Por que os compressores de refrigeração param quando são desligados e ligados rapidamente; ou, por que preciso esperar três minutos antes de reiniciar meu ar condicionado?

Todos os aparelhos de ar condicionado com os quais trabalhei têm as seguintes palavras:

Antes de reiniciar, aguarde três minutos.

No caso de o compressor do ar condicionado ser desligado e ligado muito rapidamente, o motor do compressor para com um zumbido característico em vez de funcionar e um PTC dispara para parar o compressor ou o disjuntor desarma completamente. O mesmo acontece quando o mesmo é feito em uma geladeira (e, por extensão, qualquer dispositivo que use refrigeração por compressão de vapor).

Por que os compressores de refrigeração param quando são desligados e ligados rapidamente?

O compressor comprime o líquido de arrefecimento em um lado de um circuito fechado. Se você desligar o compressor, ainda terá o lado da carga do circuito fechado cheio de líquido de refrigeração pressurizado. Esse líquido de arrefecimento pressurizado torna muito mais difícil dar partida no motor. Um motor que começa com 0 RPMs deseja consumir grandes quantidades de corrente. Com uma carga adicional no motor (líquido de refrigeração pressurizado), o motor absorve corrente excessiva e não vira.

Os compressores provavelmente estão com vazamentos e, portanto, permitirão que o lado pressurizado diminua lentamente a pressão até que seja igual à pressão entre os dois lados. Se você esperar 3 minutos, espera-se que as pressões se equilibrem e você praticamente não tenha carga quando tentar ligar o motor novamente.

Um compressor operando em velocidade tem um lado do circuito fechado pressurizado e, portanto, está sob carga, mas nesse caso, ele já tem impulso para mantê-lo funcionando. Além disso, na velocidade, o motor não precisa de tanta corrente para continuar girando.

Aqui está um gráfico que descreve o torque do motor de indução e a corrente versus velocidade para ajudar a ilustrar por que isso acontece.

As respostas sobre a pressão acumulada estão corretas, mas há outro aspecto que ainda não foi mencionado. Para que um motor de indução produza torque, ele deve ter dentro de si um campo magnético que está girando a uma velocidade específica (denominada velocidade síncrona). Suponha que um motor específico esteja configurado para funcionar a uma velocidade síncrona de 600rpm a partir da corrente de 60Hz. O campo magnético terá então seis pólos norte e seis pólos sul em um círculo. Quando o fio "quente" é positivo, as bobinas tentam acionar o campo magnético para que os pólos norte estejam nas posições de 12, 2, 4, 6, 8 e 10 horas, enquanto os pólos sul estão em 1 , 3, 5, 7, 9 e 11 horas. Quando o fio "quente" é negativo, as bobinas tentam conduzir o campo para que os pólos sejam o oposto. Se o motor estiver girando no sentido horário ligeiramente abaixo das 600rpm e um polo específico estiver na posição das 3 horas em algum ponto do tempo, 1/120 segundos depois esse polo estará quase na posição das 4 horas e o motor será enrolado tentará puxá-lo o resto do caminho. Se o motor estivesse girando no sentido anti-horário, um pólo que estivesse às 3 horas em algum momento estaria quase na posição das 2 horas quando as bobinas tentassem puxá-lo o resto do caminho. Observe que as bobinas não se importam com o sentido de rotação do motor - elas dependem de seu momento para isso. então um poste que estava às 3 horas em algum momento estaria quase na posição de 2 horas quando as bobinas tentassem puxá-lo o resto do caminho. Observe que as bobinas não se importam com o sentido de rotação do motor - elas dependem de seu momento para isso. então um poste que estava às 3 horas em algum momento estaria quase na posição de 2 horas quando as bobinas tentassem puxá-lo o resto do caminho. Observe que as bobinas não se importam com o sentido de rotação do motor - elas dependem de seu momento para isso.

Para dar partida nesse motor, é necessário organizar as coisas para que, em vez de simplesmente ir entre duas posições ativas, entre três ou quatro. Normalmente, isso pode ser feito adicionando um capacitor e bobinas adicionais, para que, em uma fase da linha, o motor seja puxado inicialmente para as 12:00, 2:00, etc., mas depois logo depois para 12:10, 2:10, etc. Na próxima fase, ele será puxado para 1:00, 3:00 etc., seguido de 1:10, 3:10 etc. etc. Como 12:10 está um pouco mais próximo de 1:00 do que 11:00, a fase que tenta puxar para números pares aplicará um pouco de torque no sentido horário. Essa quantidade de torque será muito menor, no entanto, do que o que poderia ser produzido se o motor já estivesse girando a uma velocidade significativa.

Os motores de escova CC acionados com uma determinada tensão produzirão torque máximo quando estiverem iniciando ou parando. Da mesma forma, com motores de indução CA que são acionados com várias fases "fortes". A maioria dos motores de compressor alimentados por corrente doméstica, no entanto, produz torque próximo de zero a velocidades próximas de zero. Quando não há contrapressão, os motores não precisam produzir muito torque para começar a se mover; uma vez que estão em movimento, a pressão de retorno aumentará, mas também a capacidade de produzir torque. Logo após a parada de um compressor, no entanto, ele não poderá produzir um torque significativo (pois não está girando), mas será incapaz de se mover sem produzir um torque significativo (devido à contrapressão pré-existente).

Observe que é possível projetar conjuntos de motores de indução acionados por corrente doméstica para ter um alto torque de partida, mas o custo do motor será muito afetado pela quantidade de torque de partida necessária. Se uma aplicação geralmente não requer um alto torque de partida, não há razão para gastar dinheiro extra em um motor que possa produzi-la.

A maioria dos motores de geladeira possui um enrolamento extra apenas para a partida.

Inicialmente, é alimentado por um resistor PTC, que quando frio permite que uma corrente alta flua no enrolamento inicial.

O PTC logo aquece e, com maior resistência, reduz a corrente do enrolamento inicial para um valor insignificante. A corrente contínua mas reduzida mantém o PTC em um estado quente e de alta resistência enquanto o motor funciona.

Ao tentar reiniciar um motor de operação recente, a resistência ainda é muito alta. Somente após o resfriamento por alguns minutos a resistência e, portanto, a corrente de partida retornam ao valor necessário.

Um compressor muito quente (parado) com o PTC próximo pode exigir um pouco mais do que alguns minutos normais para esfriar.

Você precisa do atraso de tempo para que a carga se esgote o suficiente, para que o torque de partida no motor seja reduzido. Isso não acontece se o motor for trifásico, conforme alguns caminhões grandes. Isso também não acontece nos compressores acionados por motores a diesel.

Isso costuma acontecer em motores de indução monofásicos que usam um acionador de partida de capacitor - se a armadura do motor não começar imediatamente a progredir em um ângulo de 90 graus (para coincidir com o ângulo da fase do capacitor / segunda bobina), a armadura do motor retornará a descanse e tente novamente e não atinja o ponto de 90 graus. Isso se repete até que você desligue o motor e aguarde 3 minutos (ou mais) para que a força / carga de compressão diminua um pouco.

Se o compressor reter sua pressão indefinidamente, o motor não reiniciará, mas acredito que os compressores estarão um pouco vazados.