ES2263741T3 - Sistema de diagnostico para compresor. - Google Patents
Sistema de diagnostico para compresor.Info
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Abstract
Un dispositivo para compresor que comprende: un compresor (10); un motor eléctrico conectado a dicho compresor (10) para accionar dicho compresor; una clavija eléctrica (90) en comunicación eléctrica con dicho motor eléctrico; y un protector del motor (54); caracterizado por: circuitería electrónica (104) integrada en dicha clavija eléctrica, siendo capaz dicha circuitería electrónica de detectar un estado de dicho protector del motor.
Description
Sistema de diagnóstico para compresor.
La presente invención se refiere a un sistema de
diagnóstico para un compresor. Más particularmente, la presente
invención se refiere a un sistema de diagnóstico para sistemas de
refrigeración o aire acondicionado que usan la información "de
desconexión" del compresor para diagnosticar los problemas
asociados con el sistema.
En la técnica existe una clase de máquinas
generalmente conocidas como máquinas de desplazamiento que se usan
para el desplazamiento de diversos tipos de fluidos. Estas máquinas
de desplazamiento pueden estar configuradas como un expansor, un
motor de desplazamiento, una bomba, un compresor, etc. y las
características de la presente invención son aplicables a
cualquiera de estas máquinas. Sin embargo, para fines ilustrativos,
la realización se describe en forma de un compresor de
refrigeración de espiral hermético que se usa en un sistema de
refrigeración o de aire acondicionado.
Los compresores de espiral se están haciendo
cada vez más populares para su uso como compresores tanto en
aplicaciones de refrigeración como de aire acondicionado, debido
principalmente a su capacidad de operación extremadamente eficaz.
Generalmente, estas máquinas incorporan un par de enrollamientos
espirales entrelazados, uno de los cuales se hace girar
orbitalmente en relación al otro, para definir una o más cámaras
móviles que disminuyen progresivamente de tamaño al desplazarse
desde un puerto de succión exterior hacia un puerto de descarga
central. Se proporciona un motor eléctrico que funciona para
accionar la pieza en espiral orbitante mediante un eje de
accionamiento adecuado que se fija al rotor del motor. En un
compresor hermético, el fondo de la carcasa hermética normalmente
contiene un sumidero de aceite para fines de lubricación y
refrigeración. Aunque el sistema de diagnóstico de la presente
invención se describirá conjuntamente con un compresor de espiral,
debe entenderse que el sistema de diagnóstico de la presente
invención se puede usar también con otros tipos de compresores.
Tradicionalmente, cuando un sistema de aire
acondicionado o refrigeración no funciona de la forma para la que
se ha diseñado, se llama a un técnico para que acuda al lugar y
localice el problema. El técnico realiza una serie de pruebas que
ayudan a localizar el problema del sistema. Una de las causas del
problema del sistema podría ser el compresor que se usa en el
sistema. Un compresor defectuoso muestra algunos patrones
operacionales que se pueden usar para detectar que el compresor
está defectuoso. Por desgracia, se pueden atribuir muchas otras
causas del problema del sistema a otros componentes del mismo, y
estas otras causas pueden afectar al funcionamiento del compresor y
su patrón operacional. Es posible analizar los problemas del sistema
y sus patrones operacionales y determinar que el compresor está
defectuoso cuando en realidad el problema radica en otro lugar y el
compresor no es el problema. Esta confusión de las causas
habitualmente da como resultado la sustitución de un compresor en
buen estado. Este error de diagnóstico es costoso ya que el
compresor es generalmente el componente más caro del sistema.
Además, el problema se agrava porque la causa original del problema
del sistema no se ha resulto y el problema se vuelve a presentar al
cabo del tiempo. Cualquier herramienta que pueda ayudar a evitar el
diagnóstico fallido del problema del sistema como se ha descrito
anteriormente demostraría ser tanto útil como eficaz en términos de
costes. La presente invención describe un dispositivo que aumenta
la precisión del diagnóstico del problema para un sistema de aire
acondicionado o refrigeración.
Una gran parte de los compresores que se usan en
los sistemas de aire acondicionado y refrigeración, tienen
dispositivos internos de protección llamados "dispositivos
internos de ruptura de línea". Estos protectores son
dispositivos térmicamente sensibles que se conectan en serie
eléctrica con el motor. Los protectores reaccionan térmicamente a
la corriente de línea que traza el motor y también a otras
temperaturas en el interior del compresor incluyendo, pero sin
limitación, la temperatura del gas de descarga, la temperatura del
gas de succión, o la temperatura de un componente particular en el
compresor. Cuando una de estas temperaturas supera un umbral
designado, el protector abrirá la conexión eléctrica al motor. Esto
detendrá el motor que hace funcionar el compresor, lo cual a su vez
detiene el compresor y evita que funcione en regiones que
conducirían a un fallo del mismo. Después de un periodo de tiempo,
cuando las temperaturas han bajado a niveles seguros, el protector
se reinicia automáticamente y el compresor vuelve a funcionar. Las
temperaturas a las que reacciona el protector surgen como resultado
de la operación del compresor y el conjunto del sistema. El
funcionamiento del compresor o el funcionamiento del conjunto del
sistema pueden influir en las temperaturas que detectan estos
protectores. El aspecto significativo del sistema de protección es
que algunas categorías de fallos desconectan repetidamente el
protector con un tiempo de encendido del compresor muy corto y otras
categorías de fallos desconectan el protector menos frecuentemente,
proporcionando por lo tanto tiempos de encendido del compresor
relativamente largos. Por ejemplo, un compresor con los cojinetes
agarrotados desconectará el protector al cabo de aproximadamente
diez segundos de tiempo de encendido. Por otra parte, un sistema que
tiene una carga de refrigerante muy baja desconectará el protector
después de decenas de minutos de tiempo de encendido. Un análisis de
la frecuencia de desconexión, los tiempos de reanudación de
desconexión y tiempos de encendido del compresor proporcionará
pistas valiosas para identificar la causa de los problemas del
sistema. Los documentos EP 0.351.272 y
US-A-4 463 571 describen un
dispositivo de compresor de acuerdo con la parte precaracterística
de la reivindicación 1.
La presente invención proporciona un dispositivo
de acuerdo con la reivindicación 1. Una realización preferida
proporciona un dispositivo que se basa en el principio anterior. El
dispositivo registra continuamente el estado del protector (abierto
o cerrado) como una función de tiempo y luego analiza esta
información del estado para determinar una situación defectuosa. El
dispositivo va más allá y aísla el fallo del compresor o del resto
del sistema. Una vez que se ha aislado el fallo, el dispositivo
activará un indicador visual (luz) y también enviará una señal
eléctrica a un dispositivo inteligente (controlador, ordenador,
etc.) informando sobre la situación. Cuando el técnico llega al
escenario, tiene entonces una indicación clara de si el problema
está más probablemente en otros componentes del sistema distintos
del compresor o está más probablemente en el compresor. Podrá
entonces centrar su búsqueda del problema en el área identificada.
El dispositivo evita de esta forma la situación de diagnóstico
confuso que se ha descrito anteriormente y la potencial sustitución
errónea de un compresor en buen estado.
Otras áreas de aplicación de la presente
invención se harán evidentes a partir de la descripción detallada
que se proporciona a continuación. Debe entenderse que la
descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican la
realización preferida de la invención, tienen fines únicamente
ilustrativos y no se pretende de ningún modo que limiten el alcance
de la invención.
La presente invención se entenderá más a fondo a
partir de la descripción detallada y los dibujos adjuntos, en los
que:
La figura 1 es un corte transversal vertical de
un compresor de espiral hermético que incorpora el sistema de
diagnóstico único de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 es una representación esquemática
del sistema de diagnóstico para un motor monofásico para el
compresor de acuerdo con la presente invención;
La Figura 3 es una representación esquemática de
un sistema de diagnóstico para el motor trifásico para el compresor
de acuerdo con otra realización de la presente invención;
La Figura 4 es un diagrama de flujo del sistema
de diagnóstico para el motor monofásico para el compresor de acuerdo
con la presente invención;
La Figura 5 es un diagrama de flujo del sistema
de diagnóstico para el motor trifásico para el compresor de acuerdo
con la presente invención;
La Figura 6 es un diagrama de flujo que se sigue
cuando se diagnostica un sistema de compresor;
La Figura 7 es una vista esquemática de un
sistema de refrigeración típico que utiliza el compresor y el
sistema de diagnóstico de acuerdo con la presente invención;
La Figura 8 es una vista en perspectiva de un
interruptor integrado con la circuitería del sistema de
diagnóstico;
La Figura 9 es una vista esquemática que muestra
la circuitería del interruptor que se muestra en la Figura 8; y
La Figura 10 es una vista esquemática de una
clavija de compresor que muestra la circuitería del sistema de
diagnóstico de acuerdo con la presente
invención.
invención.
La siguiente descripción de la realización o
realizaciones preferidas es de naturaleza meramente ejemplar y no
pretende de ningún modo limitar la invención, su aplicación o sus
usos.
En referencia ahora a los dibujos en los que
números de referencia similares designan partes similares o
correspondientes a través de las diferentes vistas, en la Figura 1
se muestra un compresor de espiral que incorpora el sistema de
diagnóstico único de compresor de acuerdo con la presente invención
y que se designa generalmente mediante el número de referencia 10.
Mientras que el compresor 10 se muestra como un compresor de espiral
conjuntamente con un sistema de refrigeración o aire acondicionado,
el enfoque de la presente invención contempla la utilización de
otros tipos de compresores en el sistema de refrigeración o aire
acondicionado si se desea, así como tener cualquiera de los diseños
del compresor junto con otros tipos de sistemas.
El compresor de espiral 10 comprende una carcasa
hermética generalmente cilíndrica 12 que tiene soldada una caperuza
14 en su extremo superior y una base 16 en su extremo inferior que
tiene numerosos pies de montaje (no se muestran) formados
integralmente con ella. La caperuza 14 está provista de una
instalación de descarga de refrigerante 18 que puede tener la
válvula de descarga habitual en su interior. Una división que se
extiende transversalmente 20 se fija a la carcasa 12 soldándose
alrededor de su periferia en el mismo punto en el que la caperuza
14 está soldada a la carcasa 12. Un marco de montaje del compresor
22 se coloca a presión en el interior de la carcasa 12 y se apoya
en el extremo de la base 16. La base 16 es de diámetro ligeramente
menor que la carcasa 12, de forma que la base 16 se introduce en la
carcasa 12 y se suelda alrededor de su periferia como se muestra en
la Figura 1.
Los elementos principales del compresor 10 que
se fijan al marco 22 incluyen un dispositivo principal de
alojamiento de cojinetes de dos piezas 24, un alojamiento inferior
de cojinetes 26 y un estátor de motor 28. Un motor o cigüeñal 30
que tiene una muñequilla excéntrica 32 en el extremo superior del
mismo se apoya de forma giratoria en un cojinete 34 asegurado en el
interior del dispositivo principal de alojamiento de cojinetes 24 y
un segundo cojinete 36 asegurado en el interior de un alojamiento
inferior de cojinetes 26. El cigüeñal 30 tiene en su extremo
inferior un orificio concéntrico de diámetro relativamente grande 38
que se comunica con un orificio de diámetro menor 40 situado
radialmente hacia el exterior que se extiende hacia la parte
superior del mismo hasta el extremo superior del cigüeñal 30. La
sección inferior del interior de la carcasa 12 define un cárter de
aceite 44 que se llena con el aceite lubricante hasta un nivel
ligeramente superior al extremo inferior de un rotor, y el orificio
38 actúa como una bomba para bombear el fluido lubricante hacia la
parte superior del cigüeñal 30 y al interior del orificio 40 y
finalmente a todas las diversas secciones del compresor 10 que
requieren lubricación.
El cigüeñal 30 se acciona giratoriamente
mediante motor un eléctrico que está alojado en el estátor 28, la
bobina 46 que pasa a su través y un rotor 48 fijado a presión al
cigüeñal 30. Un contrapeso superior 50 se asegura al cigüeñal 30 y
un contrapeso inferior 52 se asegura al rotor 48. Se proporciona un
protector de temperatura 54, de tipo convencional, muy cerca de la
bobina del motor 46. El protector térmico 54 desactivará el motor
si el protector térmico 54 supera su intervalo de temperaturas
normal. El protector térmico 54 puede calentarse a causa de la
bobina del motor 46, el gas de succión en el interior de una cámara
de succión 56 y/o el gas de descarga en el interior de una cámara
de descarga 58 que se libera hacia la cámara de succión 56. Tanto
la cámara de succión 56 como la cámara de descarga 58 están
definidas por la carcasa 12, la caperuza 14, la base 16 y la
división 22 como se muestra en la Figura 1.
La superficie superior del dispositivo principal
de alojamiento de cojinetes de dos piezas 24 está provista de una
superficie de cojinete de empuje de bolas plana sobre la que se
dispone una pieza espiral orbitante 60 que tiene el aspa espiral
normal o enrollamiento 62 que se extiende hacia la parte superior
desde una placa terminal 64. Un cubo cilíndrico 66 se proyecta
hacia abajo desde la superficie inferior de la placa terminal 64 de
la pieza espiral orbitante 60, teniendo dicho eje un cojinete en su
interior y al que se dispone giratoriamente un manguito de
transmisión 68 que tiene un orificio interno en el que se dispone la
muñequilla 32 de forma transmisora.
La muñequilla 32 tiene un plano sobre una
superficie que se acopla de forma transmisora a una superficie plana
que se forma en una sección del orificio interno del manguito de
transmisión 68 para proporcionar un dispositivo de transmisión
radialmente obediente como se muestra en la Patente de Estados
Unidos del cesionario 4.877.382 que se incorpora en este documento
como referencia. También se proporciona un acoplamiento Oldham 70
situado entre la pieza espiral orbitante 60 y el dispositivo de
alojamiento de cojinetes de dos piezas 24. El acoplamiento Oldham
70 se fija a la pieza espiral orbitante 60 y a una pieza espiral no
orbitante 72 para evitar el movimiento rotacional de la pieza
espiral orbitante 60.
La pieza espiral no orbitante 72 también está
provista de un enrollamiento 74 que se extiende hacia abajo desde
una placa terminal 76 que se sitúa en engranaje entrelazado con el
enrollamiento 62 de la pieza espiral orbitante 60. La pieza espiral
no orbitante 72 tiene un paso de descarga que se dispone
centralmente 78 que se comunica con un hueco abierto hacia arriba
80 que se pone en comunicación con la cámara de descarga 58. En la
pieza espiral no orbitante 72 también se forma un hueco anular 82 en
el interior del cual se dispone un dispositivo de sellado flotante
84.
Los huecos 80 y 82 y el dispositivo de sellado
flotante 84 cooperan para definir cámaras de orientación de presión
axial que reciben el fluido presurizado comprimido por los
enrollamientos 62 y 74 para ejercer una fuerza de orientación axial
sobre la pieza espiral no orbitante 72 para forzar de esta forma a
los extremos de los enrollamientos 62 y 74 a una unión de sellado
con las superficies terminales opuestas de las placas terminales 76
y 64, respectivamente. El dispositivo de sellado flotante es
preferiblemente del tipo que se describe con mayor detalle en la
Patente de Estados Unidos 5.156.639. La pieza espiral no orbitante
72 está diseñada para que se monte con un movimiento axial limitado
con respecto al dispositivo principal de alojamiento de cojinetes
de dos piezas 24 de una forma adecuada tal como la que se describe
en la Patente de Estados Unidos 4.877.382 mencionada anteriormente
o en la Patente de Estados Unidos 5.102.316.
El compresor 10 se alimenta con electricidad que
se proporciona al motor eléctrico en el interior de la carcasa 12 a
través de una clavija eléctrica moldeada 90.
En referencia ahora a las Figuras 1 a 3, se
muestra un sistema único de diagnóstico para compresor 100. El
sistema de diagnóstico 100 comprende uno o más dispositivos sensores
de corriente 102 y la circuitería lógica asociada 104. Los
dispositivos sensores de corriente 102 se montan sobre una carcasa
106 que se monta bordeando exteriormente a la carcasa 12. De
acuerdo con la invención, el dispositivo sensor y la circuitería se
integran en una clavija moldeada que se utiliza en algunos diseños
de compresores.
Los dispositivos sensores de corriente 102
detectan la corriente en los cables de suministro eléctrico que
alimentan al compresor 10. La Figura 2 muestra dos dispositivos
sensores de corriente 102 conjuntamente con un motor monofásico.
Uno de los dispositivos sensores de corriente 102 se asocia con la
bobina principal del motor del compresor y el otro dispositivo
sensor de corriente 102 se asocia con la bobina auxiliar del motor
del compresor. La Figura 3 también muestra dos dispositivos sensores
de corriente 102 junto con un motor trifásico. Cada dispositivo
sensor de corriente 102 se asocia con una de las fases del
suministro de alimentación trifásico. Aunque la Figura 3 muestra
dos dispositivos sensores de corriente que detectan la corriente en
dos fases del suministro de alimentación trifásico, el alcance de
la presente invención contempla incluir, si se desea, un tercer
sensor de corriente 102 para detectar la corriente en la tercera
fase del suministro de alimentación trifásico como se muestra de
forma imaginaria en la Figura 3. Estas señales de corriente
representan una indicación del estado del protector 54 (abierto o
cerrado). Los dispositivos sensores de corriente 102 detectan el
estado del protector 54 utilizando la corriente en los cables de
suministro de alimentación. Las señales recibidas por los
dispositivos sensores de corriente 102 se combinan en la circuitería
lógica 104 con la señal de demanda para el compresor 10. La señal
de demanda para el compresor 10 se adquiere detectando la presencia
de voltaje de suministro o teniendo un controlador del sistema (no
se muestra) que suministre una señal discreta que representa la
demanda. La señal de demanda y la señal que recibe la circuitería
lógica 104 se procesan en la circuitería lógica 104 para derivar la
información sobre la frecuencia de desconexión del protector 54 y
el tiempo medio de encendido y tiempo medio de apagado del compresor
10. La circuitería lógica 104 analiza la combinación de señales de
corriente, la señal de demanda y las frecuencias de desconexión del
protector derivadas para determinar si existe un estado de fallo.
La circuitería lógica también tiene la capacidad única de
identificar una causa específica basada en algunos fallos. Esta
información se proporciona al personal de servicio mediante una luz
LED verde 110 y una luz LED amarilla 112. La luz LED verde 110 se
utiliza para indicar que actualmente no existe estado de fallo y
que el sistema está funcionando normalmente.
La luz LED amarilla 112 se utiliza para indicar
la presencia de un fallo. Cuando se enciende la luz LED amarilla
112, la luz LED verde se apaga. De esta forma, se utiliza la luz LED
amarilla para comunicar visualmente que existe un fallo así como
para indicar el tipo de fallo que existe. Esta comunicación se
realiza apagando y encendiendo la luz LED amarilla 112 con una
duración y secuencia específicas para indicar tanto que existe un
fallo como para identificar cuál es el fallo. Por ejemplo, encender
la luz 112 durante un segundo y apagarla durante diecinueve
segundos y repetir esta secuencia cada veinte segundos creará el
efecto de una luz intermitente que parpadea una vez cada veinte
segundos. Esta secuencia corresponde a un tipo de fallo que se
codifica como fallo de tipo 1. Si la luz 112 parpadea dos veces
durante un segundo en el intervalo de veinte segundos, es una
indicación de que existe un fallo codificado como fallo de tipo 2.
Esta secuencia continúa para indicar un tipo 3, un tipo 4 y así
sucesivamente indicando el tipo de fallo mediante el número de
parpadeos de la luz 112. Este esquema del parpadeo de la luz 112 un
número específico de veces se emplea para comunicar visualmente al
técnico los diversos tipos de fallos que detecta la circuitería
lógica 104. Aunque la presente invención utiliza la luz parpadeante
112 para transmitir el código del fallo, el alcance de la presente
invención contempla utilizar numerosas luces para aumentar la
eficacia de transmisión de un gran número de códigos de fallos si
se desea. Además, también se pueden emplear otros métodos para
proporcionar el código de fallo, incluyendo proporcionar un voltaje
de salida codificado que se puede comunicar mediante una interfaz
con un voltímetro digital.
Además de comunicar visualmente el código de
fallo específico mediante la luz 112, la circuitería lógica 104
también da salida a una secuencia codificada de pulsos eléctricos a
otros controladores inteligentes que pueden existir en el sistema.
Estos pulsos codificados representan el tipo de fallo que ha
detectado el sistema de diagnóstico 100. Los tipos de fallos que
puede detectar la circuitería lógica incluyen, pero sin
limitación:
1. El protector se ha "desconectado".
2. La bobina auxiliar de un motor monofásico no
recibe suministro o está abierta o tiene un capacitor de marcha
defectuoso.
3. La bobina principal de un motor monofásico no
recibe suministro o la bobina está abierta.
4. El interruptor de circuito principal tiene
contactos que se han cerrado por soldadura.
5. Una de las fases en un circuito trifásico ha
desaparecido.
6. La secuencia de fase en un sistema trifásico
se ha invertido.
7. El voltaje de suministro es muy bajo.
8. El rotor dentro del compresor se ha
agarrotado.
9. El protector se está desconectando debido a
problemas en el circuito de refrigeración del sistema.
10. Las bobinas del motor están abiertas o el
protector de ruptura de línea interno está defectuoso.
Como una variación de lo anterior, como se
muestra en la Figura 3, el sistema de diagnóstico 100 puede enviar
únicamente el estado del protector 54 a un dispositivo inteligente
116. En esta opción, los parámetros de frecuencias de desconexión,
tiempos de encendido y tiempos de apagado con la información de
diagnóstico se pueden generar en el dispositivo inteligente 116. El
dispositivo inteligente 116 puede ser un controlador del compresor
asociado con el compresor 10, puede ser un controlador del sistema
que monitoriza numerosos compresores 10, puede ser un dispositivo
remoto o puede ser cualquier otro dispositivo que se seleccione para
monitorizar el sistema de diagnóstico 100 de uno o más
compresores.
La Figura 4 representa un diagrama de flujo para
el sistema de diagnóstico 100 conjuntamente con un compresor
monofásico. La señal de demanda se proporciona a la circuitería
lógica 104 a partir de un dispositivo o un interruptor 120 (Figuras
2 y 3) junto con la señal de corriente que proviene de los
dispositivos sensores 102. Cuando el sistema se pone en marcha
inicialmente, se lleva a cabo un proceso de inicialización en 122
y, si tiene éxito, el sistema, como muestra la flecha 124, se
mantiene en estado apagado normal como se muestra en 126. Si
estando en el estado apagado normal 126 se proporciona una señal de
demanda al sistema, el sistema pasa como muestra la flecha 128 a un
estado de funcionamiento normal que se muestra en 130. Una vez que
se ha cubierto la demanda, el sistema vuelve al estado apagado
normal 126 como muestra la flecha 132.
Si cuando se encuentra en un estado apagado
normal 126, se detecta corriente en la bobina principal o corriente
en la bobina auxiliar y no ha habido señal de demanda, el sistema
pasa como muestra la flecha 134 a un estado de interruptor
cortocircuitado 136. Si mientras está indicando el estado de
interruptor cortocircuitado 136, se señala la demanda, el sistema
pasa como muestra la flecha 138 al estado de funcionamiento normal
130. El estado de funcionamiento normal 130 continúa hasta que se
ha satisfecho la demanda, cuando el sistema pasa como muestra la
flecha 132 de nuevo al estado apagado normal 126, que puede pasar de
nuevo al estado de interruptor cortocircuitado 136 dependiendo de
si se detecta o no corriente en la bobina principal o auxiliar.
Mientras opera en el estado de funcionamiento
normal 130, se puede seguir una de las tres rutas que no sea volver
al estado apagado normal 126. En primer lugar, si el sistema detecta
demanda y corriente de la bobina principal pero no detecta
corriente de la bobina auxiliar, el sistema pasa, como muestra la
flecha 140 a un estado de circuito auxiliar abierto 142. A partir
de este punto, el sistema pasa a un estado de desconexión del
protector 144 como muestra la flecha 146 cuando no se detecta
corriente ni de la bobina principal ni de la bobina auxiliar. En
segundo lugar, si el sistema detecta demanda y corriente de la
bobina auxiliar pero no detecta corriente de la bobina principal,
el sistema pasa como muestra la flecha 148 a un estado de circuito
principal abierto 150. A partir de este punto, el sistema pasa al
estado de desconexión del protector 144 como muestra la flecha 152
cuando no se detecta ni corriente de la bobina principal ni
corriente de la bobina auxiliar. En tercer lugar, si el sistema
detecta demanda y no detecta corriente de la bobina auxiliar ni
corriente de la bobina principal, el sistema pasa como muestra la
flecha 154 al estado de desconexión del protector 144.
Mientras opera en el estado de desconexión del
protector 144, se puede seguir una de cuatro rutas. En primer
lugar, si se detecta corriente de la bobina principal o corriente de
la bobina auxiliar y se satisface la demanda, el sistema pasa como
muestra la flecha 160 al estado de funcionamiento normal 130. En
segundo lugar, con el protector desconectado, y si el intervalo
medio de paso del tiempo de encendido del sistema ha sido menor de
doce segundos, el sistema pasa como muestra la flecha 162 a un
estado de funcionamiento corto múltiple 164. Desde el estado de
funcionamiento corto múltiple, el sistema vuelve al estado de
desconexión del protector 144 como muestra la flecha 166. En tercer
lugar, con el protector desconectado y si el intervalo medio de
paso del tiempo de encendido del sistema ha sido mayor de quince
minutos, el sistema pasa como muestra la flecha 168 a un estado de
funcionamiento corto múltiple 170. El sistema vuelve al estado de
desconexión del protector 144 como muestra la flecha 172. En cuarto
lugar, con el protector desconectado, si el tiempo de desconexión
supera las cuatro horas, el sistema pasa como muestra la flecha 174
a un estado de pérdida de alimentación o estado de protector
defectuoso 176. Si, mientras el sistema se encuentra en el estado de
pérdida de alimentación o protector defectuoso 176 y se detecta
corriente de la bobina principal o corriente de la bobina auxiliar,
el sistema vuelve al estado de desconexión del protector 144 como
muestra la flecha 178.
Cuando el sistema pasa a las diversas posiciones
que se muestran en la Figura 4, el parpadeo de la luz 112 está
determinado por el estado de fallo que se detecta. En la realización
preferida, si se detecta un estado de desconexión del protector en
154 porque existe demanda pero no existe corriente, la luz 112
parpadea una vez. Si el compresor 10 está agarrotado o hay un
problema de bajo voltaje de suministro tal como indica la flecha
162 porque el tiempo medio de encendido durante las últimas cinco
desconexiones fue menor de doce segundos, la luz 112 parpadea dos
veces. Si las bobinas del motor están abiertas, el protector está
defectuoso o el interruptor está defectuoso como indica la flecha
174 porque el tiempo de apagado es mayor de cuatro horas, la luz
112 parpadea tres veces. Si las bobinas auxiliares están abiertas, o
hay un capacitor de marcha defectuoso como indica la flecha 140, la
luz 112 parpadea cuatro veces. Si la bobina principal está abierta
como indica la flecha 148, la luz 112 parpadea cinco veces. Si el
interruptor está soldado como indica la flecha 134 porque se
detecta corriente pero no hay demanda, la luz 112 parpadea seis
veces. Finalmente, si hay desconexiones repetidas del protector
debido a otros problemas del sistema como indica la flecha 168
porque el tiempo medio de encendido durante las últimas cinco
desconexiones fue menor de quince minutos, la luz 112 parpadea siete
veces.
La Figura 5 representa un diagrama de flujo para
el sistema de diagnóstico 100 junto con un compresor trifásico. La
señal de demanda se proporciona a la circuitería lógica 104 desde el
interruptor 120 (Figuras 2 y 3) junto con la señal de corriente que
proviene de los dispositivos de detección 102. Cuando el sistema se
pone en marcha inicialmente, se lleva a cabo un proceso de
inicialización en 122 y, si tiene éxito, el sistema, como muestra
la flecha 124, pasa a un estado de apagado normal como se muestra en
126. Cuando el sistema que está en el estado de apagado normal 126,
si se proporciona una señal de demanda al sistema, el sistema pasa
como muestra la flecha 128 a un estado de funcionamiento normal que
se muestra en 130. Una vez que se ha cubierto la demanda, el sistema
vuelve al estado de apagado normal 126 como muestra la flecha
132.
Si mientras permanece en el estado de apagado
normal 126 se detecta corriente en una de las tres fases o corriente
en una segunda de las tres fases y no ha habido señal de demanda,
el sistema pasa como muestra la flecha 234 a un estado de
interruptor cortocircuitado 136. Si mientras indica el estado de
interruptor cortocircuitado 136, se detecta demanda, el sistema
pasa como muestra la flecha 238 al estado de funcionamiento normal
130. El estado de funcionamiento normal continúa hasta que se ha
satisfecho la demanda, cuando el sistema vuelve como muestra la
flecha 132 al estado de apagado normal 126 que puede pasar de nuevo
al estado de interruptor cortocircuitado 136 dependiendo de si se
detecta o no corriente en las bobinas principal o auxiliar.
Mientras opera en el estado de funcionamiento
normal 130, se puede seguir una de las tres rutas aparte de la
vuelta al estado de apagado normal 126. En primer lugar, si el
sistema detecta demanda y once milisegundos es menos que la
diferencia de tiempo de cruce cero entre la primera y la segunda
fase del suministro de alimentación trifásico, o esta diferencia de
tiempo es menor de catorce milisegundos, el sistema pasa como
muestra la flecha 240 a un estado invertido de secuencia de fase
242. A partir de este punto, el sistema pasa a un estado de
desconexión del protector 144 como muestra la flecha 246 cuando no
se detecta ninguna corriente de la primera fase ni corriente de la
segunda fase. En segundo lugar, si el sistema detecta demanda y
dieciséis milisegundos es menos que la diferencia de cruce cero
entre la primera y la segunda fase o esta diferencia de tiempo es
menor que veintiún milisegundos, el sistema pasa como muestra la
flecha 248 a un estado de desaparición de fase 250. A partir de
este punto, el sistema pasa al estado de desconexión del protector
144 como muestra la flecha 252 cuando no se detecta ninguna
corriente de la primera fase ni corriente de la segunda fase. En
tercer lugar, si el sistema detecta demanda pero no detecta
corriente de la primera fase ni corriente de la segunda fase, el
sistema pasa como muestra la flecha 254 al estado de desconexión del
protector 144.
Mientras opera en el estado de desconexión del
protector 144, se puede seguir una de cuatro rutas. En primer
lugar, si se detecta corriente de la primera fase o corriente de la
segunda fase y se satisface la demanda, el sistema pasa como
muestra la flecha 260 al estado de funcionamiento normal 130. En
segundo lugar, con el protector desconectado, y si el intervalo de
paso medio del tiempo de encendido del sistema ha sido menor de
doce segundos, el sistema pasa como muestra la flecha 162 a un
estado de funcionamiento corto múltiple 164. A partir del estado de
funcionamiento corto múltiple, el sistema vuelve al estado de
desconexión del protector 144 como muestra la flecha 166. En tercer
lugar, con el protector desconectado, y si el intervalo de paso
medio del tiempo de encendido ha sido mayor de quince minutos, el
sistema pasa como muestra la flecha 168 a un estado de
funcionamiento largo múltiple 170. El sistema vuelve al estado de
desconexión del protector 144 como muestra la flecha 172. En cuarto
lugar, con el protector desconectado, si el tiempo de desconexión
supera las cuatro horas, el sistema pasa como muestra la flecha 174
a un estado de pérdida de alimentación o protector defectuoso 176.
Si, mientras el sistema está en estado de pérdida de alimentación o
protector defectuoso 176 se detecta corriente de la primera o
segunda fase, el sistema vuelve al estado de desconexión del
protector 144 como muestra la flecha 278.
Cuando el sistema pasa por las diversas
posiciones que se muestran en la Figura 5, el parpadeo de la luz 112
está determinado por el estado de fallo que se detecta. En la
realización preferida, si se detecta un estado de desconexión del
protector en 254 porque existe demanda pero no existe corriente, la
luz 112 parpadea una vez. Si el compresor 10 está agarrotado o hay
un problema de bajo voltaje de suministro como el que indica la
flecha 162 porque el tiempo medio de encendido durante las cinco
últimas desconexiones fue menor de doce segundos, la luz 112
parpadea dos veces. Si las bobinas del motor están abiertas, el
protector está defectuoso o el interruptor está defectuoso como
indica la flecha 174 porque el tiempo de apagado es mayor que cuatro
horas, la luz 112 parpadea tres veces. Si el interruptor está
soldado como indica la flecha 234 porque se detecta corriente pero
no hay demanda, la luz 112 parpadea cuatro veces. Si hay
desconexiones repetidas del protector debido a otros problemas del
sistema como indica la flecha 168 porque el tiempo medio de
encendido durante las últimas cinco desconexiones fue menor de
quince minutos, la luz 112 parpadea cinco veces. Si las fases de
suministro de alimentación están invertidas como indica la flecha
240 porque la diferencia de tiempo de cruce cero está entre once y
catorce milisegundos, la luz 112 parpadea seis veces. Finalmente, si
falta una fase en el suministro de alimentación trifásico como
indica la flecha 248 porque la diferencia de tiempo de cruce cero
está entre dieciséis y veintiún milisegundos, la luz 112 parpadea
siete veces.
Aunque la técnica anterior se ha descrito de
forma que monitoriza las medias de los intervalos de paso para el
compresor, el alcance de la presente invención contempla que la
circuitería lógica 104 utilice un tiempo real o los estados
instantáneos para el compresor 10. Por ejemplo, observando las
flechas 162 ó 168 en lugar de observar el intervalo de paso medio,
la circuitería 104 podría detectar el tiempo de funcionamiento
previo para el compresor 10.
La Figura 6 representa un diagrama de flujo que
se sigue cuando se diagnostica un problema en el sistema. En la
etapa 300, el técnico determina si hay un problema comprobando los
LED en la etapa 302. Si está encendida la luz LED verde 110, la
indicación en 304 es que el compresor 10 está funcionando
normalmente y el problema está en otros componentes. Si la luz LED
amarilla 112 parpadea, el técnico cuenta el número de parpadeos en
306. Basándose en el número de parpadeos de la luz 112, se hace la
determinación del tipo de fallo en 308. El fallo se corrige y el
sistema se recicla y se reinicia en 310. El sistema vuelve a la
etapa 300 que volverá a indicar cualquier fallo en el compresor
10.
De esta forma, el sistema de diagnóstico 100
proporciona al técnico que llega al lugar una indicación clara de
dónde se presenta con más probabilidad el problema del sistema. El
técnico puede entonces dirigir su atención a la causa más probable
del problema y posiblemente evitar la sustitución de un compresor en
buen estado.
La Figura 7 muestra un sistema de refrigeración
típico 320. El sistema de refrigeración 320 incluye el compresor 10
en comunicación con un condensador 322 que está en comunicación con
un dispositivo de expansión 324 que está en comunicación con un
evaporador 326 que está en comunicación con el compresor 10. La
tubería del refrigerante 328 conecta los diversos componentes como
se muestra en la Figura 7.
En referencia ahora a la Figura 8, se muestra un
interruptor 120 que incorpora el sistema de diagnóstico 100 en
forma de sensores de corriente 102, circuitería lógica 104, luz LED
verde 110 y luz amarilla 112. El interruptor 120 está diseñado para
recibir información a partir de diversos controles del sistema tales
como un termostato del sistema 350 (Figuras 2 y3), un grupo de
fusibles del sistema 352 (Figuras 2 y 3) y/u otros sensores que se
incorporan al sistema y se basan en las tres entradas que
proporcionan alimentación al compresor 10.
El interruptor 120 incluye un conjunto de
conectores de entrada de alimentación 354, un conjunto de conectores
de salida de alimentación 356, un conjunto de conectores de bobina
del interruptor 358, la luz 110 y la luz 112. En la Figura 9 se
muestra el esquema interno del interruptor 120. Una fuente de
alimentación 360 recibe la alimentación a partir de los conectores
354, convierte la alimentación de entrada según se necesite y luego
suministra la alimentación requerida a la circuitería de entrada
362, la circuitería de procesamiento 364 y la circuitería de salida
366, que en conjunto forman la circuitería lógica 104.
La circuitería de entrada 362 recibe la entrada
de los sensores de corriente 102 y la señal de demanda con el fin
de diagnosticar la salud del compresor 10. La información que recibe
la circuitería de entrada 362 se dirige a la circuitería de
procesamiento 364, que analiza la información proporcionada y
proporciona a su vez información a la circuitería de salida 366
para hacer activar el compresor 10 y/o activar las luces LED 110 y
112. La incorporación de la circuitería lógica 104 en el interruptor
120 simplifica el sistema debido al hecho de que tanto la línea de
suministro y la señal de demanda ya se han proporcionado al
interruptor 120. El funcionamiento y la operación del sistema de
diagnóstico 100 que se incorpora en el interruptor 120 son los
mismos que los que se han descrito anteriormente para la carcasa
106.
En referencia ahora a la Figura 10, se muestra
la clavija moldeada 90 que incorpora el sistema de diagnóstico 100
en forma de sensores de corriente 102, circuitería lógica 104, luz
110 y luz 112 de acuerdo con la presente invención. La
incorporación del sistema de diagnóstico 100 en la clavija moldeada
90 ofrece varias ventajas diferentes. Cuando se monta el sistema de
diagnóstico 100 en la clavija moldeada 90, se proporciona la
alimentación a través de los conectores 354 y se debe proporcionar
por tanto al sistema de diagnóstico a partir de la alimentación de
entrada o se puede proporcionar separadamente a través del conector
370. Además, la señal de demanda tiene que proporcionarse también a
la clavija 90 y esto se puede hacer a través de los conectores 372.
El funcionamiento y operación del sistema de diagnóstico 100
incorporado en la clavija 90 son los mismos que los que se han
descrito anteriormente para la carcasa 106. La comunicación a partir
de la clavija 90 se lleva a cabo mediante la conexión 374.
La descripción de la invención es de naturaleza
meramente ejemplar y por lo tanto se pretende que el alcance de la
invención contemple las variaciones que no se aparten del alcance de
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (3)
1. Un dispositivo para compresor que
comprende:
- un compresor (10);
- un motor eléctrico conectado a dicho compresor (10) para accionar dicho compresor;
- una clavija eléctrica (90) en comunicación eléctrica con dicho motor eléctrico; y
- un protector del motor (54); caracterizado por:
- circuitería electrónica (104) integrada en dicha clavija eléctrica, siendo capaz dicha circuitería electrónica de detectar un estado de dicho protector del motor.
2. El dispositivo para compresor de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que dicha circuitería electrónica (104)
incluye al menor un sensor de corriente (102).
3. El dispositivo para compresor de acuerdo con
la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha circuitería electrónica
(104) comprende un sistema de diagnóstico (100) capaz de
diagnosticar un problema en dicho dispositivo para compresor.
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