¿Por qué los compresores de refrigeración se detienen cuando se apagan y encienden rápidamente? o, ¿por qué debo esperar tres minutos antes de reiniciar mi aire acondicionado?

Todos los aires acondicionados con los que he trabajado tienen las siguientes palabras:

Antes de reiniciar, espere tres minutos.

En caso de que el compresor del acondicionador de aire se apague y vuelva a encender demasiado rápido, el motor del compresor se para con un zumbido característico en lugar de funcionar, y un PTC se dispara para detener el compresor o el disyuntor se dispara por completo. Lo mismo sucede cuando se hace lo mismo en un refrigerador (y, por extensión, en cualquier dispositivo que utilice refrigeración por compresión de vapor).

¿Por qué los compresores de refrigeración se detienen cuando se apagan y encienden rápidamente?

El compresor comprime el refrigerante en un lado de un circuito cerrado. Si apaga el compresor, todavía tiene el lado de carga del circuito cerrado lleno de refrigerante presurizado. Ese refrigerante presurizado dificulta mucho más el arranque del motor. Un motor que arranque a 0 RPM querrá consumir grandes cantidades de corriente. Con una carga adicional al motor (refrigerante presurizado), el motor extraerá una corriente excesiva y no se volcará.

Es probable que los compresores tengan fugas y, por lo tanto, permitirán que el lado presurizado disminuya lentamente la presión hasta que sea igual a la presión entre los dos lados. Si espera 3 minutos, se espera que las presiones se equilibren y prácticamente no tenga carga cuando intente arrancar el motor nuevamente.

Un compresor que funciona a velocidad tiene un lado del circuito cerrado presurizado y, por lo tanto, está bajo carga, pero en ese caso, ya tiene impulso para mantenerlo en funcionamiento. Además, a velocidad, el motor no necesita tanta corriente para continuar girando.

Aquí hay un gráfico que representa el par motor de inducción y la corriente frente a la velocidad para ayudar a ilustrar por qué sucede esto.

Las respuestas con respecto a la presión acumulada son correctas, pero hay otro aspecto que aún no se ha mencionado. Para que un motor de inducción produzca torque, debe tener dentro de él un campo magnético que esté girando a una velocidad particular (llamada velocidad síncrona). Suponga que un motor en particular está configurado para funcionar a una velocidad síncrona de 600 rpm desde una corriente de 60Hz. El campo magnético tendrá entonces seis polos norte y seis polos sur en un círculo. Cuando el cable "caliente" es positivo, las bobinas intentarán conducir el campo magnético de modo que los polos norte estén en las posiciones 12, 2, 4, 6, 8 y 10 en punto, mientras que los polos sur están en 1 , 3, 5, 7, 9 y 11 en punto. Cuando el cable "caliente" es negativo, las bobinas intentarán conducir el campo para que los polos sean lo opuesto. Si el motor gira en sentido horario a menos de 600 rpm y un poste en particular estaba en la posición de las 3 en punto en algún momento, entonces 1/120 segundos más tarde ese poste estará casi en la posición de las 4 en punto y las bobinas del motor intentará tirar del resto del camino. Si el motor giraba en sentido antihorario, entonces un poste que estaba a las 3 en punto en algún momento estaría casi en la posición de las 2 en punto cuando las bobinas intentan tirar del resto del camino. Tenga en cuenta que a las bobinas no les importa en qué dirección está girando el motor; para eso dependen de su impulso. entonces un poste que estaba a las 3 en punto en algún momento estaría casi en la posición de las 2 en punto cuando las bobinas intentan tirar del resto del camino. Tenga en cuenta que a las bobinas no les importa en qué dirección está girando el motor; para eso dependen de su impulso. entonces un poste que estaba a las 3 en punto en algún momento estaría casi en la posición de las 2 en punto cuando las bobinas intentan tirar del resto del camino. Tenga en cuenta que a las bobinas no les importa en qué dirección está girando el motor; para eso dependen de su impulso.

Para arrancar un motor de este tipo, es necesario organizar las cosas de modo que, en lugar de simplemente ir entre dos posiciones activas, vaya entre tres o cuatro. Por lo general, esto se puede hacer agregando un condensador y bobinas adicionales, de modo que en una fase de línea, el motor se empuje inicialmente hacia las 12:00, 2:00, etc., pero luego a las 12:10, 2:10, etc. Luego, en la siguiente fase, se desplazará hacia 1:00, 3:00, etc., seguido de 1:10, 3:10, etc. Dado que 12:10 está un poco más cerca de 1:00 que 11:00, la fase que intenta tirar hacia números pares aplicará un poco de torque en el sentido de las agujas del reloj. Sin embargo, esta cantidad de torque será mucho menor que la que podría producirse si el motor ya estuviera girando a una velocidad significativa.

Los motores de escobillas de CC accionados con un voltaje dado producirán un par máximo cuando se inician o se detienen. Del mismo modo, con motores de inducción de CA que se accionan con múltiples fases "fuertes". Sin embargo, la mayoría de los motores de compresores alimentados por la corriente de la casa producen un par cercano a cero a velocidades cercanas a cero. Cuando no hay contrapresión, los motores no necesitan producir mucho torque para comenzar a moverse; una vez que se mueven, aumentará la contrapresión, pero también lo hará su capacidad para producir torque. Sin embargo, poco después de que se detenga un compresor, no podrá producir un par significativo (ya que no está girando) pero no podrá moverse sin producir un par significativo (debido a la contrapresión preexistente).

Tenga en cuenta que es posible diseñar conjuntos de motores de inducción accionados por la corriente de la casa para que tengan un par de arranque alto, pero el costo del motor se verá muy afectado por la cantidad de par de arranque requerido. Si una aplicación generalmente no requiere un alto par de arranque, no hay razón para gastar dinero extra en un motor que pueda producirlo.

La mayoría de los motores de refrigerador tienen un devanado adicional para arrancar solamente.

Inicialmente, se alimenta a través de una resistencia PTC, que cuando está fría permite que fluya una corriente alta en el devanado de arranque.

El PTC pronto se calienta y con una mayor resistencia reduce la corriente de arranque del devanado a un valor insignificante. La corriente continua pero reducida mantiene el PTC en un estado caliente y de alta resistencia mientras el motor funciona.

Al intentar reiniciar un motor de funcionamiento reciente, la resistencia sigue siendo demasiado alta. Solo después de enfriar durante unos minutos, la resistencia y, por lo tanto, el inicio de la corriente, vuelven al valor requerido.

Un compresor muy caliente (estancado) con el PTC en proximidad puede requerir bastante más que los pocos minutos normales para enfriarse.

Necesita el tiempo de demora para que la carga muera lo suficiente como para que se reduzca el par de arranque en el motor. Esto no sucede si el motor es trifásico según algunos camiones grandes. Tampoco sucede en los compresores accionados por motores diesel.

Tiende a suceder en motores de inducción monofásicos que usan un arrancador de condensador: si la armadura del motor no comienza a avanzar de inmediato a un ángulo de 90 grados (para que coincida con el condensador / ángulo de fase de la segunda bobina), la armadura del motor volverá a la posición de descanso e intente nuevamente y no alcance el punto de 90 grados. Esto se repite hasta que apague el motor y espere 3 minutos (o más) para que la fuerza / carga de compresión disminuya un poco.

Si el compresor retiene su presión indefinidamente, entonces el motor no se reiniciará, pero creo que los compresores tendrán fugas.