Dispositivo electrónico para controlar una bomba de descarga accionada por un motor eléctrico síncrono con un rotor de imanes permanentes.

Bomba de descarga accionada por un motor eléctrico síncrono con un rotor (3) de imanes permanentes y que comprende un dispositivo (10) electrónico de control para interrumpir la operación de bombeo y que comprende al menos un controlador (1) que recibe en su entrada una señal (5) de sincronización de la tensión de alimentación del motor (V) y al menos una segunda señal (7) que es proporcional a la corriente absorbida por el motor,

para accionar en su salida un conmutador (6) que está conectado en serie a uno de los devanados del motor, siendo dicho conmutador un conmutador (11) bidireccional, caracterizada porque dicho conmutador bidireccional comprende un RCS (11) que es el elemento central de un puente de cuatro diodos de potencia.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03425653.

Solicitante: ASKOLL HOLDING S.R.L..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA INDUSTRIA, 30 36031 POVOLARO DI DUEVILLE (VICENZA) ITALIA.

Inventor/es: MARIONI, ELIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F04D13/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04D BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección de combustible para motores F02M; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › F04D 13/00 Instalaciones o sistemas de bombeo (su control F04D 15/00; bombeo simultáneo de líquidos y de fluidos compresibles F04D 31/00). › estando la bomba accionada por electricidad.
  • F04D15/02 F04D […] › F04D 15/00 Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo. › Parada de bombas, o accionamiento de válvulas en caso de funcionamiento indeseable.
  • H02P25/02 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.H02P 25/00 Disposiciones o métodos para el control de motores de CA caracterizados por la clase de motor de CA o por detalles estructurales. › caracterizados por la clase de motor.
  • H02P27/02 H02P […] › H02P 27/00 Disposiciones o métodos para el control de motores de CA caracterizados por la clase de voltaje de alimentación (de dos o más motores H02P 5/00; de motores síncronos con conmutadores electrónicos H02P 6/00; de motores de CC H02P 7/00; de motores paso a paso H02P 8/00). › utilizando un voltaje de alimentación de frecuencia constante y amplitud variable.

PDF original: ES-2378661_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo electrónico para controlar una bomba de descarga accionada por un motor eléctrico síncrono con un rotor de imanes permanentes Campo de aplicación La presente invención se refiere, en su aspecto más general, a una bomba de descarga síncrona, es decir una bomba accionada por un motor eléctrico síncrono con un rotor de imanes permanentes, particularmente del tipo incorporado en un electrodoméstico.

En particular, esta invención se refiere a un dispositivo electrónico para controlar dicha bomba y del tipo que comprende al menos un controlador que recibe en su entrada una señal de sincronización de la tensión de suministro del motor y al menos una segunda señal que es proporcional a la corriente absorbida por el motor, para accionar en su salida un conmutador que está conectado en serie a uno de los devanados del motor.

Técnica anterior Se conoce ampliamente que algunos electrodomésticos, tales como lavadoras y lavavajillas, están dotados de bombas que sirven para descargar hacia fuera fluidos que comprenden agua y residuos de lavado.

Estos fluidos no se acumulan de una manera constante y predecible según los programas de lavado; por consiguiente, a menudo sucede que las bombas de descarga se hacen funcionar durante un tiempo predeterminado, descargando líquidos así como aire y agentes espumantes. En esencia, la bomba de descarga puede funcionar aspirando una mezcla de aire-agua.

Durante el periodo de tiempo en el que se produce este tipo de operación, el ruido producido por la bomba aumenta considerablemente.

Para intentar remediar este inconveniente, la técnica anterior sugiere aplicar circuitos de control electrónico a las bombas que puedan regular su funcionamiento en condiciones críticas.

En la práctica, en cuanto se produce un estado de funcionamiento con aspiración de mezcla de aire-agua, el dispositivo de control electrónico interrumpe la operación de bombeo (es decir interrumpe el funcionamiento del motor eléctrico síncrono) durante un cierto tiempo. El periodo de interrupción está predeterminado y depende del electrodoméstico en el que se use la bomba.

La interrupción puede durar incluso algunos segundos, tras los cuales la bomba se reinicia suponiendo que, entre tanto, se ha acumulado una cantidad considerable de líquido, suficiente para evitar el funcionamiento con carga parcial, que es ruidoso y también inestable.

Hay diferentes modos de funcionamiento dependiendo del tipo de electrodoméstico. En cualquier caso, el dispositivo de control electrónico puede reconocer el estado de funcionamiento de aire-agua y, por consiguiente, puede interrumpir la operación de bombeo.

La figura 1 muestra esquemáticamente una primera realización de un dispositivo electrónico del tipo conocido que muestra cómo la etapa de arranque del motor síncrono se regula según una señal de sincronización de red y una señal proporcionada por un sensor de posición de rotor de efecto Hall.

Tal como se muestra en la figura 1, un dispositivo de control electrónico, controlador 1, recibe en su entrada una señal 4 procedente de un sensor 2 de posición de rotor del motor 3, y una señal 5 de sincronización de red. El controlador 1 acciona un conmutador 6 de potencia estática, por ejemplo un TRIAC que está conectado en serie a uno de los devanados del estátor.

Tal como se conoce, el sensor 2 de posición, que en el caso de un motor síncrono de imanes permanentes puede ser, de manera muy conveniente, un sensor de efecto Hall, proporciona un ángulo que coincide, salvo por una constante, con el ángulo de carga 8.

Por ejemplo, con un sensor 2 de Hall digital puede medirse el paso del pico de flujo magnético del rotor. Sabiendo que éste último está retrasado 90º con respecto a la fuerza contraelectromotriz, el ángulo de carga8 puede determinarse con precisión como un desfase entre la tensión aplicada a los terminales del motor 3. Esta tensión se conoce por medio de la señal 5 de sincronización de red.

El desfase 8 se determina por tanto por el controlador 1 tomando como referencia la señal 5 de sincronización de red que es una señal de onda cuadrada, con flancos ascendente y descendente que coinciden con el paso por cero de la tensión de alimentación.

Las figuras 2 y 3 muestran dos diagramas vectoriales de la tensión V, de la corriente I y de la fuerza contraelectromotriz E, en relación con dos condiciones de funcionamiento diferentes en las que el ángulo de carga 8 es diferente.

La figura 2 muestra esquemáticamente un diagrama vectorial que permite comprender mejor los cálculos realizados en el controlador 1

X indica la inductancia del devanado del estátor;

R es la resistencia de estos devanados;

I es la corriente de alimentación;

V es la tensión de alimentación;

8 es el angulo de carga;

q es el desfase entre la tensión de alimentación y la corriente;

Eo es la fuerza contraelectromotriz.

La figura 3 muestra el mismo diagrama pero en relación con una condición operativa diferente con un ángulo de carga diferente.

En la práctica, con el dispositivo electrónico de la figura 1, es fácil detectar el funcionamiento de aire-agua, ya que el ángulo de carga 8 varia considerablemente con respecto al funcionamiento normal.

Los diferentes modos de funcionamiento que van a identificarse son muy distintos; por ejemplo, funcionamiento con carga plena regular y funcionamiento de aire-agua, para poder apagar entonces la bomba en este último caso para evitar ruidos inútiles.

Durante estos dos funcionamientos diferentes, incluso en diversas condiciones de tensión y prevalencia, se obtienen ángulos de carga 8 muy diferentes, lo que explica variaciones más razonables, aunque significativas, del ángulo de desfase entre la tensión y la corriente q, tal como se muestra en los diagramas de las figuras 2 y 3.

Basándose en las consideraciones anteriores, es posible preparar un dispositivo electrónico dispuesto para únicamente para leer el desfase entre la tensión y la corriente, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 4.

Después de todo, el desfase entre la señal 5 de sincronización y una señal 7 de corriente, convenientemente adoptada y cuadrada, se mide mediante un sensor 8.

Al ser posible equipar el controlador 1 con medios lógicos y/o de cálculo, no es muy costoso comparar la estabilidad de medición de dicho desfase en un periodo de tiempo conveniente, un índice de operación de bombeo con carga plena estable, con una posible inestabilidad, un determinado índice de operación de bombeo de aire-agua.

Se obtiene como resultado por tanto una posibilidad adicional, que también puede usarse para obtener una confirmación, de identificar la diferencia entre los dos estados en cuestión, permitiendo alcanzar el modo de funcionamiento deseado. La bomba funciona en un modo silencioso y con carga plena y se apaga cuando se acumula una cierta cantidad de aire en la bobina de la bomba; tras un cierto tiempo, cuando la cantidad de agua es suficiente para la descarga de una manera estable y silenciosa, la bomba se reinicia.

Aunque son ventajosos desde diferentes puntos de vista, los circuitos electrónicos anteriormente descritos presentan algunos inconvenientes; por ejemplo son delicados desde el punto de vista de los ruidos, ya que proporcionan bloques de regulación de señal compleja y/o muy amplificada.

Además, la demanda urgente de reducción de costes impone el uso de componentes sencillos y no muy costosos pero que puedan garantizar una fiabilidad de funcionamiento y una vida útil de la bomba larga.

En este contexto, cabe indicar que cuando la bomba se acciona mediante un TRIAC, véase por ejemplo el documento EP-A-0574823, también debe proporcionarse una costosa protección térmica de la propia bomba, debido a los estrictos tests de fiabilidad a los que se somete la bomba. De hecho los TRIAC se someten a test de fallo de tipo "modo de diodo" que mantienen el rotor bloqueado y estas condiciones de funcionamiento dejan los devanados del motor activos con un consiguiente sobrecalentamiento de la bomba y riesgo de daño permanente.

El problema que subyace a la presente invención es proporcionar una bomba de descarga para controlar un motor síncrono, particularmente para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Bomba de descarga accionada por un motor eléctrico síncrono con un rotor (3) de imanes permanentes y que comprende un dispositivo (10) electrónico de control para interrumpir la operación de bombeo y que comprende al menos un controlador (1) que recibe en su entrada una señal (5) de sincronización de la tensión de alimentación del motor (V) y al menos una segunda señal (7) que es proporcional a la corriente absorbida por el motor, para accionar en su salida un conmutador (6) que está conectado en serie a uno de los devanados del motor, siendo dicho conmutador un conmutador (11) bidireccional, caracterizada porque dicho conmutador bidireccional comprende un RCS (11) que es el elemento central de un puente de cuatro diodos de potencia.

2. Bomba de descarga según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho dispositivo (10) electrónico de control está fabricado de manera monolíticamente integrada.

3. Bomba de descarga según la reivindicación 1, caracterizada porque está asociada con un sensor térmico montado en una placa (18) de alojamiento del dispositivo (10) .


 

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