UNIVERSITATEA DUNREA DE JOS GALAI FACULTATEA DE AUTOMATIC, CALCULATOARE, INGINERIE ELECTRIC I ELECTRONIC

FRIGIDERE SI CONGELATOARE

Coordonator

Student

2011

CuprinsCUPRINS.............................................................................................................................................................................2 CAP 1. NOIUNI INTRODUCTIVE..............................................................................................................................2 1.1. ISTORIC ..................................................................................................................................................................3 1.2. PRINCIPIUL DE FUNCIONARE....................................................................................................................................4 1.3. CICLURI FRIGORIFICE................................................................................................................................................6 1.3.1 Ciclul Carnot inversat...................................................................................................................................6 1.3.2. Ciclul frigorific teoretic...............................................................................................................................7 CAP 2. APARATELE COMPONENTE ALE INSTALAIILOR FRIGORIFICE...............................................11 CAP 3. SCHEMA ELECTRICA SI ELEMENTE COMPONENTE ALE UNUI FRIGIDER...............................17 3. 1. TERMOSTATUL.....................................................................................................................................................18 Termostatul digital...............................................................................................................................................18 3.1.2 Termostat cu carcasa cu capilar.................................................................................................................23 3.2.RELEE..................................................................................................................................................................25 3.2.1. Relee termobimetalice................................................................................................................................25 3.2.2. Relee electromagnetice maximale de curent.............................................................................................31 3.3.MOTORUL ELECTRIC...............................................................................................................................................33 CAP. 4. ALTE ECHIPAMENTE ASEMANATOARE...............................................................................................35 BIBLIOGRAFIE...............................................................................................................................................................38

Cap 1. Noiuni introductive2

1.1. Istoric

Frigiderul, sau mai exact, posibilitatea de a pastra la temperaturi scazute gheata necesara racirii alimentelor, a constituit o preocupare straveche a oamenilor. Inainte de anul 1000 I.C., chinezii taiau si stocau gheata ca sa o foloseasca pentru pastrarea alimentelor.500 de ani mai tarziu, egiptenii si indienii faceau gheata in noptile friguroase lasand apa in vase de ceramica. Primele camere de pastrare a ghetii erau gauri sapate in pamant captusite cu lemn si umplute cu gheata sau zapada. Acestea au fost pentru mult timp frigiderele din istorie. In secolul XVIII, omul de stiinta Michael Faraday a descoperit ca amoniacul lichid produce inghet. Frigiderul functioneaza si azi pe acest principiu: comprima un gaz intr-un lichid, lichidul devine apoi din nou gaz si apoi gazul din nou lichid si tot asa. Primul frigider pentru acasa l-a produs fabrica General Electric, producand un model inventat de un calugar francez. Acest model folosea un compresor pentru comprimarea gazului in lichid, compresor care se punea la subsolul casei sau intr-o camera alaturata. n 1876 Carl von Linde, datorit utilizrii amoniacului ca agent frigorific, permite adevrata dezvoltare a instalaiilor frigorifice prin comprimare mecanic de vapori.n 1880, introducerea unui nou agent frigorific, anhidrida carbonic, reprezint nceputul utilizrii instalaiilor frigorifice pentru mbarcarea la bordul navelor a produselor alimentare. In 1918 s-a adaugat la frigider un dispozitiv de control al temperaturii si o rotita prin care se alegea temperatura de inghetare dorita. La inceput frigiderul arata ca o cabina din lemn, dar apoi s-a introdus cabina de portelan si din otel. n 1920, prin utilizarea anhidridei sulfuroase i a clorurii de metil, apar primele maini frigorifice de uz casnic sau comercial. ncepnd din 1930, apar primele hidrocarburi fluorurate i clorurate (CFC). Datorit caracteristicilor foarte interesante din punct de vedere termodinamic i datorit marii lor stabiliti att termice ct i chimice, utilizarea acestora va aduce o ameliorare considerabil att a fiabilitii ct i a siguranei n funcionare a instalaiilor frigorifice cu compresie mecanic. Aa se explic de ce n comparaie cu amoniacul i clorura de metil, aceste substane poart denumirea de ageni frigorifici de siguran. n numeroase ri, pe lng denumirea de freoni, agenii frigorifici pot fi ntlnii i sub diverse denumiri comerciale, care pentru acelai produs difer de la ar la ar i de la un productor la altul. R12 de exemplu, este numit Forane 12 (denumirea comercial a Uzinei Kuhlmann din Frana), Flugene 12 (denumirea comercial a firmei Pechine Saint-Gobain din Frana), sau Genetron 12 (denumirea comercial a societii Allied Chemical din S.U.A.). n3

unele publicaii tiinifice, chiar i denumirea de freoni, pentru desemnarea agenilor frigorifici, este considerat comercial. Ceea ce a reusit frigiderul a fost inlocuirea cutiei cu gheata, care a fost modalitatea preferata pentru pastrarea alimentelor in stare propice pentru cat mai mult timp. Mediul de utilizare cel mai adesea face parte fie din comert sau diverse arii ale industriei si comert. Temperatura la care se pastreaza alimentele se pare ca se situeaza la -18 grade Celsius. Initial, frigiderele pentru uz commercial erau pe sistem de gaz toxic, care, uneori, avea scapari si era instabil si periculos pentru om. Frigiderul de uz casnic au aparut pe piata in jurul anului 1915 si au fost acceptate la scara larga in Statele Unite prin anii '30 datorita faptului ca a fost schimbat sistemul cu gaz toxic cu unul mai bun, fara amenintare la adresa sanatatii si vietii omului. Desi in America frigiderul era utilizat in majoritatea locuintelor inca din 1930, in Anglia au intrat puternic pe piata abia din anul 1970. In secolul 11, fizicianul si chimistul Ibn Sina, de origine persana, a inventat prima forma de frigider primitiv. Inventia sa a revolutionat tehnologia distilarii si a fost folosita in distilarea vaporilor, care necesita racire prin tub, pentru a produce substante de baza. Cea mai veche si apropiata varianta a frigiderului a fost create in 1748 de William Cullen la Universitatea din Glasgow. Variante imbunatatite ale ceea ce avea sa fie numit frigider in vremea noastra au aparut constant. Oliver Evans, John Gorrie, James Harrison, Ferdinand Carre, Baltzar von Platen, Calr Munters, Charles Tellier, David Boyle, Raoul Pictet sunt cativa dintre cei care au adus mari contributii la dezvoltarea acestui aparat. Carl von Linde a fost primul care a patentat varianta practica si compacta a frigiderului.

1.2. Principiul de funcionare

Sunt maini termice care au rolul de a prelua cldur de la un mediu avnd temperatura mai sczut i de a o ceda unui mediu avnd temperatura mai ridicat. Mediul cu temperatura4

mai sczut, de la care se preia cldur este denumit sursa rece, iar mediul cu temperatura mai ridicat, cruia i se cedeaz cldur, este denumit sursa cald. Deoarece au capacitate termic infinit, temperaturile surselor de cldur rmn constante chiar dac acestea schimb cldur.

Fig. 1.1 Schema energetic a instalaiilor frigorifice i a pompelor de cldur

Mediul cu temperatura mai sczut, de la care se preia cldur este denumit sursa rece, iar mediul cu temperatura mai ridicat, cruia i se cedeaz cldur, este denumit sursa cald. Deoarece au capacitate termic infinit, temperaturile surselor de cldur rmn constante chiar dac acestea schimb cldur Conform principiului doi al termodinamicii, pentru transportul cldurii, n condiiile prezentate, este necesar un consum de energie, notat cu P. n cazul instalaiilor frigorifice, sursa rece se gsete sub temperatura mediului ambiant, iar procesul de coborre a temperaturii sub aceast valoare, este denumit rcire artificial. Agentul de lucru, care evolueaz n aceste instalaii, este denumit agent frigorific. Pentru a putea s preia cldur de la sursa rece, agentul frigorific trebuie s aib temperatura mai mic dect aceasta. n timpul prelurii de cldur de la sursa rece, agentul frigorific se poate comporta n dou moduri diferite: - se poate nclzi mrindu-i temperatura; - poate s-i menin temperatura constant Rcirea frigiderelor se poate face: - cu un rezervor care conine un material cu punct de topire sczut (ghea, zpad carbonic); - cu o main frigorific, care poate fi cu absorbie sau cu compresor.5

Cele dou posibile variaii de temperatur (t) a agentului de lucru, de-a lungul suprafeelor de schimb de cldur (S), sunt prezentate n figurile 1.2 i 1 . 3. Cu tr a fost notat temperatura sursei reci, iar sgeile reprezint sensul transferului termic (de la sursa rece la agentul frigorific). Este evident c meninerea constant a temperaturii agentului frigorific n timpul prelurii de cldur, este posibil numai n condiiile n care se produce transformarea strii de agregare i anume vaporizarea.

Fig. 1.2 nclzirea agentului de lucru n timpul prelurii de cldur

Fig. 1.3 Absorbia de cldur de la sursa rece, cumeninerea constant a temperaturii

1.3. Cicluri frigorifice

1.3.1 Ciclul Carnot inversat

6

Transportul cldurii de la sursa rece la sursa cald, se realizeaz cu consumul minim posibil de energie, printr-un ciclu Carnot inversat reversibil, denumit i ciclu frigorific ideal, care se va realiza n domeniul de vapori umezi, aa cum se observ n figura 1.4. Procesul de lucru se desfoar ntre temperatura de vaporizare T0, teoretic egal cu temperatura sursei reci Tr, temperatura de condensare Tk, teoretic egal cu temperatura sursei calde Ta, a mediului ambiant i cele dou adiabate reversibile (s = constant): de comprimare, respectiv de destindere, sensul de parcurgere a ciclului fiind antiorar.

Fig.1.4 Ciclul Carnot inversat reversibil, n domeniul de vapori umezi

Agentul frigorific preia cldur n vaporizatorul instalaiei, prin procesul izobar-izoterm 4-1. Vaporii obinui sunt comprimai adiabatic reversibil de compresor, prin procesul 1-2. Dup ce este refulat de compresor, agentul de lucru ajunge n condensator, unde cedeaz cldur n procesul de asemenea izobar-izoterm 2-3. Lichidul rezultat se destinde n detentor, procesul de lucru 3-4 din acest aparat fiind tot adiabatic reversibil i n continuare ciclul se repet.

1.3.2. Ciclul frigorific teoretic

Detentorul n care se realizeaz destinderea adiabatic a ciclului ideal, este o main foarte complex din punct de vedere constructiv, indiferent dac prezint cilindri n care pistoanele sub aciunea agentului de lucru furnizeaz energie mecanic sistemului biel-manivel, sau dac este7

o turbomain cu palete montate n rotor. n plus, lucrul mecanic obinut n detentor are o valoare destul de sczut, deoarece titlul vaporilor care se destind, este foarte redus, deci agentul de lucru se gsete preponderent n stare de lichid, iar acesta fiind incompresibil, furnizeaz puin energie mecanic prin destindere. n consecin, complexitatea constructiv a detentorului nu este justificat de lucrul mecanic obinut, redus ca valoare, iar acest aparat a fost nlocuit n instalaiile frigorifice comerciale, de un dispozitiv mult mai simplu din punct de vedere constructiv, denumit ventil de laminare, sau ventil de reglaj. n ventilul de laminare, notat cu VL pe figura 1.5, asemntor din punct de vedere constructiv cu un robinet, sau cu o diafragm, care prezint o seciune de curgere ngustat, reglabil sau nu, se realizeaz un proces de laminare adiabatic. Presiunea scade de la presiunea de condensare pk, n amonte de ventilul de laminare, pn la presiunea de vaporizare p0, n aval de acest aparat. Procesul este adiabatic, pentru c se desfoar fr schimb de cldur cu mediul ambiant i deoarece nici nu se produc interaciuni cu exteriorul sub form de lucru mecanic tehnic. n aceste condiii este evident c laminarea se desfoar cu meninerea constant a entalpiei.

Fig.1.5 Schema unei instalaii frigorifice

Ireversibilitile interne ale procesului de laminare adiabatic: frecri, turbionri, omogenizri i altele, determin creterea entropiei agentului de lucru. Creterea entropiei poate fi explicat i prin faptul c lucrul mecanic de destindere se transform prin frecare n cldur, iar aceasta este nglobat de agentul frigorific, determinnd creterea entropiei.n unele maini frigorifice, n special cele de puteri frigorifice reduse, destinderea se realizeaz ntr-un dispozitiv chiar mai simplu i anume un tub capilar lung i de seciune redus. Aici scderea presiunii se8

realizeaz tot datorit particularitii curgerii. Aceasta este foarte complex i de regul se studiaz experimental, modelarea matematic fiind dificil. Din punct de vedere termodinamic, transformarea din tubul capilar este considerat tot o laminare adiabatic. Pentru ventilul de laminare, sau tubul capilar se utilizeaz uneori n practica exploatrii instalaiilor frigorifice, n mod abuziv i incorect tot denumirea de detentor, impus de firmele productoare, care le numesc astfel. Procesul de comprimare al ciclului Carnot inversat are loc n domeniul vaporilor umezi, iar reglajul mainii frigorifice, astfel nct comprimarea s se termine exact pe curba vaporilor saturai, este practic imposibil. Prezena picturilor de lichid n cilindrul compresorului C este nedorit, deoarece dac acesta nu vaporizeaz complet i rmne n spaiul mort la sfritul cursei de comprimare, poate s provoace aa numitele lovituri hidraulice, iar acestea pot deteriora unele pri componente ale compresorului, n special supapele, care prezint cea mai redus rezisten mecanic. Din acest motiv, n mainile i instalaiile frigorifice, procesul de comprimare se desfoar n domeniul vaporilor supranclzii, ceea ce are ca efect creterea siguranei n funcionare, a compresorului. n figura 1.5 este prezentat schema instalaiei frigorifice funcionnd dup ciclul teoretic, n domeniul de vapori umezi, iar n figurile 1.6 este redat n diagramele T-s, respectiv lgp-h, ciclul teoretic n domeniul de vapori umezi.

Fig. 1.6 Ciclul instalatiei frigorifice cu compresie mecanica de vapori in diagramele T-s si p-h. Analiznd diagramele n care a fost reprezentat ciclul frigorific teoretic, se constat uor, c la ieirea din compresor, agentul frigorific are o temperatur mai mare dect cea de

9

condensare, considerat egal cu a mediului ambiant. Deoarece aceast temperatur este nregistrat la ieirea din compresor, poart i denumirea de temperatur de refulare W = h ; Tref = T2.

10

Cap 2. Aparatele componente ale instalaiilor frigorificeCele mai simple maini frigorifice, ca cea prezentat n figura 1.9, funcioneaz dup ciclul teoretic prezentat anterior, cu precizarea c exist anumite diferene ntre temperaturile surselor de cldur i temperaturile agentului frigorific din vaporizator i condensator. n continuare se vor prezenta mai detaliat cele patru aparate componente care nu pot s lipseasc din mainile frigorifice.

Fig. 1.9 Schema unei maini frigorifice simple, de putere frigorific redus n figura 1.10 este reprezentat n seciune un compresor frigorific. Se poate observa motorul electric 1, al crui rotor 2 se continua cu arborele cotit. Este reprezentat i sistemul bielmanivel cu bielele 3 i pistoanele 4. Aspiraia vaporilor se realizeaz prin supapele de aspiraie 5 la coborrea pistoanelor, iar refularea prin supapele de refulare 6 la urcarea pistoanelor.

Fig. 1.10 Compresor frigorific11

Vaporii calzi refulai din compresor ajung n condensator (reprezentat n culoarea roie), acesta fiind poziionat n schema instalaiei ca n figura 1.11. Pe diagramele din figurile 1.3 i 1.4 se observ cum n acest aparat, se produce nti desupranclzirea vaporilor i apoi condensarea propriu-zis.

Fig 1.11 Locul condensatorului n schema instalaiei Din punct de vedere constructiv, figura 1.11 prezint un condensator ale crui serpentine schimbtoare de cldur sunt rcite cu aer. Se observ c exist i nervuri pentru extinderea suprafeei i intensificarea transferului termic. Aerul este circulat forat cu ajutorul unui ventilator. Exist i construcii de condensatoare rcite cu ap, de tip multitubular, ca cel din figura 1.12 sau mixt, cu ap i aer, ca n figura 1.13.

Fig. 1.12 Condensator multitubular orizontal racit cu apa Fig. 1.13 Condensator cu rcire mixt (ap i aer)

12

Dispozitivul de destindere este ventilul de laminare, avnd rolul de a reduce presiunea lichidului pn la valoarea presiunii de vaporizare, aa cum se observ i n figura 1.14. n instalaiile de putere frigorific mic, acest dispozitiv este nlocuit adesea de tuburile capilare

Fig. 1.14 Reducerea presiunii n ventilul de laminare

Fig. 1.15 Dispozitivul de laminare in schema instalatiei

Poziia dispozitivului de laminare (reprezentat colorat) n schema instalaiei este indicat n figura 1.15. Datorit seciunii interioare mici i lungimii mari a capilarului, respectiv datorit seciunii ngustate prezente n ventilul de laminare, n timpul curgerii se produce cderea de presiune de la pk la p0, sugerat de manometrele montate la intrarea i ieirea ventilului de laminare. Odat cu reducerea presiunii, agentul frigorific ajunge n domeniul vaporilor umezi, iar la ieirea dispozitivului de laminare, se obine un amestec de lichid i vapori saturai la presiunea de vaporizare, n care predomin lichidul, titlul acestor vapori fiind n jur de 1525%. n figura 1.16 este prezentat locul de amplasare a vaporizatorului (reprezentat n culoarea albastr), n care se realizeaz efectul util al instalaiei. Lichidul aflat la temperatur redus, sub cea a mediului ambiant, n timp ce i schimb starea de agregare rcete n acest caz aer, dar este posibil s se rceasc i ap sau alte lichide, respectiv gaze sau chiar substane solide. Din punct de vedere constructiv vaporizatoarele rcitoare de aer se aseamn cu condensatoarele rcite cu aer, realizate dintr-o serpentin pe care se monteaz nervuri. Dac vaporizatorul funcioneaz sub 0C atunci pasul dintre nervuri va fi mult mai mare dect la condensator, pentru a permite i depunerea de brum sau ghea, fr a obtura spaiul de curgere a aerului circulat forat de ctre ventilator. Evident, n acemenea cazuri, este necesar decongelarea periodic a vaporizatorului, proces denumit i degivrare. fiind

Fig. 1.16 Locul vaporizatorului n schema instalaiei14

Vaporizatoarele pot avea diverse construcii, n funcie de tipul procesului de rcire pe care l realizeaz. n figura 1.17 este prezentat un vaporizator pentru rcirea aerului, iar n figura 1.18 unul imersat ntr-un bazin pentru rcirea apei.

Fig. 1.17 Vaporizator pentru rcirea aerului

Fig. 1.18 Vaporizator pentru rcirea apei

Fig. 1.19 Localizarea instalaie frigorifice ntr-un frigider15

Fi g .

1.20 Vedere lateral Fenomenul din interiorul unui frigider

Fig. 1.21

Fig. 1.22 Compresorul si condesatorul16

Cap 3. Schema electrica si elemente componente ale unui frigider

Fig. 1.23 Schema electric a frigiderului

17

3. 1. TermostatulTermostatul digital

Sa se proiecteze un sistem de masurare a temperaturii comandat de un microcontroler tip Atmega128. Sistemul va comanda un agregat de racire in cazul in care temperatura ambianta este mai mare decat o temperatura presetata + 0.5 C, sau un agregat de incalzire atunci cand temperatura scade sub Tset 0.5. Sistemul are urmatoarele caracteristici:

gama de temperaturi masurate si reglate intre 0 100 C temperatura afisata pe un afisaj cu leduri pe 3 digiti 2 butoane de reglare a temperaturii cu posibilitatea modificarii temperaturii setate: la apasarea unuia dintre butoane aparatul intra in modul de setare. Daca timp de 5 secunde nu se apasa nici un buton se revine la temperatura reala.

Afisajul contine de asemenea 2 leduri ce indica modul de afisare(real sau setare). Se vor folosi : 1. afisaje cu leduri cu anod sau catod comun. 2. microcontroler Atmega128 3. traductori de temperatura LM335 Temperaturile se vor afisa in grade C. Caracteristici generale Atmega128: 1. microcontroler pe 8 biti cu arhitectura RISC 2. Tensiuni de operare in gama 4.5-5.5 V 3. Convertor analog-digital 4. 32x8 registre de uz general 5. 128 kb memorie flash reprogramabila 6. 4k EEPROM 7. 4k SRAM intern 8. 2 timere pe 8 biti si 2 timere extinse pe 16 biti 9. 133 instructiuni cu durata intre 1-3 cicli.18

Fig. 2.1 schema Atmega128

Schema bloc19

1

2

6

4

5

7

3

8

Fig 2.2 schema bloc a termostatului digital 1. Senzor de temperatura LM335 2. Amplificator 3. Taste 4. Convertor analog-digital cu conversii succesive 5. Microcontroler Atmega128 6. Afisaj cu leduri cu 3 digiti + indicatori de comanda si modul de afisare(Tset/Treal) 7. Agregat de racire 8. Agregat de incalzire

Senzorul de temperatura

Fig 2.3 sezorul de temperatura

20

Acest senzor functioneaza intre temperaturile -40C si 100C pastrandu-si liniaritatea si impedanta scazuta. Din cele 3 forme disponibile s-a ales SO-8 cu montare pe suprafata, avand o rezistenta termica scazuta fata de celelalte variante. Circuitul are o impedanta dinamica mai mica de 1 si functioneaza intre 0.45mA si 5mA fara degradari ale perfomantelor. Calibrat la 25C LM335 are o eroare mai mica de 1C la o variatie a temperaturii de 100C (tipic 0.5C). Are o iesire liniara in tensiune care variaza in functie de tempeatura cu 10mV/K. Rezistenta R7 este folosita pentru calibrarea la 25C trebuind sa asigure la iesiere tensiunea de 2.982V pentru aceasta temperatura. Legea de variatie: VOUT = VOUT 298 Rezulta

T , unde T este temperatura in grade Kelvin. (25 + 273) K

Tensiune de iesire la +100C: 3.732V Tensiune de iesire la -40C: 2.332V

Adaptorul de semnal

+ 5 V 3 + V O 2 V R + 5 V R 2 k 4 4 R v 3 3 6 + U 1 T

L T 1 0 1

3 + 5 V

5

+

+ O U 7 T

Ai (i=1..3)R 1 k v 2

6 6 k

-

- R 3

3 3 k

0 k

5

R 5 2 k

R 2 1 0 k

Fig 2.4 adaptorul de semnal

21

Amplificatorul LT1013 este primul AO dual de precizie cu 8 pini. Poate fi alimentat de la o singur surs de 5V. Gama intrrii de mod comun poate include si masa. Ieirea poate oscila in limita a civa mV de la masa. Deoarece traductorul de temperatura LM335 are o panta de 10mV/K rezulta ca, la capetele de scala ale termometrului (-40C si 100C) tensiunile de iesire vor avea valorile +2.332V (pt -40C) si 3.732V (pt100C) asadar excursia de tensiune va fi de 1.400V. Acest adaptor are rolul de a mari excursia tensiunii de la iesire de la 1.4V la 5V deoarece intrarea analogica a convertorului este cuprinsa intre valorile 0...5V. Amplificarea acestui adaptor trebuie sa fie A=Uf/Ui=5/1.4=3.5714 pe fiecare grad Celsius. Amplificarea este: A=(R3+Rv2)/R2 R6R3+Rv2. Pentru R2=10k avem: R3+Rv2=35.714k rezulta ca R3=33K, iar Rv2=5K Se alege R6=36k.

Convertorul analog-digital

Convertorul analog-digital oferit de Atmega128 are urmatoarele caracteristici:

rezolutie de 10 biti precizie de 2 LSB timp de conversie intre 13-260s 8 canale de intrare multiplexate posibilitatea de ajustare stanga a rezultatului din registrul ADC excursia de tensiune 0-VCC moduri "Free-Running" sau conversie unica intrerupere la terminarea unei conversii Acesta primeste pe intrarea ADC0 o tensiune Vin(0..5V) si este alimentat la Vref=5V. Rezultatul conversiei pentru un nivel de tensiune de 0V este ADC = 0x00 iar pentru 5V 0xFF.

22

Pentru a activa ADC-ul se seteaza bitul ADEN din registrul ADCSRA. Implicit rezultatul va fi aliniat la dreapta (ADCL apoi ADCH). Pentru a incepe o conversie se seteaza ADSC. Acesta va fi resetat automat la finalizare cand ADIF = 1. Circuitul prezinta un multiplexor de selectie a canalului de intrare ce va fi setat in registrul ADMUX. Ultimii 3 biti din ADCSRA sunt destinati setarii frecventei de esantionare(pre-scale). Circuitul de aproximatii succesive necesita o frecventa intre 50 kHz si 200 kHz iar introducerea unei frecvente mai mari duce la scaderea preciziei. In acest caz s-a ales un factor de pre-scale de 32 (ck/32 = 125 kHz).

AfisajulSe vor folosi 3 afisaje cu leduri de 7 segmente pentru afisarea temperaturii in gama 0 - 100C. Acestea vor fi alimentate prin 3 tranzistoare npn care au rolul de intrerupatoare polarizate in baza de pinii portului A al microcontrolerului. De asemenea la portul A vor fi conectate 4 leduri ce vor semnala modul de afisare real/setare si comanda de racire/incalzire. Selectia segmentelor celor 3 digiti se va face prin portul B conectand cele 3 afisaje la o magistrale, aceasta avand avantajul economiei de curent. Pentru a aprinde un segment pinul corespunzator al portului B va trece pe nivelul 0. Punctul din coltul dreapta jos va fi conectat la pinul cel mai semnificativ al portului, el nefiind folosit.

a f b

g

e d

c

Fig 2.5 afisajul

3.1.2 Termostat cu carcasa cu capilar23

Fig 2.6 termostate cu capilar Termostatul este componenta care face ca frigiderul dumneavoastra sa nu consume o cantitate enorma de energie electrica si care pastreaza durata de viata a compresorului oferindu-i acestuia pauze. In general un frigider este in parametrii normali de functionare daca merge intre cel putin 5 minute si cel mult 20 de minute si ia pauza pentru 7-15 minute. Aceste valori depind de mai multi factori cum ar fi ventilatia camerei, temperatura camerei, masa pe care trebuie sa o raceasca frigiderul, etc. La frigidere tremostatul este situat, in general in interior, pe partea dreapta (cum privim frigiderul din fata) ,imediat sub congelator(vaporizator). Acesta se poate distinge prin rotita de reglare a nivelului de inghet pe care trebuie sa-l creeze frigiderul. Termostatul este format dintr-un mecanism cu parghie care intrerupe curentul electric, asadar este legat la instalatia electrica a frigiderului. Termostatul are o ansa (conducta metalica) invelita intr-un strat de cauciuc pe o anumita portiune. Pe aceasta conducta subtire se afla un gaz termosensibil (care se dilata si se contracta foarte mult la schimbarile de temperatura). Ansa are contact direct cu vaporizatorul pentru ca transferul de temperatura sa fie foarte rapid. Ansa incepe dintr-o pernita din metal inoxidabil care contine acelasi tip de gaz. La contractarea gazului din ansa si din pernita este schimbat un comutator, in acest caz pe "oprit". Asta inseamna ca temperatura din interior a ajuns la pragul minim si termostatul opreste compresorul. La cresterea temperaturii in interiorul frigiderului gazul din conducta termostatului se dilata (creste presiunea acestuia) si comutatorul este schimbat de o parghie pe modul "pornit". In aceasta

24

situatie motorul porneste pentru a pune freonul in miscare si a elimina caldura din interior. Astfel, ciclul se repeta. Pragurile de temperatura intre care actioneaza termostatul pot fi alterate prin schimbarea pozitiei rotitei acestuia catre un numar mai mare sau mai mic.

3.2.Relee

3.2.1. Relee termobimetalice Releele sunt aparate de protectie, care actionnd asupra unui aparat de comutatie, produc ntreruperea alimentrii unui consumator, la o anumita temperatura a elementului sensibil al releului. Elementul sensibil sau senzorul este o lamela din bimetal. Releele termobimetalice sunt relee de curent si se utilizeaza mai ales pentru protectia masinilor electrice, mpotriva ncalzirilor excesive ca urmare a functionarii masinilor la suprasarcini de lunga durata . Curentul de suprasarcina al motorului, ncalzeste mecanismul bimetalic al releului si cnd temperatura atinge valoarea maxima admisa, releul termobimetalic trebuie sa actioneze asupra unor contacte care provoaca deconectarea motorului de la retea. Releele termobimetalice nu asigura protectia mpotriva curentilor de scurtcircuit, deoarece rezistenta de ncalzire a acestor relee se poate arde nainte ca aceste relee sa actioneze. De aceea la protectia motoarelor electrice aceste relee termobimetalice se asociaza cu relee electromagnetice cu actiune instantanee sau sigurante fuzibile cu rol de protect ie mpotriva curen ilor de scurtcircuit. Principiul de functionare al releelor termobimetalice Lamela bimetalica este formata din doua straturi de metal intim unite pe toata suprafa ta de contact, prin sudura sau lipire. Cele doua metale au coeficienti de dilatare diferiti. Cum la ncalzire una din componente se dilata mai puternic ca cealalta , termobimetalul se curbeaza la ncalzire s i anume cu att mai mult, cu ct mai mare este diferenta dintre coeficientii de dilatare ai ambelor componente.25

Componenta cu coeficient de dilatare mai mic constituie componenta pasiva, iar cea cu coeficient de dilatare mai mare reprezinta 36% Ni), componenta activa .Aliajele din fier-nichel, cu Invarul (aliaj Fe-Ni cu proprieta t ile lor specifice, stau la baza realizarii termobimetalelor.

avnd coeficientul de dilatare minim se foloseste n calitate de componenta

pasiva, iar aliajele cuprului cu zinc, staniu sau nichel, care au coeficienti de dilatare mari se folosesc drept componente active. Prin urmare, lamela bimetalica are proprietatea de a-s i schimba forma n mod automat, functie de valoarea temperaturii materialului lamelei; parametrul de intrare este temperatura parametrul de ies ire curbarea lamelei. Fata obtinut prin simpla dilatare termica. n esenta si de alte dispozitive bazate pe dilatare, bimetalul are la nivelul bimetalului se obtine cea mai simpla

avantajul ca sageata care se obtine la capatul liber al lamelei este cu mult mai mare dect cea transformare de energie termica n energie mecanica , cu multiple aplicatii n tehnica . Caracteristica de protectie a releului termobimetalic Aceasta caracteristica exprima dependenta dintre timpul de actionare al releului si

valoarea curentului care parcurge bimetalul. Este o caracteristica constatndu-se ca o data releului scade.

de protectie dependenta ,

cu cresterea curentului ce parcurge bimetalul timpul de actionare al

n figura 3.1 s-a reprezentat prin curba 2 caracteristica de protectie a bimetalului n stare rece, prin curba 3 caracteristica de protec tie a bimetalului prencalzit s i prin curba 1 caracteristica tehnica a obiectului de protejat (reprezentarea timpului este fa cuta la scara logaritmica ).

Fig. 3.1 Caracteristicile temporale de protectie a unui releu termobimetalic.

26

O protectie buna caracteristica electrice. 1, pentru

se realizeaza toata gama

atunci cnd caracteristicile 2 curentilor posibili. Datorita

s i 3 se afla sub alurii dependente a motoarelor declansarea

caracteristicii de protectie, releele termobimetalice sunt indicate pentru Aceasta deoarece supracurentii de scurta motoarelor, nu sunt suficienti ca prin ncalzirea termobimetalului sa motorului de la retea.

protectia produca

durata , de exemplu la pornirea

n schimb, la supracurenti de durata , (de exemplu la ramnerea n doua faze) se obtine o declans are dupa un anumit timp, functie de valoarea curentului. Caracteristica de protectie poate fi obtinut pentru releele construite. prin calcul, sau se poate determina experimental

Fig 3.2 Modul de reprezentare n schemele electrice Din punct de vedere al reprezenta rii releelor termobimetalice n schemele electrice, se pot folosi modalitatile prezentate n figura 3.2. n toate cazurile se constata existenta a doua circuite: unul parcurs de curentul de protejat (contactele 1-2) si un contact aflat n alt circuit (de exemplu n circuitul bobinei de comanda a contactorului), ce poate fi normal nchis (contactul 11-13) sau normal deschis (contactul 12-14).

Variante constructive de relee termobimetalice Termobimetalele, au proprietatea transformarii unei variatii de temperatura ntr-o mis care27

datorita deformarii. La realizarea releelor termobimetalice se foloseste att aceasta proprietate ct s i proprietatea de elasticitate a termo-bimetalelor. Prin aplicarea unei forte de sens contrar deformarii se pot obtine tensiuni interne, proportionale cu variatiile de temperatura. Din punct de vedere tehnic se pot utiliza urmatoarele functii ale termo-bimetalelor:

efectul de deformare (curbare);efectul de forta datorita tensiunilor interne; efectul combinat de deformare si forta ; efectul de temporizare la transmiterea unei comenzi; efectul de compensare a temperaturii mediului ambiant. Aceste efecte pot fi realizate cu termobimetale de cele mai diferite forme ca: benzi drepte

sau usor ndoite care se curbeaza , piese n forma de U, spirale care se nfasoara sau se desf asoara. Dupa modul de ncalzire al elementului sensibil bimetalic se deosebesc mecanisme bimetalice cu ncalzire directa , indirecta sau combinata bimetalica . Cum efectul de deformare al termobimetalelor ncastrate la un capa t este cel mai frecvent folosit, se prezint n figura 3.3. doua solutii constructive pentru releele cu nca lzire directa . Astfel n figura 3.3 a) se prezinta un releu termobimetalic dintr-o banda de bimetal fara pretensionare s i n figura 3.3.b) cu pretensionare.Aceste relee sunt capabile sa contact al unui circuit electric daca temperatura depases te o anumita valoare limita . deschida un (mixt ). La ncalzirea directa , lamela se lamela ncalzeste prin efect electrocaloric datorita trecerii curentului electric prin nsai s

28

Fig 3.3 Relee termobimetalice cu nca lzire directa , utiliznd efectul de deformare.a) releu bimetalic din banda bimetalica fara pretensionare. b) releu bimetalic din banda bimetalica cu pretensionare.

Fig 3.4 Releu termobimetalic cu nca lzire directa utiliznd efectul de deformare s i forta . Utilizarea concomitenta fart sau succesiva a efectului de deformare si a efectului de ncastrata se provocnd

este exemplificat n constructia din figura 3.4. Aici lamela bimetalica

deplaseaza nti liber, proportional cu temperatura, apoi actioneaza cu o forta deschiderea unui contact din circuitul electric al bobinei contactorului. n cazul nca lzirii combinate (mixte), lamela este nca lzita n figura 3.5 Cnd curentul din circuitul de sarcina circuit prin intermediul unui transformator de curent.

pe cale directa

si n

indirecta prin rezistor, curentul parcurgnd lamela termobimetalica si rezistorul legate n serie ca este prea mare, bimetalul se leaga

29

Fig 3.5 Releu termobimetalic cu ncalzire combinat

Fig 3.6 Blocuri de relee termobimetalice

30

3.2.2. Relee electromagnetice maximale de curent Sunt relee cu actiune instantanee, destinate protectiei instalatiilor electrice mpotriva suprasarcinilor sau scurtcircuitelor. Elementul constructiv caracteristic al releului maximal de curent (RC) este armatura mobil de forma literei Z si se executa din tabla de otel foarte subtire s i us oara , pentru a micosra timpul de actionare. Ea se satureaza repede la valori mici ale curentului din nfa surare, astfel ca factorul de revenire al releului cres te s i implicit s i sensibilitatea releului. Curentul de supravegheat parcurge nfasura rile, ce pot fi legate n serie sau paralel, aflate pe miezul feromagnetic al electromagnetului. Daca curentul depaseste valoarea reglata , fixata pe scara de reglaj, armatura se rotes te rapid, nvingnd tensiunea resortului antagonist actionare se face printr-o prghie, si nchide contactele mobile peste cele fixe, lansnd un semnal n circuitul comandat. Reglarea curentului de schimbndu-se tensionarea resortului antagonist. De (aproximativ 0.05 s) asemenea prin legarea n serie sau paralel a nfasurarilor se poate dubla domeniul de reglaj. Timpul de actionare al acestor relee este de cteva sutimi de secunda si nu poate fi reglat; caracteristica de protectie a releului este o caracteristica independenta . Daca valoarea curentului la care releul actioneaza este Ia s i valoarea curentului la care releul revine este Ir, atunci factorul de revenire al acestor relee Kr =Ir/Ia este 0,85. Cu ct factorul de revenire este mai apropiat de unitate cu att releul este mai sensibil.

Fig 4.1 Releu electromagnetic maximal de curent RC2.

Partile componente ale releului 1 - miezul feromagnetic 2 - bobina, 3 - arma tura mobila, 4 - resort antagonist, 5 - buton de reglaj a arcului, 6,7 - suruburi de reglaj care stabilesc poztiile limita 8 - schimbarea domeniului de reglaj se realizeaza modifica numa rul de spire al bobinei releului. 9 - b ratul arma turii mobile actioneaza prin intermediul piesei izolante, sistemul de contacte 10 - indicatorul de functionare ale arma turii mobile. care

prin comutatorul gamelor de reglaj

32

3.3.Motorul electric

Motorul asincron este un masina destinat sa functioneze in curent alternativ si la care raportul dintre turatie si frecvanta retelei la care este conectata variaza odata cu schimbarea regimului de functionare sau cu variatia gradului de incarcare. Infasurarile statorului si rotorului, in cazul motoarelor asincrone, nu sunt conectate electric, intre aceste infasurari exista numai o legatura inductiva-sunt cuplate magnetic- din aceasta cauza masinile asincrone se mai numesc si masini de inductie. Tipuri de motoare asincrone: Motorul asincron cu rotorul bobinat: are statorul confectionat din otel, cu forma cilindrica, si este prevazut in interior cu un miez magnetic din tole, cu crestaturi.In crestaturile acestui miez se introduce o infasurare statorica trifazata, legata in stea sau triunghi.Rotorul acestui tip de motor este format dintr-un ax, pe care se fixeaza un miez magnetic din tole, cu crestaturi in care se fixeaza o infasurare trifazata legata numai in stea, capetele acestei infasurari se leaga la trei inele colectoare, pe care freaca trei perii colectoare. Motorul asincron cu rotor cu scurtcircuit: cu statorul confectionat din otel, cu forma cilindrica, si este prevazut in interior cu un miez magnetic din tole, cu crestaturi.In crestaturile acestui miez se introduce o infasurare statorica trifazata, legata in stea sau triunghi.Rotorul este format dintr-un ax pe care se fixeaza un miez magnetic din tole, cu crestaturi in care se introduc bare din cupru scurtcircuitate la capete de doua inele de cupru. Functionarea motorului asincron: Campul invartitor condus de stator prin curentul absorbit de la retea induce in infasurarile rotorice un sistem de tensiuni trifazate.In functionare, rotorul fiind legat in scurtcircuit, tensiunile induse vor da nastere unor curenti rotorici.Interactiunea dintre campul magnetic si curentii rotorici produce un cuplu electromagnetic care invarteste rotorul in sensul campului invartitor statoric(sensul succesiunii fazelor).

33

Frigiderele si congelatoarele folosesc motoare electrice asincrone cu rotorul in scurtcircuit, dar mai au in plus si o infasurare ajutatoare.Aceasta intra in serie cu motorul doar la pornirea acestuia, datorita unui releu de pornire.Socul de pornire fiind intre 6 si 9 ori mai mare decat curentul nominal, releul cupleaza si motorul va avea in paralel si acea infasurare ajutatoare.Dupa pornire curentul scade, releul decupleaza si infasurarea ajutatoare este scoasa din circuitul motorului.

34

Cap. 4. Alte echipamente asemanatoare1. Frigider independent sau incorporabil Pe langa evaluarile legate de exigentele estetice ale propriei bucatarii, clientul trebuie sa tina cont si de latimea frigiderul incorporabil care este de 54 de cm, pentru majoritatea modelelor. Deci, gandit pentru dimensiunile standard ale bucatariilor modulare. Frigiderele cu independente au o latime normala Sunt de clasicele 60 cm. frigidere Frigiderele se impart fara in urmatoarele interna categorii: fortata. - Frigidere statice traditionale, ventilatie - Frigidere No-Frost Sunt frigiderele in care frigul ventilat, repartizat pentru fiecare compartiment, atat in frigider cat si in congelator, trece printr-un sistem de canale. 2. Frigidere statice cu ventilatie Turbo Cold Sunt aparatele noii generatii Candy, dotate cu un nou sistem de ventilatie alcatuit dintr-un ventilator amplasat pe peretele interior care restabileste temperatura ideala in interiorul compartimentului frigorific, intr-un timp scurt dupa deschiderea usii si asigura o racire mai rapida a alimentelor. Nivelul normal de umiditate este asigurat de catre aerul care circula. 3. Frigidere Dual-Cold Sunt frigiderele Candy dotate cu un sistem exclusiv, controlat de catre un microcip care garanteaza o refrigerare mai eficienta si mai flexibila. Un singur compresor alimenteaza un dublu circuit de alimentare, optimizand drepartizarea racirii intre compartimentul frigider si congelator. In plus este posibila reglarea independenta a temperaturilor celor doua compartimente. 4. Frigidere cu autoventilatie In cazul modelelor care se instaleaza sub mobilier, este prezent un sistem de ventilatie asezat sub aparat pentru a imbunatati temperatura zonei incastrate si a pozitionarii compresorului. Aceasta evita eliminarea de aer inspre blatul de gatit al bucatariei, creand astfel o integrare perfecta care nu compromite estetica. 5. Frigiderele incorporabile se grupeaza in patru categorii: - Combinate - acolo unde frigiderul este suprapus congelatorului, pentru o mai buna accesabilitate. Cele doua parti, la modelul cu bicompresor, sunt alimentate fiecare de catre propriul compresor de catre doua termostate independente, putand fi reglate separat sau oprite individual. La modelul cu monocompresor termostatul este unic35

pentru

ambele

compartimente.

- Cu doua usi - cu un congelator de capacitate minima, pozitionat in partea superioara a aparatului. Are un singur termostat. - Cu o usa - disponibile atat in versiunea "tutto frigo",care contin celula "freezer" in interiorul compartimentului congelator. Are un singur termostat. - Sub mobila - pentru introducerea sub blatul de lucru al bucatariei. Cu un singur termostat. Compartimentarea interioara a congelatorului Impartirea interna a aparatului este data de catre o logica modulara care permite exploatarea la maxim a spatiului disponibil, atat in interior cat si pe usa frigiderului. Dotarile aparaturii prevad: rafturi sertare pentru interioare legume sau din fructe, cristal securizat, in partea plastic inferioara sau a grilaje; frigiderului; pozitionate

- rafturi pe usi 6. Rafturi din cristal securizat Security Glass Dotarile interne s-au imbogatit cu utilizarea rafturilor din cristal securizat, foarte rezistente si usor de curatat. 7. Rafturi din plastic Crystal Clear Rafturile din plastic Crystal Clear, cu un grad de transparenta ridicat, au o structura ranforsata care permite o rezistenta ridicata la greutati aproape duble fata de rafturile clasice din plastic, neindoinduse sub presiune. 8. Rafturi din grilaje Se pot extrage, inclina si pozitiona pe niveluri diferite, aproximativ la fiecare 4 cm. 9. Crisper (sertarul pentru verdeturi) La anumite modele, sertarul pentru verdeturi este doar unul, se caracterizeaza prin transparenta ce permite o mai buna observare a conservarii alimentelor. 10. Compartimentele usii multibox Pentru cutii si sticle, cu suport pentru unt si oua; prin sistemul multibox fiecare vas poate fi indepartat extrem de usor si, datorita elegantei si a faptului ca sunt atat de practice, pot fi asezate pe masa impreuna cu continutul lor. 11. Compartimentele usii la inaltime dubla Sunt monobloc, din plastic alb, si permit depozitarea de vase si recipiente de masuri diferite in asa fel incat sa puteti elibera rafturile de vase si elemente stanjenitoare si incomode ca dispunere. 12. Sertarul multifunctional36

Caracterizat de o clanta ergonomica, este pozitionabil la dreapta sau la stanga rafturilor din plastic. 13. Compartimentul freezer Compartimentul freezer, cu o izolare de 7 cm pentru fiecare latura, garanteaza maximum de prestanta si incredere. Sertarele freezer, din plastic plin, ofera soliditate si garanteaza o conservare perfecta la temperaturi scazute, mentinand nealterate alimentele pentru o perioada indelungata.

37

Bibliografie1. http://facultate.regielive.ro/referate/automatica/functionarea_frigiderului-29679.html 2. http://facultate.regielive.ro/cursuri/energetica.html 3. Echipamente Electrice, Curs vol. 2, Popescu Lizeta 4. http://www.scientia.ro/tehnologie/39-cum-functioneaza-lucrurile/78-cum-functioneaza-

frigiderul.html 5. http://ro.wikipedia.org/wiki/Frigider

39