9. Ηλεκτρικό Σύστημα Συμπιεστών Ανάλογα με την κατασκευή τους και το είδος του εναλλασσόμενου ρεύματος που απαιτούν για τη λειτουργία τους, οι ηλεκτροκινητήρες διακρίνονται σε: Μονοφασικούς. Τριφασικούς. Στους ηλεκτροκινητήρες το ηλεκτρικό ρεύμα παράγει στρεφόμενα μαγνητικά πεδία, που αναγκάζουν το δρομέα να περιστραφεί έτσι μετατρέπεται η ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική. Τα στρεφόμενα μαγνητικά πεδία παράγονται από κατάλληλα τυλίγματα ηλεκτρικών αγωγών μέσα και γύρω από τους οπλισμούς των ηλεκτρομαγνητών του στάτη. Ηλεκτρικά τυλίγματα, ανάλογα με τον κινητήρα, υπάρχουν είτε μόνο στο στάτη ή και στο δρομέα. Όταν ο κινητήρας έχει τυλίγματα μόνο στο στάτη, ενώ ο δρομέας δεν έχει εμφανή τυλίγματα, τότε λέγεται επαγωγικός κινητήρας ή κινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα. Και οι επαγωγικοί κινητήρες όμως έχουν στο δρομέα ράβδους από χαλκό ή αλουμίνιο στις οποίες επάγεται ρεύμα. Με το ρεύμα αυτό και με το στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του ακίνητου κελύφους παράγονται οι μηχανικές δυνάμεις που στρέφουν τον άξονα. Ακριβέστερα όμως, επαγωγικός κινητήρας είναι ο ηλεκτροκινητήρας, που τροφοδοτείται μόνο στο ένα του τύλιγμα (συνήθως στο στάτη) από το δίκτυο ενώ δημιουργεί ρεύμα εξ επαγωγής σε ένα τύλιγμα (συνήθως στο δρομέα) το οποίο δεν τροφοδοτείται από το δίκτυο. Οι επαγωγικοί κινητήρες, που ανήκουν στην κατηγορία των ασυγχρόνων κινητήρων, είναι πολύ διαδεδομένοι, γιατί κατασκευάζονται πιο εύκολα και είναι πιο φθηνοί από άλλους τύπους. Παρουσιάζουν όμως μια μικρή μεταβολή του αριθμού στροφών, ανάλογα προς το φορτίο τους. Οι επαγωγικοί κινητήρες δεν είναι απαραίτητο να έχουν υποτυπώδη μορφή τυλίγματος στο δρομέα. Ορισμένοι τύποι επαγωγικών κινητήρων έχουν περίπου κανονικό ηλεκτρικό τύλιγμα και στο δρομέα, το οποίο όμως χρησιμεύει και για την εκκίνηση του κινητήρα. Έτσι το τύλιγμα του δρομέα τροφοδοτείται αρχικά με ρεύμα και στη συνέχεια, μετά την εκκίνηση του κινητήρα, αποσυνδέεται από το δίκτυο και βραχυκυκλώνεται. Η μεταγωγή γίνεται με φυγοκεντρικό μηχανισμό, ο οποίος ενεργοποιείται ανάλογα με τον αριθμό περιστροφών του άξονα. Βέβαια, οι κινητήρες που δεν διαθέτουν τύλιγμα στο δρομέα, είναι εφοδιασμένοι με άλλα συστήματα εκκινήσεως. Ανάλογα με τη διαμόρφωση των συστημάτων αυτών έχουν αναπτυχθεί και αντίστοιχοι τύποι επαγωγικών ασυγχρόνων ηλεκτροκινητήρων. Τα χαρακτηριστικά μεγέθη του ηλεκτρικού δικτύου είναι η τάση του και η συχνότητα, τα οποία έχουν αντίστοιχα ονομαστικές τιμές 220 V και 50 Hz. Οι τιμές όμως αυτές και ιδίως η τάση μπορεί να κυμαίνονται με την πάροδο του χρόνου λόγω αλλαγής των φορτίων της περιοχής, ή της γενικότερης καταστάσεως του δικτύου. Τόσο η μεταβολή της τάσεως όσο και η μεταβολή της συχνότητας προκαλούν μεταβολές στη λειτουργία του επαγωγικού κινητήρα. Ιδιαίτερα επικίνδυνη είναι η πτώση της τάσεως που προκαλεί αύξηση του ρεύματος και υπερθέρμανση του κινητήρα. Οι περισσότεροι μονοφασικοί κινητήρες, εκτός από το τύλιγμα λειτουργίας, χρησιμοποιούν και ένα δεύτερο τύλιγμα για την εκκίνησή τους. Το δεύτερο αυτό τύλιγμα πρέπει να τροφοδοτείται με ηλεκτρικό ρεύμα, που βρίσκεται σε διαφορά φάσεως, σε σχέση με το ρεύμα του κύριου τυλίγματος, ώστε ο κινητήρας, κατά την εκκίνηση, να μοιάζει περίπου με διφασικό. Η διαφορά αυτή φάσεως δημιουργείται είτε από την αυτεπαγωγή του τυλίγματος εκκινήσεως, η οποία σκοπίμως κατασκευάζεται διαφορετική από την αντίστοιχη του τυλίγματος λειτουργίας, είτε με την τοποθέτηση εν σειρά προς το τύλιγμα εκκινήσεως κατάλληλου πυκνωτή ή και αντιστάσεως. Σε ορισμένους τύπους κινητήρων, το τύλιγμα εκκινήσεως παραμένει σε χρήση και 55
κατά τη λειτουργία, αφού γίνει κατάλληλη αλλαγή συνδεσμολογίας, μετά φυσικά από την εκκίνηση. Κάθε μορφή κινητήρα έχει διαφορετικές χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας και είναι καταλληλότερη για ορισμένες εφαρμογές. 9.1 Μονοφασικών Οι μονοφασικοί κινητήρες συνδέονται με τη μία φάση του δικτύου (22 0 V), με τον ουδέτερο, και με τη γείωση του συστήματος για την προστασία των μεταλλικών μερών τους. Οι τέσσερεις συνηθέστεροι τρόποι ηλεκτρικής συνδεσμολογίας οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την εκκίνηση μονοφασικών συμπιεστών ψύξης και κλιματισμού, καθώς και τα εξαρτήματα σε κάθε περίπτωση, είναι: Α. Οι κινητήρες με βοηθητικό τύλιγμα μεγάλης ωμικής αντίστασης (RSIR), ή βοηθητικής φάσης, (Συμπιεστής, Κύριο τύλιγμα, Βοηθητικό τύλιγμα, θερμικό, ρελέ έντασης,). Β. Οι κινητήρες με πυκνωτή εκκίνησης (CSIR), (Συμπιεστής, Κύριο τύλιγμα, Βοηθητικό τύλιγμα, θερμικό, ρελέ εκκίνησης, πυκνωτής εκκίνησης). Γ. Οι κινητήρες με πυκνωτές εκκίνησης και λειτουργίας (CSR), (Συμπιεστής, Κύριο τύλιγμα, Βοηθητικό τύλιγμα, θερμικό, ρελέ τάσης, πυκνωτής εκκίνησης, πυκνωτής λειτουργίας). Δ. Οι κινητήρες με μόνιμο πυκνωτή στην περιέλιξη εκκίνησης (PSC). (Συμπιεστής, Κύριο τύλιγμα, Βοηθητικό τύλιγμα, θερμικό, πυκνωτής συνεχούς λειτουργίας). Η χρησιμότητα του ρελαί εκκίνησης ενός μονοφασικού συμπιεστή είναι να συνδέει την βοηθητική περιέλιξη κατά την εκκίνηση και να την αποσυνδέει, μόλις ο κινητήρας έχει πάρει το 80-85% των ονομαστικών στροφών του. (περίπου μετά από 3-4 δευτερόλεπτα). Η χρησιμότητα του θερμικού προστασίας σ' ένα συμπιεστή είναι όταν για κάποιο λόγο ο συμπιεστής τραβήξει μεγαλύτερη ένταση από την κανονική ή τείνει να ξεπεράσει τα όρια θερμοκρασίας που προβλέπονται από τον κατασκευαστή, το διμεταλλικό έλασμα ( ή διμεταλλικός δίσκος) παραμορφώνεται και οι επαφές ανοίγουν, διακόπτοντας το ηλεκτρικό ρεύμα τροφοδότησης του συμπιεστή. Όταν η θερμοκρασία στο θερμικό πέσει στα προβλεπόμενα όρια, οι επαφές κλείνουν με την βοήθεια του διμεταλλικού ελάσματος και το ηλεκτρικό κύκλωμα αποκαθίσταται και ο συμπιεστής επαναλειτουργεί. Τα είδη των πυκνωτών που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική συνδεσμολογία των μονοφασικών συμπιεστών είναι δυο ειδών: Α. Πυκνωτές εκκίνησης: Σκοπός τους, είναι η αύξηση της ροπής εκκίνησης των συμπιεστών. Είναι ηλεκτρολυτικού τύπου και δεν επιτρέπεται να παραμένουν υπό τάση περισσότερο από 4 έως 5 δευτερόλεπτα. Το εξωτερικό τους περίβλημα είναι από χαρτί ή θερμοπλαστικό υλικό. Συνδέονται σε σειρά με την περιέλιξη εκκίνησης και βγαίνουν εκτός λειτουργίας μετά την εκκίνηση με τη βοήθεια του ρελέ εκκίνησης. Αν μάλιστα αυτό είναι τάσης, ο πυκνωτής στα άκρα του φέρει προστατευτική αντίσταση 15 έως 18 ΚΩμ, 2 W, για την εκφόρτιση του Β. Πυκνωτές λειτουργίας: Σκοπός τους, είναι η βελτίωση των χαρακτηριστικών λειτουργίας των συμπιεστών. (βελτιώνουν το συνφ και οι κινητήρες τραβούν λιγότερο ρεύμα). Είναι τύπου ελαίου και παραμένουν στο κύκλωμα καθ όλη τη διάρκεια λειτουργίας του κινητήρα. Κύριο εξωτερικό τους γνώρισμα είναι το μεταλλικό τους περίβλημα. Συνδέονται δε παράλληλα προς τις δύο περιελίξεις. 56
Ηλεκτρολογική σύνδεση για εκκίνηση συμπιεστή (περίπτωση RSIR) Ηλεκτρολογική σύνδεση για εκκίνηση συμπιεστή (περίπτωση CSIR) Ηλεκτρολογική σύνδεση για εκκίνηση συμπιεστή (περίπτωση PSC) 57
Ένας συμπιεστής λέμε ότι είναι βραχυκυκλωμένος όταν έχοντας μετρήσει κάποια από τις επαφές των περιελίξεων, η αντίσταση του είναι μηδενική δηλαδή το πολύμετρό μας, έδειξε μηδέν και διατηρήθηκε στο μηδέν. Ένας συμπιεστής λέμε ότι έχει διαρροή όταν έχουμε μετρήσει κάποια από τις επαφές των περιελίξεων και η αντίσταση της, στο πολύμετρό μας, έδειξε άπειρο (δεν κινήθηκε καθόλου) και διατηρήθηκε στο άπειρο. Τα τυλίγματα ενός μονοφασικού συμπιεστή είναι το κύριο (κύρια περιέλιξη) (CR) και το βοηθητικό (βοηθητική περιέλιξη) (CS). Την μεγαλύτερη ωμική αντίσταση την έχει η βοηθητική περιέλιξη γιατί με αυτό τρόπο δημιουργεί τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την ανάπτυξη στρεφομένου μαγνητικού πεδίου το οποίο είναι απαραίτητο για την εκκίνηση του ηλεκτροκινητήρα. 9.2 Τριφασικών Οι τριφασικοί κινητήρες λειτουργούν και με τις τρεις φάσεις του δικτύου και πολλές φορές χρησιμοποιούν και τον ουδέτερο αγωγό του. Η τάση μεταξύ των φάσεων είναι 380 V, ενώ μεταξύ φάσεως και ουδέτερου 220 V. Οι τριφασικοί κινητήρες συνδέονται προς το δίκτυο με τρεις ή τέσσερις αγωγούς, τρεις αν χρησιμοποιούν μόνο τις τρεις φάσεις και τέσσερις αν χρησιμοποιούν επί πλέον και τον ουδέτερο. Πέρα από αυτούς, χρησιμοποιείται και ο αγωγός γειώσεως - προστασίας μεταλλικών μερών. Έτσι συνολικά ένας τριφασικός κινητήρας συνδέεται με 4 ή 5 αγωγούς προς τη θέση ρευματοδοτήσεώς του. Οι δύο κυριότερες συνδεσμολογίες τριφασικού κινητήρα συμπιεστή είναι: Αστέρα, που συμβολίζεται: (Υ) 220/380V και Τρίγωνο, που συμβολίζεται: (Δ) 220V Η πολική τάση λειτουργίας κατά τρίγωνο είναι 220V, ενώ η πολική τάση κατά αστέρα είναι 380V. Ηλεκτρολογική συνδεσμολογία ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα κατά αστέρα και τάση που επικρατεί σε κάθε τύλιγμα. Ηλεκτρολογική συνδεσμολογία ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα κατά τρίγωνο και τάση που επικρατεί σε κάθε τύλιγμα. 58
Σε ειδικό ταμπελάκι που είναι τοποθετημένο στο κέλυφος ενός συμπιεστή. φαίνονται: (α) Η ένταση του ρεύματος εκκίνησης. (β) Η ένταση του ρεύματος λειτουργίας. (γ) Αν ο συμπιεστής είναι μονοφασικός ή τριφασικός (ένδειξη 230V για τον μονοφασικό και ένα 3 περισπωμένη και 400V για τον τριφασικό). (δ) Για να ελέγξουμε τη σωστή ή μη φόρτιση με ψυκτικό μέσο της ψυκτικής μονάδας που λειτουργεί με αυτό το συμπιεστή χρήσιμο δεδομένο είναι η ένταση ρεύματος, γιατί μετρώντας με μια αμπεροτσιμπίδα καθώς λειτουργεί ο συμπιεστής θα πάρουμε μια ένδειξη της έντασης του ρεύματος λειτουργίας, Αν είναι όσο λέει ο κατασκευαστής, είναι σωστή η φόρτιση με ψυκτικό, αν είναι διαφορετική τότε χρειάζεται φόρτιση (μικρότερη ένδειξη) ή αφαίρεση (μεγαλύτερη ένδειξη) ψυκτικού. 9.3 Ερωτήσεις 1 Να γράψετε (ονομαστικά) τους τέσσερεις συνηθέστερους τρόπους ηλεκτρικής συνδεσμολογίας οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την εκκίνηση μονοφασικών συμπιεστών ψύξης και κλιματισμού. Ποια είναι ονομαστικά τα εξαρτήματα της κάθε περίπτωσης; 2 Ποια είναι η χρησιμότητα του ρελαί εκκίνησης στη συνδεσμολογία ενός μονοφασικού συμπιεστή; 3 Ποια είναι η χρησιμότητα του θερμικού προστασίας σε ένα συμπιεστή; 4 Ποια είναι τα είδη των πυκνωτών που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική συνδεσμολογία των μονοφασικών συμπιεστών; Ποιος είναι ο ρόλος τους; 5 Να συνδεθούν τα ακόλουθα τέσσερα ηλεκτρολογικά ώστε να εκκινεί ο συμπιεστής (περίπτωση RSIR) 6 Να συνδεθούν τα ακόλουθα πέντε ηλεκτρολογικά εξαρτήματα - μηχανήματα-συσκευές (κατάλληλα), ώστε να εκκινεί ο συμπιεστής (περίπτωση CSIR). 7 Να συνδεθούν τα ακόλουθα τέσσερα ηλεκτρολογικά ώστε να εκκινεί ο συμπιεστής (περίπτωση PSC) 8 Πότε λέμε ότι ο ηλεκτροκινητήρας ενός μονοφασικού συμπιεστή είναι βραχυκυκλωμένος; 9 Πότε λέμε ότι ο ηλεκτροκινητήρας ενός μονοφασικού συμπιεστή έχει διαρροή; 10 Ποια είναι τα τυλίγματα (περιελίξεις) ενός μονοφασικού συμπιεστή; Πώς συμβολίζονται; Ποιο έχει μεγαλύτερη ωμική αντίσταση και γιατί; 11 Παρακάτω φαίνεται το ειδικό ταμπελάκι που είναι τοποθετημένο στο κέλυφος ενός συμπιεστή. Ζητείται: (α) Η ένταση του ρεύματος εκκίνησης. (β) Η ένταση του ρεύματος λειτουργίας. (γ) Ο συμπιεστής είναι μονοφασικός ή τριφασικός; Αιτιολογήστε. 59