ES2337217T3 - Dispositivo de control de una lavadora. - Google Patents
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Abstract
Lavadora que comprende: un tambor que se hace girar mediante un motor principal (2) en función de una consigna de velocidad correspondiente a distintas fases de un programa de lavado; y una bomba de desagüe para evacuar agua del tambor, estando accionada la bomba de desagüe por medio de un motor de vaciado (3), siendo dicho motor de vaciado (3) un motor síncrono que es alimentado por un bus de tensión de red (Vr), comprendiendo la tensión de red (Vr) una pluralidad de semiciclos, estando controlado el motor de vaciado (3) por un primer conmutador (5) en el bus de tensión de red (Vr), caracterizado porque el conmutador (5) es accionable para aplicar en cada semiciclo de la tensión de red (Vr) un tiempo de retardo (Tr) a partir del paso por cero de la tensión de red (Vr) para hacer que el motor de vaciado (3) opere en un modo de onda recortada, en donde, durante una etapa de centrifugado, el motor de vaciado (3) empieza a operar en el modo de onda recortada después de que la consigna de velocidad deja de incrementarse, y deja de operar en el modo de onda recortada si la consigna de velocidad empieza a incrementarse de nuevo.
Description
Dispositivo de control de una lavadora.
La presente invención se relaciona con un
dispositivo para el control de una lavadora doméstica, y más
concretamente con el control de una bomba de desagüe de dicha
lavadora.
Son conocidas lavadoras que comprenden un tambor
que se hace girar mediante un motor principal en función de una
consigna de velocidad correspondiente a las distintas fases de un
programa de lavado seleccionado por un usuario, y una bomba de
desagüe con un motor de vaciado para evacuar el caudal de agua
acumulado en dicho tambor. El motor principal suele ser del tipo
motor universal con regulación de velocidad basado en control de
fase y realimentación por tacómetro. El control de dicho motor
principal se realiza mediante un dispositivo de control que actúa
sobre un conmutador, normalmente un triac. La referencia de tiempos
que se suele utilizar para realizar el control de fase del motor
principal es el paso por cero de la tensión de red.
El dispositivo de control también controla el
motor de vaciado de la bomba de desagüe, empleando para ello un
conmutador respectivo, que normalmente suele ser un triac. Dicho
motor de vaciado suele ser habitualmente un motor síncrono de
imanes permanentes y se suele gobernar, a través del triac, con un
control del tipo todo-nada.
GB 2274343 describe un dispositivo de control de
una lavadora que controla el motor de vaciado de la bomba de
desagüe. Dicho dispositivo de control gobierna dicho motor de
vaciado con un control todo-nada, es decir,
alimentando el motor de vaciado en las fases en las que hay que
evacuar una cantidad de agua del tambor y dejando de alimentar
dicho motor de vaciado en las fases en las que no hay agua.
DE 3825500 divulga una lavadora que comprende
una bomba de desagüe accionada por un motor de vaciado que es un
motor síncrono alimentado por un bus de tensión de red, estando
dicho motor de vaciado controlado por un conmutador en el bus de
tensión de red.
El objeto de la invención es el de proporcionar
un una lavadora y un método según se define en las
reivindicaciones.
El dispositivo de control según la invención se
aplica en lavadoras que comprenden un tambor que se hace girar
mediante un motor principal en función de una consigna de velocidad
correspondiente a distintas fases de un programa de lavado
seleccionado por un usuario, y una bomba de desagüe con un motor de
vaciado para evacuar un caudal de agua acumulado en dicho tambor,
siendo dicho motor de vaciado un motor síncrono de imanes
permanentes.
El dispositivo de control según la invención
controla el motor principal y el motor de vaciado por medio de
conmutadores respectivos a través de los cuales se puede aplicar una
tensión de red a dichos motores. En determinadas fases del programa
global de lavado, el dispositivo de control actúa sobre el
conmutador del motor de vaciado aplicando, en cada semiciclo de la
tensión de red, un tiempo de retardo constante a partir del paso por
cero de dicha tensión de red.
De esta forma, en lugar de aplicar un control
todo-nada, como ocurre en el estado de la técnica,
se incluye un tercer modo de funcionamiento, que se podría
denominar modo de onda recortada, en el que se aplica el tiempo de
retardo citado en cada semiciclo de la tensión de red, de tal manera
que se reduce la tensión eficaz (o tensión RMS) aplicada al motor
de vaciado. Así, en las fases del programa de lavado en las que el
motor de vaciado trabaja casi sin carga, es decir, evacuando un
caudal mínimo de agua mezclado con aire, se puede optar por hacer
funcionar el motor de vaciado en este modo de onda recortada, en
lugar de hacer que siga alimentado a la tensión de red en modo de
onda completa, con la consiguiente pérdida de energía, o en lugar de
hacer que se pare, lo cual implica la necesidad de rearrancar el
motor cuando vuelva a ser necesaria la evacuación de agua.
Aplicando una tensión eficaz menor al motor de
vaciado durante determinadas fases, se consigue que la potencia
consumida por el motor de vaciado sea menor y que se prolongue la
vida útil de dicho motor de vaciado. Además, evitando que el motor
de vaciado siga alimentado a la tensión de red en las fases en las
que no hay apenas carga, se reducen las vibraciones y el rizado de
la velocidad inherentes a las aceleraciones y deceleraciones del
rotor en dichas fases. Por otro lado, como se evitan arranques del
motor de vaciado manteniendo dicho motor de vaciado en modo de onda
recortada en lugar de pararlo, se evitan los esfuerzos mecánicos
bruscos propios de los arranques de dicho tipo de motores.
Dado que la referencia de tiempos que se suele
utilizar para realizar el control de fase del motor principal es el
paso por cero de la tensión de red, el dispositivo de control ya
conoce los instantes de paso por cero de dicha tensión de red. Esto
hace que sea muy sencillo implementar la invención en los
dispositivos de control del estado de la técnica, ya que lo único
que hay que hacer es fijar el valor del tiempo de retardo a aplicar,
establecer las fases correspondientes a cada programa de lavado en
las que se va a pasar al modo de onda recortada, y aplicar dicho
tiempo de retardo a partir de los pasos por cero de la tensión de
red (ya conocidos) en dichas fases. En la práctica, esto supone
simplemente utilizar un temporizador para establecer el retardo y
añadir una programación adicional al algoritmo de control de la
bomba de desagüe.
Como el tiempo de retardo puede ser una
constante predeterminada y como dicho tiempo de retardo se aplica
en función de la carga prevista (que dependerá de la fase del
programa de lavado), no es necesario incluir ningún sensor
adicional.
Estas y otras ventajas y características de la
invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la
descripción detallada de la invención.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de
una realización del dispositivo de control según la invención.
La figura 2 muestra una gráfica que ilustra la
tensión de red y la corriente con la que se alimenta el motor de
vaciado cuando éste funciona en modo de onda completa.
La figura 3 muestra una gráfica que ilustra la
tensión de red y la corriente con la que se alimenta el motor de
vaciado cuando éste funciona en modo de onda recortada.
La figura 4 muestra un ejemplo de las distintas
fases de un programa de lavado, indicándose las fases en las que el
motor de vaciado funciona en modo de onda completa y las fases en
las que funciona en modo de onda recortada.
El dispositivo de control 1 de la invención
controla un motor principal 2 que hace girar un tambor (no mostrado
en las figuras) en función de una consigna de velocidad
correspondiente a distintas fases de un programa de lavado
seleccionado por un usuario, y controla también un motor de vaciado
3 de una bomba de desagüe (no mostrada en las figuras) con la que
se evacúa un caudal de agua acumulado en dicho tambor. En una
realización preferente, dicho motor de vaciado 3 un motor síncrono
de imanes permanentes.
Tal como se muestra en el diagrama de la figura
1, el dispositivo de control 1 controla el motor principal por
medio de un conmutador 4 y controla el motor de vaciado 3 por medio
de un conmutador 5. A través de dichos conmutadores 4 y 5
dispuestos en el bus de tensión de red, se puede aplicar una tensión
de red Vr respectivamente al motor principal 1 y al motor de
vaciado 3. Dichos conmutadores 4 y 5 son, en una realización
preferente, triacs.
Normalmente, el motor de vaciado 3 se suele
gobernar con un control todo-nada, es decir, se le
aplica la tensión de red, funcionando así en modo de onda completa,
o no se le aplica tensión alguna, con lo cual se para dicho motor
de vaciado 3. El dispositivo de control 1 según la invención, en
determinadas fases del programa de lavado, en concreto en las fases
en las que no se evacúa agua o la cantidad que se evacúa es mínima,
actúa sobre el conmutador 5 del motor de vaciado 3 aplicando, en
cada semiciclo de la tensión de red Vr, un tiempo de retardo Tr
constante a partir del paso por cero de dicha tensión de red Vr,
haciendo que el motor de vaciado 3 trabaje en un modo de onda
recortada.
Cuando el dispositivo de control 1 hace que el
motor de vaciado 3 funcione en modo de onda completa, el conmutador
5 permite el paso de corriente ininterrumpidamente y la corriente
que se le aplica a dicho motor de vaciado 3 es la corriente
mostrada en la figura 2, que es una corriente sinusoidal con un
retraso determinado con respecto a la tensión de red debido a la
impedancia del motor de vaciado 3, a su rotor y su carga mecánica,
al punto de trabajo en la aplicación, y al valor de la propia
frecuencia y valor de la tensión.
Cuando el dispositivo de control 1 hace que el
motor de vaciado 3 funcione en modo de onda recortada, incluye los
tiempos de retardo Tr, con lo cual la corriente que se le aplica al
motor de vaciado 3 es la corriente que se muestra en la figura 3.
Se observa que aplicándose dicho tiempo de retardo Tr la amplitud de
onda \DeltaI de la corriente en el motor de vaciado 3 es menor
que la amplitud de onda \DeltaI_{0} en modo de onda completa,
con lo cual la potencia consumida por dicho motor 3 en este modo de
onda recortada es menor que la potencia consumida en modo de onda
completa. Además, dado que las pérdidas en el cobre del motor de
vaciado 3 son proporcionales al cuadrado de la corriente, dichas
pérdidas también disminuyen, así como las pérdidas en el hierro,
prolongándose así la vida útil del motor de vaciado 3.
Para el tiempo de retardo Tr se elige un valor
inferior a un tiempo crítico, que es el tiempo de retardo a partir
del cual la tensión proporcionada al motor de vaciado 3 no es
suficiente para que éste mantenga el sincronismo. Dicha tensión de
pérdida de sincronismo depende fundamentalmente de las
características constructivas del motor de vaciado, de la carga
hidráulica, de la frecuencia de la tensión de red y del valor de
dicha tensión de red. Para asegurar que el motor de vaciado 3 no se
pare al trabajar en modo de onda recortada, se establece un margen
de seguridad entre el tiempo crítico y el tiempo de retardo Tr
elegido.
El dispositivo de control 1 conoce en todo
momento cuál es la fase en la que se encuentra el programa de lavado
y puede por tanto hacer trabajar al motor de vaciado 3 en el modo
que sea más adecuado en cada fase. El funcionamiento de dicho motor
de vaciado 3 se optimizará haciendo que pase al modo de onda
recortada en las fases en las que el caudal de agua exigido a la
bomba sea mínimo.
Así, durante la etapa de centrifugado, en las
fases en las que se prevé que el caudal de agua sea mínimo, el
motor de vaciado 3 funcionará en modo de onda recortada. Las fases
en las que el caudal sea mínimo serán aquéllas que sigan a las
fases en las que hay un incremento continuo de la consigna de
velocidad de giro del tambor. Cuando dicha consigna de velocidad va
aumentando, es necesario evacuar agua y por tanto se funciona en
modo de onda completa, pero una vez que deja de incrementarse dicha
consigna de velocidad, ya se ha evacuado la mayoría del agua, con
lo cual el dispositivo de control 1 podría comandar el motor de
vaciado 3 en modo de onda recortada y empezaría a aplicar por tanto
el tiempo de retardo Tr.
En una realización preferente, el dispositivo de
control 1 introduce un tiempo de espera antes de empezar a aplicar
el tiempo de retardo Tr, desde el momento en que la consigna de
velocidad de giro del tambor deja de incrementarse.
Por otra parte, en la etapa de lavado, previa a
la etapa de centrifugado, se intercalan etapas de vaciado en las
que el motor de vaciado 3 ha de trabajar en modo de onda completa.
Cuando dichas etapas de vaciado están próximas a concluir, más
concretamente después de que el nivel de agua acumulado en el tambor
llega a un nivel H predeterminado, el dispositivo de control 1
puede empezar a aplicar el tiempo de retardo Tr.
En una realización preferente, el dispositivo de
control 1 introduce un tiempo de espera antes de empezar a aplicar
el tiempo de retardo Tr desde el momento en que el nivel de agua del
tambor llega al nivel H durante la etapa de lavado.
Durante la etapa de lavado, se puede optar
también por hacer funcionar el motor de vaciado 3 con control tipo
todo-nada, reservando el uso del modo de onda
recortada exclusivamente para la etapa de centrifugado. En tal
caso, el motor de vaciado 3 empezaría la etapa de centrifugado
trabajando en modo de onda completa, para asegurar el arranque de
dicho motor de vaciado 3.
La figura 4 muestra un ejemplo de un programa de
lavado en donde se indica el caudal de agua Q desalojado por el
motor de vaciado 3 durante dicho programa. Con una línea continua se
indican las fases en las que se trabaja en modo de onda completa y
con una línea discontinua se indican las fases en las que se trabaja
en modo de onda recortada. Se observa que se trabaja en modo de
onda recortada en las fases en las que el caudal de agua acumulado
es mínimo.
Claims (13)
1. Lavadora que comprende:
un tambor que se hace girar mediante un motor
principal (2) en función de una consigna de velocidad
correspondiente a distintas fases de un programa de lavado; y
una bomba de desagüe para evacuar agua del
tambor, estando accionada la bomba de desagüe por medio de un motor
de vaciado (3), siendo dicho motor de vaciado (3) un motor síncrono
que es alimentado por un bus de tensión de red (Vr), comprendiendo
la tensión de red (Vr) una pluralidad de semiciclos, estando
controlado el motor de vaciado (3) por un primer conmutador (5) en
el bus de tensión de red (Vr),
caracterizado porque el conmutador (5) es
accionable para aplicar en cada semiciclo de la tensión de red (Vr)
un tiempo de retardo (Tr) a partir del paso por cero de la tensión
de red (Vr) para hacer que el motor de vaciado (3) opere en un modo
de onda recortada, en donde, durante una etapa de centrifugado, el
motor de vaciado (3) empieza a operar en el modo de onda recortada
después de que la consigna de velocidad deja de incrementarse, y
deja de operar en el modo de onda recortada si la consigna de
velocidad empieza a incrementarse de nuevo.
2. Lavadora según la reivindicación 1, en donde,
durante una etapa de lavado, el motor de vaciado (3) empieza a
operar en modo de onda recortada cuando una etapa de vaciado está
próxima a concluir, y deja de operar en el modo de onda recortada
cuando empieza una etapa de vaciado.
3. Lavadora según la reivindicación 2, en donde
el motor de vaciado (3) empieza a operar en el modo de onda
recortada después de que el nivel de agua acumulado en el tambor
llega a un nivel predeterminado.
4. Lavadora según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde el motor de vaciado (3) es un
motor síncrono de imanes permanentes.
5. Lavadora según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde el tiempo de retardo (Tr) es
un tiempo constante predeterminado.
6. Lavadora según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde el motor principal (2) es
controlado en operación por un segundo conmutador (4) en el bus de
la tensión de red (Vr), controlando un dispositivo de control (1)
el primer y segundo conmutador (5, 4).
7. Método para controlar una bomba de desagüe en
una lavadora, estando accionada la bomba de desagüe por medio de un
motor de vaciado (3), siendo dicho motor de vaciado (3) un motor
síncrono que es alimentado por un bus de tensión de red (Vr) por
medio de un primer conmutador (5), comprendiendo la tensión de red
(Vr) una pluralidad de semiciclos, estando el método
caracterizado porque comprende accionar el primer conmutador
(5) en el bus de la tensión de red (Vr) para aplicar en cada
semiciclo de la tensión de red (Vr) un tiempo de retardo (Tr) a
partir del paso por cero de la tensión de red (Vr) para hacer que el
motor de vaciado (3) opere en un modo de onda recortada, en donde
la lavadora comprende un tambor que se hace girar mediante un motor
principal (2) en función de una consigna de velocidad
correspondiente a distintas fases de un programa de lavado, siendo
una de dichas fases una etapa de centrifugado, operando el motor de
vaciado (3) en el modo de onda recortada, durante una etapa de
centrifugado, después de que la consigna de velocidad deja de
incrementarse y hasta que la consigna de velocidad empieza a
incrementarse de nuevo.
8. Método según la reivindicación 7, en donde se
hace que el motor de vaciado (3) opere en el modo de onda recortada
un tiempo de espera después de que la consigna de velocidad deja de
incrementarse.
9. Método según las reivindicaciones 8 ó 9, en
donde, durante una etapa de lavado, el motor de vaciado (3) empieza
a operar en modo de onda recortada cuando una etapa de vaciado está
próxima a concluir, y deja de operar en el modo de onda recortada
cuando empieza una etapa de vaciado.
10. Método según la reivindicación 9, en donde
el motor de vaciado (3) empieza a operar en el modo de onda
recortada después de que el nivel de agua acumulado en el tambor
llega a un nivel predeterminado.
11. Método según la reivindicación 10, en donde
se hace que el motor de vaciado (3) opere en el modo de onda
recortada un tiempo de espera después de que el nivel de agua
acumulado en el tambor llega a un nivel predeterminado.
12. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 11, en donde el motor de vaciado (3) es un
motor síncrono de imanes permanentes.
13. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 13, en donde el tiempo de retardo (Tr) es un
tiempo constante predeterminado.
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