ES2339049T3 - Dispositivo de refrigeracion y procedimiento de control. - Google Patents

Dispositivo de refrigeracion y procedimiento de control. Download PDF

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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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