Carel Power + PSD1 Series Instruction sheet

NO POWER
& SIGNAL
CABLES
TOGETHER
READ CAREFULLY IN THE TEXT!
Integrated Control Solutions & Energy Savings
Power +
Speed drive - PSD1 series
Installation guidelines
and Troubleshooting
Linee guida per l’installazione
e Troubleshooting

ITA
3+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
Indice
1. INTRODUZIONE 5
2. LINEE GUIDA PER UN CORRETTO AVVIAMENTO DEL COMPRESSORE 6
2.1 Coppia meccanica resistente del compressore....................................................................................................................6
2.2 Avviamento del compressore.......................................................................................................................................................... 6
2.3 Avviamento in caso di motori asincroni – compressori ON-OFF............................................................................... 7
2.4 Avviamento in caso di motori brushless con rotore a magneti permanenti...................................................... 7
2.5 Possibili situazioni che ostacolano l’avviamento di un compressore Brushless:
analisi e suggerimenti........................................................................................................................................................................... 9
2.6 Importanti osservazioni ulteriori ..................................................................................................................................................10
3. COME UTILIZZARE IL DOCUMENTO 11
4. TABELLA RIASSUNTIVA ALLARMI 13
5. CATEGORIE ALLARMI 15
6. GUIDA RAPIDA ALL’INSTALLAZIONE E AL PRIMO AVVIO 16
6.1 Schema di collegamento generale per inverter monofase.........................................................................................16
6.2 Schema di collegamento generale per inverter trifase..................................................................................................17
7. DESCRIZIONE ALLARMI CON CONTROLLI CAREL 21
7.1 Allarmi 1 e 7: sovracorrente.............................................................................................................................................................21
7.2 Allarme 4: sottotensione e Allarme 20: errore modulo PFC........................................................................................23
7.3 Allarme 19: motore in stallo.............................................................................................................................................................24
7.4 Allarme 13: timeout comunicazione seriale..........................................................................................................................25
8. DESCRIZIONE ALLARMI SENZA CONTROLLI CAREL 26
8.1 Allarme 1 e 7: sovracorrente............................................................................................................................................................26
8.2 Allarme 4: sottotensione e Allarme 20: errore modulo PFC........................................................................................28
8.3 Allarme 19: motore in stallo.............................................................................................................................................................29
8.4 Allarme 13: DATA COMMUNICATION FAULT..........................................................................................................................30
9. REPORT RIASSUNTIVO DELL’ALLARME 31
9.1 Come leggere gli indirizzi della tabella precedente .......................................................................................................32
9.2 Dati termodinamici...............................................................................................................................................................................32
Per qualsiasi chiarimento o nel caso in cui non si riesca a risolvere il problema, contattare l’assistenza CAREL
dopo aver raccolto le informazioni richieste nel paragrafo“REPORT RIASSUNTIVO DELL’ALLARME”
CST Carel [phone]
[email protected]

ITA
5+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
La serie di inverter Power+ PSD1 è progettata ed ottimizzata per pilotare compressori per applicazioni
HVAC–R mossi da motori sincroni sensorless a magneti permanenti BLDC (PMIM “Permanent Magnet
Interior Mounted”).
La serie di inverter Power+ PSD1 non è progettata per un funzionamento stand-alone, ma in accoppiata
tramite linea seriale di comunicazione RS485 con protocollo ModBus, con un controllore Carel serie pCO o
c.pCO o in alternativa un controllore di terze parti.
L’impiego di compressori BLDC permette di migliorare l’efficienza energetica della macchina frigorifera, ma
introduce nuovi aspetti spesso non di facile comprensione.
Per facilitare l’implementazione di questo sistema, CAREL ha sviluppato un pacchetto completo che
prende il nome di“Sistema BLDC”.
Tale sistema è composto da:
• Power+: Inverter Drive;
• pCO: controllo programmabile;
• EVD Evolution: controllo per le valvole elettroniche;
• Valvola elettronica della famiglia ExV;
• Applicazione 1tool che implementa i seguenti moduli:
- Power+ Management
- BLDC Compressor Management
- EVD Driver Management.
• Quattro sensori CAREL (pressioni e temperature di aspirazione e di scarico del compressore);
Qualsiasi sottosistema derivato dal sistema appena descritto non si può considerare completo, anche se
funzionante. Si precisa che il“Sistema BLDC”è stato progettato, ottimizzato e testato in collaborazione con
i principali contruttori di compressori BLDC (per la documentazione tecnica a riguardo contattare CAREL).
Tuttavia non è indispensabile adottare il sistema BLDC per pilotare un compressore con inverter della serie
Power+ PSD1, poiché il controllo e la gestione del compressore può essere sviluppata indipendentemente
da CAREL. Il presente documento, comunque, si rivolge sia ai possessori di “Sistema BLDC”sia a chi utilizza
il drive Power+ mediante diverse logiche di controllo.
Il drive Power+ serie PSD1 implementa una logica capace di identificare le condizioni operative del
circuito termodinamico che possono diventare critiche o dannose per il compressore e, perciò, è in
grado di arrestare autonomamente il compressore stesso, restituendo un allarme identificativo della
causa di malfunzionamento.
Spesso le cause di un allarme sono di origine termodinamica. Saperle riconoscere, dunque, è
indispensabile per risolvere e successivamente prevenire queste situazioni.
Con questo documento non si ha l’intenzione di fornire indicazioni in grado di risolvere tutte le
casistiche possibili, ma si vuole dare uno strumento che permetta di fronteggiare i problemi più
frequenti e più facilmente risolvibili.
1. INTRODUZIONE

ITA
6
+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
2. LINEE GUIDA PER UN CORRETTO AVVIAMENTO DEL
COMPRESSORE
Spesso un compressore con motore brushless a velocità variabile viene sostituito ad un compressore con
motore ad induzione on-off senza approfondire le differenze, particolarmente attinenti alla metodologia di
controllo, tra le due tecnologie.
Queste note intendono descrivere le peculiarità dei due sistemi al fine di evitare possibili inconvenienti
funzionali tra cui la difficoltà di avviamento – ovvero di stallo - dei compressori in alcune situazioni critiche.
2.1 Coppia meccanica resistente del compressore
La coppia resistente di un compressore frigorifero è principalmente determinata dalla differenza di
pressione tra mandata e aspirazione e, in misura più ridotta, dagli attriti e dalla velocità. Inoltre la coppia
resistente oscilla attorno ad un valore mediano in funzione della posizione angolare; questo fenomeno è
più accentuato nei compressori alternativi a pistoni rispetto a quelli rotativi (scroll, rotativi, a vite).
Il motore elettrico che aziona il compressore deve ovviamente essere in grado di erogare una coppia
motrice capace di erogare la“coppia nominale”, ovvero la massima coppia resistente prevista all’interno del
campo di lavoro previsto.
Ovviamente il motore aggiusta le proprie prestazioni a tutte le condizioni di lavoro in cui la coppia resistente
sia inferiore a quella motrice; in realtà ciò è normale poiché nella quasi totalità dei casi il compressore lavora
contro una differenza di pressione inferiore a quella massima consentita.
Se il motore è correttamente dimensionato, a meno di casi eccezionali (quali ad esempio grippaggi o
massicci ritorni di liquido), il compressore non subisce mai situazioni di stallo (ovvero di mancata partenza
o di arresto imprevisto).
2.2 Avviamento del compressore
Durante il transitorio di avviamento da fermo possono verificarsi situazioni anomale tali da pertutbare il
corretto funzionamento.
Nel momento della partenza la coppia resistente è dovuta non solo alla differenza di pressione tra mandata
e aspirazione ma anche a fenomeni di attrito di primo distacco che ne possono aumentare sensibilmente
il valore.
Nei casi più ostici la partenza può essere ostacolata anche dalla presenza di refrigerante liquido -
notoriamente incomprimibile - immediatamente a monte o all’interno della camera di compressione
oppure subito a valle di essa qualora la valvola di non ritorno posta in mandata lasci trafilare il refrigerante.
In questo caso è fortemente sconsigliato l’avviamento del compressore per evitare possibili
danneggiamenti gravi.
Le modalità di avviamento dei motori asincroni - universalmente adoperati nei compressori con
funzionamento on-off - sono molto diverse rispetto a quelle dei motori brushless con rotore a magneti
permanenti presenti nei compressori a velocità variabile ad alta efficienza.
Le conseguenze di queste differenze vengono descritte qui di seguito.

ITA
7+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
2.3 Avviamento in caso di motori asincroni – compressori ON-OFF
Appena connesso alla rete di alimentazione – caratterizzata da tensione e frequenza costanti - un motore
asincrono raggiunge rapidamente la velocità nominale di regime ω che differisce dalla frequenza fissa di
rete ωsyn di una frazione pari a poche unità percentuali: questa differenza, lo scorrimento, è essenziale per
la generazione della coppia motrice.
Allo spunto (avviamento a partire da fermo) un motore asincrono eroga una coppia motrice Crb (detta
coppia a rotore bloccato) di entità 1,2-1,5 volte maggiore di quella nominale Cnom con una curva simile a
quella indicata in figura 2.a.
Irb
Crb
Cmax
Cnom
Inom
ω0
% coppi nominale
% corrente nominale
% velocità
sincrona
ωnom
scorrimento
ωsyn
Curve tipiche di coppia e corrente di un motore asincrono vs. velocità angolare
corrente
coppia motrice
Fig. 2.a
Contemporaneamente, l’assorbimento di corrente allo spunto Irb (anch’essa detta di rotore bloccato) supera
(fino a 6-7 volte) la corrente nominale Inom (vedi fig. 2.a) con una conseguente dissipazione di energia
negli avvolgimenti; per prevenire eccessivi surriscaldamenti le manovre di avviamento non possono essere
eseguite troppo frequentemente.
Poiché per l’intero periodo di avviamento – con velocità angolare da ω0a ωnom – la coppia motrice è sempre
superiore alla coppia nominale Cnom, raramente si osserva lo stallo alla partenza di un compressore con
motore asincrono a causa di un’elevata differenza di pressione (eccezion fatta per alcuni piccoli compressori
con motori con alimentazione monofase).
2.4 Avviamento in caso di motori brushless con rotore a magneti
permanenti
Le caratteristiche di un motore brushless sono sostanzialmente diverse da quelle di un motore asincrono
poiché la velocità del rotore a magneti permanenti corrisponde esattamente a quella imposta dalla
frequenza della tensione di alimentazione erogata dall’inverter.
Quindi, in fase di avvio, l’inverter deve erogare una frequenza iniziale prossima a zero che viene poi
gradualmente incrementata fino al valore desiderato; la velocità massima consentita è normalmente assai
superiore a quella tipica delle reti elettriche standard.
L’inverter che alimenta il motore brushless è capace di variare la frequenza e la tensione di alimentazione al
motore così da pilotarlo in funzione delle esigenze.

ITA
8
+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
In prima approssimazione (vedi fig. 2.b):
• la velocità del motore è proporzionale alla frequenza di alimentazione;
• la coppia motrice è proporzionale alla corrente erogata.
A differenza di un motore asincrono, la corrente con cui viene alimentato un motore brushless non dovrebbe
oltrepassare il valore nominale per evitare di smagnetizzare il rotore o di danneggiare i semiconduttori
dell’inverter: ne consegue che la coppia motrice all’avviamento – proporzionale alla corrente - non potrà
superare quella nominale ma, al contrario, sarà leggermente inferiore ad essa.
Ricordando che alla partenza la coppia resistente è condizionata anche dall’attrito di primo distacco, la
differenza di pressione tra mandata e aspirazione che il motore può vincere sarà inferiore a quella massima
prevista in funzionamento a regime.
Cmax
Cnom
Inl Inom Imax
ωmin
ωmax
Vmin Vmax
Curve tipiche di coppia, corrente, velocità e tensione di un motore Brushless
% corrente
% coppia
nominale
% tensione
% velocità
massima
Fig. 2.b
Le caratteristiche tecniche pubblicate da quasi tutti i costruttori di compressori specificano che prima
dell’avviamento le pressioni di mandata e aspirazione debbano essere equalizzate. Ciononostante
all’atto pratico i compressori con motore brushless possono essere avviati con una differenza di pressione
purchè contenuta entro 1/2 o 1/3 di quella massima prevista.
CAREL non è nelle condizioni di fornire informazioni in proposito e comunque - trattandosi di una deroga
alle specifiche dei costruttori – per operare in tal senso è indispensabile un’accurata verifica sperimentale
in laboratorio o durante le prime installazioni della capacità di partenza sotto carico parziale delle macchine
che ne fanno di uno specifico compressore.
Ben più complessa e rischiosa è la presenza di refrigerante liquido nella camera di compressione che
ostacola la procedura di avviamento. Talvolta per superare situazioni limite potrebbe essere possibile
erogare per un breve periodo una corrente iniziale Imax superiore alla corrente nominale Inom al fine di
ottenere una maggiore coppia alla partenza (Cmax > Cnom); tuttavia questo accorgimento – ammesso che sia
attuabile nei limiti funzionali dell’inverter - comporta rischi non garantiti da CAREL e che solo l’utente può
decidere di adottare sotto la propria responsabilità.
Se durante la fase di avvio del compressore si riscontra una situazione di stallo (ovvero di mancata partenza)
l’inverter CAREL replica più volte il tentativo finché, dopo un certo numero di eventi negativi, viene
interrotto il processo e lanciata una segnalazione di anomalia.
Si noti che questo tipo di avvertimento non indica un malfunzionamento dell’inverter bensi intende
offrire la salvaguardia del compressore e dell’inverter medesimo.

ITA
9+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
2.5 Possibili situazioni che ostacolano l’avviamento di un
compressore Brushless: analisi e suggerimenti
L’architettura di una macchina frigorifera dovrebbe garantire che:
1. prima della partenza la pressione tra mandata e aspirazione venga ridotta a valori compatibili con la
coppia motrice garantita dal compressore;
2. durante le fermate il compressore non venga interessato – principalmente per migrazione spontanea
causata da differenze di temperatura - da un riversamento di refrigerante liquido verso l’aspirazione.
Queste considerazioni, valide in ogni caso, sono particolarmente importanti nelle macchine con inversione
di ciclo e che adoperino compressori brushless i quali, come sopra descritto, sono caratterizzati per natura
da una minore coppia di spunto.
Di seguito vengono citati i casi più frequenti che possono ostacolare l’avviamento del compressore.
1) ELEVATO DIFFERENZIALE DI PRESSIONE TRA MANDATA E ASPIRAZIONE DEL COMPRESSORE PRIMA
DELLA PARTENZA
Le cause più frequenti di questo fenomeno sono generalmente imputabili a:
• tempi di fermata troppo brevi che non consentono l’equalizzazione delle pressioni;
• cicli di sbrinamento insufficienti per il riequilibrio delle pressioni;
• presenza di organi di intercettazione (elettrovalvole, valvole di non ritorno, ecc) tali da mantenere i rami
del circuito alle pressioni tipiche di lavoro severo.
Il problema può essere risolto alla radice con un capillare a cavallo tra mandata e aspirazione intercettato
con un’elettrovalvola da aprire sufficientemente in anticipo prima dell’avviamento e da richiudere
immediatamente dopo.
2) PRESENZA O ARRIVO DI LIQUIDO ALL’ASPIRAZIONE DEL COMPRESSORE
Ciò tipicamente avviene per effetto di migrazione del refrigerante durante il periodo di fermata, soprattutto
in concomitanza di forti differenze di temperatura tra i due rami del circuito.
Si suggerisce di verificare:
• che a macchina ferma la valvola di laminazione garantisca la tenuta;
• che la valvola di laminazione non venga aperta con eccessivo anticipo rispetto alla partenza del
compressore;
• che non esistano circuitazioni di by-pass di alcun tipo a cavallo della valvola di espansione;
• che la valvola di espansione e il suo driver siano integri e funzionanti;
• che la capienza dell’eventuale separatore di liquido in aspirazione sia sufficiente per contenere tutto il
refrigerante liquido trascinato verso il compressore durante i transitori più severi.
3) PRESENZA DI REFRIGERANTE LIQUIDO ALLA MANDATA DEL COMPRESSORE
La presenza di liquido potrebbe comportare un repentino aumento di pressione nel tratto di mandata
qualora questo sia stretto e/o parzialmente ostruito da rubinetti oppure quando il condensatore sia pieno
di refrigerante liquefatto.
In tal caso è consigliato l’utilizzo di una valvola di non ritorno o di un sifone a monte del condensatore.

ITA
10
+040010010 - 1.1 - 07.04.2015
4) MALFUNZIONAMENTO DELLA VALVOLA A QUATTRO VIE
Per azionare una valvola servopilotata a quattro vie è necessaria la presenza di una pressione differenziale
minima, come indicato dai costruttori.
Una bassa pressione differenziale può essere insufficiente per garantire il corretto posizionamento a fine
corsa del cassetto di distribuzione provocando di conseguenza fenomeni nocivi di by-pass.
Si consiglia quindi di azionare la valvola a quattro vie solo quando il compressore è in moto a regime e non
quando esso è fermo o appena avviato.
La circuitazione deve inoltre prevenire che la parte terminale del cassetto di distribuzione della valvola sia
interessata da refrigerante allo stato liquido.
2.6 Importanti osservazioni ulteriori
L’inverter CAREL alimenta il compressore brushless modulando, in funzione delle necessità istantanee
richieste dal sistema di controllo della macchina, corrente, velocità, tensione, frequenza.
Contemporaneamente esso monitora le principali grandezze caratteristiche e agisce attivamente affinchè
esse siano contenute all’interno delle specifiche dettate dal costruttore del compressore.
In particolare l’inverter limita in modo completamente automatico la velocità e la corrente assorbita dal
compressore per prevenire condizioni potenzialmente nocive per il compressore e per se stesso.
Nel caso di compressore on-off il dimensionamento dei componenti elettrici e termici deve essere
necessariamente fatto – per evitare la fermata - in corrispondenza della combinazione più sfavorevole
degli eventi verificabili, e cioè:
• alla massima temperatura di condensazione;
• alla massima (o minima) temperatura di evaporazione;
• alla massima velocità;
• alla massima temperatura ambiente;
• alla massima corrente di spunto;
anche se la contemporaneità di questi eventi limite accade solamente per pochissime ore all’anno.
Grazie alla capacità di intervenire attivamente sui parametri elettrici, la taglia dell’inverter che è
completamente autoprotetto non deve necessariamente soddisfare la contemporaneità degli eventi
estremi.
Infatti, accettando una restrizione prestazionale confinata nel tempo e nell’entità, l’inverter interviene
automaticamente sulla velocità del compressore limitando la corrente al valore massimo consentito in
funzione delle temperature di lavoro attuali senza alcun tipo di rischio.