Naprawa urządzenia chłodniczego wymaga od osoby wykonującej tę naprawę rozumienia pracy kondensatora, szczególnie kondensatora startu. Poniższy artykuł jest kontynuacją tematyki podjętej w wydaniu wrześniowym.

Jaka jest rola przekaźnika rozruchowego w sprężarce i dlaczego jest stosowany? 

Przekaźnik rozruchowy jest głównie stosowany w sprężarkach hermetycznych a jego zadaniem jest odłączenie kondensatora startu jak i uzwojenia startu w momencie kiedy silnik elektryczny sprężarki osiągnie wymaganą prędkość obrotową. W praktyce stosowane są dwa typy przekaźnika rozruchowego: przekaźnik reagujący na zmianę wartości prądu (rys. 7.) i przekaźnik rozruchowy reagujący na zmianę napięcia zasilania silnika elektrycznego sprężarki (rys. 8.) zwany przekaźnikiem napięciowym. 

a)

b) 

Rys. 7. a) Przekaźnik prądowy firmy Embraco; b) budowa

a)

 b)

Rys. 8. a) Przekaźnik napięciowy firmy Embraco; b) budowa

W momencie włączenia zasilania do silnika elektrycznego sprężarki prąd przepływa przez cewkę elektromagnetyczną przekaźnika (rys. 7b), której pole elektromagnetyczne oddziaływuje na rdzeń, zamykając styki przekaźnika. Powoduje to przepływ prądu przez uzwojenie startu, uruchomiając silnik napędowy sprężarki (rys. 9.). W momencie kiedy silnik napędowy sprężarki osiągnie wymaganą prędkość obrotową (z reguły jest to około 75% wartości obrotów nominalnych) uzwojenie napędowe sprężarki odcina napięcie do cewki przekaźnika, rozłączając jego styki. Bardzo ważną rzeczą jest zapewnienie przekaźnikowi pionowej pozycji, aby rdzeń, wykorzystując grawitację, rozłączył styki. Jedną z głównych przyczyn awarii silnika sprężarki jest nie rozłączenie styków przekaźnika w momencie osiągnięcia przez sprężarkę właściwej prędkości obrotowej. Powodem tego jest tzw. „przyspawanie” styków, które nie ulegają rozłączeniu. W takim przypadku, najczęściej ulega przepaleniu uzwojenie rozruchowe a w drugiej kolejności uzwojenie napędowe sprężarki. 

Rys. 9. Schemat elektryczny podłączenia przekaźnika prądowego z rysunku 7

Innym rodzajem przekaźnika jest przekaźnik typu PTC (Positive Temperature Coefficient) stosowany tylko w sprężarkach o małych wydajnościach chłodniczych (z reguły domowych). Praca jego polega na wykorzystaniu pewnych właściwości materiałów ceramicznych, w których ze wzrostem temperatury spowodowanej przepływem prądu następuje wzrost oporności. Po włączeniu zasilania do silnika napędowego sprężarki, prąd przepływa przez PTC do uzwojenia startu silnika. Płynący prąd powoduje gwałtowny wzrost oporności materiału PTC, redukując tym samym prąd płynący do uzwojenia rozruchowego. Powodem ograniczonego stosowania PTC w układach chłodniczych jest jego dość długi czas wychładzania (nawet do 10 minut). 

Ostatnim typem przekaźnika jest przekaźnik napięciowy stosowany z reguły w sprężarkach o dużej wydajności chłodniczej. W tym typie przekaźnika styki są w stanie zamkniętym, jeżeli nie przepływa przez niego prąd. Cewka elektromagnetyczna tego przekaźnika o dużej oporności podłączona jest do uzwojenia rozruchowego i reaguje na zmianę napięcia zasilania. Jeżeli napięcie zasilania do uzwojenia startu rośnie, następuje rozłączenie styków przekaźnika i odłączenie uzwojenia zasilania.

Pamiętajmy o jednaj bardzo ważnej rzeczy. Przekaźnik żadnego typu nie zabezpiecza sprężarki przed przeciążeniem, jego funkcją jest zapewnienie silnikowi napędowemu sprężarki płynnego startu.

Co to jest Klixon (Overload Protector) i jaka jest jego rola w systemie pracy sprężarki?

Klixon (wyłącznik przeciążeniowy) jest stosowany we wszystkich typach sprężarek. W przypadku silników sprężarek o mniejszych wydajnościach wyłącznik przeciążeniowy (rys. 10. i 11.) zamontowany jest na zewnątrz obudowy sprężarki hermetycznej z zapewnieniem mu ścisłego przylegania do obudowy sprężarki. W przypadku sprężarek o większych wydajnościach, wyłącznik przeciążeniowy jest montowany bezpośrednio na uzwojenia silnika napędowego sprężarki. Zadaniem wyłącznika przeciążeniowego jest zabezpieczenie sprężarki przed przegrzaniem spowodowanym wzrostem poboru prądu na skutek przeciążenia sprężarki lub też przed wzrostem temperatury spowodowanym zbyt wysoką temperaturą zasysanego czynnika chłodniczego.

Rys. 10. Wyłącznik przeciążeniowy i jego mocujaca obudowa firmy Embraco

Rys. 11. Budowa wyłącznika przeciążeniowego

Jak pracuje wyłącznik przeciążeniowy i jakie wnioski można wyciągnąć z analizy z jego pracy?

Wyłącznik przeciążeniowy reaguje na dwa rodzaje źródeł podwyższonej temperatury. Są to: 

• ƒƒzbyt wysoka temperatura obudowy sprężarki (reaguje bimetal), 
• ƒƒzbyt wysoki pobór prądu przez sprężarkę (włącza się grzejnik).

Wyłącznik przeciążeniowy jest ściśle zamontowany do obudowy sprężarki, co pozwala na jego reakcję na wzrost temperatury obudowy.

Co powoduje wzrost temperatury obudowy sprężarki? Powodów wzrostu temperatury sprężarki jest kilka:

• ƒƒzbyt mała ilość czynnika w układzie chłodniczym,
• restrykcje w przepływie czynnika chłodniczego, szczególnie na ssaniu sprężarki,
• ƒƒzbyt mała ilość oleju w karterze sprężarki, 
• ƒƒźle wyregulowany element rozprężny,
• ƒƒzbyt niska temperatura parowania,
• ƒƒzbyt wysoka temperatura skraplania,
• ƒƒza wysoki stosunek ciśnienia tłoczenia do ciśnienia ssania.

Wszystkie te elementy i każdy z nich z osobna powodują wzrost temperatury obudowy sprężarki. Jeżeli temperatura obudowy sprężarki będzie wyższa od temperatury, na jaką producent sprężarki dobrał nastawy wyłącznika przeciążeniowego, bimetal (rys. 11.) rozłączy styki wyłącznika, odłączając silnik elektryczny sprężarki od zasilania elektrycznego. Ponowne włączenie sprężarki do pracy nastąpi w momencie, kiedy temperatura obudowy będzie niższa od nastaw wyłącznika przeciążeniowego. Jeżeli w porę nie zostanie wykryta wada powodująca wyłączanie sprężarki przez Klixon, najprawdopodobniej nastąpi przepalenie silnika elektrycznego.

Innym powodem zadziałania wyłącznika przeciążeniowego jest pobór przez silnik sprężarki zbyt wysokiego prądu. W takim przypadku, płynący do silnika prąd przepływa przez element grzejny wyłącznika przeciążeniowego, nagrzewa go, powodując wzrost temperatury bimetalu, który rozłączy styki, wyłączając dopływ prądu do sprężarki. Ponownie, jeżeli proces ten się powtarza, następuje z reguły przepalenie silnika sprężarki. 

Pierwszą czynnością osoby przywołanej do serwisu związanego ze zbyt częstym włączaniem i wyłączaniem sprężarki (krótkie okresy pracy i postoju sprężarki) powinno być odłączenie sprężarki od zasilania i sprawdzenie styków wyłącznika przeciążeniowego, których powierzchnia będzie wyraźnie przepalona (ciemna, wręcz czarna). Po sprawdzeniu i ocenie wyłącznika przeciążeniowego, należy go wymienić i sprawdzić system, celem wyeliminowania przyczyn zbyt krótkich cykli pracy sprężarki.

Jakie są rodzaje silników elektrycznych sprężarek?

(...)

Jak sprawdzić, które przyłącze (końcówka) na sprężarce jest typu C (neutralny), typu R (pracy) i typu S (startu)?

(...)

Rola i wykrywanie usterek pracy kondensatora startu

Jak widać z wyżej przytoczonych przykładów połączeń elektrycznych silników sprężarek, naprawa urządzenia chłodniczego wymaga od osoby wykonującej tę naprawę rozumienia pracy kondensatora, szczególnie kondensatora startu. Zadaniem kondensatora startu jest wzmocnienie momentu obrotowego (rozruchowego) silnika elektrycznego, a tym samym sprężarki. Uzyskuje się to przez szeregowe połączenie kondensatora startu z uzwojeniem startu silnika elektrycznego (zobacz rys. 13÷17). Po włączeniu systemu chłodniczego do ruchu, prąd płynie przez kondensator startu i uzwojenie startu. Kondensator startu powoduje przesuniecie fazowe uzwojenia startu, wzmacniając tym samym jego moment rozruchowy. Prawidłowo dobrany kondensator startu powoduje wzrost momentu rozruchowego od 300 do 500%. Z tego też względu, kondensator startu jest podłączony do uzwojenia rozruchu tylko przez kilkanaście sekund (nie dłużej jak 20 sek.). W tym krótkim czasie silnik elektryczny i sprężarka osiągają 66÷ 75% obrotów znamionowych. Pozostawienie kondensatora rozruchu pod napięciem przez dłuższy czas, spowoduje jego zniszczenie. Kondensator startu może ulec zniszczeniu jeżeli:

• ƒƒprzekaźnik nie odłączył kondensatora na skutek zwarcia styków,
• ƒƒukład chłodniczy ma bardzo krótkie cykle pracy. W tym przypadku zniszczenie następuje na skutek przegrzania kondensatora.

Uszkodzony kondensator startu musi być wymieniony na nowy. Wymiany kondensatora dokonujemy, bazując na następujących informacjach: wartości mikrofaradów – pojemności (μF) i napięciu zasilania. Przy wymianie kondensatora starajmy się wymienić uszkodzony kondensator na nowy, który cechuje się tą samą wartością μF i napięcia. Często się jednak zdarza, że nie mamy w naszym zestawie części kondensatora, który jest taki sam, jak kondensator uszkodzony. W takim przypadku możemy zainstalować kondensator, którego wartość znamionowa μF nie jest wyższa od wartości znamionowej μF kondensatora uszkodzonego o więcej niż 20%. Nie wolno użyć kondensatora o mniejszej znamionowej wartości μF niż kondensator uszkodzony. Jeżeli chodzi o wartość znamionową napięcia zasilania nowego kondensatora, nie może ona być niższa od wartości znamionowej zasilania kondensatora uszkodzonego. Dopuszcza się zainstalowanie kondensatora o wyższej wartości znamionowej napięcia. 

Jeżeli nie mamy odpowiedniego kondensatora, dopuszczalne jest użycie kilku kondensatorów połączonych szeregowo lub równolegle.

• ƒƒJak dobrać kondensatory połączone szeregowo? Do obliczenia wartości pojemności połączonych szeregowo kondensatorów użyć należy wzoru: 1/Cnowy = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 +…ƒƒ
• Jak dobrać kondensatory połączone równolegle? Jeżeli podłączamy kondensatory równolegle ich ostateczną wartość pojemności wyliczamy z zależności: Cnowy = C1 + C2 + C3 +…

Wymieniając kondensator startu, zalecałbym również wymianę przekaźnika ze względu na możliwość uszkodzenia styków.

• ƒƒJak ocenić czy kondensator jest uszkodzony? Jeżeli kondensator jest uszkodzony, z reguły jego górna pokrywa zostaje zniszczona. Jest to pierwszy objaw zniszczenia. W przypadku wątpliwości zalecałbym sprawdzenie kondensatora, używając przyrządu do sprawdzania kondensatorów lub omomierz.

Sprawny kondensator rozruchu, zapewni długotrwałą pracę sprężarki.

Andrzej WESOŁOWSKI
były pracownik Carrier,
York i Embraco, USA

Literatura

Schematy elektryczne zaczerpnięte z materiałów firmy Embraco.