ES2339049T3 - Dispositivo de refrigeracion y procedimiento de control. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de refrigeración (1) que comprende un compresor de velocidad variable (2) que permite la realización del ciclo refrigerante, un protector térmico (3) que detecta la temperatura del compresor (2), un termostato (4) que proporciona instrucciones de conexión y desconexión al compresor (2) en periodos T-on y T-off y caracterizado porque presenta una tarjeta electrónica (5) que no proporciona corriente de suministro (I) al compresor (2) durante un periodo de tiempo predeterminado (T2) haciendo caso omiso de una instrucción de conexión que puede haber proporcionado el termostato (4), cuando el protector térmico (3) corta la corriente (I) deteniendo el compresor (2) sin recibir la instrucción de desconexión del termostato (4) mientras el compresor (2) funciona, y al final de este periodo (T2), el compresor (2) se arranca con la corriente (I) suministrada independientemente del termostato (4) y después del arranque, el compresor (2) funciona a una velocidad constante (Vo) durante un periodo de tiempo (T3) superior al periodo de tiempo (T1) predefinido para cada arranque.
Description
\global\parskip0.900000\baselineskip
Dispositivo de refrigeración y procedimiento de
control.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de refrigeración que comprende un compresor que funciona
de manera eficaz con cargas operativas intensas.
En los dispositivos de refrigeración, al optar
por un compresor en el sistema de refrigeración deben tenerse en
cuenta las condiciones de funcionamiento límite según las zonas
climáticas; en consecuencia, la capacidad del compresor puede ser
mayor de lo necesario ya que probablemente se tienen en cuenta las
condiciones operativas máximas. El uso de un compresor cuya
capacidad sea mayor que la necesaria puede tener como resultado un
mayor número de paradas y arranques y mayores pérdidas cíclicas. A
fin de superar esta condición, la selección del compresor se
realiza de acuerdo con las condiciones de carga reales que se
producen durante la mayor parte de la esperanza de vida de un
compresor, y la velocidad del compresor, por ejemplo, la velocidad
rotativa (rpm) del motor del compresor, se cambia en los casos en
los que el dispositivo de refrigeración debe funcionar en
condiciones límite. Se han concebido varios algoritmos de control en
los dispositivos de refrigeración que utilizan motores de compresor
de velocidad variable para determinar cuándo el compresor debe
funcionar a velocidad normal y cuándo a una velocidad mayor. La
velocidad del compresor aumenta con la ayuda de una tarjeta
electrónica cuando el dispositivo de refrigeración funciona en
condiciones operativas intensas como en temperaturas ambiente altas
o cuando se abre y se cierra su puerta con frecuencia. En este caso,
el compresor se alimenta mediante la tarjeta electrónica en lugar
de con el suministro de la red eléctrica. A veces pueden producirse
sobrecalentamientos o pérdidas debido a la incapacidad de responder
a la carga termodinámica en condiciones operativas intensas, lo que
da como resultado pérdidas imprevistas en el compresor que se
alimenta mediante una tarjeta electrónica. Cuando el compresor
empieza a funcionar después de una pérdida, las condiciones de
desconexión se repiten sucesivamente debido al requisito del
algoritmo, y las desconexiones frecuentes del compresor conllevan
una menor eficiencia.
En la patente estadounidense US nº 6.231.306, un
motor de turbina de gas incluye unos medios para detectar una
pérdida de compresor, evaluar las señales recibidas de los sensores,
comparar las señales detectadas con un valor umbral indicativo
predeterminado de un compresor en correcto funcionamiento, y
proporcionar una señal indicativa procesada de una condición de
pérdida inminente.
En la patente estadounidense US nº 6.532.433, en
un procedimiento para supervisar y controlar un compresor, se
supervisa por lo menos un parámetro operativo del compresor para
obtener unos datos de series de tiempos; estos datos de series de
tiempos se filtran mediante un filtro Kalman. Como resultado de este
procedimiento de supervisión, se puede detectar un indicio de
pérdida del compresor sometido a un funcionamiento intensivo antes
de que se produzca la pérdida del compresor.
En la patente de Gran Bretaña nº GB 2292847, en
un motor de inducción monofásico utilizado en un compresor, un
detector de corriente detecta si el motor se cala en condiciones de
uso intensivo y el relé corta la alimentación del condensador.
En la patente de Gran Bretaña nº GB 1109346, en
un compresor de refrigerante, el dispositivo de arranque actúa para
mantener la excitación del bobinado auxiliar tras el arranque del
motor para superar el par de arranque extremo del compresor durante
un periodo largo para garantizar que el par de funcionamiento del
compresor haya descendido a un valor inferior al del par de pérdida
normal del motor.
El objetivo de la presente invención es realizar
un dispositivo de refrigeración y un procedimiento de control en el
que se evitan pérdidas sucesivas e imprevistas del compresor.
En el dispositivo de refrigeración y el
procedimiento de control realizados a fin de alcanzar el objetivo
de la presente invención, la tarjeta electrónica de motor permite al
motor del compresor funcionar en condiciones de funcionamiento
intensivo y velocidades altas en periodos de arranque y parada según
las instrucciones del termostato.
Cuando el compresor continúa funcionando en
periodos de parada y arranque sucesivos, se alimenta mediante la
red durante un periodo de tiempo en cada arranque y el motor del
compresor funciona a velocidad constante. De este modo, se protege
el circuito electrónico que controla la velocidad del motor frente a
la corriente elevada que se utilizará durante el arranque.
Mientras el compresor funciona, el protector
térmico que detecta la temperatura del motor puede cortar la
corriente de alimentación para detener el compresor debido al
sobrecalentamiento antes de que el termostato dé la instrucción de
parada.
Si la tarjeta electrónica detecta que el
compresor se ha detenido cuando el protector térmico corta la
corriente, concluye que se trata de una pérdida imprevista debido a
condiciones de funcionamiento intensivo.
Cuando el compresor va a arrancar de nuevo,
transcurre un periodo de espera predeterminado antes del arranque
de forma que las pérdidas no se repitan, y puesto que el
desequilibrio de presión se reduce entre las partes de succión y
compresión del compresor durante este periodo, el compresor puede
arrancar más fácilmente después de este periodo de parada.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Cuando el compresor empieza a funcionar después
de haber esperado un periodo de tiempo determinado, se alimenta
mediante la red de suministro eléctrico, lo que da como resultado un
periodo de tiempo operativo a una velocidad constante que es más
largo que el periodo de tiempo que transcurre cuando empieza a
funcionar con la señal del termostato.
Cuando el compresor funciona después de un
periodo de pérdida imprevisto, debe detectarse inmediatamente si el
protector térmico está abierto o no; por consiguiente, es
conveniente el uso de un sensor de calor separado que detecte la
temperatura del protector térmico para enviar los datos del
protector térmico a la tarjeta electrónica.
El dispositivo de refrigeración y el
procedimiento de control realizados a fin de alcanzar el objetivo
mencionado anteriormente de la presente invención se ilustra en las
figuras adjuntas en las cuales:
La figura 1 es la vista esquemática de un
dispositivo de refrigeración.
La figura 2 es el diagrama de un procedimiento
de control.
La figura 3 son los gráficos de velocidad/tiempo
y temperatura/tiempo de un funcionamiento de un compresor de un
dispositivo de refrigeración.
Los elementos que se muestran en las figuras
están numerados tal como se indica a continuación:
1. Dispositivo de refrigeración
2. Compresor
3. Protector térmico
4. Termostato
5. Tarjeta electrónica
6. Sensor de calor del protector térmico
El dispositivo de refrigeración (1) comprende un
compresor de velocidad variable (2) que permite la realización del
ciclo refrigerante, un protector térmico (3) que detecta la
temperatura del compresor (2) y que se abre a valores superiores a
las temperaturas predefinidas y corta la corriente (I) para detener
el funcionamiento del compresor (2) y se cierra a valores
inferiores a los de las temperaturas predefinidas para proporcionar
el rearranque del compresor (2), un termostato (4) que da
instrucciones de conexión y desconexión al compresor (2) y una
tarjeta electrónica (5) que proporciona la implementación de un
algoritmo que controla la velocidad operativa y la duración de los
arranques/paradas del compresor (2).
Mientras el compresor realiza su funcionamiento
normal en los periodos de arranque/parada consecutivos
(T-on, T-off) activados por las
instrucciones de conexión y desconexión del termostato (4), en cada
tránsito del periodo T-off al periodo
T-on, como se tomará una corriente (I) elevada en
cada arranque del compresor (2), la corriente (I) necesaria para el
motor se toma directamente de la red de suministro eléctrico durante
un periodo predeterminado (T1) para proteger la tarjeta electrónica
(5) y durante este periodo de tiempo (T1) el compresor (2) funciona
a velocidad constante (Vo). Cuando finaliza el periodo de tiempo
(T1), el compresor (2) empieza a funcionar siendo alimentado por la
tarjeta electrónica (5) a una velocidad variable, que es una
velocidad diferente de la velocidad constante (Vo) -por ejemplo, una
velocidad superior (V1)- para proporcionar la refrigeración
necesaria (figura 3).
Mientras el compresor (2) funciona, la corriente
(I) pasa por el protector térmico (3) y alcanza el motor del
compresor (2). El protector térmico (3) está ubicado en la caja de
conexiones eléctricas en la carcasa del compresor (2), y se abre y
se cierra en función de los cambios experimentados en la temperatura
ambiente. El protector térmico (3) se abre a temperaturas
superiores que el valor predefinido, y corta la corriente (I) de la
red de suministro eléctrico al motor del compresor (2), y se cierra
de modo que la corriente (I) de la red de suministro eléctrico
llegue al motor del compresor (2) cuando la temperatura descienda
por debajo del valor predefinido. Cuando el motor del compresor (2)
se sobrecalienta, el protector térmico (3) corta la corriente (I)
lo que para el compresor (2) y protege a la tarjeta electrónica
(5).
En los casos en los que el protector térmico (3)
corta la corriente (I) y detiene el compresor (2) sin recibir una
instrucción de desconexión del termostato (4), no se suministra
corriente (I) al compresor (2) durante un periodo de pausa
predefinido (T2) de forma que las presiones del sistema refrigerante
puedan equilibrarse y no se haga caso omiso de una instrucción de
conexión que pueda haber dado el termostato (4) durante este
periodo de tiempo. Cuando finaliza el periodo de tiempo (T2), el
compresor (2) arranca con la corriente (I) proporcionada
independientemente del termostato (4). Tras el arranque, el
compresor (2) funciona a velocidad constante (Vo) durante un
periodo de tiempo (T3) superior al periodo de tiempo (T1) que
funciona a velocidad constante (Vo), alimentado por la corriente
(I) procedente de la red de suministro eléctrico que se aplica a
cada primer arranque; después, la corriente (I) se suministra a
través de la tarjeta electrónica (5) y funciona a una velocidad de
(V1). Si se recibe una instrucción de desconexión del termostato (4)
mientras el compresor (2) funciona a las velocidades Vo o V1, esta
instrucción se obedece y comienza el periodo
T-off.
El procedimiento de control del dispositivo de
refrigeración (1) que impide las pérdidas imprevistas y repetidas
del compresor (2) comprende las etapas siguientes:
- -
- El compresor (2) empieza a funcionar con una instrucción de conexión procedente del termostato (4) (100).
- -
- El compresor (2) funciona a velocidad constante (Vo) durante el arranque y un periodo de tiempo (T1) (101).
- -
- Una vez finalizado el periodo de tiempo (T1), la corriente (I) se suministra a través de la tarjeta eléctrica (5) y el compresor (2) funciona a velocidad (V1) (102).
- -
- Se controla si el protector térmico (3) ha cortado o no la corriente (I) (103).
- -
- Si el protector térmico (3) no ha cortado la corriente (I), se sigue con la etapa en la que se controla si el termostato (4) (106) ha emitido una instrucción de desconexión.
- -
- Si el protector térmico (3) ha cortado la corriente (I), se realiza una pausa durante el periodo de tiempo (T2) sin suministrar una corriente (I) al compresor (2) (104).
- -
- El compresor (2) funciona a una velocidad constante (Vo) durante un periodo de tiempo (T3) superior al periodo de tiempo (T1) con corriente (I) suministrada por la red de suministro eléctrico (105).
- -
- Se controla si el termostato (4) ha emitido o no una instrucción de desconexión (106).
- -
- Si el termostato (4) no ha emitido una instrucción de desconexión, se regresa a la etapa (102) donde el compresor (2) funciona a una velocidad (V1).
- -
- Si el termostato (4) ha emitido una instrucción de desconexión, el compresor (2) empieza el periodo de pausa (Toff) (107).
En una forma de realización de la presente
invención, el dispositivo de refrigeración (1) comprende un sensor
de calor de protector térmico (6) que detecta la temperatura del
protector térmico (3). El sensor de calor del protector térmico (6)
detecta que la temperatura del protector térmico (3) alcanza un
valor inferior al predefinido al que el protector térmico (3) se
cierra y de este modo el protector térmico (3) permite el flujo de
la corriente (I). Cuando el protector térmico (3) detiene el
compresor (2) cortando la corriente (I), si la temperatura regresa
a los valores normales al final del periodo de pausa (T2), el
protector térmico (3) se cierra, lo que permite que la corriente
(I) fluya y la tarjeta electrónica (5) haga funcionar el compresor
(2) al momento o un poco después de que el protector térmico (3) se
cierre con los datos recibidos del sensor de calor del protector
térmico (6).
Con el procedimiento de control del dispositivo
de refrigeración (1) puesto en práctica por medio de la tarjeta
electrónica (5), se evita la repetición de pérdidas en los intentos
de arranque tras las pérdidas imprevistas del compresor (2) y los
intentos de arranque tras las pérdidas imprevistas son
satisfactorios.
En la forma de realización de la presente
invención, se evitan las paradas imprevistas del compresor (2) sin
tener que medir ni evaluar los diversos parámetros del compresor (2)
poniendo en práctica un procedimiento de control sencillo y se
consigue un rendimiento eficiente, alcanzando los niveles de
refrigeración deseados en el dispositivo de refrigeración (1) con
cargas de trabajo intensivas, como con temperatura ambiente alta o
si se abre o cierra con frecuencia la puerta del dispositivo de
refrigeración (1).
Claims (4)
1. Dispositivo de refrigeración (1) que
comprende un compresor de velocidad variable (2) que permite la
realización del ciclo refrigerante, un protector térmico (3) que
detecta la temperatura del compresor (2), un termostato (4) que
proporciona instrucciones de conexión y desconexión al compresor (2)
en periodos T-on y T-off y
caracterizado porque presenta una tarjeta electrónica (5)
que no proporciona corriente de suministro (I) al compresor (2)
durante un periodo de tiempo predeterminado (T2) haciendo caso omiso
de una instrucción de conexión que puede haber proporcionado el
termostato (4), cuando el protector térmico (3) corta la corriente
(I) deteniendo el compresor (2) sin recibir la instrucción de
desconexión del termostato (4) mientras el compresor (2) funciona,
y al final de este periodo (T2), el compresor (2) se arranca con la
corriente (I) suministrada independientemente del termostato (4) y
después del arranque, el compresor (2) funciona a una velocidad
constante (Vo) durante un periodo de tiempo (T3) superior al
periodo de tiempo (T1) predefinido para cada arranque.
2. Dispositivo de refrigeración (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque presenta un sensor de
calor de protector térmico (6) que detecta la temperatura del
protector térmico (3), permitiendo que la tarjeta electrónica (5)
arranque el compresor (2) en el momento o un poco después de que se
cierre el protector térmico (3).
3. Procedimiento de control para un dispositivo
de refrigeración (1) según la reivindicación 1 ó 2, que comprende
las etapas siguientes: el compresor (2) empieza a funcionar con una
instrucción de conexión procedente del termostato (4) (100); el
compresor (2) funciona a velocidad constante (Vo) durante el
arranque y un periodo de tiempo (T1) (101); una vez finalizado el
periodo de tiempo (T1), la corriente (I) se suministra a través de
la tarjeta electrónica (5) y el compresor (2) funciona a velocidad
(V1)(102); se controla si el protector térmico (3) ha cortado o no
la corriente (I) (103); si el protector térmico (3) no ha cortado la
corriente (I), se sigue con la etapa en la que se controla si el
termostato (4) (106) ha proporcionado una instrucción de
desconexión; si el protector térmico (3) ha cortado la corriente
(I), se realiza una pausa durante el periodo de tiempo (T2) sin
suministrar una corriente (I) al compresor (2) (104); el compresor
(2) funciona a una velocidad constante (Vo) durante un periodo de
tiempo (T3) superior al periodo de tiempo (T1) con una corriente (I)
suministrada por la red de suministro eléctrico (105); se controla
si el termostato (4) ha proporcionado o no una instrucción de
desconexión (106); si el termostato (4) no ha proporcionado una
instrucción de desconexión, se regresa a la etapa (102) en la que
el compresor (2) funciona a una velocidad (V1); si el termostato (4)
ha proporcionado una instrucción de desconexión, el compresor (2)
empieza el periodo de pausa (Toff) (107).
4. Procedimiento de control según la
reivindicación 3, caracterizado porque el periodo de parada
(T2) después de que el protector térmico (3) corte la corriente (I)
en la etapa (104) es tan largo como el periodo de tiempo que se
requiera para equilibrar las presiones del sistema de
refrigeración.
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