ITMI20110200A1 - Circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi. - Google Patents

Circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi. Download PDF

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Description

CIRCUITO DI AVVIAMENTO PER MOTORI, PARTICOLARMENTE PER COMPRESSORI DI FRIGORIFERI.
DESCRIZIONE
Il presente trovato riguarda un circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi, avente caratteristiche migliorate .
Più particolarmente, il trovato riguarda un circuito di avviamento per motori asincroni particolarmente, ma non esclusivamente, adatto per un motore di compressore di frigoriferi.
Come à ̈ noto, in un frigorifero il compressore viene posto in funzione in modo ciclico, così da pompare il refrigerante nelle serpentine del frigorifero .
Tale azionamento del compressore avviene quando la temperatura sale al di sopra di una soglia predeterminata. Quindi, un elemento termosensibile rileva la temperatura all'interno del frigorifero e quando questa sale sopra la soglia preimpostata invia un segnale di azionamento al circuito di avviamento del compressore .
Tale circuito di avviamento comprende un dispositivo protettore del motore del compressore.
Il dispositivo e l'avviatore costituiscono l'elemento termosensibile in cui il passaggio di corrente fa aumentare la temperatura e tale aumento di temperatura fa sì che l'elemento si comporti come una resistenza di valore molto elevato, impedendo quindi il passaggio della corrente attraverso di esso per raggiungere avvolgimento di avviamento del motore del compressore .
Tuttavia, tale elemento termosensibile, pur essendo efficace dal punto di vista dell'azionamento intermittente del motore asincrono monofase del compressore, presenta inconveniente di comportare un consumo di potenza, seppure ridotto, continuo, durante tutto il periodo di funzionamento del motore.
Al fine di ovviare a tale inconveniente tecnico, sono noti circuiti in cui viene utilizzato uno starter elettronico che à ̈ collegato in serie all'avvolgimento di avviamento del motore per compressore di frigorifero, il quale circuito comprende mezzi di generazione di impulsi decrescenti nel tempo, atti a pilotare mezzi interruttori (ad esempio un triac) al motore del compressore da avviare. I mezzi di generazione di impulsi sono alimentati in alternata.
Si à ̈ trovato che l'assenza dell'elemento termosensibile, pur migliorando i consumi di potenza, durante il periodo di funzionamento del motore, provocava problemi per l'avviamento del motore e, inoltre, in caso di guasto del circuito elettronico, il motore non era in grado di funzionare correttamente e in modo sicuro.
Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi, in cui il circuito di avviamento di tipo elettronico sia migliorato rispetto ai circuiti di tipo noto, risolvendo i problemi di avviamento del motore.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un circuito di avviamento per motori, in particolare per compressori di frigoriferi, in cui, in caso di guasto del circuito elettronico, il motore possa continuare a funzionare correttamente e in modo sicuro .
Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi, in cui lo starter elettronico sia in grado di assicurare un tempo di ON indipendentemente dal motore e quindi possa essere standardizzato su tutti i motori.
Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un circuito di avviamento per motori che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi, comprendente un dispositivo di avviamento, atto ad essere collegato all'avvolgimento di avviamento e all'avvolgimento di marcia di un motore asincrono, detti avvolgimenti essendo a loro volta collegati alla linea di alimentazione, un condensatore essendo collegato in parallelo a detto dispositivo di avviamento, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento termosensibile atto ad essere collegato fra detto dispositivo di avviamento e detto condensatore e detto avvolgimento di avviamento.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del circuito secondo il presente trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui :
la figura 1 illustra uno schema circuitale del circuito secondo il trovato;
la figura 2 illustra in vista prospettica una morsettiera per compressori di frigoriferi con alloggiato il circuito secondo il trovato;
la figura 3 illustra in vista in pianta dall'alto la morsettiera della figura 2;
la figura 4 illustra un circuito stampato che realizza il circuito di avviamento secondo il trovato, con i relativi contatti elettrici; e
la figura 5 illustra l'alloggiamento del circuito stampato della figura 4.
Con riferimento inizialmente alla figura 1, il circuito di avviamento secondo il trovato comprende un dispositivo di avviamento 1 collegato ad un avvolgimento di avviamento 3 del motore del compressore e ad un avvolgimento di marcia 2 e comprende un ponte raddrizzatore 10 costituito da quattro diodi 10a-10d, atti a raddrizzare una tensione di rete e ad applicarla ai terminali di un elemento di commutazione 11, il quale può essere opportunamente costituito da un triac o da un SCR, o da un BJT, o da un IGBT o da un MOSFET di potenza.
Il terminale di gate del dispositivo di commutazione 11 Ã ̈ alimentato dalla tensione raddrizzata dal ponte di diodi 10, tramite una rete resistiva- capacitiva formata da un resistore 12 e da un relativo condensatore 13 ad esso disposto in serie.
Il resistore 12 e il condensatore 13 sono disposti altresì in serie ad un transistore 14, opportunamente di tipo bipolare o MOSFET o ad effetto di campo, il quale ha il suo terminale di sorgente collegato ad un resistore 15 di stabilizzazione termica del transistore. Tale resistore 15 può opzionalmente non essere presente .
La tensione raddrizzata dal ponte di diodi 10 alimenta anche un partitore capacitivo costituito da un primo condensatore 16, un diodo 17 e un secondo condensatore 18 il quale a sua volta ha in parallelo una coppia di resistori 19 e 20 atti a costituire un partitore resistivo e a prelevare la tensione ai capi del secondo condensatore 18.
Il terminale di gate del transistore 14 Ã ̈ collegato al nodo comune tra i due resistori 19 e 20 .
Il primo condensatore 16 ha in parallelo un resistore 21 e il condensatore 13, disposto in serie al resistore 12, ha a sua volta un resistore 22 collegato in parallelo.
Il circuito indicato dal numero di riferimento 1 à ̈ collegato in parallelo ad un condensatore 6 il quale a sua volta à ̈ collegato all'avvolgimento di avviamento 3 e al neutro 5 della linea di alimentazione 4, 5 (ove con il riferimento 4 si indica la fase della linea di alimentazione e con 5 il neutro della linea).
Al fine di impedire che la scarica repentina del condensatore 6, il quale a sua volta à ̈ collegato all'avvolgimento di avviamento 3 e all'avvolgimento di marcia del motore 2, possa danneggiare 1'interruttore contenuto nel dispositivo di avviamento 1, ossia il triac 11, il circuito di avviamento secondo il trovato prevede l'interposizione tra il condensatore 6 e il dispositivo di avviamento 1 di un elemento termosensibile 7, il quale consente la scarica del condensatore 6 limitandone la corrente di scarica ed evitando pertanto che la corrente di scarica che giunge all'interruttore del dispositivo di avviamento possa danneggiare l'interruttore stesso (triac).
In sostanza, l'elemento termosensibile o PTC 7 Ã ̈ collegato tra il dispositivo di avviamento 1 e un nodo comune a un terminale di condensatore 6 e un terminale dell'avvolgimento di avviamento 3.
L'impiego dell'elemento termosensibile PTC 7 sopra descritto consente di proteggere il circuito, come sopra citato, nonché permette di migliorare l'avviamento del motore.
In caso di guasto del circuito elettronico 1, con il presente PTC 7, il motore continua a funzionare correttamente e in modo sicuro.
Il tempo di ON {ossia la durata dell'avviamento) stabilito dal circuito à ̈ praticamente indipendente dal tipo di PTC, e può quindi essere scelto dal costruttore del motore senza vincoli particolari.
Ciò si traduce in un altro vantaggio, ossia, per sostanzialmente tutti i motori il tempo di ON ideale à ̈ attorno a 1 secondo. Tempi più brevi rendono difficile la partenza, tempi più lunghi aumentano il consumo. Con un solo modello di PTC à ̈ tuttavia impossibile ottenere questo tempo ideale per tutti i compressori, e così differenti modelli richiedono differenti PTC.
L'utilizzo del circuito di avviamento elettronico 1 à ̈ invece in grado di assicurare un tempo di ON di 1 secondo indipendentemente dal motore e dal circuito. Quest'ultimo potrebbe quindi venire standardizzato su tutti i motori, portando ad un risparmio di costi e ad una semplificazione di approvvigionamento, immagazzinamento, tracciabilità, ecc.
Il circuito di avviamento secondo il trovato à ̈ realizzato su un circuito stampato 31 atto ad essere alloggiato entro una morsettiera 30 del compressore di un frigorifero, unitamente al PTC 7.
La morsettiera 30 prevede quindi una sede 32 di alloggiamento del circuito stampato 31 ed una sede 33 di alloggiamento del PTC 7.
I contatti elettrici tra il PTC 7 ed il circuito stampato 31 sono ottenuti mediante contatti metallici 35 e 36 che da un lato fanno contatto con il PTC 7 e dall'altro aggraffano il circuito stampato 31, andando a contattare le piazzole definite su tale circuito stampato.
In questo modo il montaggio del PCT 7 e del circuito stampato con i relativi contatti entro la morsettiera 30 risulta estremamente semplificato.
La figura 4 illustra il circuito stampato 31 con opportuni contatti metallici 37 e 38 (sostanzialmente analoghi ai contatti 35 e 36), realizzati in modo da adattare il circuito stampato a morsettiere per compressori di tipo noto e non realizzate espressamente per il circuito di avviamento secondo il trovato.
Il circuito stampato 31 à ̈ in questo caso opportunamente alloggiato in un apposito contenitore 39 da cui sporgono i contatti 37 e 38. Il contenitore 39 a sua volta à ̈ destinato ad essere accoppiato ad una morsettiera di tipo noto.
Con riferimento al circuito sopra descritto, il funzionamento à ̈ il seguente.
Durante l'accensione, i resistori 21 e 22 possono essere trascurati, in virtù del loro elevato valore ohmico. Questi resistori entreranno in gioco durante lo spegnimento che verrà descritto in seguito.
La tensione di rete alimenta direttamente l'avvolgimento di marcia 2, mentre l'avvolgimento di avviamento 3 Ã ̈ alimentato attraverso il circuito dell'avviatore. La tensione di rete viene raddrizzata dal ponte a diodi 10 e viene applicata ai terminali del dispositivo di commutazione 11. La medesima tensione raddrizzata alimenta, attraverso la rete 12, 13, il terminale di gate del dispositivo di commutazione 11.
Il transistore MOS 14 Ã ̈ inizialmente spento, per cui la corrente che passa attraverso il resistore 12 e il condensatore 13 inizialmente entra in parte nel terminale di gate del dispositivo di commutazione 11 e in parte in un resistore di compensazione di temperatura 25, collegato in parallelo al transistore MOS 14.
La frazione di corrente che entra nel terminale di gate del dispositivo di commutazione, qui di seguito chiamato per comodità triac, à ̈ sufficiente ad accendere il triac che quindi conduce. Quindi, dalla fase iniziale, l'avvolgimento di avviamento 3 à ̈ alimentato attraverso il percorso dato dal diodo 10a, dal triac 11 e dal diodo 10d durante le semionde positive della tensione di alimentazione, e attraverso il diodo 10c, il triac 11 e il diodo 10b durante le semionde negative.
La tensione raddrizzata dal ponte di diodo 10 alimenta anche il partitore capacitivo dato dal primo condensatore 16, dal diodo 17 e dal secondo condensatore 18. Tuttavia, mentre il condensatore 16 si carica e scarica seguendo la tensione di alimentazione, il diodo 17 impedisce al condensatore 18 di scaricarsi. Perciò, ad ogni semionda, la tensione fra i capi del condensatore 18 aumenta di una certa quantità che dipende dai valori dei due condensatori (al termine, la tensione ai capi del condensatore 18 verrà limitata da un diodo Zener 26 disposto in parallelo al condensatore 18).
La tensione ai capi del secondo condensatore 18 viene prelevata dal partitore resistivo dato dai resistori 19 e 20, e va ad alimentare il terminale di gate del transistore 14.
Durante il funzionamento, aumentando la tensione ai capi del secondo condensatore 18 aumenta anche quella applicata al terminale di gate del transistore 14, che ad un certo punto entrerà in conduzione. Conducendo, il transistore 14 scarica la corrente della rete 12, 13, e che quindi non passa più nel terminale di gate del triac 11 e non à ̈ più in grado di accenderlo.
Da questo momento in avanti il percorso che alimenta l'avvolgimento di avviamento 3 viene interrotto e l'avvolgimento non à ̈ più alimentato. Il resistore 15 sul terminale di sorgente del transistore 14 ha lo scopo di stabilizzare termicamente il funzionamento del transistore, ma, come detto, può essere eventualmente omesso.
Durante l'avviamento, il condensatore 13 viene caricato alla tensione di rete raddrizzata dal ponte di diodi 10, e poi subito si scarica attraverso il triac 11 non appena questo inizia a condurre. Quando invece il triac si interrompe, alla fine dell'avviamento, il condensatore 13 non può più scaricarsi attraverso di esso, e si carica quasi istantaneamente alla tensione di rete. Da questo punto in avanti, la tensione accumulata sul condensatore 13 si oppone alla tensione di rete, impedendo ulteriori flussi di corrente attraverso la rete 12, 13 e il terminale di gate del dispositivo di commutazione o triac 11. A circuito spento, le correnti dei vari rami risultano quindi ridottissime, e il consumo di potenza à ̈ quasi nullo .
Il circuito della figura 3 può essere o meno dotato del condensatore 6 e del relativo elemento termosensibile 7.
Quando l'alimentazione al motore viene tolta, i condensatori 16 e 13 si scaricano con una costante di tempo di alcuni secondi, dopodiché il circuito si riporta alla condizione iniziale ed à ̈ pronto per un altro avviamento. Per rendere riproducibile e affidabile questa scarica si pongono i resistori di alto valore ohmico in parallelo ai condensatori, ossia i resistori 21 e 22 rispettivamente.
Un ulteriore condensatore 28 può essere collegato in parallelo al dispositivo di commutazione 11, con funzione di "snubbing", limitando i transitori di tensione ai capi del triac, dove possono portare ad accensioni spurie. La presenza del condensatore 18 dipende dal modello del triac 11 e può anche non essere necessaria. A volte si può prevedere anche una resistenza di basso valore in serie al condensatore 28.
Il resistore 25 variabile con la temperatura ha lo scopo di compensare la variazione delle caratteristiche del dispositivo di commutazione 11 al variare della temperatura. Il funzionamento à ̈ il seguente: all'aumentare della temperatura, la corrente del terminale di gate necessaria ad innestare il dispositivo 11 diminuisce fortemente; perciò, ad alta temperatura, anche la piccola corrente proveniente dalla rete 12, 13 a circuito spento potrebbe diventare sufficiente a riaccendere il triac 11 in momenti non voluti. Alla crescita della temperatura, però, il resistore 25 diminuisce sempre più la sua resistività, e drena una percentuale sempre maggiore della corrente proveniente dalla rete 12, 13 .
In questo modo, la corrente che entra nel terminale di gate del triac 11 à ̈ sempre più piccola al crescere della temperatura, e rimane sempre vicina al valore critico di innesco. Scegliendo opportunamente il valore del resistore 25 (e combinando il resistore 25 in serie ad una resistenza normale) à ̈ possibile compensare il circuito in tutto l'intervallo delle temperature di funzionamento.
Si à ̈ in pratica constatato come il circuito di avviamento secondo il trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto consente di evitare il danneggiamento dell'interruttore presente nel dispositivo di avviamento stesso, dovuto alla scarica del condensatore collegato in parallelo al dispositivo di avviamento.
In sostanza, la presenza dell'elemento termosensibile collegato tra il dispositivo di avviamento e il condensatore, permette di avviare efficacemente il motore e nello stesso tempo di limitare le correnti di scarica provenienti dal condensatore stesso, pur non producendo alcun effetto apprezzabile sul funzionamento del motore che à ̈ collegato al circuito di avviamento secondo il trovato.
Il circuito così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Circuito di avviamento per motori, particolarmente per compressori di frigoriferi, comprendente un dispositivo di avviamento (1), atto ad essere collegato all'avvolgimento di avviamento (3) e all'avvolgimento di marcia (2) di un motore asincrono, detti avvolgimenti (2, 3) essendo a loro volta collegati alla linea di alimentazione (4, 5), un condensatore (6) essendo collegato in parallelo a detto dispositivo di avviamento (1), caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento termosensibile (7) atto ad essere collegato fra detto dispositivo di avviamento (1) e detto condensatore (6) e detto avvolgimento di avviamento (3).
  2. 2. Circuito di avviamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento termosensibile (7) Ã ̈ collegato ad un nodo comune tra un terminale di detto condensatore (6), un terminale di detto avvolgimento di avviamento (3), e un terminale di detto dispositivo di avviamento (1).
  3. 3. Circuito di avviamento per motori, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di avviamento (1) comprende un ponte raddrizzatore (10) atto ad alimentare un dispositivo di commutazione (11), il terminale di gate di detto dispositivo di commutazione essendo alimentato attraverso una rete resistivacapacitiva (12, 13) e un partitore capacitivo (16, 17, 18) alimentato da detto ponte, la tensione prelevata ai capi di detto partitore capacitivo (16, 17, 18) essendo atta ad alimentare un transistore (14) collegato in serie a detta rete resistiva -capacitiva, detto avvolgimento di avviamento (3) essendo alimentato fino a quando detto transistore (14) non entra in conduzione, detto dispositivo di commutazione (11) essendo spento in seguito all'accensione di detto transistore (14).
  4. 4. Circuito di avviamento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto partitore capacitivo (16, 17, 18) comprende un primo condensatore (16) collegato ad un diodo (17) collegato a sua volta ad un secondo condensatore (18), detto secondo condensatore (18) essendo collegato in parallelo ad un partitore resistivo (19, 20).
  5. 5. Circuito di avviamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di commutazione (11) à ̈ un triac.
  6. 6. Circuito di avviamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di commutazione (11) à ̈ un SCR.
  7. 7. Circuito di avviamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto transistore (14) à ̈ un MOSFET.
  8. 8. Circuito di avviamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto transistore (14) à ̈ un transistore bipolare.
  9. 9. Circuito di avviamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto transistore (14) à ̈ un transistore ad effetto di campo o un IGBT.
  10. 10. Morsettiera (30) per compressori di frigoriferi, caratterizzata dal fatto di comprendere una sede (32) di alloggiamento per un circuito di avviamento (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, detta sede (32) alloggiando un circuito stampato (31) su cui à ̈ realizzato detto circuito di avviamento, un'ulteriore sede (33) essendo prevista per alloggiare detto elemento termosensibile (7) di detto circuito di avviamento, il collegamento tra detto elemento termosensibile (7) e detto circuito stampato (31) essendo realizzato mediante contatti metallici (35, 36) atti a contattare da un lato detto elemento termosensibile (7) e dall'altro ad aggraffare detto circuito stampato (31) per realizzare contatti elettrici con piazzole di detto circuito stampato (31).
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