Procedimiento y dispositivo para arrancar un motor eléctrico.

Procedimiento para el arranque de un motor eléctrico (100), que presenta un rotor,

caracterizado por las etapas siguientes:

- accionamiento del rotor con un primer par motor en un primer sentido de giro, en el que el valor máximo del primer par motor no es mayor que un contra par motor máximo, que se opone a la rotación del rotor, de manera que el rotor se para en una primera posición de parada,

- partiendo desde la primera posición de parada, accionamiento del rotor en un segundo sentido de giro, opuesto al primer sentido de giro, hasta que el rotor se para en una segunda posición de parada predeterminada; y

- partiendo desde la segunda posición de parada, arranque del motor en el primer sentido de giro.

Procedimiento y dispositivo para arrancar un motor eléctrico

La presente invención se refiere a un procedimiento así como a un dispositivo para arrancar un motor eléctrico.

Los motores de corriente continua sin escobillas, designados también como motores BLDC (del inglés: brush-less direct current motor"), se utilizan, por ejemplo, como accionamiento de compresor en frigoríficos. Tales motores eléctricos presentas secciones de arrollamiento y un rotor, que comprende un imán permanente. Si las secciones de arrollamiento son recorridas por una corriente, entonces generan un campo magnético, que ejerce un par motor sobre el imán permanente y de esta manera desplaza el rotor en movimiento. A través de la activación alterna de las diferentes secciones del arrollamiento en el motor se genera un campo magnético giratorio, que acciona de esta manera el rotor.

Muchos accionamientos, como por ejemplo accionamientos de compresor en frigoríficos tienen un perfil de carga irregular, lo que significa que la carga accionada por él varía durante una revolución completa del motor, de manera que el par motor máximo a aplicar por el motor puede ser un múltiplo del par motor medio. Por lo tanto, durante el arranque del motor es ventajoso llevar el rotor en primer lugar a una posición claramente definida, para que el rotor haya recorrido ya un ángulo de giro lo más grande posible y se haya acelerado a un par motor lo más grande posible, antes de que aparezca el par motor máximo.

Una posibilidad para posicionar el rotor es impulsar las secciones de arrollamiento del motor a través de activación con una posición determinada del conmutador con una corriente constante definida, es decir, a través del ajuste de una posición eléctrica determinada. Una corriente definida conduce a un campo magnético determinado, en el que el rotor está alineado con su imán permanente. Sin embargo, en este caso es problemático que con este modo de proceder no se conoce la posición mecánica exacta en motores con más de una pareja polar. Así, por ejemplo, a una posición eléctrica determinada en un motor de 6 polos, como se emplea con frecuencia para compresores de refrigerador, corresponden tres posiciones mecánicas diferentes, que están desplazadas en cada caso en un ángulo de giro de 12° entre sí. En función de la posición de partida, el rotor adopta en este caso la posición mecánica más próxima a esta posición de partida. Esto conduce, sin embargo, a que el motor solamente se ponga en marcha en una de las tres posiciones mecánicas posibles desde la posición óptima de partida, en cambio en las otras dos posiciones mecánicas el ángulo de giro es menor hasta la carga máxima. En este último caso, puede suceder que el motor cuando alcanza la carga máxima no aplica todavía el par motor necesario para superarla y, por lo tanto, permanece colgado y falla el arranque. Eventualmente son necesarios entonces varios intentos de arranque para poner en marcha el motor.

En concreto, es posible prever sensores adicionales, que suministran una información sobre la posición exacta del rotor, pero tal solución va unida con costes adicionales para tales sensores.

La publicación DE 698 3 885 T2 publica un dispositivo de control para motores eléctricos, en el que una unidad de control predetermina para las instalaciones de conmutación una frecuencia de conmutación y una duración de la conmutación, que están establecidas de tal manera que el valor de la tensión, que se aplica realmente a los arrollamientos, es aquél que corresponde independientemente del estado de conmutación de las instalaciones de conmutación al número de revoluciones y al par motor, que son requeridos por el motor eléctrico.

La publicación DE 4 9 258 C2 publica un procedimiento y un circuito de regulación electrónica para el arranque de un motor de corriente continua sin escobillas.

La publicación DE 6 25 99 T2 publica un sistema de arranque para un motor eléctrico, que se puede instalar en el interior de la carcasa de un compresor de refrigeración hermético.

La publicación DE 12 15428 A1 publica un procedimiento para la determinación de la posición del rotor de un motor síncrono. En este caso se bloquea en primer lugar el "rotor del motor síncrono por medio de un freno" o se retiene a través de fricción adhesiva alta. Entonces cuando el freno está activado, se aplica una pluralidad de vectores de corriente con diferente posición angular en el motor síncrono. La desviación se puede atribuir a la elasticidad del árbol, en el que inciden el rotor y el freno o bien la fuerza de retención del freno se puede considerar como fuerza de resorte para desviaciones muy pequeñas.

La publicación US 4.565.957 publica un procedimiento y un sistema para el arranque de un inversor-SCR conmutado. En este caso, el rotor es girado a través de la generación de campos magnéticos a una primera posición, luego es girado a una segunda posición, de manera que el rotor se mantiene completamente en cada una de estas posiciones. El motor puede accionar de acuerdo con el documento US 4.565.957 un compresor con gran capacidad para un sistema de climatización industrial.

Por lo tanto, un cometido de la presente invención es preparar un procedimiento y un dispositivo para arrancar un motor eléctrico con secciones de arrollamientos con un rotor, con los que se posibilita un arranque seguro del motor

eléctrico también sin conocimiento de la posición inicial del rotor.

De acuerdo con una configuración, un procedimiento para el arranque de un motor eléctrico, en particular de un motor de corriente continua sin escobillas, que presenta secciones de arrollamiento y un rotor, comprende las etapas siguientes:

accionamiento del rotor con un primer par motor en un primer sentido de giro, en el que el valor máximo del primer par motor no es mayor que un contra par motor máximo, que se opone a la rotación del rotor, de manera que el rotor se para en una primera posición de parada,

partiendo desde la primera posición de parada, accionamiento del rotor en un segundo sentido de giro, opuesto al primer sentido de giro, hasta que el rotor se para en una segunda posición de parada predeterminada; y

partiendo desde la segunda posición de parada, arranque del motor en el primer sentido de giro.

Con este procedimiento se puede desplazar el rotor en primer lugar a una posición definida también cuando se desconoce la posición inicial, para acelerar desde allí con un perfil de arranque óptimo.

El motor eléctrico puede ser un motor de corriente continua sin escobillas, que presenta secciones de arrollamientos, de manera que el rotor es accionado porque las secciones de arrollamiento son impulsadas con corrientes de excitación.

El rotor puede ser accionado con una señal modulada en la amplitud del impulso, en particular con una señal de corriente modulada en la amplitud del impulso. En este caso, el ciclo de trabajo y/o la sincronización de la señal modulada en la amplitud del impulso están seleccionados de tal forma que el valor máximo del primer par motor no es mayor que el contra par motor máximo.

Antes de alcanzar la primera y/o la segunda posición de parada, se acciona el motor eléctrico en el modo paso a paso. De esta manera se puede desplazar el motor eléctrico de forma controlada a la primera y/o a la segunda posición de parada.

La segunda posición de parada se encuentra en una zona angular de o a 9°, con preferencia de 3° a 6°, de manera preferida de 35° a 45° detrás de la posición correspondiente al contra par motor máximo. De esta manera se puede garantizar un ángulo de arranque largo hasta la aparición del contra par motor máximo.

Durante el arranque del motor, partiendo desde la segunda posición de parada, se puede generar un segundo par motor creciente. De este modo se puede elevar el par motor de manera sucesiva a un par motor suficientemente alto para salvar el contra par motor máximo. En este caso, el segundo par motor se puede elevar linealmente paso a paso. No obstante, de manera alternativa también es posible que el gradiente del segundo par motor se incremente con el tiempo. De este modo se puede adaptar la curva del par motor generado a la curva del perfil de carga o bien del contra par motor.

El par motor puede seguir una rampa de arranque, en cuyo extremo se conmuta al modo de conmutación automática, de manera que al final de la rampa de arranque el contra par motor es menor que la mitad, con preferencia menos que un tercio del contra par motor máximo. De este modo, se puede conmutar precozmente antes el contra par motor máximo al modo de conmutación automática.

El motor eléctrico puede ser accionado en primer... [Seguir leyendo]

1.- Procedimiento para el arranque de un motor eléctrico (1), que presenta un rotor, caracterizado por las etapas siguientes:

accionamiento del rotor con un primer par motor en un primer sentido de giro, en el que el valor máximo del primer par motor no es mayor que un contra par motor máximo, que se opone a la rotación del rotor, de manera que el rotor se para en una primera posición de parada,

partiendo desde la primera posición de parada, accionamiento del rotor en un segundo sentido de giro, opuesto al primer sentido de giro, hasta que el rotor se para en una segunda posición de parada predeterminada; y

partiendo desde la segunda posición de parada, arranque del motor en el primer sentido de giro.

2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el motor eléctrico (1) presenta secciones de arrollamiento (13), y el motor es accionado, siendo impulsadas las secciones de arrollamiento (13) con corrientes de excitación (41, 42, 43).

3 - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el rotor es accionado con una señal modulada en la amplitud del Impulso, en particular con una señal de la corriente modulada en la amplitud del impulso.

4 - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el ciclo de trabajo y/o la sincronización de la señal modulada en la amplitud del Impulso están seleccionados de tal forma que el valor máximo del primer par motor no es mayor que el contra par motor máximo.

- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes de alcanzar la primera y/o la segunda posición de parada, se acciona el motor eléctrico (1) en el modo paso a paso.

6 - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda posición de parada se encuentra en una zona angular de o a 9°, con preferencia de 3° a 6°, de manera preferida de 35° a 45° detrás de la posición correspondiente al contra par motor máximo.

7.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante el arranque del motor, partiendo desde la segunda posición de parada se genera un segundo par motor creciente.

8.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo par motor se eleva paso a paso linealmente.

9.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el gradiente del segundo par motor se incrementa con el tiempo.

1.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el par motor sigue una rampa de arranque, en cuyo extremo se conmuta al modo de conmutación automática, de manera que al final de la rampa de arranque el contra par motor es menor que la mitad, con preferencia menos que un tercio del contra par motor máximo.

11- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor eléctrico se arranque en primer lugar en el modo de corriente, y cuando se alcanza un número máximo de revoluciones se conmuta al modo de tensión.

12.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes del accionamiento del rotor con el primer par motor, se retiene el rotor durante un periodo de tiempo determinado en una posición de reposo.

13.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor eléctrico (1) se utiliza como accionamiento para un compresor, en particular en un frigorífico, de manera que el contra par motor máximo corresponde al contra par motor en el punto de compresión.

14.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor eléctrico (1) es accionado a través de la aplicación de señales de control (X1 -X6), de manera que en un primer intento de arranque se determinan las señales de control (X1 - X6) con la ayuda de parámetros para un estado con un primer contra par motor máximo, y en un segundo intento de arranque que sigue al primer intento de arranque se determinan las señales de control (X1 - X6) con la ayuda de parámetros para un estado con un segundo contra par motor máximo, de manera que el segundo contra par motor máximo es mayor que el primer contra par motor

máximo.

15.- Procedimiento para el arranque de un motor eléctrico (1), que presenta secciones de arrollamientos (13) y un rotor, caracterizado por las siguientes etapas:

- generación de un par motor, que mueve el rotor en un primer sentido de giro, para arrancar el motor eléctrico (1);

- en el caso de que el arranque del motor eléctrico (1) no se realice con éxito, realización del procedimiento de

acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14.

16.-. Dispositivo para arrancar un motor eléctrico, que presenta un rotor, configurado para el accionamiento del rotor con un primer par motor en un primer sentido de giro, en el que un valor máximo del primer par motor no es mayor que un contra par motor máximo, que se opone a la rotación del rotor, de manera que el rotor se para en una

primera posición de parada; configurado para el accionamiento del rotor a partir de la primera posición de parada en un segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro, hasta que el rotor se para en una segunda posición de parada predeterminada; y configurado para arrancar el rotor a partir de la segunda posición de parada en el primer sentido de giro, de manera que el motor eléctrico (1) está configurado como accionamiento para un compresor, en particular en un frigorífico, en el que el contra par motor máximo corresponde al contra par motor en el punto de 15 compresión.

17.- Motor eléctrico que presenta un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 16.