto a los circuitos de arranque convencionales.
Además, un único modelo de circuito de arranque se puede adaptar a muchos tipos de compresores diferentes, como máximo con la única restricción de tener que sustituir los medios de conmutación para adaptar el circuito a los diferentes tipos de compresor.
El circuito concebido de esta forma es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, encontrándose todas ellas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas; todos los detalles del circuito se pueden también sustituir por otros elementos equivalentes técnicamente.
Allí donde las características técnicas mencionadas en cualquier reivindicación van seguidas por signos de referencia, dichos signos de referencia se han incluido con el único propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y por consiguiente, dichos signos de referencia no tienen ningún efecto limitativo sobre la interpretación de cada elemento identificado solamente a modo de ejemplo por medio de dichos signos de referencia.

Claims (14)

1. Circuito de arranque de motor, en concreto para un motor de compresor de refrigerador, que comprende medios para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo adaptados para controlar medios de conmutación (6) conectados al motor (1) a arrancar, siendo dichos medios para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo alimentados con corriente alterna, caracterizado por el hecho de que dichos medios para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo comprenden una primera rama de circuito (2, 3, 13, 20) y una segunda rama de circuito (4, 5, 13, 20) constituidas respectivamente por una resistencia (3; 5) y un condensador (2; 4; C1) conectados mutuamente en serie, controlando cada una de dichas primera y segunda ramas de circuito medios amplificadores (8, 9, 10, 11) conectados respectivamente a dichos medios de conmutación (6) y por el hecho de que dicha primera rama de circuito y dicha segunda rama de circuito comprenden además respectivamente un diodo (13) conectado en serie con el condensador (2) de la rama correspondiente.
2. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho medio para generar pulsos con amplitud decreciente en el tiempo controla dichos medios de conmutación (6) gracias a los medios amplificadores (8, 9, 10, 11, 15).
3. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho medio amplificador relacionado con dicha primera rama del circuito comprende un transistor MOS de canal p (8) y de que dicho medio amplificador relacionado con dicha segunda rama del circuito comprende un transistor MOS de canal n (11).
4. Circuito según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicho medio amplificador comprende además una resistencia (9) y un diodo (10) conectados respectivamente a dichos transistores MOS (8, 11).
5. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios amplificadores comprenden respectivamente un transistor MOS de canal n (15) para dichas primera y segunda ramas de circuito.
6. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los condensadores (2, 4) de dichas primera y segunda ramas de circuito disponen de resistencias de descarga (20) conectadas en paralelo con los mismos.
7. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios para generar pulsos con amplitud decreciente con el tiempo comprenden un puente de diodos (16, 17, 18, 19; 31, 32, 33, 34) y un condensador (30).
8. Circuito según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho puente de diodos se encuentra conectado respectivamente al primer medio amplificador y al segundo medio amplificador los cuales están constituidos por transistores MOS de canal n (11, 15) que a su vez se encuentran conectados a dichos medios de conmutación (6).
9. Circuito según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho condensador de los medios para generar pulsos con amplitud decreciente con el tiempo dispone de una resistencia de descarga (20) conectada en paralelo con el mismo.
10. Circuito según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichos medios de conmutación (6) comprenden un triac.
11. Circuito según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichos medios de conmutación (6) comprenden un rectificador controlado de semiconductor.
12. Circuito según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho puente de diodos (31, 32, 33, 34) se encuentra conectado a los terminales de dichos medios de conmutación (6) gracias a un divisor de tensión (37, 38).
13. Circuito según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que dicho divisor de tensión comprende una primera resistencia (37) conectada entre dicho puente de diodos (31, 32, 33, 34) y dichos medios de conmutación (6), y una segunda resistencia (38) conectada entre dicho puente de diodos (31, 32, 33, 34) y la tensión de alimentación (V1).
14. Circuito según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho condensador (30) dispone de una resistencia de descarga (39) conectada en paralelo con el mismo.
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