Combaterea vibrației compresorului: de ce turația variabilă cu invertor elimină zăngănitul turației fixe

Zăngănitul, clicul sau bufnitura pe care le auziți când un aparat de aer condiționat portabil sau de cameră cu turație fixă își pornește compresorul nu sunt un semn de defecțiune — sunt o consecință inerentă a designului motorului. Un motor de inducție monofazat care antrenează un compresor rotativ sau cu piston trebuie să treacă de la starea staționară la turația de funcționare completă într-o fracțiune de secundă, împotriva cuplului de revenire al circuitului de agent frigorific presurizat, folosind un curent de rotor blocat de cinci până la opt ori mai mare decât curentul de funcționare în regim staționar. Această combinație — supracurent masiv, vârf instantaneu de cuplu și rezistență de revenire — creează un șoc mecanic care se propagă prin corpul compresorului, suporturile sale de montaj, pereții carcasei și orice suprafață pe care o atinge unitatea. Elimină șocul și elimini zgomotul.

De ce zăngăne compresoarele de aer condiționat cu turație fixă la pornire?

Un compresor de AC cu turație fixă este antrenat de un motor de inducție monofazat (un motor de curent alternativ care funcționează la o turație determinată de frecvența de alimentare — 50 Hz în Europa — și nu are control electronic al turației). Când se aplică alimentarea, motorul trebuie să accelereze de la zero la turația sa sincronă de aproximativ 2.900 RPM în sub 300 de milisecunde. În timpul acestei accelerări, motorul absoarbe curent de rotor blocat (LRC — curentul absorbit de înfășurările motorului când rotorul este staționar, de obicei de cinci până la opt ori mai mare decât curentul de funcționare la sarcină completă pentru motoarele de inducție monofazate) de 15–40 amperi de la o sursă de 230 V, în funcție de mărimea compresorului.

Simultan, mecanismul compresorului rotativ sau cu piston trebuie să depășească diferența de presiune dintre partea de înaltă presiune a condensatorului și partea de joasă presiune de aspirație a circuitului de agent frigorific — o diferență care se acumulează în timpul ciclului oprit pe măsură ce agentul frigorific migrează și presiunea se egalizează parțial, dar rareori atinge echilibrul complet înainte de următoarea pornire. Motorul trebuie să furnizeze suficient cuplu pentru a împinge mecanismul de compresie dincolo de această contrapresiune în timp ce încă accelerează. Efectul combinat — supracurent electric în înfășurări, dilatare termică a izolației înfășurărilor, șoc mecanic prin corpul compresorului — produce zăngănitul caracteristic pe care proprietarii unităților cu turație fixă îl descriu ca „fiecare pornire sună ca și cum ceva ar fi căzut înăuntru”.

Cu cât mai zgomotoasă este pornirea unui compresor cu turație fixă comparativ cu funcționarea în regim staționar?

Vârful de pornire de 58–68 dB(A) reprezintă o creștere de 10–20 dB(A) peste funcționarea în regim staționar. Psihoacustic, o creștere de 10 dB(A) este percepută ca fiind de aproximativ două ori mai puternică — așa că tranzitoriul de pornire a compresorului este perceput ca fiind de două până la patru ori mai puternic decât funcționarea în regim staționar de către ascultătorul mediu. Într-un dormitor de 15 m² pe timpul nopții, unde zgomotul de fond este de 25–30 dB(A), tranzitoriul de pornire atinge un nivel comparabil cu o conversație vorbită care are loc în cameră. Este scurt, dar este exact tipul de eveniment acustic brusc cel mai probabil să provoace trezirea dintr-un somn ușor.

Cum elimină un compresor cu invertor zăngănitul de pornire?

Un compresor antrenat de invertor folosește un variator de frecvență (VFD — un controler electronic care convertește alimentarea de la rețea de 230 V / 50 Hz într-o magistrală de curent continuu cu frecvență variabilă, permițând motorului compresorului să pornească la 5–15 Hz și să accelereze lin până la frecvența sa de funcționare pe parcursul mai multor secunde). Pornirea la 5 Hz înseamnă că motorul se rotește inițial la aproximativ 150 RPM — cu mult sub ținta de turație completă de 2.900 RPM — ceea ce limitează curentul de pornire la aproximativ 150% din curentul de funcționare, în loc de 500–800% al unei porniri cu turație fixă.

Consecința mecanică este la fel de semnificativă. La turație mică de pornire, compresorul dezvoltă doar un cuplu modest — suficient pentru a depăși contrapresiunea agentului frigorific treptat, mai degrabă decât cu un impuls de șoc. Circuitul de agent frigorific are timp să se ajusteze pe măsură ce presiunea se acumulează lent pe partea de refulare. Nu există supracurent, nici șoc de cuplu și nici excitare a rezonanței carcasei. Accelerarea invertorului de la 5 la 50 Hz durează 3–8 secunde și este indistinctă acustic de o creștere treptată a turației ventilatorului — ceea ce este exact ceea ce aude ocupantul.

Lovirea cu lichid a agentului frigorific: modul de defectare rar, dar zgomotos, al turației fixe care sună ca un compresor blocat

Lovirea cu lichid (slugging) apare când agentul frigorific lichid — care ar trebui să fie complet vaporizat înainte de a ajunge la compresor — intră în camera de compresie în fază lichidă și este lovit de piston sau rotor la viteză mare. Deoarece lichidele sunt incompresibile, impactul mecanic creează o bufnitură puternică distinctivă — deseori descrisă ca un zgomot metalic sec sau o lovitură de ciocan — urmată de o scurtă perioadă de zgomot redus pe măsură ce compresorul își pierde momentan sincronismul. Slugging-ul este distinct de zăngănitul normal de pornire și este de obicei cauzat de supraîncărcare, supraîncălzire scăzută la aspirație sau o migrare a agentului frigorific lichid către intrarea compresorului în timpul unei perioade lungi de oprire. Este mai frecvent la unitățile cu turație fixă decât la cele cu invertor, deoarece invertoarele pornesc suficient de lent pentru ca orice lichid migrat să se vaporizeze înainte de începerea ciclului de compresie. Un sunet recurent de slugging justifică inspecția de către un tehnician certificat F-Gas.

Ce pași de întreținere reduc zgomotul de vibrație al compresorului cu turație fixă la unitățile existente?

• Inspectați și înlocuiți garniturile de cauciuc de montaj ale compresorului la fiecare trei-patru ani — suporturile antivibrație din cauciuc se comprimă și se întăresc în timp, pierzându-și eficacitatea de izolare și transmițând mai mult șoc în carcasă.
• Strângeți toate șuruburile din tablă de pe panourile carcasei, în special cele din apropierea compartimentului compresorului. Șuruburile slăbite permit panourilor să zăngăne la frecvența de excitare a șocului de pornire — o verificare cu șurubelnița de 5 minute poate elimina majoritatea zăngănitului perceput fără nicio înlocuire de componente.
• Așezați unitatea pe un covoraș antivibrație dens (neopren, Shore 40A, grosime de 20 mm) mai degrabă decât direct pe o podea dură — vibrațiile transmise prin podea de la șocul compresorului adaugă un huruit de joasă frecvență la zgomotul de pornire.
• Asigurați-vă că bancul de condensatoare (condensatoarele care asigură defazajul de pornire și de funcționare pentru motorul de inducție monofazat) se încadrează în specificații — un condensator degradat crește pulsația cuplului de pornire și agravează șocul de pornire. Testați capacitatea cu un multimetru; înlocuiți dacă este cu peste 10% sub valoarea nominală.
• Pentru unitățile cu turație fixă cu funcție de protecție la pornire la cald (Hot-Start Protection): confirmați că este activată. Această funcție întârzie repornirea compresorului cu 3 minute după oprire, permițând presiunii agentului frigorific să se egalizeze parțial înainte de următoarea pornire — reducând cerințele de cuplu la pornire și șocul mecanic asociat cu 20–30%.

Proprietarii care au trecut de la un monobloc cu turație fixă la un split portabil cu invertor descriu în mod constant tăcerea la pornire ca una dintre cele mai imediat sesizabile diferențe — nu îmbunătățirea eficienței de răcire, care necesită un sezon pentru a fi apreciată pe facturile de electricitate, ci absența șocului de pornire, care este observată din prima noapte de utilizare.

Tăcerea la pornire a compresorului cu invertor este una dintre cele mai clare îmbunătățiri ale calității vieții pe care le oferă față de alternativele cu turație fixă — o îmbunătățire care este imediat evidentă și nu necesită nicio măsurare pentru a fi apreciată. Unitățile split portabile cu invertor combină acest beneficiu acustic cu un consum energetic sezonier cu 20–40% mai mic și un control mai strict al temperaturii, motiv pentru care se epuizează în mod constant primele în timpul evenimentelor de caniculă din Europa.