Relé de arranque para refrigerador: dispositivo, cómo verificar y reparar correctamente

El electrodoméstico más necesario, tanto en un apartamento como en una casa particular, es el refrigerador. Y es difícil no estar de acuerdo con esta afirmación, ¿no es así? Es difícil encontrar una vivienda donde no lo haya. Como cualquier electrodoméstico, los refrigeradores pueden averiarse. Pero hay situaciones en las que se puede diagnosticar la avería por uno mismo.

Prácticamente todos los equipos de refrigeración domésticos están equipados con un motor monofásico. Para su arranque es necesario utilizar un dispositivo de arranque. Si esta pieza simple pero importante falla, el compresor dejará de arrancar. Pero, conociendo los principios de funcionamiento del dispositivo, se puede identificar el problema y solucionarlo.

En este artículo hablaremos sobre cómo funciona el relé de arranque del refrigerador y los signos de su avería. Le explicaremos cómo identificar las fallas en el funcionamiento del equipo de refrigeración. Los videos que presentamos le ayudarán a comprender el principio de funcionamiento del dispositivo de arranque, así como, en caso necesario, a detectar su avería.

Arranque de un motor eléctrico asíncrono monofásico

En esencia, los motores de los compresores instalados en los refrigeradores modernos son motores eléctricos asíncronos monofásicos con bobina de arranque. Sus componentes principales son un rotor giratorio y un estator estacionario.

El rotor es un cilindro hueco hecho de material conductor o que contiene un cableado en cortocircuito.

El estator incluye dos bobinas: la bobina de trabajo (principal) y la bobina de arranque (de inicio). Están dispuestas mutuamente en un ángulo de 90 grados, o tienen una dirección de bobinado opuesta, el llamado “bifilar”. La corriente alterna, al pasar por la bobina principal, crea un campo magnético con un vector variable.

El campo pulsante se puede descomponer en dos campos que giran con el mismo período, pero en direcciones opuestas. Así es más fácil entender la esencia física del proceso de acción sobre el rotor.

Si el rotor no es estático, según la ley de inducción electromagnética, el motor desarrollará o frenará el par de giro, ya que el deslizamiento relativo al flujo magnético directo e inverso es diferente. Por lo tanto, para mantener el movimiento, es suficiente con la corriente alterna que pasa por el devanado de trabajo.

Si el rotor está inmóvil, con el mismo deslizamiento respecto a los flujos magnéticos, el par electromagnético resultante será igual a cero. En este caso, es necesario crear un par de arranque. Para eso se necesita el devanado de arranque.

Las corrientes en los devanados deben estar desfasadas, por lo que se introduce en el motor un elemento de desplazamiento de fase: un resistor, una bobina o un condensador. Una vez que el rotor alcanza la rotación necesaria, se interrumpe el suministro de electricidad al devanado de arranque.

Por lo tanto, para arrancar un motor eléctrico asíncrono monofásico, es necesario que la corriente pase por dos devanados, y para mantener la rotación del rotor, solo por el devanado de trabajo. Para regular este proceso, se instala un relé de arranque en el circuito antes del compresor del refrigerador.

El relé se coloca cerca del compresor y de manera que se pueda retirar fácilmente. Precisamente con la verificación de este componente se comienza cuando el motor funciona con problemas.

Principio de funcionamiento del relé de arranque

A pesar de la gran cantidad de productos patentados de varios fabricantes, los esquemas de funcionamiento de los refrigeradores y los principios de acción de los relés de arranque son prácticamente los mismos. Una vez comprendido su principio de funcionamiento, se puede localizar y solucionar la avería por sí mismo.

Esquema del dispositivo y conexión al compresor

El esquema eléctrico del relé tiene dos entradas desde la fuente de alimentación y tres salidas hacia el compresor. Una entrada (convencionalmente, el neutro) pasa directamente.

La otra entrada (convencionalmente, la fase) se divide en dos dentro del dispositivo:

• la primera pasa directamente al devanado de trabajo;
• la segunda pasa a través de los contactos de separación al devanado de arranque.

Si el relé no tiene una base de montaje, al conectarlo al compresor es necesario no equivocarse con el orden de conexión de los contactos. Los métodos comunes en Internet para determinar los tipos de devanado mediante la medición de resistencia no son correctos en general, ya que en algunos motores las resistencias del devanado de arranque y de trabajo son iguales.

El esquema eléctrico del relé de arranque y protección puede tener modificaciones menores según el fabricante. En la figura se muestra el esquema de conexión de este dispositivo en el refrigerador Orsk.

Por lo tanto, es necesario encontrar la documentación o desmontar el compresor del refrigerador para comprender la ubicación de los contactos de paso.

También se puede hacer si hay identificadores simbólicos cerca de las salidas:

• “S” – devanado de arranque;
• “R” – bobinado de trabajo;
• “C” – salida común.

Los relés se diferencian por la forma de fijación en el bastidor del refrigerador o en el compresor. También tienen sus propias características de corriente, por lo que al reemplazarlos es necesario seleccionar un dispositivo completamente idéntico, y mejor aún, del mismo modelo.

Cierre de contactos mediante bobina de inducción

El relé de arranque electromagnético funciona según el principio de cierre del contacto para permitir el paso de corriente a través del bobinado de arranque. El elemento activo principal del dispositivo es una bobina solenoide, conectada en serie con el bobinado principal del motor.

En el momento de arrancar el compresor, con el rotor estático, una gran corriente de arranque pasa por el solenoide. Como resultado, se crea un campo magnético que desplaza el núcleo (armadura) con una placa conductora montada en él, que cierra el contacto del bobinado de arranque. Comienza la aceleración del rotor.

A medida que aumentan las revoluciones del rotor, la magnitud de la corriente que pasa por la bobina disminuye, por lo que la tensión del campo magnético se reduce. Bajo la acción de un resorte compensador o de la gravedad, el núcleo regresa a su lugar original y el contacto se abre.

En la tapa del relé con bobina de inducción hay una flecha “arriba”, que indica la posición correcta del dispositivo en el espacio. Si se coloca de otra manera, no se producirá la apertura de los contactos bajo la acción de la gravedad.

El motor del compresor continúa funcionando en modo de mantenimiento de la rotación del rotor, pasando corriente a través del bobinado de trabajo. La próxima vez que el relé se active será solo después de que el rotor se detenga.

Regulación del suministro de corriente mediante un posistor

Los relés fabricados para refrigeradores modernos a menudo utilizan un posistor, un tipo de resistor térmico. Para este dispositivo existe un rango de temperatura por debajo del cual permite el paso de corriente con una resistencia insignificante, y por encima del cual la resistencia aumenta drásticamente y se produce la apertura del circuito.

En el relé de arranque, el posistor está integrado en el circuito que conduce al bobinado de arranque. A temperatura ambiente, la resistencia de este elemento es insignificante, por lo que al comenzar a funcionar el compresor, la corriente pasa sin obstáculos.

Debido a la presencia de resistencia, el posistor se calienta gradualmente y al alcanzar una cierta temperatura se produce la apertura del circuito. Se enfría solo después de que se detiene el suministro de corriente al compresor y vuelve a activarse para permitir el paso cuando se vuelve a encender el motor.

El posistor tiene forma de cilindro bajo, por lo que los electricistas profesionales a menudo lo llaman “pastilla”

Implementación de la protección de tipo de corriente

El motor asíncrono es un dispositivo eléctrico complejo propenso a averías. Si ocurre un cortocircuito, se disparará el interruptor automático instalado en el cuadro de distribución.

Ante una falla del ventilador que enfría el bobinado y los elementos mecánicos móviles, reaccionará la protección térmica integrada del compresor.

La protección térmica interna del motor eléctrico se basa en posistores. Responde al cambio general de temperatura dentro del dispositivo, que puede tener causas tanto internas como externas.

Sin embargo, puede ocurrir una situación en la que el motor, durante un tiempo prolongado (más de 1 segundo), comienza a consumir una corriente de 2 a 5 veces superior a la nominal. Esto suele ocurrir debido a una carga imprevista en el eje, provocada por el bloqueo del motor.

La intensidad de la corriente aumenta, pero no alcanza los valores de cortocircuito, por lo que el interruptor seleccionado según la carga no se disparará. Tampoco hay motivos para que la protección térmica se desconecte, ya que la temperatura no cambiará en un intervalo de tiempo tan corto.

La única manera de reaccionar rápidamente ante la situación y evitar la fusión del bobinado de trabajo es la activación de la protección de corriente, que puede estar instalada en diferentes lugares:

• dentro del compresor;
• en un relé de protección de corriente independiente;
• dentro del relé de arranque.

El dispositivo que combina las funciones de activación del bobinado de arranque y protección de corriente del motor se denomina relé de arranque y protección. La mayoría de los compresores de refrigeradores están equipados con dicho mecanismo.

La acción de la protección de corriente se basa en tres principios:

• al aumentar la corriente, aumenta la resistencia, lo que provoca el calentamiento del material conductor;
• bajo la acción de la temperatura, el metal se expande;
• el coeficiente de expansión térmica difiere para diferentes metales.

Por lo tanto, se utiliza una placa bimetálica, soldada a partir de láminas metálicas con diferentes coeficientes de expansión. Dicha placa se dobla al calentarse. Un extremo se fija y el otro, al desviarse, abre el contacto.

Para calentar el interruptor bimetálico, generalmente se coloca una espiral adyacente a través de la cual pasa la electricidad. Aunque a veces se implementa una variante “directa” en forma de placa conductora.

La placa está diseñada para reaccionar térmicamente al paso de una corriente de determinada intensidad. Por lo tanto, al reemplazar el relé de arranque y protección, es necesario verificar su compatibilidad con el modelo de compresor instalado.

Detección de posibles averías

Teniendo en cuenta la escasa cantidad de elementos del relé, se pueden comprobar secuencialmente su funcionamiento. Para ello, se necesitará un destornillador plano y un multímetro.

N.º 1 — fallos durante el funcionamiento del relé

Desde un punto de vista constructivo, un relé con bobina es un dispositivo con contactos normalmente abiertos, mientras que la versión con posistor tiene contactos normalmente cerrados. Aunque en ambos casos pueden darse situaciones en las que al arrancar no se suministre corriente al devanado de arranque o, por el contrario, no se produzca su desconexión.

Si el compresor está en buen estado pero no se enciende al recibir la orden del módulo de control del refrigerador, esto indica que no hay tensión en el devanado de arranque del estátor.

La causa de esto puede ser:

• rotura del circuito eléctrico;
• problema con la regleta de contactos;
• sobrecalentamiento del posistor;
• disparo del sistema de protección eléctrica y su no retorno a la posición normal.

Si el refrigerador se enciende durante 5-20 segundos y luego se apaga, lo más frecuente es que se deba a la activación del mecanismo de protección del relé.

Las causas pueden ser las siguientes:

• el mecanismo de protección está en buen estado, pero el disparo se produce debido a problemas en el devanado de trabajo del motor;
• el mecanismo de protección está en buen estado, pero en el relé no se abren los contactos del circuito del devanado de arranque;
• el mecanismo de protección está averiado, produciéndose un falso disparo con un calentamiento leve.

Como puede haber varias causas de la avería, es necesario realizar un diagnóstico completo del relé de arranque y protección del refrigerador.

El coste de los relés de arranque y protección para marcas como Atlant o Biryusa no supera los 5 €. Si se adquiere e instala rápidamente un nuevo dispositivo funcional, el refrigerador ni siquiera tendrá tiempo de descongelarse.

N.º 2 — averías en los contactos del circuito eléctrico

Se puede detectar una avería en el relé de arranque y protección con la ayuda de un multímetro.

Para ello, es necesario comprobar tres tramos del circuito eléctrico:

1. Si en el tramo desde la entrada hasta la salida hacia el devanado de trabajo hay una interrupción, es necesario verificar el punto de apertura de los contactos por el mecanismo de protección. Es posible que éste haya actuado y no haya vuelto a su estado original, o que los contactos que se abren se hayan oxidado.
2. Si no hay contacto en el tramo desde la entrada hasta la salida hacia el devanado de arranque, además de la simple rotura del conductor, caben dos posibilidades: apertura del circuito por el mecanismo de protección o falta de contacto a través de la regleta.
3. Una interrupción en el tramo directo (neutro) indica un daño mecánico en el circuito; es lo más fácil de localizar y reparar.

Si el funcionamiento del relé se basa en el uso de una bobina de inducción, es necesario levantar forzadamente la regleta; de lo contrario, no habrá contacto.

Usando un multímetro es fácil detectar contactos defectuosos mediante la comprobación de continuidad. Es importante no tener prisa y realizar la verificación de forma secuencial en cada tramo del circuito.

N.º 3 — funcionamiento incorrecto del posistor

Para asegurarse de que el posistor funciona correctamente, es necesario comprobarlo en estado frío y caliente.

En primer lugar, debe esperar a que el posistor se enfríe (bastan 2-3 minutos en estado inactivo) y realizar una prueba de continuidad con un multímetro. Si no hay corriente o se registra una resistencia elevada, el posistor está defectuoso y debe reemplazarlo.

Si el dispositivo funciona correctamente, al verificarlo en frío, el multímetro debe mostrar una resistencia baja.

Para comprobar la capacidad de desconexión, debe conectar un consumidor de electricidad al posistor, por ejemplo, una lámpara incandescente de 100 vatios. Para ello, necesita un enchufe eléctrico con dos terminales que se conectan a la entrada del dispositivo. Los cables de la lámpara se conectan a los terminales que van al neutro y al bobinado de arranque.

Al enchufar el conector a la toma de corriente, la lámpara se encenderá. Dado que la corriente nominal en el experimento es mucho menor que durante el arranque del compresor, el posistor tardará en calentarse; para una lámpara de 100 vatios, el tiempo de reacción será de 20 a 40 segundos.

Si después de un tiempo la lámpara se apaga, el dispositivo está en buen estado. Si el consumidor no se desenergiza, significa que el posistor no funciona. En condiciones domésticas, su reparación no es posible; su precio es bajo, por lo que debe adquirir un elemento con parámetros similares.

N.º 4 — problemas con la placa de contactos

Existen dos tipos de problemas con la placa de contactos:

• no hay paso de corriente al cerrar los contactos;
• la placa se pega y no baja.

El primer problema puede ocurrir debido a la oxidación de los contactos. En este caso, debe limpiarlos con papel de lija. También puede deberse a una desviación en la posición de la placa; entonces debe ajustarla horizontalmente.

Para limpiar los contactos y eliminar la suciedad o los rastros de oxidación, puede usar papel de lija fino montado en una aguja o en un punzón fino y flexible.

Un problema más complejo es el punto de unión de la placa y la varilla, sobre la cual actúa el campo magnético del solenoide. La solución aquí es individual y depende del tipo de falla.

El atasco de la placa se manifiesta en que no se separa junto con el núcleo. Para ello, debe limpiar los contactos para eliminar la sustancia adhesiva y dejarlos lisos.

N.º 5 — activación anormal de la protección de corriente

Si durante la prueba de continuidad se detecta ausencia de contacto desde la entrada hasta ambos bobinados, lo más probable es que la rotura se haya producido en la zona de protección.

En la mayoría de los casos, se trata de la separación del contacto que abre la placa bimetálica, o de un daño en la zona de la bobina calefactora.

La placa bimetálica y la bobina que la calienta no deben doblarse, desplazarse ni realizar otras acciones que provoquen un cambio en el modo de activación configurado.

Si no es posible reparar el daño de otra manera, será necesario adquirir un nuevo relé.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Resumen del principio de funcionamiento, tipos y fallos principales del relé de arranque y protección:

Video #2. Señales de fallas del relé de arranque común RKT. Conexión de un condensador externo para compensar la tensión inestable:

La construcción simple del relé de arranque permite encontrar fallas por sí mismo y repararlas fácilmente. Para ello no se necesitan conocimientos profundos de electricidad ni herramientas especiales.

Sin embargo, es necesario ser puntual, ya que la funcionalidad del costoso equipo depende de la calidad del trabajo realizado.

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