ES2237097T3 - Sistema de arranque para motor electrico. - Google Patents
Sistema de arranque para motor electrico.Info
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Abstract
Un sistema de arranque para un motor eléctrico del tipo que comprende una bobina principal (1) y una bobina auxiliar (2) que están alimentadas por una fuente de energía eléctrica (3), en el que el sistema comprende: - un conmutador (20) proporcionado entre la fuente de energía eléctrica (3) y la bobina auxiliar (2) y que tiene una condición abierta en la que la bobina auxiliar (2) permanece desactivada, y una condición cerrada para activación de la bobina auxiliar (2), - un medio de accionamiento (10) para cerrar y abrir el conmutador, caracterizado porque el medio de accionamiento (10) se proporciona dentro del motor eléctrico y detecta una intensidad de un campo magnético, que es producida por la bobina principal (1), activada para el funcionamiento del motor eléctrico, cerrando dicho medio de accionamiento (10) el conmutador (20) cuando la intensidad detectada del campo magnético de la bobina principal (1) es superior a un valor mínimo determinado y abriendo el conmutador (20) cuando laintensidad detectada del campo magnético de la bobina principal (1) es igual o inferior al valor mínimo determinado.
Description
Sistema de arranque para motor eléctrico.
La invención se refiere a un sistema de arranque
para un motor eléctrico del tipo que comprende una bobina principal
y una bobina auxiliar que están alimentadas por una fuente de
energía eléctrica, en el que el sistema comprende:
un conmutador proporcionado entre la fuente de
energía eléctrica y la bobina auxiliar y que tiene una condición
abierta en la que la bobina auxiliar permanece desactivada, y una
condición cerrada para activación de la bobina auxiliar y un medio
de accionamiento para cerrar y abrir el conmutador.
En construcciones convencionales, un motor
eléctrico del tipo mencionado anteriormente tiene una bobina
principal y una bobina auxiliar, a las que se suministra corriente
eléctrica por medio de una fuente de energía eléctrica a través de
un circuito de arranque del motor eléctrico que normalmente
comprende un relé de arranque o un termistor (PTC) montado en una
caja para ser conectado eléctricamente a la pared exterior de la
carcasa del compresor en la que funciona este motor eléctrico.
Gracias al documento US-A-3970908 se
conoce un sistema de arranque que comprende un relé de
arranque.
En estas construcciones, un terminal de cada una
de las bobinas principal y auxiliar de este motor eléctrico está
directamente conectado a la fuente de corriente eléctrica a través
de un elemento de conmutación de este circuito de arranque, mientras
que otro terminal de la bobina auxiliar está conectado
eléctricamente a dicha fuente de corriente eléctrica a través del
relé de arranque o del PTC.
En construcciones que usan un relé de arranque,
la excitación de un devanado del mismo lleva al cierre magnético de
sus contactos, permitiendo que la corriente pase a la bobina
auxiliar del motor eléctrico. Esta condición de activación continúa
mientras la corriente a través del devanado del relé es suficiente
para mantener la condición cerrada de sus contactos. En general,
justo después de arrancar, cuando la corriente cae en la bobina
principal del motor, la corriente a través del devanado del relé se
reduce sustancialmente, provocando, no siempre en el momento
deseado, la apertura de los contactos del relé y la interrupción de
la corriente que pasa a través de la bobina auxiliar del motor.
El uso de un relé de arranque además tiene
algunos inconvenientes, tal como la posibilidad de que se fusionen
los contactos del relé en una situación de alta descarga de
corriente, la posibilidad de interferencias eléctricas y de
chispas.
En la construcción que utiliza un PTC de
arranque, previo arranque del motor eléctrico, el PTC permite que la
corriente eléctrica pase a la bobina auxiliar, manteniéndose
temporalmente esta condición en función de las características del
PTC. Con el paso de corriente eléctrica, se altera la temperatura
del PTC y aumenta cada vez más. Al calentarse, la resistencia del
PTC aumenta gradualmente, afectando cada vez más al paso de la
corriente eléctrica y, por consiguiente, reduciendo el paso de
dicha corriente a la bobina auxiliar, produciéndose dicha reducción
hasta que se ha bloqueado el paso de la corriente a la bobina
auxiliar. No obstante, en la práctica, aunque se reduzca
gradualmente la corriente a través de la bobina auxiliar del motor,
la resistencia del PTC realmente no interrumpe el suministro de
corriente a la bobina auxiliar, permitiendo que una corriente
residual permanezca a través de la misma, lo que tiene como
resultado un consumo energético del motor eléctrico. Por otra
parte, la existencia de flujo de corriente a través del PTC mantiene
a éste caliente, afectando a los nuevos arranques del motor
eléctrico, dado que un nuevo arranque sólo se debería producir
cuando el PTC tiene una temperatura determinada en la que no hay una
resistencia importante al paso de la energía eléctrica.
Además de los inconvenientes que resultan de la
provisión de un relé de arranque o de un PTC para conseguir el
arranque del motor eléctrico, esta construcción convencional de
proveer al circuito de arranque de elementos de este tipo por fuera
del compresor ocasiona algunos inconvenientes, tales como
calentamiento indebido de la caja y, por consiguiente, de las pieza
montadas dentro de la misma, dificultad e incomodidad para ensamblar
dicha caja al compresor y exposición de dicha caja a los impactos
cuando se mueve el compresor, por ejemplo, durante el transporte,
que pueden provocar una desconexión indebida de la caja, que
contiene el circuito de arranque, de la carcasa del compresor. El
documento GB-A-2082855 describe un
sistema de arranque que comprende un elemento galvanomagnético
proporcionado dentro del motor eléctrico y sometido al campo
magnético de la bobina principal.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente
invención proporcionar un sistema de arranque para un motor
eléctrico que permita prescindir del uso de un relé de arranque o de
un PTC de arranque en el circuito de arranque de dicho motor para
evitar los inconvenientes que resultan del uso de estas piezas.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema de arranque para un motor eléctrico del tipo
mencionado anteriormente, que se puede montar a un compresor
hermético sin los inconvenientes conocidos de la técnica
anterior.
Estos y otros objetivos de la presente invención
se consiguen con un sistema de arranque del tipo mencionado
anteriormente, en el que el medio de accionamiento se proporciona
dentro del motor eléctrico y detecta una intensidad de un campo
magnético, que es producida por la bobina principal, activada para
el funcionamiento del motor eléctrico, cerrando dicho medio de
accionamiento el conmutador cuando la intensidad detectada del campo
magnético de la bobina principal es superior a un valor mínimo
determinado y abriendo el conmutador cuando la intensidad detectada
del campo magnético de la bobina principal es igual o inferior al
valor mínimo determinado.
A continuación se describirá la invención en
relación con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra, esquemáticamente, las
bobinas principal y auxiliar del motor eléctrico, que están
acopladas al sistema de arranque de la presente invención, según una
forma de realización constructiva de la misma,
la figura 2 muestra, esquemáticamente, las
bobinas principal y auxiliar del motor eléctrico, tal como se
ilustran en la figura 1, que están acopladas al sistema de arranque
de la presente invención, según otra forma de realización
constructiva de la misma,
la figura 3 muestra, esquemáticamente, una
construcción para el sistema de arranque de la presente
invención,
la figura 4 muestra, esquemáticamente, otra
construcción para el sistema de arranque de la presente
invención,
la figura 5 muestra, esquemáticamente y en una
vista en perspectiva, las bobinas principal y auxiliar de un motor
eléctrico, ilustrando la posición de ensamblaje del sistema de
arranque de la presente invención como se ilustra en la figura
3,
la figura 6 muestra, esquemáticamente, una
variante constructiva para el sistema de arranque de la figura 2,
ilustrando un elemento de protección del conmutador,
la figura 7 muestra, esquemáticamente, una
construcción para el elemento de protección del conmutador ilustrado
en la figura 6 y
la figura 8 muestra, esquemáticamente y en una
vista transversal vertical, parte de un compresor para ser usado en
un sistema de refrigeración, ilustrando la posición de ensamblaje
del elemento de protección del conmutador, ilustrado en la figura 7,
por debajo de las bobinas del motor eléctrico del compresor.
La presente invención se describirá en relación
con un motor eléctrico del tipo usado en un compresor de
refrigeración, que incluye una bobina principal 1 y una bobina
auxiliar 2, a las que se suministra una fuente de corriente
eléctrica 3, tal como, por ejemplo, la red eléctrica de corriente
alterna.
Durante el arranque del motor eléctrico, una
corriente de arranque, con una intensidad que normalmente es mucho
más alta que la de la corriente normal de funcionamiento del motor
eléctrico, es transmitida a la bobina principal 1 del motor
eléctrico, generando un campo magnético intenso. Según las técnicas
conocidas, durante el arranque del motor eléctrico, la corriente de
arranque activa un circuito de arranque, no se muestra, que permite
que la corriente eléctrica pase a la bobina auxiliar 2 durante
cierto intervalo de tiempo, que varía en función de las
características de conducción del circuito de arranque, por lo
general, siendo interrumpido dicho paso de corriente a la bobina
auxiliar 2 cuando la corriente que pasa a través de la bobina
principal 1 alcanza un valor determinado, sustancialmente
correspondiéndose con la corriente normal de funcionamiento del
motor eléctrico.
Las construcciones que incluyen un circuito de
arranque proporcionado, según la técnica anterior, y montado por
fuera de una carcasa hermética 4 del compresor, donde funciona el
motor eléctrico, tienen los inconvenientes comentados
anteriormente.
Según la presente invención y como se ilustra en
las figuras adjuntas, la activación de la bobina auxiliar 2 del
motor eléctrico se produce, durante el arranque de éste, a través de
un medio de accionamiento 10 conectado operativamente tanto a la
bobina auxiliar 2 como a la fuente de corriente eléctrica 3 y
montado dentro del motor eléctrico, para ser sometido al campo
magnético generado por la corriente que pasa a través de la bobina
principal 1, permitiendo el suministro selectivo de la bobina
auxiliar 2 por la fuente de corriente eléctrica 3 cuando la
intensidad de la corriente que pasa a través de la bobina principal
1 tiene como resultado una intensidad del campo magnético superior
a un valor mínimo determinado que, normalmente, se alcanza durante
el arranque del motor eléctrico. La activación de la bobina
auxiliar 2 se mantiene hasta que la intensidad de la corriente que
pasa a través de la bobina principal 1 alcanza cierto valor para
producir un campo magnético con el valor determinado, por debajo
del que la bobina auxiliar 2 se mantiene desactivada.
El medio de accionamiento 10 comprende, por
ejemplo, un núcleo ferromagnético montado dentro de un estator de
dicho motor eléctrico en la zona central de la bobina principal 1
del mismo, preferentemente, en uno de los cuatro puntos
eléctricamente neutros previamente conocidos del motor.
Durante el arranque del motor eléctrico, el medio
de accionamiento 10 es activado para manejar un conmutador 20,
proporcionado entre la fuente de corriente eléctrica 3 y la bobina
auxiliar 2, desde una condición abierta, en la que la bobina
auxiliar 2 permanece desactivada, hasta una condición cerrada,
permitiendo que dicha bobina auxiliar 2 sea suministrada con
corriente eléctrica (corriente de arranque), manteniéndose dicha
condición cerrada hasta que el campo magnético ha alcanzado el valor
mínimo determinado.
Cuando la corriente pasa a través de la bobina
auxiliar 2, hay una reducción en la corriente que pasa a través de
la bobina principal 1, reduciendo también la intensidad del campo
magnético que actúa en el medio de accionamiento 10, y por
consiguiente, en el conmutador 20. Cuando la reducción del campo
magnético alcanza el valor mínimo determinado, que no es suficiente
para mantener la condición cerrada de dicho conmutador 20, el medio
de accionamiento 10 conducirá a éste a la condición abierta.
En una forma de realización constructiva de la
presente invención (figura 1), el medio de accionamiento 10 actúa
mecánicamente sobre el conmutador 20, para modificar el estado
conductor del mismo, alterando sus condiciones "cerrada" y
"abierta". En esta construcción, el medio de accionamiento 10
(figuras 3 y 4) define un medio de deslizamiento con un par de
terminales de contacto, cada uno para ser fijado contra un contacto
de un par de contactos mecánicos 21 que definen el conmutador 20,
cuando éste está en su condición cerrada. En esta condición, los
contactos del par de contactos 21 se pueden conectar eléctricamente
entre sí por el medio de accionamiento 10.
El medio de accionamiento 10 de esta construcción
se puede desplazar mecánicamente entre una posición en reposo,
abriendo el conmutador 20 y manteniendo sus terminales de contacto
separadas del par de contactos 21 de dicho conmutador 20, y una
posición en funcionamiento, cerrando éste fijando dichos terminales
de contacto al par de contactos 21 del conmutador 20.
En esta construcción, el medio de accionamiento
10 y el par de contactos 21 del conmutador 20 están proporcionados
dentro de una caja hermética 30 (figuras 3 y 4),
electro-transparente, hecha de vidrio, por ejemplo,
para evitar que se produzcan chispas en el entorno interior del
motor eléctrico.
Según esta construcción, cuando la reducción del
campo magnético alcanza un valor mínimo determinado insuficiente
para mantener la condición cerrada de dicho conmutador 20, éste es
conducido a través de un medio de retorno que actúa por fuerzas
gravitatorias o por fuerzas de resorte a su condición abierta. En
la forma de realización ilustrada en la figura 4, el medio de
retorno está definido como un elemento de resorte 40.
En otra forma de realización constructiva de la
presente invención (figura 2), el conmutador tiene forma de un
elemento de estado sólido, tal como un elemento electrónico, por
ejemplo, un triac, que normalmente bloquea la activación de la
bobina auxiliar 2 y, selectivamente, permite que se produzca dicha
activación en la condición cerrada del conmutador 20.
El triac se activa eléctricamente cuando la
corriente eléctrica pasa a través de la bobina principal 1 del motor
eléctrico que produce el campo magnético superior al valor mínimo
determinado.
En esta construcción, cada terminal de un par de
terminales del triac conectan dicho triac a la bobina auxiliar 2 y a
la fuente de energía 3, respectivamente, mientras que el medio de
accionamiento 10 actúa como un activador para dicho triac, para
activarlo durante el arranque del motor eléctrico, suministrando al
triac cierta corriente eléctrica, que se puede reducir hasta que la
parte entre los terminales de dicho triac se ha desconectado,
consiguiéndose esta condición cuando el campo magnético producido
por la corriente eléctrica que pasa a través de la bobina principal
1 presenta el valor mínimo determinado.
En esta construcción, el medio de accionamiento
10 comprende un transformador, cuyo primario está definido por la
bobina principal 1 del motor eléctrico y el secundario por un
devanado 11 que tiene un terminal conectado al triac y definiendo el
activador del mismo, y a través del que pasa una corriente eléctrica
inducida por la corriente de arranque que pasa a través de la bobina
principal 1 del motor eléctrico.
En una variante constructiva de la presente
solución, ilustrada en la figura 2, el circuito de arranque del
motor eléctrico que tiene un conmutador 20, que es electrónico,
comprende además un condensador permanente 5 (figura 6) en serie
entre la bobina principal 1 y la bobina auxiliar 2 y que aumenta el
rendimiento del motor eléctrico. En esta construcción, también se
proporciona, en serie con el conmutador 20 y la bobina auxiliar 2,
un elemento de protección 50, por ejemplo, una resistencia
eléctrica, que reduce la corriente de arranque del motor eléctrico
y protege al conmutador 20, si es electrónico, contra descargas
eléctricas fortuitas procedentes del condensador permanente 5.
Según la presente invención, la resistencia
eléctrica 50 se proporciona dentro de una cápsula hermética 60
(figura 7), que está hecha de un material eléctricamente neutro, tal
como vidrio transparente y que, preferentemente, está sumergido en
el aceite contenido en el depósito de aceite 6 definido dentro de
la carcasa hermética 4 del compresor en el que se proporciona el
motor eléctrico (figura 8), para evitar que el calentamiento de la
resistencia eléctrica 50 afecte a otras piezas del circuito de
arranque. Esta disposición permite degradar la potencia elevada y
mantener la temperatura interna del compresor en valores
compatibles con los que se dan durante el funcionamiento de dicho
compresor.
En la forma de realización constructiva en la que
el conmutador 20 es un elemento de estado sólido o, como se ha
ilustrado, el triac, el ensamblaje de dicho conmutador dentro de la
carcasa hermética en la que se proporciona el motor eléctrico se
puede producir, por ejemplo, en una zona más fría de dicha carcasa,
por ejemplo, adyacente al circuito de aspiración del sistema de
refrigeración del compresor.
Claims (17)
1. Un sistema de arranque para un motor eléctrico
del tipo que comprende una bobina principal (1) y una bobina
auxiliar (2) que están alimentadas por una fuente de energía
eléctrica (3), en el que el sistema comprende:
- un conmutador (20) proporcionado entre la
fuente de energía eléctrica (3) y la bobina auxiliar (2) y que tiene
una condición abierta en la que la bobina auxiliar (2) permanece
desactivada, y una condición cerrada para activación de la bobina
auxiliar (2),
- un medio de accionamiento (10) para cerrar y
abrir el conmutador,
caracterizado porque el
medio de accionamiento (10) se proporciona dentro del motor
eléctrico y detecta una intensidad de un campo magnético, que es
producida por la bobina principal (1), activada para el
funcionamiento del motor eléctrico, cerrando dicho medio de
accionamiento (10) el conmutador (20) cuando la intensidad detectada
del campo magnético de la bobina principal (1) es superior a un
valor mínimo determinado y abriendo el conmutador (20) cuando la
intensidad detectada del campo magnético de la bobina principal (1)
es igual o inferior al valor mínimo
determinado.
2. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio de accionamiento (10) se puede
desplazar entre una posición en reposo, en la que el conmutador
(20) está abierto, y una posición en funcionamiento, en la que el
conmutador (20) está cerrado, en el que el medio de accionamiento
(10) es desplazado hasta sus por dicho campo magnético con una
intensidad superior al valor mínimo determinado, y consiguiéndose el
desplazamiento a la posición en reposo mediante la actuación de un
medio de retorno del medio de accionamiento (10) cuando dicho campo
magnético tiene una intensidad igual o inferior a dicho valor
mínimo.
3. Sistema, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el medio de retorno está definido por
una fuerza gravitatoria del medio de accionamiento (10).
4. Sistema, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el medio de retorno está definido por un
elemento de resorte (40) presionando continuamente el medio de
accionamiento (10) a la posición en funcionamiento.
5. Sistema, según la reivindicación 4,
caracterizado porque el conmutador (20) comprende un par de
contactos mecánicos (21) que se pueden conectar eléctricamente entre
sí por el medio de accionamiento (10) en su condición en
funcionamiento.
6. Sistema, según la reivindicación 5,
caracterizado porque el medio de accionamiento (10) y el par
de contactos se proporcionan dentro de una caja hermética (30) que
es electro-transparente y está montada dentro de un
estator del motor eléctrico.
7. Sistema, según la reivindicación 6,
caracterizado porque la caja hermética (30) es una cápsula
hecha de vidrio.
8. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio de accionamiento (10) está
situado en una zona central de la bobina principal (1) del motor
eléctrico.
9. Sistema, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el medio de accionamiento (10) comprende
un transformador, cuyo devanado primario está definido por la bobina
principal (1) del motor eléctrico y cuyo devanado secundario es un
devanado que está conectado operativa y eléctricamente al
conmutador (20).
10. Sistema, según la reivindicación 9,
caracterizado porque el conmutador (20) comprende un
elemento electrónico, que se puede activar por la corriente de
salida del transformador.
11. Sistema, según la reivindicación 10,
caracterizado porque el conmutador (20) comprende un
elemento de estado sólido.
12. Sistema, según la reivindicación 11, y en el
que el motor eléctrico es aplicado a un compresor de refrigeración,
caracterizado porque el elemento de estado sólido está
situado dentro de la carcasa hermética (4) del compresor, separado
del motor eléctrico.
13. Sistema, según la reivindicación 12,
caracterizado porque el elemento de estado sólido está
situado adyacente a un circuito de aspiración del compresor.
14. Sistema, según la reivindicación 13,
caracterizado porque el elemento de estado sólido es un
triac, que normalmente bloquea la activación de la bobina auxiliar
(2) y permite dicha activación en la condición cerrada del
conmutador (20).
15. Sistema, según la reivindicación 14,
caracterizado por un condensador permanente (5) proporcionado
entre la bobina principal (1) y la bobina auxiliar (2) en serie con
las mismas, y un elemento de protección del conmutador (50)
proporcionado en paralelo al condensador permanente (5) y en serie
tanto con el conmutador (20) como con la bobina auxiliar (2).
16. Sistema, según la reivindicación 15,
caracterizado porque el elemento de protección del
conmutador (50) es una resistencia eléctrica proporcionada dentro
de una cápsula hermética (60) y montada sumergida en un depósito de
aceite (6) definido dentro de la carcasa hermética (4) del
compresor.
17. Sistema, según la reivindicación 16,
caracterizado porque la cápsula hermética (60) está hecha de
vidrio transparente.
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