Perché i compressori di refrigerazione si arrestano quando vengono spenti e accesi rapidamente; o, perché devo aspettare tre minuti prima di riavviare il mio condizionatore d'aria?

Tutti i condizionatori con cui ho lavorato hanno le seguenti parole:

Prima di riavviare, attendere tre minuti.

Nel caso in cui il compressore del condizionatore d'aria venga spento e riacceso troppo rapidamente, il motore del compressore si blocca con un caratteristico ronzio invece di funzionare, e un PTC interviene per arrestare il compressore o l'interruttore generale scatta del tutto. La stessa cosa accade quando lo stesso viene fatto su un frigorifero (e per estensione, qualsiasi dispositivo che utilizza la refrigerazione a compressione di vapore).

Perché i compressori di refrigerazione si arrestano quando vengono spenti e accesi rapidamente?

Il compressore comprime il refrigerante su un lato di un circuito chiuso. Se si spegne il compressore, si ha ancora il lato di carico del circuito chiuso pieno di refrigerante pressurizzato. Questo refrigerante pressurizzato rende molto più difficile l'avvio del motore. Un motore a partire da 0 giri / min vorrà assorbire grandi quantità di corrente. Con un carico aggiuntivo sul motore (refrigerante pressurizzato) il motore assorbirà una corrente eccessiva e non girerà.

È probabile che i compressori perdano e pertanto il lato pressurizzato ridurrà lentamente la pressione fino a quando non raggiunge la stessa pressione tra i due lati. Se aspetti 3 minuti, ci si aspetta che le pressioni si bilancino e che non si abbia praticamente alcun carico quando si tenta di riavviare il motore.

Un compressore che gira a velocità ha un lato del circuito chiuso sotto pressione e quindi è sotto carico, ma in quel caso ha già lo slancio per farlo andare avanti. Inoltre, a velocità il motore non ha bisogno di tanta corrente per continuare a girare.

Ecco un grafico che illustra la coppia del motore a induzione e la corrente rispetto alla velocità per illustrare il motivo per cui ciò accade.

Le risposte relative alla pressione accumulata sono corrette, ma c'è un altro aspetto che non è stato ancora menzionato. Affinché un motore a induzione produca una coppia, deve avere al suo interno un campo magnetico che ruota a una determinata velocità (chiamata velocità sincrona). Supponiamo che un determinato motore sia impostato per funzionare a una velocità sincrona di 600 rpm da una corrente di 60Hz. Il campo magnetico avrà quindi sei poli nord e sei poli sud in un cerchio. Quando il filo "caldo" è positivo, le bobine proveranno a guidare il campo magnetico in modo che i poli nord siano nelle posizioni 12, 2, 4, 6, 8 e 10, mentre i poli sud sono a 1 , 3, 5, 7, 9 e 11 in punto. Quando il filo "caldo" è negativo, le bobine proveranno a guidare il campo in modo che i poli siano opposti. Se il motore gira in senso orario leggermente al di sotto di 600 giri / min e un particolare polo era in posizione 3 in un certo momento, quindi 1/120 secondi più tardi quel polo sarà quasi alla posizione 4 e le bobine del motore proverò a tirarlo per il resto. Se il motore ruotasse in senso antiorario, un polo che era alle 3 ad un certo punto sarebbe quasi alla posizione 2 quando le bobine provano a tirarlo per il resto. Nota che le bobine non si preoccupano della direzione in cui gira il motore, ma per questo fanno affidamento sul suo slancio. quindi un palo che era alle 3 ad un certo punto sarebbe quasi nella posizione delle 2 quando le bobine provano a tirarlo per il resto. Nota che le bobine non si preoccupano della direzione in cui gira il motore, ma per questo fanno affidamento sul suo slancio. quindi un palo che era alle 3 ad un certo punto sarebbe quasi nella posizione delle 2 quando le bobine provano a tirarlo per il resto. Nota che le bobine non si preoccupano della direzione in cui gira il motore, ma per questo fanno affidamento sul suo slancio.

Per avviare un tale motore, è necessario disporre le cose in modo che, anziché semplicemente spostarsi tra due posizioni attive, vada tra tre o quattro. In genere ciò può essere fatto aggiungendo un condensatore e bobine aggiuntive, in modo che su una fase di linea il motore venga inizialmente tirato verso le 12:00, le 2:00, ecc., Ma subito dopo alle 12:10, 2:10, ecc. Quindi nella fase successiva verrà spostato verso l'1: 00, 3:00, ecc. Seguito da 1:10, 3:10, ecc. Poiché 12:10 è un po 'più vicino all'1: 00 rispetto alle 11:00, la fase che tenta di tirare verso i numeri pari applicherà una piccola coppia in senso orario. Questa quantità di coppia sarà molto più piccola di quella che potrebbe essere prodotta se il motore stesse già girando a una velocità significativa.

I motori a spazzole CC azionati con una determinata tensione producono la coppia massima all'avvio o allo stallo. Allo stesso modo con i motori asincroni in corrente alternata che sono guidati con più fasi "forti". La maggior parte dei motori del compressore alimentati dalla corrente domestica, tuttavia, produce una coppia quasi nulla a velocità vicine allo zero. Quando non c'è contropressione, i motori non devono produrre molta coppia per iniziare a muoversi; una volta che si muovono, la contropressione aumenterà, ma anche la loro capacità di produrre coppia. Poco dopo l'arresto di un compressore, tuttavia, non sarà in grado di produrre una coppia significativa (poiché non gira) ma non sarà in grado di muoversi senza produrre una coppia significativa (a causa della contropressione preesistente).

Si noti che è possibile progettare gruppi motore a induzione pilotati dalla corrente domestica per avere una coppia di spunto elevata ma il costo del motore sarà notevolmente influenzato dalla quantità di coppia di spunto richiesta. Se un'applicazione non richiede generalmente una coppia di spunto elevata, non c'è motivo di spendere soldi extra per un motore in grado di produrla.

La maggior parte dei motori del frigorifero ha un avvolgimento extra solo per l'avvio.

Questo è inizialmente alimentato tramite un resistore PTC, che a freddo consente un flusso elevato di corrente nell'avvolgimento di partenza.

Il PTC si riscalda presto e con una maggiore resistenza riduce la corrente di avvolgimento di avviamento a un valore insignificante. La corrente continua ma ridotta mantiene il PTC in uno stato caldo e ad alta resistenza mentre il motore è in funzione.

Quando si tenta di riavviare un motore avviato di recente, la resistenza è ancora troppo elevata. Solo dopo un raffreddamento per alcuni minuti la resistenza e quindi la corrente di avviamento ritornano al valore richiesto.

Un compressore molto caldo (in stallo) con il PTC in prossimità potrebbe richiedere piuttosto più dei normali minuti per raffreddarsi.

È necessario il ritardo per la scomparsa sufficiente del carico in modo da ridurre la coppia di spunto sul motore. Questo non accade se il motore è trifase come per alcuni grandi camion. Né succede sui compressori diesel.

Tende a verificarsi sui motori asincroni monofase che utilizzano un avviatore di condensatori - se l'armatura del motore non inizia immediatamente a avanzare attraverso un angolo di 90 gradi (per corrispondere all'angolo di fase del condensatore / 2a bobina), l'armatura del motore tornerà a la posizione di riposo, quindi riprovare e non riuscire a raggiungere il punto di 90 gradi. Ciò si ripete finché non si spegne il motore e si attende per 3 minuti (o più) che la forza / carico di compressione scompaia un po '.

Se il compressore mantiene la sua pressione indefinitamente, il motore non si riavvia ma, credo, i compressori avranno un po 'di perdite.