Startovací relé pro chladničku: konstrukce, jak správně zkontrolovat a opravit

Nejpotřebnějším spotřebičem, a to jak v bytě, tak v rodinném domě, je chladnička. S tímto tvrzením je těžké nesouhlasit, že? Těžko najdete obydlí, kde by nebyla. Stejně jako jakékoli jiné spotřebiče, i chladničky se mohou porouchat. Ale existují situace, kdy lze poruchu diagnostikovat samostatně.

Prakticky všechno domácí chladicí zařízení je vybaveno jednofázovým motorem. K jeho startu je třeba použít startovací zařízení. Pokud tato jednoduchá, ale důležitá součást selže, kompresor přestane startovat. Ale při znalosti principů činnosti zařízení lze problém identifikovat a opravit.

Tento článek pojednává o tom, jak funguje startovací relé pro chladničku a o příznacích jeho poruchy. Řekneme vám, jak zjistit závady v činnosti chladicího zařízení. Videa, která jsme připravili, pomohou pochopit princip činnosti startovacího zařízení, a také v případě potřeby odhalit jeho poruchu.

Start jednofázového asynchronního elektromotoru

Motory kompresorů instalovaných v moderních chladničkách jsou v podstatě jednofázové asynchronní elektromotory s rozběhovým vinutím. Jejich hlavními součástmi jsou rotující rotor a stacionární stator.

Rotor představuje dutý válec vyrobený z vodivého materiálu nebo obsahující zkratované vinutí.

Stator obsahuje dvě vinutí: provozní (hlavní) a rozběhové (startovací). Jsou vzájemně umístěna pod úhlem 90 stupňů, nebo mají opačný směr navinutí – tzv. “bifilár”. Střídavý proud procházející hlavním vinutím vytváří magnetické pole s měnícím se vektorem.

Pulzující pole lze rozložit na dvě, která se otáčejí se stejnou periodou, ale v opačných směrech. Tak je snazší pochopit fyzikální podstatu procesu působení na rotor.

Pokud rotor není statický, pak podle zákona elektromagnetické indukce bude motor vyvíjet nebo brzdit točivý moment, protože skluz vůči přímému a zpětnému magnetickému toku je odlišný. Proto k udržení pohybu stačí střídavý proud procházející pracovním vinutím.

Pokud je rotor nehybný, pak při stejném skluzu vůči magnetickým tokům bude výsledný elektromagnetický moment nulový. V tomto případě je nutné vytvořit rozběhový moment. K tomu slouží startovací vinutí.

Proudy ve vinutích musí být fázově posunuty, proto se do motoru vkládá fázově posuvný prvek – rezistor, tlumivka nebo kondenzátor. Po dosažení potřebného otáčení rotoru se přívod elektřiny do startovacího vinutí přeruší.

Pro spuštění jednofázového asynchronního elektromotoru je tedy nutný průtok proudu dvěma vinutími, ale pro udržení otáčení rotoru pouze pracovním vinutím. K regulaci tohoto procesu se do obvodu před kompresor chladničky instaluje startovací relé.

Relé je umístěno blízko kompresoru a tak, aby bylo snadno demontovatelné. Právě kontrolou tohoto prvku se začíná, když motor pracuje problematicky.

Princip činnosti startovacího relé

Navzdory velkému množství patentovaných produktů od různých výrobců jsou schémata činnosti chladniček a principy fungování startovacích relé prakticky stejná. Pokud pochopíte princip jejich činnosti, můžete sami najít a odstranit závadu.

Schéma zařízení a připojení ke kompresoru

Elektrické schéma relé má dva vstupy od zdroje napájení a tři výstupy na kompresor. Jeden vstup (podmíněně – nulový vodič) prochází přímo.

Druhý vstup (podmíněně – fázový vodič) se uvnitř zařízení rozděluje na dva:

• první prochází přímo na pracovní vinutí;
• druhý prochází přes rozpojovací kontakty na startovací vinutí.

Pokud relé nemá montážní místo, pak je při připojení ke kompresoru nutné neudělat chybu v pořadí připojení kontaktů. Běžné způsoby určování typů vinutí pomocí měření odporu, které jsou rozšířené na internetu, nejsou obecně správné, protože u některých motorů je odpor startovacího a pracovního vinutí stejný.

Elektrické schéma startovacího ochranného relé může mít drobné modifikace v závislosti na výrobci. Na obrázku je uvedeno schéma zapojení tohoto zařízení v chladničce Orsk.

Proto je nutné najít dokumentaci nebo rozebrat kompresor chladničky pro pochopení umístění průchozích kontaktů.

To lze také provést při existenci symbolických identifikátorů u výstupů:

• “S” – startovací vinutí;
• “R” – pracovní vinutí;
• “C” – společný výstup.

Relé se liší způsobem upevnění na rámu chladničky nebo na kompresoru. Mají také své vlastní proudové charakteristiky, proto je při výměně nutné vybrat zcela identické zařízení, nejlépe stejného modelu.

Sepnutí kontaktů pomocí indukční cívky

Elektromagnetické startovací relé pracuje na principu sepnutí kontaktu pro průchod proudu přes startovací vinutí. Hlavním aktivním prvkem zařízení je solenoidová cívka zapojená sériově s hlavním vinutím motoru.

Při spuštění kompresoru, při statickém rotoru, prochází solenoidem velký startovací proud. V důsledku toho vzniká magnetické pole, které posouvá jádro (kotvu) s na něm upevněnou vodivou lištou, která sepne kontakt startovacího vinutí. Začíná rozběh rotoru.

Při zvyšování otáček rotoru klesá hodnota proudu procházejícího cívkou, čímž se snižuje napětí magnetického pole. Působením kompenzační pružiny nebo gravitace se jádro vrací na původní místo a kontakt se rozpojí.

Na víku relé s indukční cívkou je šipka “nahoru”, která udává správnou polohu zařízení v prostoru. Pokud je umístěno jinak, nedojde k rozpojení kontaktů působením gravitace.

Motor kompresoru dále pracuje v režimu udržování otáčení rotoru, přičemž vede proud přes pracovní vinutí. Relé sepne znovu až po zastavení rotoru.

Regulace dodávky proudu pozistorem

Relé vyráběná pro moderní chladničky často používají pozistor – druh tepelného odporu. Toto zařízení má teplotní rozsah, pod kterým propouští proud s nepatrným odporem, a nad kterým odpor prudce vzroste a dojde k rozpojení obvodu.

Ve startovacím relé je pozistor integrován do obvodu vedoucího ke startovacímu vinutí. Při pokojové teplotě je odpor tohoto prvku zanedbatelný, takže při spuštění kompresoru proud prochází bez překážky.

V důsledku odporu se pozistor postupně zahřívá a po dosažení určité teploty dojde k rozpojení obvodu. Ochladne až po zastavení přívodu proudu ke kompresoru a znovu sepne při opětovném spuštění motoru.

Pozistor má tvar nízkého válce, proto jej profesionální elektrikáři často nazývají “tabletka”

Realizace ochrany proudového typu

Asynchronní motor představuje složité elektrické zařízení, které je náchylné k poruchám. Dojde-li ke zkratu, aktivuje se automatický vypínač umístěný v rozváděči.

Při selhání ventilátoru, který chladí vinutí a mechanické pohyblivé části, zareaguje vestavěná tepelná ochrana kompresoru.

Vnitřní tepelná ochrana elektromotoru je založena na PTC termistorech. Reaguje na celkovou změnu teploty uvnitř zařízení, která může mít jak vnitřní, tak vnější příčiny.

Může však nastat situace, kdy motor po delší dobu (více než 1 sekundu) začne odebírat proud 2–5krát vyšší než jmenovitý. Nejčastěji k tomu dochází při neplánovaném zatížení hřídele způsobeném zablokováním motoru.

Proud se zvyšuje, ale nedosahuje hodnot zkratu, takže jistič dimenzovaný podle zátěže se neaktivuje. Tepelná ochrana také nemá důvod k vypnutí, protože teplota se za tak krátkou dobu nezmění.

Jediný způsob, jak rychle reagovat na vzniklou situaci a zabránit roztavení pracovního vinutí, je aktivace proudové ochrany, která může být instalována na různých místech:

• uvnitř kompresoru;
• v samostatném proudovém ochranném relé;
• uvnitř startovacího relé.

Zařízení, které kombinuje funkce zapínání startovacího vinutí a proudové ochrany motoru, se nazývá startovací ochranné relé. Většina kompresorů chladniček je vybavena právě tímto mechanismem.

Činnost proudové ochrany je založena na třech principech:

• při zvýšení proudu roste odpor, což vede k zahřívání vodivého materiálu;
• působením teploty dochází k roztahování kovu;
• tepelný koeficient roztažnosti se u různých kovů liší.

Proto se používá bimetalový pásek, který je svařen z kovových plátků s rozdílnými koeficienty roztažnosti. Tento pásek se při zahřátí ohýbá. Jeden jeho konec je upevněn a druhý se při ohybu rozpojí kontakt.

Pro ohřev bimetalového rozpojovače je obvykle umístěna cívka, kterou prochází elektrický proud. Někdy je však realizována “přímá” varianta ve formě vodivé destičky.

Destička je navržena pro teplotní reakci při průchodu proudu určité síly. Při výměně startovacího ochranného relé je proto nutné ověřit jeho kompatibilitu s nainstalovaným modelem kompresoru.

Identifikace možných závad

Vzhledem k malému počtu prvků relé je lze postupně zkontrolovat z hlediska funkčnosti. K tomu bude potřeba plochý šroubovák a multimetr.

№ 1 — závady při činnosti relé

Z konstrukčního hlediska je relé s cívkou zařízení s normálně rozpojenými kontakty, zatímco posistorová varianta je s normálně sepnutými kontakty. Ačkoli v obou případech jsou možné situace, kdy při startu nedojde k přivedení proudu do startovacího vinutí nebo naopak nedojde k jeho odpojení.

Pokud je kompresor v pořádku, ale nespouští se na povel z řídicí jednotky chladničky, signalizuje to nepřítomnost napětí na startovacím vinutí statoru.

Příčinou může být:

• přerušení elektrického obvodu;
• problém s kontaktní lištou;
• přehřátí posistoru;
• aktivace systému elektrické ochrany a jeho nenávrat do normální polohy.

Pokud se chladnička zapne na 5-20 sekund a poté vypne, je to nejčastěji důsledkem aktivace ochranného mechanismu relé.

Příčiny mohou být následující:

• ochranný mechanismus je funkční, ale aktivace nastává kvůli problémům v pracovním vinutí motoru;
• ochranný mechanismus je funkční, ale v relé nedochází k rozpojení kontaktů v obvodu startovacího vinutí;
• ochranný mechanismus je vadný, dochází k falešné aktivaci při nepatrném zahřátí.

Jelikož příčin poruchy může být několik, je nutné provést kompletní diagnostiku startovacího ochranného relé chladničky.

Cena startovacích ochranných relé pro značky jako Atlant nebo Birjusa nepřesahuje 100 Kč. Pokud rychle zakoupíte a nainstalujete nové funkční zařízení, chladnička se ani nestihne rozmrazit.

№2 — poruchy kontaktů elektrického obvodu

Poruchu startovacího ochranného relé lze zjistit pomocí multimetru.

K tomu je nutné prozvonit tři úseky elektrického obvodu:

1. Pokud je na úseku od vstupu k výstupu na pracovní vinutí přerušení, je nutné zkontrolovat místo rozpojení kontaktů ochranným mechanismem. Je možné, že se aktivoval a nevrátil se do původního stavu nebo že došlo k oxidaci rozpojených kontaktů.
2. Pokud není kontakt na úseku od vstupu k výstupu na startovací vinutí, kromě banálního přerušení vodiče jsou možné dvě varianty: rozpojení obvodu ochranným mechanismem nebo chybějící kontakt přes lištu.
3. Přerušení na přímém (nulovém) úseku znamená mechanické poškození obvodu – to se nejsnáze najde a opraví.

Pokud je činnost relé založena na použití indukční cívky, je nutné lištu násilně zvednout – jinak kontakt nebude.

Pomocí multimetru lze snadno odhalit vadné kontakty jejich prozvoněním přes odpor. Důležité je nespěchat a provádět kontrolu postupně na každém úseku obvodu.

№3 — nesprávná funkce pozistoru

Abychom se ujistili, že posistor pracuje správně, je nutné jej zkontrolovat ve studeném a zahřátém stavu.

V první řadě je třeba počkat, až pozistor vychladne (stačí 2-3 minuty v nečinném stavu) a prověřit jej pomocí multimetru. V případě nepřítomnosti proudu nebo naměření vysokého odporu je pozistor vadný a je třeba jej vyměnit.

Pokud zařízení funguje správně, pak při jeho kontrole ve studeném stavu by multimetr měl ukázat přítomnost nepatrného odporu.

Pro kontrolu schopnosti odpojení je třeba připojit k pozistoru spotřebič elektrické energie, například 100W žárovku. K tomu je potřeba elektrická vidlice se dvěma svorkami, které se připojí na vstup zařízení. Vodiče od žárovky se připojí ke konektorům vedoucím k nulovému a startovacímu vinutí.

Při zapojení vidlice do zásuvky se žárovka rozsvítí. Protože jmenovitý procházející proud v experimentu je výrazně menší než při startu kompresoru, bude se pozistor dlouho zahřívat – pro 100W žárovku bude doba reakce 20–40 sekund.

Pokud po nějaké době žárovka zhasne, je zařízení v pořádku. Pokud spotřebič nebude odpojen od napětí, znamená to, že pozistor je nefunkční. V domácích podmínkách jeho oprava není možná, stojí levně, proto je nutné zakoupit prvek s podobnými parametry.

№4 — problémy s kontaktní lištou

Existují dva typy problémů s kontaktní lištou:

• nedochází k průchodu proudu při sepnutí kontaktů;
• lišta se lepí a neklesá.

První problém může vzniknout kvůli oxidaci kontaktů. V tomto případě je nutné je očistit brusným papírem. Příčinou může být také deformace polohy lišty, poté je nutné ji nastavit vodorovně.

Pro vyčištění kontaktů a odstranění nečistot nebo stop oxidace lze použít jemný brusný papír nasazený na jehlu nebo tenké ohebné šídlo.

Složitější problém – místo spoje lišty a čepu, na který působí magnetické pole solenoidu. Řešení problému je zde individuální a závisí na typu poruchy.

Lepení lišty se projevuje tím, že se neodděluje spolu s jádrem. K tomu je nutné vyčistit kontakty, aby se odstranila lepivá látka a byly hladké.

№5 — neobvyklé sepnutí proudové ochrany

Pokud se při prozvánění zjistí chybějící kontakt od vstupu k oběma vinutím, pravděpodobně došlo k přerušení v oblasti ochrany.

Ve většině případů se jedná buď o odchod kontaktu, který rozpojuje bimetalový pásek, nebo o poškození v oblasti topné spirály.

Bimetalový pásek a spirálu, která ho ohřívá, nelze ohýbat, posouvat ani provádět jiné úkony, které by způsobily změnu nastaveného režimu spouštění.

Pokud nelze poškození opravit jinak, bude nutné zakoupit nové relé.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Přehled principu činnosti, typů a hlavních poruch startovacího a ochranného relé:

Video #2. Příznaky poruch běžného startovacího relé RKT. Připojení externího kondenzátoru pro kompenzaci nestabilního napětí:

Jednoduchá konstrukce startovacího relé umožňuje samostatně nacházet závady a snadno je odstraňovat. K tomu nejsou potřeba hluboké znalosti elektrotechniky ani speciální nářadí.

Je však nutné dodržovat přesnost, protože na kvalitě provedených prací závisí funkčnost drahého zařízení.

Chcete se podělit o to, jak jste vybírali startovací relé pro obnovení funkčnosti chladicího agregátu? Máte užitečné informace k tématu článku, které byste se chtěli podělit s návštěvníky webu? Pište prosím komentáře do bloku níže, vkládejte fotografie, ptejte se.