Solución de problemas de posibles relés

A medida que el rotor de un motor eléctrico gira muy cerca de los devanados del motor, se genera un voltaje de inversión o fuerza contraelectromotriz (EMF). La EMF trasera (BEMF) generada en el devanado de arranque es mayor que la que se genera en el devanado de funcionamiento. Este fenómeno ocurre porque el devanado de inicio generalmente tiene un cable más largo, un cable de menor diámetro o más vueltas de cable, por lo que tiene una reactancia inductiva mayor que el devanado de recorrido. Debido a esto, los relés de potencial a veces se denominan relés de voltaje, ya que dependen del BEMF o voltaje generado por el motor para su funcionamiento.

LEER MÁS SOBRE

• Motores

• Servicio de mantenimiento

• Solución de problemas

Si el relé potencial no funciona correctamente, el motor del compresor corre el riesgo de no arrancar, calarse, bloquear el rotor o incluso quemarse. Muchos devanados del motor se han abierto o debilitado por el mal funcionamiento de los relés potenciales. Debido a esto, es de suma importancia que los técnicos de servicio comprendan no solo cómo funciona este relé de arranque, sino también cómo solucionar problemas de los componentes que componen el relé potencial.

La función de un relé de potencial es simplemente ayudar a arrancar el motor eléctrico. Los relés potenciales se encuentran comúnmente en muchos motores monofásicos más pequeños con arranque por capacitor y funcionamiento por capacitor en la industria HVACR.

El relé de potencial consta de una bobina de muy alta resistencia y un conjunto de contactos normalmente cerrados, ambos encerrados en una pequeña carcasa de plástico. Un condensador de funcionamiento y arranque también puede acompañar al relé de potencial (consulte la Figura 1, parte superior de la página). Estos tres componentes a menudo se denominan kit de inicio difícil. La bobina del relé está cableada entre los contactos 2 y 5, mientras que los contactos normalmente cerrados están cableados entre los contactos 1 y 2 (consulte la Figura 2). Otras designaciones de terminales en el relé suelen ser para conectar cables y actuar como tuercas para cables. A menudo se utilizan para conexiones de cables de alimentación entrante, ventiladores o condensadores y se denominan terminales inactivos o de conveniencia.

Haga clic en la figura para ampliar

FIGURA 2:La bobina del relé está cableada entre los contactos 2 y 5, mientras que los contactos normalmente cerrados están cableados entre los contactos 1 y 2. (Cortesía de John Tomcyzk)

Una vez que se entrega energía al motor monofásico, tanto el devanado de marcha como el de arranque estarán en el circuito en serie con el devanado de arranque. Esto sucede porque los contactos entre los terminales 1 y 2 del relé de potencial normalmente están cerrados. El rotor del motor ahora comenzará a girar o girar. En la Figura 3, observe que los capacitores de funcionamiento y arranque están conectados en paralelo entre sí, pero ambos están en serie con el devanado de arranque. La capacitancia de los capacitores conectados en paralelo le dará al motor más torque de arranque porque los capacitores están en serie con el devanado de arranque.

Haga clic en la figura para ampliar

FIGURA 3: Los condensadores de marcha y arranque están conectados en paralelo entre sí, pero ambos están en serie con el devanado de arranque. (Cortesía de John Tomcyzk)

A medida que el rotor del motor gira cada vez más rápido, tratando de alcanzar su velocidad sincrónica, se crea un efecto de generación de voltaje debido a que el rotor es una gran masa metálica que gira muy cerca de los devanados del motor. Debido a que el devanado de arranque está enrollado con un cable más largo y delgado, se generará más voltaje o BEMF a través de él que a través del devanado de avance.

BEMF se puede medir con un voltímetro en el devanado de arranque mientras el motor está en marcha. BEMF suele ser más alto que el voltaje de línea y puede alcanzar hasta 500 voltios o más, según el diseño y la velocidad del motor. La polaridad del BEMF se opone a la polaridad del voltaje de línea, por lo que sus magnitudes no se sumarán. Todos los motores generan diferentes valores BEMF, por lo que los relés potenciales deben dimensionarse y elegirse individualmente para cada compresor.

Debido a que la bobina del relé de potencial está conectada en paralelo al devanado de arranque, este mismo voltaje (BEMF) se producirá en la bobina del relé. Se generará un circuito eléctrico con voltaje y corriente en el devanado de arranque y la bobina del relé, lo que hará que la bobina del relé se energice y abra los contactos entre los contactos 1 y 2. Esta acción ocurre porque la bobina del relé está envuelta alrededor de un núcleo de hierro que magnetizar una vez que la bobina está energizada. Esta apertura de contactos provoca que el condensador de arranque sea retirado del circuito. El motor continuará funcionando como un motor de capacitancia dividida permanente (PSC) con solo un capacitor de funcionamiento en serie con el devanado de arranque. Una vez que se abre el control de operación y se retira la energía del motor, la velocidad del motor disminuirá gradualmente junto con el BEMF generado. La bobina del relé se desactivará y los contactos entre los terminales 1 y 2 volverán a su posición normalmente cerrada cuando el motor se detenga.

Un simple óhmetro es todo lo que se necesita para solucionar problemas de un relé potencial. Después de desconectar todos los cables de conexión del relé, mida la resistencia entre los terminales 1 y 2. La resistencia debe leerse cerca de cero, ya que normalmente son contactos cerrados. Si el lector lee infinito, los contactos están atascados abiertos y el relé debe descartarse y reemplazarse. Los contactos abiertos evitarán que el condensador de arranque esté en el circuito. Esto puede bloquear el rotor y causar amperaje de rotor bloqueado (LRA) bajo ciertas condiciones, abriendo así el dispositivo de protección del compresor. Los ciclos cortos en los dispositivos de protección del compresor pueden sobrecalentarse y abrir un devanado con el tiempo.

Los contactos del relé también pueden quedar atascados o formar un arco en la posición cerrada. En este caso, el condensador de arranque nunca se sacaría del circuito y un sonido retumbante con un alto consumo de amperaje abriría los dispositivos de protección del motor. Si los contactos están atascados en la posición cerrada, será necesario comprobar el relé en modo de funcionamiento, ya que los contactos entre 1 y 2 normalmente están cerrados cuando no están en funcionamiento. Una vez que el motor esté en funcionamiento, use un voltímetro para medir el voltaje en los terminales 1 y 2. Una lectura de voltaje de cero voltios probaría que los contactos no se están abriendo. Además, un alto consumo de amperaje en el circuito del devanado de arranque es una señal reveladora de que los contactos no se han abierto.

Para solucionar problemas de la bobina, después de desconectar todos los cables del relé, coloque la bobina entre los terminales 2 y 5 del relé. Dado que esta bobina debe tener una resistencia muy alta, asegúrese de utilizar la escala adecuada en el óhmetro si no es autoescalable. Es bueno usar la escala RX 100, ya que la escala RX 1 puede engañar a un técnico haciéndole creer que hay una bobina abierta debido a la resistencia extremadamente alta de la bobina. No es raro que la resistencia se lea en miles de ohmios. Si el óhmetro indica infinito en la escala RX 100, la bobina del relé se ha abierto, se debe desechar el relé e instalar uno nuevo. Una bobina de relé abierta evitará que los contactos entre 1 y 2 se abran debido a la falta de magnetismo en el núcleo de hierro de la bobina del relé. Esto, nuevamente, provocará un alto consumo de amperaje y un ruido sordo proveniente del capacitor que permanece en el circuito por mucho tiempo.

El voltaje de activación para un relé potencial específico se enumerará como mínimo y máximo. El voltaje de activación real debe permanecer dentro de su rango para un funcionamiento adecuado. El voltaje de arranque es el voltaje BEMF generado a través del devanado de arranque por el rotor del motor cuando alcanza aproximadamente ¾ de velocidad sincrónica. Si el voltaje de captación generado por BEMF está por debajo del mínimo, los contactos entre los terminales 1 y 2 nunca se abrirán. El condensador de arranque permanecerá entonces en el circuito, lo que provocará un consumo elevado de amperaje y puede abrir los dispositivos de protección del motor. Sin embargo, si el voltaje de captación generado por BEMF está por encima del máximo, la bobina del relé tiene muchas posibilidades de sobrecalentarse y abrir el circuito. Nuevamente, los contactos entre 1 y 2 permanecerían cerrados, causando altos consumos de amperaje si la bobina del relé abre el circuito.

Los relés potenciales tienen una clasificación de voltaje de caída, que es el voltaje BEMF que se debe generar a través de la bobina del relé para "mantener" los contactos abiertos una vez que se han levantado (abiertos). A menudo, se necesita más BEMF (voltaje de activación) para captar y abrir los contactos que para mantenerlos abiertos. Una vez que el control cíclico abre el circuito, el rotor disminuirá su velocidad, generando así menos BEMF en el devanado de arranque y la bobina del relé. A medida que el BEMF cae por debajo del voltaje de caída, los contactos entre 1 y 2 volverán a su posición normalmente cerrada y estarán listos para el siguiente ciclo de arranque.

Debido a estas tres especificaciones de clasificación de voltaje, los relés potenciales deben dimensionarse para cada compresor individual. Consulte con un manual de servicio, el fabricante del compresor o una empresa de suministros para obtener información sobre cómo seleccionar el relé de potencial correcto. Los relés de repuesto se pueden comparar con diferentes fabricantes mediante tablas prácticas en Internet. Siempre que sea posible, se debe utilizar el número de modelo del nuevo relé al pedir un relé nuevo. Existen posibles relés en el mercado con un rango de voltaje de captación ajustable.

Los relés potenciales también tienen una clasificación de voltaje continuo. Este es el BEMF máximo que la bobina del relé puede tolerar continuamente sin sobrecalentarse ni abrir el circuito.

Los compresores más viejos, débiles o dañados internamente a menudo no pueden mantener una velocidad síncrona debido a un devanado dañado, un condensador de funcionamiento débil, demasiada carga, fuera de tolerancia por edad o muchas otras razones. Es por estas razones que pueden tener dificultades para mantener sus velocidades sincrónicas una vez que estén en funcionamiento. Una vez que su velocidad disminuye, se genera menos BEMF y puede estar por debajo de su voltaje de caída. Los contactos del relé se cerrarán y el condensador de arranque volverá al circuito en serie con el devanado de arranque. Este escenario a menudo provocará que el devanado del motor se queme o se abra, que se abra la sobrecarga, que el condensador de arranque se defectúe por sobrecalentamiento o que los contactos del relé se abran y cierren con demasiada frecuencia, provocando que se cierren por arco. A menudo se reemplazará un condensador y/o un relé de potencial y el sistema funcionará bien durante un par de semanas o meses y luego volverá a ocurrir el mismo escenario. En estos casos, suele ser ventajoso reemplazar el compresor viejo, el relé de potencial y ambos condensadores.

John Tomczyk es profesor emérito de HVACR de la Ferris State University, Big Rapids, Michigan, y coautor de Refrigeration & Air Conditioning Technology, publicado por Cengage Learning. Contáctelo en [email protected].