BR102012030933A2 - CIRCUIT AND PROTECTION DEVICE FOR INDUCTION MOTORS, INDUCTION MOTOR AND CONTROL AND PROTECTION SYSTEM FOR A INDUCTION MOTOR - Google Patents
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Abstract
CIRCUITO E DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO PARA MOTORES DE INDUÇÃO, MOTOR DE INDUÇÃO E SISTEMA DE CONTROLE E PROTEÇÃO PARA UM MOTOR DE INDUÇÃO. A presente invenção refere-se a um circuito e dispositivo de proteção para motores bivolt, preferencialmente para motores de indução usados em compressores herméticos de refrigeradores. É previsto também um motor de indução e um sistema de controle e proteção para um motor de indução de acordo com as técnicas da presente invenção. De maneira simplificada, se pode afirmar que o dispositivo de proteção para motor de indução monofásico bivolt previsto na presente invenção compreende um disco bimetálico (D~ d~), uma resistência de aquecimento (R~ a~), uma conexão do disco (C~ d~) eletricamente conectada á resistência de aquecimento (R~ a~) e ao disco bimetálico (D~ b~) e uma conexão da resistência (C~ r~) eletricamente conectada á resistência de aquecimento (R~ a~), em que o motor de indução monofásico bivolt compreende ao menos um primeiro enrolamento pricioal (M1) e um segundo enrolamento principal (M2). A conexão comum (C~ c~) é etricamente conectada ao primeiro enrolamento principal (M1) e a conexão da resistência (C~ r~) é eletricamente conectada ao segundo enrolamento principal (M2), e a conexão do disco (C~ d~) é eletricamente conectada a uma fonte de tensão (V). O dispositivo de proteção é configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt ao desconectar, simultaneamente, o primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo enrolamento principal (M2) da fonte de tensão (V), dado o aquecimento do disco bimetálico (D~ d~), que desconcta eletricamente a conexão comum (C~ c~) da fonte de tensão .CIRCUIT AND PROTECTION DEVICE FOR INDUCTION MOTORS, INDUCTION MOTOR AND CONTROL AND PROTECTION SYSTEM FOR AN INDUCTION MOTOR. The present invention relates to a circuit and protection device for bivolt motors, preferably for induction motors used in hermetic refrigeration compressors. An induction motor and a control and protection system for an induction motor according to the techniques of the present invention are also provided. In a simplified way, it can be said that the protection device for single-phase bivolt induction motor provided in the present invention comprises a bimetallic disc (D ~ d ~), a heating resistor (R ~ a ~), a disc connection (C ~ d ~) electrically connected to the heating resistor (R ~ a ~) and the bimetallic disc (D ~ b ~) and a resistor connection (C ~ r ~) electrically connected to the heating resistor (R ~ a ~), wherein the single-phase bivolt induction motor comprises at least one first practical winding (M1) and a second main winding (M2). The common connection (C ~ c ~) is electrically connected to the first main winding (M1) and the resistance connection (C ~ r ~) is electrically connected to the second main winding (M2), and the disk connection (C ~ d ~) is electrically connected to a voltage source (V). The protection device is configured to perform thermal protection of the single-phase, bivolt induction motor by simultaneously disconnecting the first main winding (M1) and the second main winding (M2) from the voltage source (V), due to the heating of the disk bimetallic (D ~ d ~), which electrically disconnects the common connection (C ~ c ~) from the voltage source.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CIRCUITO E DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO PARA MOTORES DE INDUÇÃO, MOTOR DE INDUÇÃO E SISTEMA DE CONTROLE E PROTEÇÃO PARA UM MOTOR DE INDUÇÃO".Report of the Invention Patent for "CIRCUIT AND PROTECTION DEVICE FOR INDUCTION MOTORS, INDUCTION MOTOR AND CONTROL AND PROTECTION SYSTEM FOR AN INDUCTION MOTOR".
A presente invenção refere-se a um circuito e dispositivo de proThe present invention relates to a circuit and device for
teção para motores bivolt, preferencialmente para motores a indução usados em compressores de refrigeradores. É previsto também um motor de indução e um sistema de controle e proteção para um motor de indução de acordo com as técnicas da presente invenção.bivolt motors, preferably for induction motors used in refrigerator compressors. There is also provided an induction motor and a control and protection system for an induction motor according to the techniques of the present invention.
Descrição do estado da técnicaDescription of the prior art
Atualmente diversos países divergem quanto à produção e distribuição de energia elétrica, com diferentes níveis de tensões em cada país. Deste modo, a grande maioria dos aparelhos eletrônicos, como computadores, televisores, aparelhos de som, entre outros, possuem uma característi'15 ca bitensão que compreende um controle automático de tensão que possibilita o ajuste de diversas tensões de entrada para seu perfeito funcionamento em tensões específicas.Currently several countries differ in the production and distribution of electricity, with different levels of voltages in each country. Thus, the vast majority of electronic devices, such as computers, televisions, stereos, among others, have a low voltage characteristic that comprises automatic voltage control that allows the adjustment of various input voltages for its perfect operation in specific tensions.
Esta característica, porém, ainda é pouco difundida na área de eletrodomésticos, visto que a maior parte deles necessita de motores elétricos para funcionamento, limitados pelas atuais técnicas devido a fatores como potência e controle, entre outros.This feature, however, is still widespread in the area of appliances, since most of them require electric motors to operate, limited by current techniques due to factors such as power and control, among others.
Neste sentido, os poucos destes produtos que permitem funcionamento em bitensão possuem comutação manual feita pelo usuário final por meio de uma chave, que geralmente modifica a organização de bobinas 25 das cargas para seu funcionamento. Entretanto, poucos usuários têm conhecimento específico para estas funções, o que por muitas vezes ocasiona erros funcionais, provocando queimas de aparelhos ou perdas parciais de funcionalidade, causando inconvenientes a estes usuários bem como riscos aos mesmos dependendo do nível de proteção do aparelho.In this sense, the few of these products that allow operation in bit voltage have manual switching made by the end user by means of a switch, which generally modifies the arrangement of load coils 25 for its operation. However, few users have specific knowledge of these functions, which often causes functional errors, causing device burns or partial loss of functionality, causing inconvenience to these users as well as risks to them depending on the level of protection of the device.
Por conta disto, para evitar estes inconvenientes além de auBecause of this, to avoid these inconveniences besides
mentar a proteção ao usuário e evitar acionamentos desnecessários a serviços de garantia, diminuindo assim perdas na imagem associada ao fabricante do produto, as mudanças automáticas de tensão de entrada para nível aceitável de funcionamento do aparelho se transformaram em pratica, obrigatória.To enhance user protection and to avoid unnecessary service to warranty services, thus reducing image losses associated with the product manufacturer, automatic changes of input voltage to acceptable level of operation of the device have become mandatory practice.
Analogamente, motores a indução monofásicos são amplamen5 te utilizados em refrigeradores devido a sua simplicidade, robustez e alto desempenho. Sendo aplicados em diversos eletrodomésticos, como refrigeradores, freezers, condicionadores de ar, lavadoras de roupa, entre outros, os motores a indução são normalmente dotados de um rotor do tipo gaiola e um estator que possui bobinas, constituídas de geralmente de dois enrola10 mentos utilizados seletivamente para o estado em que se encontra o motor a indução (partida ou marcha).Similarly, single-phase induction motors are widely used in refrigerators due to their simplicity, robustness and high performance. Being applied in various appliances such as refrigerators, freezers, air conditioners, washing machines, among others, induction motors are usually equipped with a cage rotor and a stator that has coils, usually consisting of two windings used. selectively to the state of the induction motor (starting or running).
Para a proteção destes dispositivos, geralmente é utilizado um único protetor térmico no enrolamento de marcha, ou dois protetores térmicos distintos, um no enrolamento de partida e outro no enrolamento de mar-15 cha, como pode ser visto nas patentes norte-americanas US 4.086.558 e US 4.748.531, por exemplo. Nestes casos, além das dificuldades de espaço físico e preço destes componentes, os dois ramos dos motores são abertos independentemente, sendo que o tempo até a abertura de cada um dos ramos pode levar a um desequilíbrio de temperatura entre as bobinas.For protection of these devices, a single thermal protector is usually used in the winding gear, or two separate thermal protectors, one in the starting winding and the other in the 15-cha winding, as can be seen from US Patents 4,086. .558 and US 4,748,531, for example. In these cases, in addition to the difficulties of physical space and price of these components, the two motor branches are opened independently, and the time until the opening of each branch can lead to a temperature imbalance between the coils.
Não obstante, existem técnicas que utilizam uma configuraçãoHowever, there are techniques that use a
distinta de motores elétricos como alternativas de configurações de circuitos de enrolamento que realizam o chaveamento entre as configurações de entrada de tensão usualmente conhecidas, como 115V e 220V.electric motors as alternating winding circuit configurations that switch between commonly known voltage input configurations such as 115V and 220V.
O documento de patente JP61102189, por exemplo, revela uma 25 bomba controlada por um motor com chaveamento automático entre tensões de 220V e 115V em que o motor possui um circuito auxiliar para se adaptar a duas tensões. O circuito possui um enrolamento auxiliar e dois conjuntos de enrolamento principal. Analogamente, o documento de patente US5867005 revela um circuito de motor também adaptado para permitir que 30 o motor opere com 115V ou 220V.JP61102189, for example, discloses a pump controlled by a self-switching motor between 220V and 115V voltages wherein the motor has an auxiliary circuit to adapt to two voltages. The circuit has one auxiliary winding and two main winding sets. Similarly, US5867005 discloses a motor circuit also adapted to allow the motor to operate at 115V or 220V.
De maneira similar, os documentos brasileiros PU 101882-8 e Pl 1102466-6 descrevem motores bivolt e circuitos de controle e proteção para estes motores, que possuem um enrolamento principal dividido em dois enrolamentos distintos enrolamentos, além de um enrolamento secundário de partida. Adicionalmente, estes documentos demonstram os problemas do estado da técnica, pois visivelmente necessitam de diversos dispositivos distintos para a proteção do motor.Similarly, Brazilian documents PU 101882-8 and Pl 1102466-6 describe bivolt motors and control and protection circuits for these motors, which have a main winding divided into two separate windings, as well as a secondary starting winding. Additionally, these documents demonstrate the problems of the state of the art as they visibly require a number of separate engine protection devices.
Por fim, cabe salientar ainda que, em motores para compressores herméticos, o acesso aos terminais do compressor é limitado, sendo feito normalmente através de um terminal hermético de três pinos. Isso dificulta a aplicação de dispositivos de proteção a estes circuitos, pois não existe 10 possibilidade de acesso independente aos terminais dos enrolamentos, a menos que seja utilizado um novo terminal com maior número de pinos.Finally, it should be noted that, in hermetic compressor motors, access to the compressor terminals is limited and is normally made via a three-pin airtight terminal. This makes it difficult to apply protective devices to these circuits as there is no possibility of independent access to the winding terminals unless a new terminal with a higher number of pins is used.
Deste modo, não é previsto no estado da técnica nenhum método ou dispositivo para a proteção de motores bivolt por meio do uso de um protetor único, configurado para proteger de maneira eficiente as duas bobiΊ 5 nas principais do motor.Accordingly, no method or device is provided in the prior art for the protection of two-volt motors by the use of a single shield configured to efficiently protect the two main motor windings.
Objetivos da invençãoObjectives of the invention
Assim, é um objetivo da presente invenção prover um circuito e um dispositivo de proteção para motores bivolt que proteja de maneira eficiente duas bobinas principais de um motor.Thus, it is an object of the present invention to provide a circuit and protective device for two-motor motors that efficiently protects two main motor coils.
É outro objetivo desta invenção que o circuito e o dispositivoIt is another object of this invention that the circuit and the device
possuam um pequeno espaço físico e menor preço para que, assim, possam ser utilizados em compressores de refrigeração.have a small physical space and lower price so that they can be used in refrigeration compressors.
Breve descrição da invençãoBrief Description of the Invention
Uma primeira configuração da invenção apresenta um circuito 25 de proteção para motor de indução monofásico bivolt, compreendendo um primeiro enrolamento principal conectado a um primeiro nó e a um segundo nó, um segundo enrolamento principal conectado a um terceiro nó e a um quarto nó, uma primeira chave conectada entre o primeiro nó e o terceiro nó, um enrolamento auxiliar conectado a um relé de partida e ao quarto nó, o 30 relé de partida conectado também ao terceiro nó. O enrolamento auxiliar é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal, uma segunda chave conectada entre o terceiro nó e o segundo nó, uma terceira chave conectada entre o segundo nó e o quinto nó, e uma fonte de tensão conectada entre o primeiro nó e o quinto nó.A first embodiment of the invention features a bivolt single-phase induction motor protection circuit 25, comprising a first main winding connected to a first node and a second node, a second main winding connected to a third node and a fourth node, a first switch connected between the first node and the third node, an auxiliary winding connected to a starter relay and to the fourth node, the starter relay also connected to the third node. The auxiliary winding is configured to be connected in parallel with the second main winding, a second switch connected between the third node and the second node, a third switch connected between the second node and the fifth node, and a connected voltage source. between the first node and the fifth node.
Este circuito é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave e a tercei5 ra chave estão ligadas, e a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal, o segundo enrolamento principal e o enrolamento auxiliar ficam conectados em paralelo, na segunda configuração, a primeira chave e a terceira chave estão desligadas, e a segunda chave está ligada, o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento principal ficam co10 nectados em série e o enrolamento auxiliar fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal. Este circuito compreende, ainda, um protetor térmico único, eletricamente conectado à fonte de tensão, à terceira chave e ao quarto nó.This circuit is operative in a first and a second configuration, wherein in the first configuration the first key and the third key are on, and the second key is off, and the first main winding, the second main winding and the winding auxiliary switches are connected in parallel, in the second configuration, the first switch and the third switch are off, and the second switch is on, the first main winding and the second main winding are connected in series and the auxiliary winding is connected in parallel only. to the second main winding. This circuit also comprises a unique thermal protector, electrically connected to the voltage source, the third switch and the fourth node.
Em outra configuração, a invenção descreve um dispositivo de •15 proteção para motor de indução monofásico bivolt, o dispositivo de proteção compreendendo um disco bimetálico, uma resistência de aquecimento, uma conexão do disco eletricamente conectada ao disco bimetálico, uma conexão comum eletricamente conectada à resistência de aquecimento e ao disco bimetálico e uma conexão da resistência eletricamente conectada à re20 sistência de aquecimento.In another embodiment, the invention describes a bivolt single-phase induction motor protection device, the protection device comprising a bimetallic disk, a heating resistor, a disk connection electrically connected to the bimetallic disk, a common connection electrically connected to the heating resistor and bimetallic disc and a resistance connection electrically connected to the heating resistor.
O motor de indução monofásico bivolt compreende ao menos um primeiro enrolamento principal e um segundo enrolamento principal, em que a conexão comum do dispositivo de proteção é eletricamente conectada ao primeiro enrolamento principal, e a conexão da resistência é eletricamen25 te conectada ao segundo enrolamento principal, e a conexão do disco é eletricamente conectada a uma fonte de tensão.The single-phase bivolt induction motor comprises at least one first main winding and a second main winding, wherein the common protective device connection is electrically connected to the first main winding, and the resistance connection is electrically connected to the second main winding, and the disc connection is electrically connected to a voltage source.
O dispositivo de proteção é configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt, ao desconectar simultaneamente o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento principal da fonte de tensão dado o aquecimento do disco bimetálico.The protection device is configured to perform thermal protection of the single-phase bivolt induction motor by simultaneously disconnecting the first main winding and the second main winding from the voltage source given the bimetallic disc heating.
Ainda, uma terceira configuração da presente invenção mostra um motor de indução monofásico bivolt, compreendendo um primeiro enrolamento principal conectado a um primeiro conector e a um segundo conector, um segundo enrolamento principal conectado a um terceiro conector e a um quarto conector, um enrolamento auxiliar conectado ao quarto conector e a um quinto conector, o quinto conector sendo seletivamente conectado 5 ao terceiro conector.Still, a third embodiment of the present invention shows a single-phase bivolt induction motor, comprising a first main winding connected to a first connector and a second connector, a second main winding connected to a third connector and a fourth connector, an auxiliary winding. connected to the fourth connector and a fifth connector, the fifth connector being selectively connected to the third connector.
O motor é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações ao seletivamente conectar o primeiro conector ao terceiro conector, e o segundo conector ao terceiro conector ou ao quarto conector, em que na primeira configuração, há contato elétrico entre o primeiro conector e o terceiro conector e entre o segundo conector e o quarto conector, e não há contato elétrico entre o segundo conector e o terceiro conector, sendo que o primeiro enrolamento principal, o segundo enrolamento principal e o enrolamento auxiliar ficam conectados em paralelo; e na segunda configuração, não há contato elétrico entre o primeiro conector e o terceiro conector e en'15 tre o segundo conector e o quarto conector, e há contato elétrico entre o segundo conector e o terceiro conector, sendo que o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento principal ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal, o motor de indução monofásico bivolt sendo eletricamente alimentado por meio de uma fonte de tensão.The motor is operative in a first and a second configuration by selectively connecting the first connector to the third connector, and the second connector to the third or fourth connector, where in the first configuration there is electrical contact between the first connector and the third connector. connector and between the second connector and the fourth connector, and there is no electrical contact between the second connector and the third connector, with the first main winding, second main winding, and auxiliary winding being connected in parallel; and in the second configuration, there is no electrical contact between the first connector and the third connector and between the second connector and the fourth connector, and there is electrical contact between the second connector and the third connector, with the first main winding and the second main winding is connected in series and the auxiliary winding is connected in parallel only to the second main winding, the single phase bivolt induction motor being electrically powered through a voltage source.
O motor compreende, ainda, um protetor térmico único eletricamente conectado à fonte de tensão e ao quarto conector na primeira configuração, e eletricamente conectado à fonte de tensão, ao quarto conector e ao segundo conector na segunda configuração.The motor further comprises a single thermal protector electrically connected to the voltage source and the fourth connector in the first configuration, and electrically connected to the voltage source, the fourth connector and the second connector in the second configuration.
Adicionalmente, é prevista em uma quarta configuração um sisAdditionally, in a fourth configuration, a sys-
tema de controle e proteção que faça uso de um motor de indução monofásico bivolt conforme o explanado. Este sistema de controle e proteção é configurado para realizar a seleção de contato entre os conectores, para determinar a configuração correta para o funcionamento do motor de indução monofásico bivolt dependendo da tensão presente na fonte de tensão.control and protection theme using a single-phase two-induction induction motor as explained. This control and protection system is configured to perform contact selection between the connectors to determine the correct setting for the operation of the single-phase bivolt induction motor depending on the voltage present at the voltage source.
Descrição resumida dos desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:Brief Description of the Drawings The present invention will hereinafter be described in more detail based on an exemplary embodiment shown in the drawings. The figures show:
Figura 1 - é uma representação de cargas elétricas em organização paralela;Figure 1 - is a representation of electric charges in parallel organization;
Figura 2 - é uma representação de cargas elétricas em organiFigure 2 - is a representation of electrical charges in organi
zação série;use series;
Figura 3 - é uma representação de um circuito elétrico de um motor e um sistema de acionamento de acordo com as técnicas atuais;Figure 3 is a representation of an electrical circuit of a motor and a drive system according to current techniques;
Figura 4 - é uma representação de um sistema de proteção de acordo com a presente invenção;Figure 4 is a representation of a protection system according to the present invention;
Figura 5 - é uma representação do elemento de proteção de acordo com a presente invenção;Figure 5 is a representation of the protective element according to the present invention;
Figura 6 - é uma representação de um sistema de proteção de acordo com a presente invenção, e '15 Figura 7 - é uma representação de um sistema de controle eFigure 6 is a representation of a protection system in accordance with the present invention, and Figure 15 is a representation of a control system and
proteção para um motor de indução monofásico bivolt de acordo com a presente invenção.protection for a single-phase two-voltage induction motor according to the present invention.
Descrição detalhada das figurasDetailed Description of the Figures
As figuras 1 e 2 apresentam cargas elétricas 5 que possuam e20 Iementos que possam ser organizados de modo a serem seletivamente acionados para operações em diferentes tensões. A figura 1 deste modo apresenta uma organização de cargas elétricas 5 em paralelo, preferencialmente para tensão de entrada 1 com valor de 11OV, enquanto de modo inverso a figura 2 demonstra uma organização de cargas elétricas 5 em série, 25 preferencialmente para tensão de entrada 1 com valor de 220V. Tal organização pode ser efetuada por um conjunto de chaves 4, que pode compreender, por exemplo, dois relês eletromecânicos.Figures 1 and 2 show electrical charges 5 having elements that can be arranged to be selectively actuated for operations at different voltages. Figure 1 thus shows an arrangement of electric charges 5 in parallel, preferably for input voltage 1 with a value of 11OV, while conversely Figure 2 shows an organization of electrical charges 5 in series, preferably for input voltage 1. with value of 220V. Such arrangement may be effected by a set of keys 4, which may comprise, for example, two electromechanical relays.
A figura 3, por sua vez, ilustra um motor de indução monofásico bivolt, e um sistema de acionamento e proteção do estado da técnica para o mesmo. Como pode ser visto desta figura, este motor possui um primeiro enrolamento principal M1, preferencialmente dividido em uma primeira bobina do primeiro enrolamento principal M1ae uma segunda bobina do primeiro enrolamento principal M1b, um segundo enrolamento principal M2, preferencialmente dividido em uma primeira bobina do segundo enrolamento principal M2ae uma segunda bobina do segundo enrolamento principal M2b, e um enrolamento auxiliar A, preferencialmente dividido em uma primeira bobina 5 do enrolamento auxiliar Aa e uma segunda bobina do enrolamento auxiliar Ab.Figure 3, in turn, illustrates a two-phase single-phase induction motor, and a state-of-the-art drive and protection system for it. As can be seen from this figure, this motor has a first main winding M1, preferably divided into a first coil of the first main winding M1a and a second coil of the first main winding M1b, a second main winding M2, preferably divided into a first coil of the second second. main winding M2a and a second coil of the second main winding M2b, and an auxiliary winding A, preferably divided into a first coil 5 of the auxiliary winding Aa and a second coil of the auxiliary winding Ab.
O sistema de acionamento ilustrado é compreende um relé de partida R, uma primeira chave R1, uma segunda chave R2 e uma terceira chave R3. Preferencialmente, as três chaves R1, R2 e R3 são, também, relés eletromecânicos.The drive system illustrated is comprising a starter relay R, a first key R1, a second key R2 and a third key R3. Preferably, the three switches R1, R2 and R3 are also electromechanical relays.
Deste modo, o circuito de proteção mostrado na figura 3 compreende um primeiro enrolamento principal M1, conectado a um primeiro nó N1 e a um segundo nó N2, um segundo enrolamento principal M2, conectado a um terceiro nó N3 e a um quarto nó N4, uma primeira chave R1 conec*15 tada entre o primeiro nó N1 e o terceiro nó N3. Ainda, o circuito de proteção compreende um enrolamento auxiliar A, conectado a um relé de partida R e ao quarto nó N4, o relé de partida R também conectado ao terceiro nó N3, sendo que o enrolamento auxiliar A é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal M2 por meio do relé de 20 partida R. O circuito de proteção compreende, adicionalmente, uma segunda chave R2 conectada entre o terceiro nó N3 e o segundo nó N2, uma terceira chave R3 conectada entre o segundo nó N2 e um quinto nó N5, e uma fonte de tensão V, conectada entre o primeiro nó N1 e o quinto nó N5.Thus, the protection circuit shown in Figure 3 comprises a first main winding M1, connected to a first node N1 and a second node N2, a second main winding M2, connected to a third node N3 and a fourth node N4, a first key R1 connected between the first node N1 and the third node N3. Further, the protection circuit comprises an auxiliary winding A, connected to a start relay R and to the fourth node N4, the start relay R also connected to the third node N3, and the auxiliary winding A is configured to be connected in parallel with the second main winding M2 via the start relay R. The protection circuit further comprises a second switch R2 connected between the third node N3 and the second node N2, a third switch R3 connected between the second node N2 is a fifth node N5, and a voltage source V, connected between the first node N1 and the fifth node N5.
Este circuito é operativo em uma primeira e em uma segunda 25 configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão ligadas, a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal M1, o segundo enrolamento principal M2 e o enrolamento auxiliar A ficam conectados em paralelo. Na segunda configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão desligadas, a se30 gunda chave R2 está ligada, o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal Μ2.This circuit is operative in a first and a second configuration, wherein in the first configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are on, the second switch is off, and the first main winding M1, the second main winding M2 and the auxiliary winding A are connected in parallel. In the second configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are off, the second switch R2 is on, the first main winding M1 and the second main winding M2 are connected in series and the auxiliary winding A is connected in parallel only to the second. second main winding Μ2.
Como pode ser visto na figura 3, as técnicas de proteção atuais geralmente utilizam dois protetores térmicos para o circuito, sendo um primeiro protetor térmico Pi conectado entre a fonte de tensão Veo primeiro nó N1, e o segundo protetor térmico P2 conectado entre o terceiro nó N3 e a segunda chave R2.As can be seen from Figure 3, current protection techniques generally use two thermal protectors for the circuit, one first thermal protector Pi connected between the voltage source V and the first node N1, and the second thermal protector P2 connected between the third node. N3 is the second key R2.
Assim, em caso de sobreaquecimento na primeira configuração, o primeiro protetor térmico Pi é acionado, abrindo o circuito e protegendo o motor. Na segunda configuração, é posicionado o segundo protetor térmico P2, que também é acionado durante um sobreaquecimento, abrindo o circuito e protegendo o motor.Thus, in case of overheating in the first configuration, the first thermal protector Pi is actuated, opening the circuit and protecting the motor. In the second configuration, the second thermal protector P2 is positioned, which is also actuated during overheating, opening the circuit and protecting the motor.
A presente invenção é ilustrada pela figura 4, que mostra um circuito de proteção para motor de indução monofásico bivolt que utiliza um protetor térmico único Pu. Como pode ser visto na figura, o circuito da pre*15 sente invenção é similar ao circuito das técnicas anteriores, compreendendo ainda um primeiro enrolamento principal M1, conectado a um primeiro nó N1 e a um segundo nó N2, um segundo enrolamento principal M2, conectado a um terceiro nó N3 e a um quarto nó N4, uma primeira chave R1 conectada entre o primeiro nó N1 e o terceiro nó N3. Ainda, o circuito de proteção 20 compreende um enrolamento auxiliar A, conectado a um relé de partida R e ao quarto nó N4, o relé de partida R também conectado ao terceiro nó N3, sendo que o enrolamento auxiliar A é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal M2. O circuito de proteção compreende, adicionalmente, uma segunda chave R2 conectada entre 25 o terceiro nó N3 e o segundo nó N2, uma terceira chave R3 conectada entre o segundo nó N2 e um quinto nó N5, e uma fonte de tensão V, conectada entre o primeiro nó N1 e o quinto nó N5.The present invention is illustrated by FIG. 4, which shows a protection circuit for single-phase two-phase induction motor using a single Pu thermal protector. As can be seen from the figure, the circuit of the present invention is similar to the prior art circuit, further comprising a first main winding M1, connected to a first node N1 and to a second node N2, a second main winding M2, connected to a third node N3 and a fourth node N4, a first key R1 connected between the first node N1 and the third node N3. Furthermore, the protection circuit 20 comprises an auxiliary winding A, connected to a start relay R and to the fourth node N4, the start relay R also connected to the third node N3, and the auxiliary winding A is configured to be connected in parallel with the second main winding M2. The protection circuit further comprises a second switch R2 connected between the third node N3 and the second node N2, a third switch R3 connected between the second node N2 and a fifth node N5, and a voltage source V, connected between the first node N1 and the fifth node N5.
Este circuito ainda é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão ligadas, a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal M1, o segundo enrolamento principal M2 e o enrolamento auxiliar A ficam conectados em paralelo. Na segunda configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão desligadas, a segunda chave R2 está ligada, o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal M2.This circuit is still operative in a first and a second configuration, wherein in the first configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are on, the second switch is off, and the first main winding M1, the second main winding M2 and the auxiliary winding A are connected in parallel. In the second configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are off, the second switch R2 is on, the first main winding M1 and the second main winding M2 are connected in series and the auxiliary winding A is connected in parallel to the second only. main winding M2.
Este protetor térmico único Pu é conectado à fonte de tensão V, à terceira chave R3 e ao quarto nó N4, ou seja, este protetor térmico único Pu possui três pontos de conexão, e é eletricamente conectado exatamente no lugar do quinto nó N5.This single Pu thermal protector is connected to voltage source V, the third switch R3 and the fourth node N4, ie this single Pu thermal protector has three connection points, and is electrically connected exactly in place of the fifth node N5.
Como pode ser visto na figura 5, de modo a suprir as necessiAs can be seen from figure 5, in order to supply the necessary
dades da presente invenção, é previsto que este protetor térmico único Pu seja um dispositivo de proteção que compreende um disco bimetálico Db, uma resistência de aquecimento Ra, uma conexão do disco Cd eletricamente conectada ao disco bimetálico Db, uma conexão comum Cc eletricamente ‘15 conectada à resistência de aquecimento Ra e ao disco bimetálico Db e uma conexão da resistência Cr eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra.It is envisaged that this single Pu thermal protector is a protective device comprising a bimetallic disk Db, a heating resistor Ra, a disk connection Cd electrically connected to the bimetallic disk Db, a common connection Cc electrically. connected to heating resistor Ra and bimetallic disc Db and a connection of resistance Cr electrically connected to heating resistor Ra.
Assim, preferencialmente, a conexão comum Cc deste dispositivo de proteção, ou protetor térmico único Pu, é eletricamente conectada à 20 terceira chave R3, a conexão da resistência Cr é eletricamente conectada ao quarto nó N4, e a conexão do disco Cd é eletricamente conectada à fonte de tensão V. Deste modo, o circuito de proteção é configurado para, por meio do protetor térmico único Pu, realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt, ao desconectar simultaneamente o primeiro enrola25 mento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 (em paralelo ao enrolamento auxiliar A) da fonte de tensão V, dado o aquecimento do disco bimetálico Db, que desconecta eletricamente a conexão comum Cc da fonte de tensão.Thus, preferably the common connection Cc of this protective device, or single thermal protector Pu, is electrically connected to the third switch R3, the connection of resistor Cr is electrically connected to the fourth node N4, and the connection of disk Cd is electrically connected. voltage circuit V. Thus, the protection circuit is configured to provide, by means of the single thermal protector Pu, the thermal protection of the single-phase induction motor by simultaneously disconnecting the first main winding M1 and the second main winding. M2 (in parallel to the auxiliary winding A) of voltage source V, given the heating of the bimetallic disc Db, which electrically disconnects the common connection Cc from the voltage source.
De maneira simplificada, se pode afirmar que o dispositivo de proteção para motor de indução monofásico bivolt previsto na presente invenção compreende um disco bimetálico Db, uma resistência de aquecimento Ra, uma conexão do disco Cd eletricamente conectada ao disco bimetálico Db, uma conexão comum Cc eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra e ao disco bimetálico Db e uma conexão da resistência Cr eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra, em que o motor de indução monofásico bivolt compreende ao menos um primeiro enrolamento 5 principal M1 e um segundo enrolamento principal M2.Simply stated, the bivolt single-phase induction motor protection device of the present invention can be said to comprise a bimetallic disk Db, a heating resistor Ra, a disk connection Cd electrically connected to the bimetallic disk Db, a common connection Cc electrically connected to the heating resistor Ra and bimetallic disc Db and a connection of resistance Cr electrically connected to the heating resistor Ra, wherein the single-phase bivolt induction motor comprises at least a first main winding M1 and a second main winding M2.
A conexão comum Cc é eletricamente conectada ao primeiro enrolamento principal M1 e a conexão da resistência Cr é eletricamente conectada ao segundo enrolamento principal M2, e a conexão do disco Cd é eletricamente conectada a uma fonte de tensão V. O dispositivo de proteção é 10 configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt ao desconectar, simultaneamente, o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 da fonte de tensão V, dado o aquecimento do disco bimetálico Db, que desconecta eletricamente a conexão comum Cc da fonte de tensão.The common connection Cc is electrically connected to the first main winding M1 and the resistor Cr connection is electrically connected to the second main winding M2, and the disk connection Cd is electrically connected to a voltage source V. The protection device is configured 10. to perform thermal protection of the single-phase induction motor by simultaneously disconnecting the first main winding M1 and the second main winding M2 from the voltage source V, given the heating of the bimetallic disc Db, which electrically disconnects the common connection Cc from the source. of tension.
*15 A figura 6, por sua vez, ilustra um motor de indução monofásico* 15 Figure 6 illustrates a single-phase induction motor.
bivolt, sendo o motor eletricamente alimentado por meio de uma fonte de tensão V, e compreendendo um primeiro enrolamento principal M1 conectado a um primeiro conector Coi e a um segundo conector Co2, um segundo enrolamento principal M2 conectado a um terceiro conector Co3 e a um 20 quarto conector Co4, um enrolamento auxiliar A conectado ao quarto conector Co4 e a um quinto conector Co5, o quinto conector Co5 sendo seletivamente conectado ao terceiro conector C03.bivolt, the motor being electrically powered by a voltage source V, and comprising a first main winding M1 connected to a first Coi connector and a second Co2 connector, a second main winding M2 connected to a third Co3 connector and a 20 fourth connector Co4, an auxiliary winding A connected to the fourth connector Co4 and a fifth connector Co5, the fifth connector Co5 being selectively connected to the third connector C03.
O motor é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, ao seletivamente conectar o primeiro conector C01 ao terceiro conector Co3, e 0 segundo conector Co2 ao terceiro conector Co3 ou ao quarto conector Co4, em que:The engine is operative in a first and a second configuration by selectively connecting the first C01 connector to the third Co3 connector, and the second Co2 connector to the third Co3 connector or the fourth Co4 connector, where:
(i) na primeira configuração, há contato elétrico entre 0 primeiro conector C01 e o terceiro conector Co3 e entre 0 segundo conector Co2 e o quarto conector Co4, e não há contato elétrico entre o segundo conector Co2 30 e o terceiro conector Co3, sendo que o primeiro enrolamento principal M1, o segundo enrolamento principal M2 e o enrolamento auxiliar A ficam conectados em paralelo; e (ii) na segunda configuração, não há contato elétrico entre o primeiro conector Co1 e o terceiro conector C03 e entre o segundo conector Co2 e o quarto conector Co4, e há contato elétrico entre o segundo conector C02 e o terceiro conector Co3, sendo que o primeiro enrolamento principal 5 M1 e o segundo enrolamento principal M2 ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal M2.(i) in the first configuration, there is electrical contact between the first C01 connector and the third Co3 connector and between the second Co2 connector and the fourth Co4 connector, and there is no electrical contact between the second Co2 connector 30 and the third Co3 connector. whereas the first main winding M1, the second main winding M2 and the auxiliary winding A are connected in parallel; and (ii) in the second configuration, there is no electrical contact between the first Co1 connector and the third C03 connector and between the second Co2 connector and the fourth Co4 connector, and there is electrical contact between the second C02 connector and the third Co3 connector. that the first main winding 5 M1 and the second main winding M2 are connected in series and the auxiliary winding A is connected in parallel only to the second main winding M2.
O motor compreende, ainda, um protetor térmico único Pu, eletricamente conectado à fonte de tensão V e ao quarto conector Co4 na con10 figuração em que os enrolamentos M1 e M2 estão em série, e eletricamente conectado à fonte de tensão V, ao quarto conector Co4 e ao segundo conector Co2 na configuração em que os enrolamentos M1 e M2 estão em paraleThe motor further comprises a single Pu thermal protector, electrically connected to voltage source V and the fourth connector Co4 in the embodiment where windings M1 and M2 are in series, and electrically connected to voltage source V, to the fourth connector. Co4 and the second Co2 connector in the configuration where windings M1 and M2 are in parallel
lo.lo.
Preferencialmente, o motor de indução monofásico bivolt é um r15 motor para compressores herméticos de refrigeradores, que compreende uma carcaça hermética que possui um conector hermético compreendendo os cinco conectores C01, Co2, Co3, Co4, Co5.Preferably, the single-phase bivolt induction motor is an r15 motor for hermetic refrigerator compressors, which comprises an airtight housing having an airtight connector comprising the five connectors C01, Co2, Co3, Co4, Co5.
Por fim, a figura 7 mostra um sistema de controle e proteção 7 para um motor de indução monofásico bivolt de acordo com a presente in20 venção, que compreende uma unidade de comando 6 e chaves R1, R2, R3, preferencialmente chaves eletromecânicas como, por exemplo, relés.Finally, Figure 7 shows a control and protection system 7 for a single-phase two-phase induction motor according to the present invention, which comprises a control unit 6 and keys R1, R2, R3, preferably electromechanical keys such as example, relays.
Este sistema de controle e proteção é configurado para realizar a seleção de contato entre os conectores Co-ι, Co2, Co3, Co4, Co5 para determinar a configuração correta para o funcionamento do motor de indução 25 monofásico bivolt dependendo da tensão presente na fonte de tensão V. O motor de indução monofásico bivolt é produzido, assim, para funcionar corretamente em duas tensões distintas, por exemplo, 11OV e 220V, e o sistema de controle e proteção da presente invenção detecta e seleciona a forma correta de funcionamento, por exemplo, a primeira configuração para uma 30 fonte de tensão V com 110V, e a segunda configuração para um fonte de tensão de 220V.This control and protection system is configured to perform contact selection between the Co-ι, Co2, Co3, Co4, Co5 connectors to determine the correct setting for the operation of the single-phase 25 bivolt induction motor depending on the voltage present at the power supply. V voltage. The single-phase bivolt induction motor is thus produced to function correctly at two distinct voltages, eg 11OV and 220V, and the control and protection system of the present invention detects and selects the correct mode of operation, for example. , the first configuration for a 110V voltage source V, and the second configuration for a 220V voltage source.
Deste modo, o sistema realiza a seleção de contato entre os conectores Cch , Co2, Co3, C04, Co5 por meio das chaves R1, R2, R3, e compreende adicionalmente um relé de partida R, configurado para seletivamente conectar o quinto conector Co5 ao terceiro conector Co3 durante a partida do motor de indução monofásico bivolt. Deste modo, a unidade de comando 5 6 é configurada para, direta ou indiretamente, determinar a tensão presente na fonte de tensão V e ligar ou desligar as chaves R1, R2, R3 e o relé de partida R de acordo com a construção do motor de indução monofásico para seu correto funcionamento.Thus, the system selects the contact between connectors Cch, Co2, Co3, C04, Co5 by means of switches R1, R2, R3, and additionally comprises a start relay R, configured to selectively connect the fifth connector Co5 to third connector Co3 during start-up of single-phase induction motor bivolt. In this way, the control unit 56 is configured to directly or indirectly determine the voltage present at the voltage source V and to turn on or off the switches R1, R2, R3 and the start relay R according to the motor construction. single-phase induction circuit for correct operation.
A presente invenção é, preferencialmente, aplicada a motores 10 de indução monofásicos bivolt, geralmente utilizados em compressores herméticos de refrigeradores. Deste modo, a presente invenção supera os problemas do estado da técnica, provendo um circuito e um dispositivo de proteção para motores bivolt que protege de maneira eficiente duas bobinas principais M1, M2 de um motor de indução monofásico bivolt. Ainda, este o '15 circuito e o dispositivo de proteção da presente invenção possuem um pequeno espaço físico e menor custo, podendo ser utilizados em compressores de refrigeração sem prejuízos relativos à adaptação deste compressor aos sistemas de refrigeração.The present invention is preferably applied to single-phase bivolt induction motors 10 generally used in airtight refrigerator compressors. Thus, the present invention overcomes the problems of the state of the art by providing a circuit and two-volt motor protection device that efficiently protects two main coils M1, M2 from a single-phase two-induction motor. Furthermore, this circuit and protection device of the present invention have a small physical space and lower cost and can be used in refrigeration compressors without prejudice to the adaptation of this compressor to refrigeration systems.
Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de20 ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.Having described an example preferred embodiment, it is to be understood that the scope of the present invention encompasses other possible variations and is limited only by the content of the appended claims, including the possible equivalents thereof.
Claims (17)
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Applications Claiming Priority (1)
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