Componentes elétricos de sistemas de refrigeração

Os principais componentes elétricos, acessórios, de um sistema de refrigeração são os seguintes

• termostato;
• termostato descongelante;
• chave seletora;
• protetor térmico;
• capacitores;
• bobina da válvula reversora;
• relés;
• PTC;
• placa eletrônica.

Abaixo vamos estudar detalhadamente cada um desses componentes.

Termostato

É um componente cuja função é a de controlar a temperatura ambiente (interna ou externa) mantendo-a o mais estável possível. Ele atua parando ou colocando em funcionamento o compressor, automaticamente.

Normalmente é constituído de um bulbo, um capilar e contatos elétricos. Existem modelos mais sofisticados que mudam a resistência elétrica conforme a temperatura aumenta ou diminui, enviando um sinal para a placa eletrônica que controla o aparelho colocar o compressor em funcionamento.

O funcionamento do termostato de bulbo baseia-se no princípio da dilatação dos corpos. O capilar contém um gás que se dilata e se contrai com a temperatura, e esse movimento é transmitido a um fole acoplado a uma peça móvel, que fecha ou abre os contatos e, dessa forma, liga ou desliga o compressor.

Nos termostatos antigos esse gás podia ser dióxido sulfúrico ou cloreto de metila; nos de fabricação mais recente é comum o próprio refrigerante do sistema ou um fluido equivalente. Vale registrar, porém, que em equipamento atual o termostato de bulbo foi em grande parte substituído pelo sensor eletrônico, do tipo NTC: um termistor que varia a resistência com a temperatura e entrega a leitura à placa, que decide o acionamento. Em split inverter, não existe termostato mecânico nenhum.

Teste do funcionamento do termostato

Ele pode ser testado através da verificação de continuidade com um multímetro:

1. Desligá-lo do circuito;
2. Girar o botão para posição desligado;
3. Colocar a ponta de prova entre os dois terminais;
4. Verificar continuidade que não deve existir. Girando-se o botão para posição ligado, ouve-se um “click”, e deve passar a dar sinal de continuidade;*
5. Com o botão na posição ligado, resfriar o bulbo com spray congelante. Se estiver funcionando bem, a continuidade deve cessar.

* para temperatura ambiente acima de 18o. C (para termostato frio) e abaixo de 26o. C (para termostato CR).

Correção importante: a versão anterior desta página mandava dirigir um jato de R-22 sobre o bulbo para resfriá-lo. Não faça isso. O R-22 é um HCFC em processo de eliminação pelo Protocolo de Montreal, é controlado e caro, e liberar refrigerante na atmosfera contraria a boa prática e o arcabouço de recolhimento e destinação da Resolução CONAMA 267/2000. Para resfriar um bulbo ou um sensor existe ferramenta própria, o spray congelante, vendido em qualquer casa de eletrônica. Na falta dele, gelo em saco plástico resolve.

Termostato descongelante

É utilizado somente nos aparelhos ciclo reversos. Trabalha normalmente fechado. Sua função é inverter o ciclo calor para o frio, quando houver um início de congelamento no condensador. Normalmente está fixado na lateral esquerda do condensador.

Teste do termostato descongelante

• localizar seus terminais no painel de comando e, retirando-os, realizar a seguinte operação:
• com as pontas de prova do multímetro na escala Ohm x 1 toque os terminais. O termostato está bom se apresentar as duas condições seguintes:

• em ambiente acima de 10o C o marcador do multímetro deve se movimentar;
• em ambiente abaixo de – 4o C o marcador do multímetro não deve se movimentar.

Obs.: para conseguir a temperatura baixa necessária ao teste, use spray congelante sobre o corpo do termostato. Vale aqui a mesma advertência do item anterior: não se usa refrigerante do sistema para isso.

Chave seletora

É o componente cuja função é a de selecionar o contato entre os diversos componentes elétricos. O defeito mais comum que apresentam é seus contatos ficarem permanentemente abertos ou fechados (colados). Apesar de haverem diversos tipos de chaves seletoras, as características de funcionamento são iguais em todas.

Teste da chave seletora

Deve-se seguir as etapas abaixo para testá-las:

1. Coloque a chave na posição desligada;
2. Retire todos os terminais do circuito, deixando livres os bornes da chave;
3. Colocar uma ponta de prova do multímetro num terminal da chave;
4. Com a outra ponta de prova tocar os demais terminais. Não deve haver continuidade;
5. Com o multímetro na mesma posição, encosta-se as pontas de prova nos terminais, um de cada vez, ao mesmo tempo em que se gira o botão da chave. Deve haver continuidade.

Protetor térmico (ou de sobrecarga)

Os sistemas de refrigeração são equipados com dispositivos térmicos de segurança que protegem-nos contra um excesso de corrente (alta amperagem). É ligado em série com o circuito que alimenta o compressor.

Internamente são constituídos por dois tipos de metais com coeficientes de dilatação térmica diferentes. Um aquecimento sofrido por um excesso de amperagem causara uma dilatação maior em um dos metais, abrindo o circuito.

Teste do Protetor térmico

Seu funcionamento adequado pode ser verificado através da seguinte forma:

1. colocar o aparelho em funcionamento;
2. Levar o termostato a posição máxima (mais frio);
3. Desligar o aparelho, ligando-o imediatamente a seguir. O protetor deverá desligar o compressor.

O funcionamento pode ser ainda ser verificado através de um multímetro, encostando as pontas de prova nos terminais de ligação. Deve haver continuidade.

Capacitores

Os capacitores são constituídos de dois condutores (armaduras) separados por um material isolante (dielétrico). Aplicando-se uma diferença de potencial elétrico (tensão ou “voltagem”) entre suas placas ocorrerá o armazenamento de carga elétrica.

Nos ares-condicionados são usados dois tipos de capacitores: um de partida (eletrolítico) e outro de marcha, também conhecido como capacitor de fase ou permanente.

Os capacitores eletrolíticos aumentam o torque de partida do compressor. Sua presença é muito importante. Na partida do compressor, a energia elétrica necessária será fornecida em parte pelo capacitor e em parte pela instalação elétrica do local sendo, dessa forma, a queda de voltagem bem menor.

Os capacitores eletrolíticos devem funcionar na forma vertical, com os terminais da armadura para cima.

Os capacitores de marcha (ou fase) são projetados para ficarem ligados ao circuito permanentemente. Sua capacidade em Microfarads geralmente é pequena. Sua principal função é aumentar o fator de potência.

Nos ares-condicionados, o enrolamento de partida, mesmo depois do sistema ter adquirido sua rotação normal, permanece funcionando, ligado ao capacitor, de forma a melhorar o fator de potência do equipamento.

O que significam os números impressos no capacitor

No corpo do capacitor vêm dois valores, por exemplo 40 µF – 440 VCA. O primeiro é a capacitância, em microfarads, e é o valor que precisa ser respeitado na substituição. O segundo é a tensão nominal de trabalho: a tensão máxima que o componente suporta em serviço contínuo, com segurança.

Uma correção necessária, porque a versão anterior desta página dizia outra coisa: 440 VCA não é a tensão de ruptura do dielétrico. A ruptura ocorre bem acima da tensão nominal, e o fabricante justamente não quer que você se aproxime dela. Aplicar tensão acima da nominal degrada o dielétrico e acaba destruindo sua capacidade isolante, mas o número impresso é o limite de trabalho, não o de rompimento.

Na substituição, é possível usar capacitor de tensão nominal maior que a original, nunca menor. A capacitância, ao contrário, precisa ser a especificada.

Teste de capacitores

Consideramos os capacitores defeituosos quando apresentam:

1. deformações;
2. vazamento de líquido;
3. circuito interno aberto;
4. curto-circuito.

Antes de qualquer medição, descarregue o capacitor. Ele guarda carga depois de desligado, e capacitor de marcha de ar-condicionado dá choque. Descarregue com um resistor entre os terminais, nunca em curto com chave de fenda.

Com multímetro digital, que é o caso hoje, o teste é direto: selecione a escala de capacitância, em µF, e meça entre os terminais. O valor lido deve ficar dentro da tolerância impressa no corpo, em geral 5 ou 10 por cento. Fora da tolerância, troque — mesmo que o capacitor pareça inteiro.

Com multímetro analógico, o teste é por observação do ponteiro, na escala Ohm x 100:

• sempre que o marcador da escala se movimentar para o nível mais baixo da escala e voltar lentamente para o nível mais alto o capacitor está bom;
• quando o marcador se movimentar para a medida mais baixa e lá permanecer, o capacitor está em curto. Troque-o;
• quando o marcador não se movimentar em nenhum sentido, o capacitor está aberto. Troque-o.

Capacitor estufado, com a tampa abaulada ou com vazamento, é descartado sem teste.

Bobina da válvula reversora

A bobina da válvula reversora é usada nos aparelhos de ciclo reverso. Sua função é permitir a movimentação da haste da válvula, para que esta opere no ciclo de calor.

Teste da bobina da válvula reversora

Ela deve ser testada na própria válvula:

• aplicar nos terminais da bobina a tensão correspondente à sua tensão de trabalho. A bobina ficará energizada e a haste da válvula se movimentará, provocando um estalo – neste caso a bobina está boa;
• quando a válvula estiver trancada, em vez do estalo será percebida uma vibração e a bobina não estará boa. O defeito está localizado na válvula.

Relé de partida

Em geral os compressores de refrigeradores são colocados em marcha por intermédio de um relé, chamado de partida. O relé é uma chave automática que tira do circuito o enrolamento auxiliar do compressor e o capacitor de partida (se houver), assim que a rotação de trabalho tenha sido atingida.

Apesar da tendência atual dos fabricantes ser optar pela diminuição de componentes, visto muitos equipamentos modernos não possuírem nem relé nem capacitor de partida, é importante termos noção do funcionamento, dado o grande número de equipamentos que ainda os utilizam.

São dois componentes diferentes, e eles costumam ser confundidos

Esta página antes descrevia os dois como se fossem um. São dois princípios distintos:

Relé de corrente, também chamado de amperométrico, é o que se usa em refrigerador doméstico. A bobina dele é de poucas voltas de fio grosso e fica em série com o enrolamento de marcha do compressor. Na partida, a corrente é alta e essa corrente fecha o contato, pondo o enrolamento auxiliar em serviço. À medida que o motor ganha rotação, a corrente cai; quando cai o suficiente, o contato abre por gravidade ou por mola, e o auxiliar sai do circuito. Quem comanda, portanto, é a corrente.

Relé de potencial, ou de tensão, é usado em equipamento maior, como condicionador de ar de capacidade mais alta. A bobina dele é de muitas voltas de fio fino e fica em paralelo com o enrolamento auxiliar. Ele trabalha pela força contraeletromotriz gerada no enrolamento auxiliar, que cresce com a rotação do motor: quando a tensão atinge o valor de atuação, o relé abre o contato, que é normalmente fechado, retirando o capacitor de partida. Quem comanda, aqui, é a tensão.

A consequência prática é direta: não se substitui um pelo outro, e o relé precisa ser o especificado para aquele compressor. Relé de corrente de modelo errado faz o compressor partir com o auxiliar ligado por tempo demais, queimando a bobina auxiliar ou atuando o protetor térmico repetidamente.

O desenrolar da operação, em qualquer dos dois, é efetuado em frações de segundo.

Fizemos uma página especialmente dedicada aos relés, devido a sua ainda marcante presença na refrigeração.

PTC

O PTC é uma das alternativas ao uso de relés para dar partida nos compressores. O relé, por ser um dispositivo mecânico é muito mais propenso a falhar. Já o PTC dispensa componentes eletromecânicos e ainda tem as vantagens de não interferir na rede, oferecer maior proteção a bobina auxiliar e permitir a instalação de um capacitor para aumentar a eficiência do motor.

O PTC é uma pastilha de material semicondutor que em temperatura ambiente permite a passagem de corrente sem restrições.

Como a pastilha está ligada em série com a bobina auxiliar e a corrente de partida é elevada, a pastilha aquece aumentando a resistência ôhmica, dificultando a passagem da corrente para a bobina auxiliar em frações de segundos.

A pastilha PTC, só volta a permitir a passagem de corrente, após alguns minutos de parada do compressor. Se eventualmente ocorrer um corte de energia com retorno em seguida, antes do PTC esfriar, o mesmo não permitirá dar nova partida. Nesses casos atípicos, o protetor térmico fica atuando até que o PTC permita nova partida.

Vale lembrar que o PTC só pode ser colocados em compressores específicos, desenvolvidos para utilizá-lo.

Placa eletrônica

Todos os componentes acima pertencem à lógica eletromecânica, e eles continuam no campo em enorme quantidade — mas em aparelho novo eles foram absorvidos por um único componente. No split inverter não existe termostato mecânico, nem chave seletora, nem relé de partida, nem capacitor de partida. Existe uma placa.

A placa faz três coisas distintas, e vale separá-las porque o diagnóstico é diferente para cada uma:

• Leitura. Ela recebe os sensores NTC, que são termistores: um na entrada de ar da evaporadora, um na serpentina, e na condensadora um na serpentina e um na descarga do compressor. Sensor com valor fora da curva faz a placa decidir errado, e o sintoma parece defeito mecânico.
• Controle. A partir dessas leituras ela decide a frequência de trabalho do compressor, a rotação dos ventiladores, a posição da válvula de expansão eletrônica quando existe, e o acionamento da válvula reversora.
• Potência. O estágio inverter retifica a rede em corrente contínua e, com os transistores do módulo IPM, sintetiza uma alimentação trifásica de frequência variável para o compressor. É esse estágio que permite o compressor girar devagar em vez de ligar e desligar.

Daí três consequências para quem atende campo:

O compressor de um inverter não é monofásico. Ele recebe três fios da placa, com tensão e frequência geradas por ela. Medir resistência entre os três enrolamentos é válido e eles devem ser praticamente iguais; medir “tensão da rede” no compressor, não. E não se faz partida direta de compressor inverter na rede.

Código de erro não é diagnóstico. A placa pisca ou mostra um código que indica onde ela percebeu o problema, não qual peça está ruim. Código de sensor pode ser sensor, conector oxidado, ou a própria placa. O código é o ponto de partida da medição, e a tabela correta é a do manual de serviço daquele modelo.

Sensor NTC se testa por resistência e temperatura juntas. Mede-se a resistência e compara-se com a tabela do modelo na temperatura em que ele está. Um valor “que parece razoável” não diz nada sem a tabela, porque o NTC é fortemente não linear.

E uma observação de segurança que não existia na era eletromecânica: o barramento de corrente contínua da placa permanece carregado depois de desligar o aparelho. Espere a descarga antes de tocar na placa, e confira com o multímetro em vez de confiar no tempo.