[001]A presente invenção refere-se a um método e a um sistema de controle de um compressor de capacidade variável em um sistema de refrigeração. Mais especificamente, a um método e sistema de partida do compressor que elevem a rotação do compressor a sua rotação máxima (ou a um nível próximo desta) e que façam uso da inércia do motor para superar os torques de carga exigidos.

Descrição do estado da técnica

[002]Compressores de capacidade variável (V _cc) são amplamente utilizados em sistemas de refrigeração para controle da temperatura interna de uma unidade de refrigeração .

[003]Sabe-se que uma das vantagens na utilização deste tipo de compressor reside em uma maior possibilidade de operação do compressor em diferentes faixas de rotação, tais faixas de rotação determinadas por um circuito eletrónico acoplado ao compressor, circuito este denominado de inversor.

[004]Por outro lado, os compressores de capacidade variável (V _cc) podem apresentar problemas em sua operação, principalmente quando se considera o instante de partida do compressor, e mais especificamente sua partida em condições de elevada carga, como o pull down, descongelamento resistivo, descongelamento por gás quente e carga do refrigerador .

[005]O ciclo pull down deve ser entendido como o primeiro ciclo de operação do compressor para que a unidade de refrigeração, estando em temperatura ambiente, atinja uma temperatura ideal de operação.

[006]Por exemplo, ao adquirir-se uma unidade de refrigeração (refrigerador) e conectá-la pela primeira vez à rede elétrica, ou ao reconectar o refrigerador quando este permaneceu um longo período de tempo desconectado.

[007]Nos métodos e sistemas atualmente conhecidos no estado da técnica, a partida do compressor em pull down é realizada iniciando-se a rotação deste em um nível substancialmente inferior ao seu nível de rotação máxima.

[008]Por exemplo, considerando um compressor em que sua rotação máxima seja de 4500 rotações por minuto (rpm), os ensinamentos do estado da técnica propõem sua rotação inicial em pull down ao redor de 2250 rpm, rotação esta mantida por um período de tempo suficiente para que o filme de óleo seja formado.

[009]Assim, o estado da técnica propõe a rotação em pull down em níveis ao redor de 50% do valor da rotação máxima do compressor.

[0010] Para determinados níveis equalizados das pressões de sucção e descarga do compressor, a inicialização deste conforme metodologia atualmente conhecida é possível, porém, quando se atinge níveis de pressões mais elevados, o torque exigido pelo eixo do motor do compressor (torque do compressor) torna-se maior do que o torque capaz de ser fornecido pelo motor, ocasionando assim a parada (não partida) do compressor.

[0011] Assim, a presente invenção propõe uma metodologia e sistema aptos a permitir a partida em pull down do compressor em quaisquer níveis de pressão. Mais especificamente, o método inicia a rotação do compressor em um nivel próximo ao seu valor de rotação máxima (ou no nivel de rotação máxima) e faz uso da inércia adquirida pelo motor para permitir que os valores máximos de torque de carga sejam superados.

[0012] Com isto, pode-se dimensionar o motor do compressor para níveis de torque inferiores aos níveis atualmente propostos no estado da técnica. Consequentemente, o motor terá mais eficiência em seus ciclos regulares de operação, podendo ser dimensionado de modo otimizado para operação em tais ciclos regulares.

Objetivos da invenção

[0013] A presente invenção tem por objetivo a provisão de um método e sistema de controle de um compressor em um sistema de refrigeração aptos a realizar a partida do compressor independentemente dos valores de pressão equalizada.

[0014] É um objetivo adicional da presente invenção a provisão de um método e sistema que utilizem a inércia adquirida pelo motor elétrico para superar os elevados torques de carga exigidos durante a partida do motor.

[0015] É também um objetivo adicional da presente invenção a provisão de um método e sistema que inicialmente elevem a rotação do motor a um nível próximo de sua rotação máxima de operação.

[0016] Um objetivo adicional da presente invenção consiste na provisão de um método e sistema que inicialmente elevem a rotação do compressor a sua rotação máxima de operação.

[0017] Ademais, presente invenção tem como objetivo a provisão de um método e sistema de controle de um compressor em um sistema de refrigeração, mais especificamente um método e sistema de controle da partida em pull down do compressor.

[0018] A presente invenção também tem como objetivo a provisão de um método e sistema que possibilitem a utilização de um motor com reduzido torque, mas apto a realizar a partida do compressor e mais bem dimensionado para os ciclos regulares de operação do compressor.

Breve descrição da invenção

[0019] Os objetivos da presente invenção são alcançados por um método de controle de um compressor em um sistema de refrigeração, o sistema de refrigeração compreendendo um controle eletrónico associado ao compressor, o controle eletrónico configurado de modo a fornecer uma pluralidade de parâmetros de rotação ao compressor, em que o compressor compreende uma rotação máxima, uma rotação atribuída e uma rotação efetiva.

[0020] O sistema de refrigeração compreende ainda uma unidade de refrigeração associada ao compressor, em que o método compreende as etapas de receber um primeiro comando para operação do compressor na rotação atribuída e interpretar o primeiro comando, iniciando a operação do compressor na rotação efetiva, em que a rotação efetiva é de valor numérico superior ao valor numérico da rotação atribuída.

[0021] Os objetivos da presente invenção são também alcançados através de um sistema de controle de um compressor em um sistema de refrigeração em harmonia com o método abordado na presente invenção.

Descrição resumida dos desenhos [0022] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

[0023] Figura 1 - é uma representação gráfica do comportamento da velocidade de rotação do compressor em função do tempo conforme os ensinamentos do estado da técnica;

[0024] Figura 2 - é uma representação gráfica do comportamento da velocidade de rotação do compressor em função do tempo conforme os ensinamentos da presente invenção;

[0025] Figura 3 - é uma representação gráfica da rotação do compressor em função do tempo abordando as etapas que integram o método proposto na presente invenção;

[0026] Figura 4 - é uma representação gráfica do torque de carga do compressor em função do tempo abordando as etapas que integram o método proposto na presente invenção; e

[0027] Figura 5 - é uma representação da curva do torque de carga e da curva do torque do motor do compressor em conjunto com a inércia adquirida, indicando o ponto de máximo torque de carga e os períodos de tempo relacionados à rotação efetiva e à rotação atribuída.

[0028] Figura 6 - é uma representação gráfica da curva característica de um compressor em um sistema de refrigeração, indicando o cenário de partida em pressões equalizadas .

Descrição detalhada das figuras

[0029] Tal como já mencionado anteriormente, destaca-se que a presente invenção tem como foco um método e sistema de controle de um compressor de capacidade variável (V _cc ) utilizado em um sistema de refrigeração.

[0030] Mais especificamente, a presente invenção foca em meios de controle da partida em condições de elevada carga de um compressor V _cc , dito compressor associado a uma unidade de refrigeração e com sua rotação (parâmetros de rotação do motor do compressor) definidos por um controle eletrónico, referenciado como inversor.

[0031] A figura 1 ilustra uma representação do comportamento da velocidade (rpm) de rotação do compressor (motor do compressor) em função do tempo, considerando a partida do compressor em pressões equalizadas de 4 bar ou 0,4 Mpa (linha sólida) e de 5,8 bar ou 0,58 Mpa (linhas tracejadas) .

[0032] Neste caso, considera-se um compressor em que sua rotação máxima de operação R _max seja de 4500 rpm. Por rotação máxima de operação R _max , deve-se entender como a máxima rotação suportada pelo compressor.

[0033] Nos métodos de controle conhecidos no estado da técnica, e para inicio da partida do compressor, eleva- se a rotação do compressor para aproximadamente 50% de seu nivel de rotação máxima, neste caso, 2250 rpm, tal como ilustrado na figura 1.

[0034] Para a partida em pressão equalizada de 4 bar, nota-se que o motor do compressor atinge 2250 rpm aproximadamente 1,5 segundo após a sua partida e a operação do compressor em tal rotação é mantida.

[0035] Ainda em referência à figura 1, para a partida do compressor em pressão equalizada de 5,8 bar, a rotação do compressor é inicialmente elevada a 2250 rpm e, aproximadamente 4,5 segundos após a partida nota-se uma queda da velocidade de rotação do compressor até um valor nulo.

[0036] Assim, entende-se que para a partida em 5,8 bar, o torque exigido pelo compressor (torque exigido pelo eixo do motor ou torque de carga) atinge valores suficientemente elevados e que impossibilitam o funcionamento do compressor no nivel de rotação considerado, neste caso, 2250 rpm, impedindo assim a partida do compressor.

[0037] O método e sistema propostos na presente invenção superam os problemas comentados acima por meio da inicialização do compressor em uma rotação substancialmente próxima, ou equivalente (igual) à máxima rotação suportada pelo compressor e por um período de tempo predeterminado, utilizando assim a inércia adquirida pelo motor do compressor para vencer os elevados valores de torque de carga exigidos.

[0038] Entende-se assim que através dos ensinamentos da presente invenção, o torque resultante da inércia obtida em conjunto com o torque do motor são suficientes para vencer os elevados valores de torque de carga do sistema.

[0039] A figura 2 ilustra um gráfico de valores preferenciais de rotação do compressor em função do tempo considerando os ensinamentos da presente invenção.

[0040] Nota-se que para a partida em 4 bar a rotação do compressor é inicialmente elevada à rotação máxima suportada pelo compressor (rotação máxima R _max) , neste caso, 4500 rpm, e a partida do compressor ocorre sem imprevistos . [0041] Para a partida em 5,8 bar, e devido aos altos valores de torque de carga exigidos, nota-se o incremento da rotação não tão acentuado quanto o incremento da partida em 4 bar, porém, ao contrário do revelado na figura 1, neste caso a partida do compressor em sua rotação máxima Rmax, em conjunto com a inércia adquirida pelo compressor, permitem superar o torque de carga exigido e consequentemente a inicialização do compressor é realizada.

[0042] Assim, as figuras 3 e 4 ilustram respectivamente uma representação gráfica da rotação e torque de carga do compressor em função do tempo e que permitem uma melhor visualização das etapas que integram o método de controle de um compressor em um sistema de refrigeração tal como proposto na presente invenção.

[0043] Recebido um primeiro comando (proveniente de um termostato do sistema de refrigeração) para inicialização do ciclo de elevada carga (tal como o pull down) em uma rotação atribuída Ri, o sistema de refrigeração, e mais especif icamente através de seu controle eletrónico (inversor), irá interpretar dito primeiro comando e posteriormente iniciar a operação do compressor em um nível de rotação efetiva R2, dita rotação efetiva R2 de valor numérico superior ao valor da rotação atribuída Ri, tal como representado na figura 3.

[0044] Posteriormente, e ainda em referência à figura 3, a operação do compressor no nível de rotação efetiva R2 é mantida até que um primeiro período de tempo Ti seja atingido, o primeiro período de tempo Ti relacionado a um parâmetro de torque do compressor.

[0045] Mais especificamente, e em referência à figura 3, o primeiro período de tempo Ti equivale ao período em que o torque resultante da inércia obtida com a elevação da velocidade e do torque do motor, é suficiente para vencer o período de elevado torque de carga causado pela acomodação das pressões do sistema de refrigeração durante a partida.

[0046] Em outras palavras, e tal como ilustrado na figura 5, o período de tempo Ti equivale ao período de tempo necessário para que o torque do motor do compressor em conjunto com a inércia adquirida devido a sua inicialização na rotação efetiva R2 sejam suficientes para vencer o torque de carga do sistema, após o torque de carga ter atingido seu ponto máximo A _max .

[0047] Assim, e em referência à figura 5, entende- se que o torque do motor devido à inércia adquirida supera o torque de carga no ponto Ai e consequentemente permite que a partida do compressor seja realizada.

[0048] Passado o período de elevado torque de carga do sistema, ou seja, atingido o primeiro período de tempo Ti, a rotação do compressor será reduzida da rotação efetiva R2 até a rotação atribuída Ri. Desta maneira, e em referência à figura 3, a operação do compressor na rotação atribuída Ri será atingida em um segundo período de tempo T2, período este equivalente ao período necessário para que o torque da carga do sistema se estabilize em um valor menor que o pico do transiente de inicialização do seu funcionamento .

[0049] Assim, e devido à inicialização do compressor em seu nível de rotação efetiva R2 em conjunto com a inércia adquirida pelo motor, será possível realizar a partida do compressor para quaisquer níveis de pressão e consequentemente superar quaisquer níveis de torque de carga máximo exigidos.

[0050] A figura 4 ilustra o comportamento do torque de carga de um refrigerador quando o compressor é acionado em sua inicialização. Os valores de torque em função do tempo ilustrados na figura 4 são referentes ao comportamento das pressões de sucção e descarga ilustradas na figura 6. Percebe-se pelo comportamento do torque de carga ilustrado na figura 4, que um ponto de máxima A _max ocorre poucos segundos após a inicialização do compressor, sendo o período compreendido entre a inicialização e a passagem pelo ponto de máximo correlacionados com o tempo Ti.

[0051] De maneira similar, os valores de rotação efetiva R2 podem estar relacionados aos valores de torque de carga atingidos no instante de máximo.

[0052] Assim, a figura 6 revela a curva característica do compressor, em que se exibe valores da pressão de descarga e da pressão de sucção e a reta em linha tracejada representa o cenário de partida em pressão equalizada (t = 0 segundo), em que se destaca a partida em pressão equalizada de 4 bar e 5,8 bar.

[0053] Assim, para a partida em 4 bar, sabe-se que o torque a ser superado é inferior quando comparado ao torque de partida em 5,8 bar, desta maneira, pode-se utilizar a rotação efetiva R2 como uma fração menor da rotação máxima R _max do compressor.

[0054] Já para a partida em 5,8 bar, está exigindo um maior torque a ser superado, a rotação efetiva R2 pode assumir uma fração maior da rotação máxima Rmax. Desta maneira, entende-se que quanto menor for o valor de pressão equalizada de partida do compressor, menor será o valor da rotação efetiva R2 do compressor.

[0055] Assim, a presente invenção propõe um método de controle de um compressor em um sistema de refrigeração, mais especificamente a um método de controle em partida em condições de elevada carga do compressor, que utilize a própria inércia adquirida pelo motor em sua partida para assim superar os elevados torques de carga exigidos.

[0056] Desta maneira, pode-se utilizar um motor com menor torque, mas apto a vencer cargas mais elevadas e consequentemente melhor dimensionado para operação nos ciclos regulares de operação, uma vez que o motor não é mais projetado para ter um torque elevado para efetuar a partida do compressor, já que a partida ocorre utilizando- se a inércia adquirida pelo motor, tal como os ensinamentos da presente invenção.

[0057] Em harmonia com o método de controle acima descrito, a presente invenção refere-se ainda a um sistema de controle de um compressor em um sistema de refrigeração, dito sistema de refrigeração compreendendo um controle eletrónico associado ao compressor, o controle eletrónico configurado de modo a fornecer uma pluralidade de parâmetros de rotação R _max , Ri, R ₂ ao compressor em resposta a um primeiro comando enviado por um termostato.

[0058] O compressor compreende ainda uma rotação máxima R _max , uma rotação atribuída Ri e uma rotação efetiva R ₂ , e o sistema de refrigeração compreende ainda uma unidade de refrigeração associada ao compressor.

[0059] Em harmonia com o método anteriormente descrito, o controle eletrónico é configurado de modo a receber do termostato um primeiro comando para operação do compressor na rotação atribuída Ri, ainda, o controle eletrónico é configurado para interpretar o primeiro comando e iniciar a operação do compressor na rotação efetiva R2, em que a rotação efetiva R2 é de valor numérico superior ao valor numérico da rotação atribuída Ri.

[0060] Adicionalmente, o controle eletrónico é configurado para manter a operação do compressor no nível de rotação efetiva R2 até que um primeiro período de tempo Ti seja atingido, o primeiro período de tempo Ti relacionado à passagem do valor máximo de torque de carga do sistema de refrigeração.

[0061] Em harmonia com o método anteriormente descrito, e em referência à figura 5, o primeiro período de tempo Ti equivale ao período em que o torque resultante da inércia obtida com a elevação da velocidade e do torque do motor (torque motor e inércia), são suficientes para vencer o período de elevado torque de carga causado pela acomodação das pressões do sistema de refrigeração durante a partida, ou seja, ao período em que o torque do motor (com a inércia obtida) é superior ao valor do torque de carga, após o torque de carga ter atingido seu ápice.

[0062] O sistema de controle proposto na presente invenção, através de seu controle eletrónico, é configurado ainda para reduzir a rotação do compressor da rotação efetiva R2 até a rotação atribuída Ri no instante em que o primeiro período de tempo Ti for atingido, adicionalmente, o controle eletrónico é configurado para estabelecer a rotação do compressor na rotação atribuída Ri em um segundo período de tempo T2, o segundo período de tempo T2 equivalente ao período de tempo necessário para que o torque da carga do sistema se estabilize em um valor menor que o pico do transiente de inicialização do seu funcionamento .

[0063] Assim, e em harmonia com o método de controle anteriormente descrito, os valores de rotação efetiva R2 podem estar relacionados aos valores de torque de carga atingidos no instante de máximo.

[0064] Desta maneira, e em referência à figura 6, para a partida em 4 bar, sabe-se que o torque a ser superado é inferior quando comparado ao torque de partida em 5,8 bar, desta maneira, pode-se utilizar a rotação efetiva R2 como uma fração menor da rotação máxima R _max do compressor .

[0065] Já para a partida em 5,8 bar, está exigindo um maior torque a ser superado, a rotação efetiva R2 pode assumir uma fração maior da rotação máxima R _max . Desta maneira, entende-se que quanto menor for o valor de pressão equalizada de partida do compressor, menor será o valor da rotação efetiva R2 do compressor. Por fim, a presente invenção aborda ainda um compressor utilizado em um sistema de refrigeração, em que o sistema de refrigeração compreende um controle eletrónico associado ao compressor, o controle eletrónico configurado de modo a fornecer uma pluralidade de parâmetros de rotação Rmax, Ri, R2 ao compressor .

[0066] Em que o compressor compreende uma rotação máxima R _max , uma rotação atribuída Ri e uma rotação efetiva R2, e o sistema de refrigeração compreende ainda uma unidade de refrigeração associada ao compressor, em que o compressor é configurado para operar no nível de rotação efetiva R2 caso um primeiro comando para operação do compressor na rotação atribuída Ri seja recebido, em que a rotação efetiva R2 é de valor numérico superior ao valor numérico da rotação atribuída Ri.

[0067] Assim, a presente invenção propõe um método e sistema de controle de um compressor em um sistema de refrigeração e um compressor utilizado em um sistema de refrigeração, mais especificamente a um método e sistema de controle em partida no ciclo pull down do compressor, que utilizem a própria inércia adquirida pelo motor em sua partida para assim superar os elevados torques de carga exigidos.

[0068] Desta maneira, pode-se utilizar um motor com menor torque, mas apto a vencer cargas mais elevadas e consequentemente melhor dimensionado para operação nos ciclos regulares de operação, uma vez que o motor não é mais projetado para ter um torque elevado para efetuar a partida do compressor, já que a partida ocorre utilizando- se a inércia adquirida pelo motor, tal como os ensinamentos da presente invenção.

[0069] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.