ES2263741T3 - Sistema de diagnostico para compresor. - Google Patents

Sistema de diagnostico para compresor.

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ES2263741T3
ES2263741T3 ES02251531T ES02251531T ES2263741T3 ES 2263741 T3 ES2263741 T3 ES 2263741T3 ES 02251531 T ES02251531 T ES 02251531T ES 02251531 T ES02251531 T ES 02251531T ES 2263741 T3 ES2263741 T3 ES 2263741T3
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Nagaraj Jayanth
Hank E. Millet
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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.
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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