BRPI0305338B1

BRPI0305338B1 - induction motor control system and one induction motor set, induction motor control system, induction motor control method and compressor

Info

Publication number: BRPI0305338B1
Application number: BRPI0305338A
Authority: BR
Inventors: Marcos Guilherme Schwarz; Ronaldo Ribeiro Duarte
Original assignee: Brasil Compressores Sa; Multibrás S A Eletrodomésticos; Whirlpool Sa
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2016-04-19
Also published as: EP1706939A1; CN1886886A; CN100539386C; ECSP066680A; WO2005053147A1; JP4598776B2; BR0305338A; AR046667A1; MXPA06005527A; KR20060121135A; KR101074557B1; JP2007535283A

Abstract

"conjunto de sistema de controle de motor de indução e um motor de indução, sistema de controle de motor de indução, método de controle de motor de indução e compressor". descreve-se um conjunto de sistema de controle (1) de motor de indução (10) e um motor de indução (10), um sistema de controle de motor de indução (10), um método de controle de motor de indução (10), além de um compressor controlado com um motor de indução segundo os ensinamentos da presente invenção, tendo-se como objetivos um conjunto, um sistema e um método onde seja possível operar com o motor (10) em uma ampla faixa de valores da tensão da rede (v~ ac~) de alimentação, bem com uma forma de ajuste de uma tensão controlada (v~ c~) que possibilite a correção da tensão aplicada em função da freqüência da rede (f~ ac~). os objetivos da presente invenção são alcançados através de um conjunto de sistema de controle (1) de motor de indução (10) e motor de indução (10), o motor de indução (10) tendo uma tensão nominal de operação (v~ nm~), o sistema de controle (1) compreendendo uma unidade de processamento central (8) que modula o nível da tensão de rede (v~ ac~) para um nível da tensão controlada (v~ c~), a tensão controlada (v~ c~) sendo aplicada ao motor de indução (10), a tensão de rede (v~ ac~) flutuando a partir de uma tensão de rede mínima (v~ ac-min~), a tensão de rede (v~ ac~) tendo uma freqüência de rede (f~ ac~), e o motor de indução (10) tendo uma tensão nominal de operação (v~ nm~) e uma freqüência nominal de operação (f~ nm~), o motor de indução (10) tendo uma tensão nominal de operação (v~ nm~) abaixo do valor da tensão de rede mínima (v~ ac-min~), a unidade de processamento (8) medindo a freqüência de rede (f~ ac~), e quando houver diferença entre a freqüência de rede (f~ ac~) e a freqüência nominal de operação (f~ nm~), a unidade de processamento (8) estabelece um valor de uma tensão nominal alterada (v~ nm-a~), a tensão nominal alterada (v~ nm-a~) sendo aplicada ao motor de indução (10), e quando a freqüência de rede (f~ ac~) for igual à freqüência de rede (f~ ac~), a unidade de processamento altera o valor da tensão controlada (v~ c~) para o nível da tensão nominal (v~ nm~). são ainda previstos um sistema de controle (1), um método de controle do sistema objeto da presente invenção, bem como um compressor acionado por um motor (10) que compreenda o sistema (1) objeto da presente invenção."set of induction motor control system and an induction motor, induction motor control system, induction motor control method and compressor". a set of induction motor control system (1) and an induction motor control (10), an induction motor control system (10), an induction motor control method (10) are described. ), in addition to a compressor controlled with an induction motor according to the teachings of the present invention, having as object a set, a system and a method where it is possible to operate the motor (10) in a wide range of voltage values. (v ~ ac ~), as well as a way of adjusting a controlled voltage (v ~ c ~) that allows the correction of the applied voltage as a function of the mains frequency (f ~ ac ~). The objectives of the present invention are achieved by a set of control system (1) of induction motor (10) and induction motor (10), the induction motor (10) having a nominal operating voltage (v ~ nm). ~), the control system (1) comprising a central processing unit (8) that modulates the network voltage level (v ~ ac ~) to a controlled voltage level (v ~ c ~), the controlled voltage ( v ~ c ~) being applied to the induction motor (10), the mains voltage (v ~ ac ~) fluctuating from a minimum mains voltage (v ~ ac-min ~), the mains voltage (v ~ ac ~) having a mains frequency (f ~ ac ~), and the induction motor (10) having a nominal operating voltage (v ~ nm ~) and a nominal operating frequency (f ~ nm ~), the motor (10) having a rated operating voltage (v ~ nm ~) below the minimum mains voltage (v ~ ac-min ~), the processing unit (8) measuring the mains frequency (f ~ ac ~), and when there is difference and Between the mains frequency (f ~ ac ~) and the nominal operating frequency (f ~ nm ~), the processing unit (8) sets a value of an altered nominal voltage (v ~ nm-a ~), the voltage nominal change (v ~ nm-a ~) being applied to the induction motor (10), and when the mains frequency (f ~ ac ~) equals the mains frequency (f ~ ac ~), the processing unit changes the controlled voltage value (v ~ c ~) to the nominal voltage level (v ~ nm ~). Further provided are a control system (1), a method of controlling the system object of the present invention, as well as a motor driven compressor (10) comprising the system (1) object of the present invention.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTO DE SISTEMA DE CONTROLE DE MOTOR DE INDUÇÃO E UM MOTOR DE INDUÇÃO, SISTEMA DE CONTROLE DE MOTOR DE INDUÇÃO, MÉTODO DE CONTROLE DE MOTOR DE INDUÇÃO E COMPRESSOR".Report of the Invention Patent for "INDUCTION MOTOR CONTROL SYSTEM SET AND ONE INDUCTION MOTOR, INDUCTION MOTOR CONTROL SYSTEM, INDUCTION MOTOR CONTROL METHOD".

Campo da invenção A presente invenção refere-se a um conjunto de sistema de controle de motor de indução e um motor de indução, sistema de controle de motor de indução, método de controle de motor de indução, além de um compressor controlado com um motor de indução segundo os ensinamentos da presente invenção.Field of the Invention The present invention relates to an induction motor control system assembly and an induction motor, induction motor control system, induction motor control method, and a motor controlled compressor of induction according to the teachings of the present invention.

Descrição do estado da técnica Motores à indução monofásicos são amplamente utilizados devido a sua simplicidade, robustez e alta performance. Sua aplicação é encontrada em eletrodomésticos, em geral, refrigeradores, freezeres, condicionadores de ar, compressores herméticos, lavadoras, motobombas, ventiladores e algumas aplicações industriais.Description of the prior art Single-phase induction motors are widely used due to their simplicity, robustness and high performance. Its application is found in appliances in general, refrigerators, freezers, air conditioners, airtight compressors, washers, motor pumps, fans and some industrial applications.

Os motores à indução conhecidos são geralmente dotados de um rotor do tipo gaiola e um estator bobinado, constituído de dois enrolamentos, sendo um deles um enrolamento de marcha e o outro um enrola-mento de partida. Durante a operação normal do compressor, o enrolamento de marcha é alimentado por uma tensão alternada, sendo que o enrolamento de partida é alimentado temporariamente, no início da operação de partida, criando um campo magnético girante no entreferro do estator, condição esta necessária para acelerar o rotor e promover sua partida. O campo magnético girante pode ser obtido alimentando-se a bobina de partida com uma corrente defasada, no tempo, relativamente à corrente circulante pelo enrolamento principal, preferencial mente num ângulo próximo de 90 graus. Esta defasagem entre a corrente circulante nos dois enrolamentos é obtida por características construtivas dos enrolamen-tos ou pela instalação de uma impedância externa em série com um dos enrolamentos, mas geralmente em série com o enrolamento de partida. Este valor de corrente circulante pelo enrolamento de partida, durante o processo de partida do motor é, geralmente, elevado, fazendo-se necessário o uso de algum tipo de chave que interrompa esta corrente depois de transcorrido o tempo necessário para promover a aceleração do motor. Após o motor ser colocado em giro, o campo magnético criado pelo enrolamento de marcha interage com o campo induzido no rotor e mantém o campo girante necessário para o funcionamento do motor.Known induction motors are generally provided with a cage-type rotor and a coiled stator consisting of two windings, one of which is a running winding and the other a starting winding. During normal compressor operation, the travel winding is fed by an alternating voltage, and the starting winding is temporarily fed at the start of the starting operation, creating a rotating magnetic field in the stator air gap, which is necessary to accelerate the rotor and promote your departure. The rotating magnetic field can be obtained by feeding the starting coil with a time-lagged current relative to the circulating current through the main winding, preferably at an angle of about 90 degrees. This lag between the circulating current in the two windings is obtained by constructive characteristics of the windings or by installing an external impedance in series with one of the windings, but generally in series with the starting winding. This value of the circulating current through the starting winding during the engine starting process is generally high and some kind of switch that interrupts this current after the time necessary to promote the motor acceleration is necessary. . After the motor is started up, the magnetic field created by the drive winding interacts with the induced field in the rotor and maintains the rotating field required for engine operation.

Ainda com relação à partida desse tipo de motor, tendo em vista que o rotor não gira com a simples aplicação de uma tensão no estator, deve-se prover meios de iniciar que o rotor gire para que a máquina possa operar.Also with regard to starting this type of motor, since the rotor does not rotate simply by applying a voltage to the stator, means must be provided for starting the rotor to enable the machine to operate.

Exemplos de formas usuais para se dar a partida de um motor de indução são descritas no livro de autoria de FITZGERALD, A. E., K1NGS-LEY, C. & KUSKO, A. - Máquinas Elétricas, Ed. McGraw-HilI do Brasil, 1975.Examples of usual ways to start an induction motor are described in the book by FITZGERALD, A. E., K1NGS-LEY, C. & KUSKO, A. - Electrical Machines, Ed. McGraw-HilI of Brazil, 1975.

Por conta das características construtivas, os motores de indução devem trabalhar dentro de faixas limitadas de tensão e freqüência. Uma tensão de alimentação muito acima daquela de projeto aumenta em demasia a corrente de excitação, aumentando o campo magnético no entreferro e, conseqüentemente, saturando o material ferromagnético do rotor e estator. Se a tensão for aumentada acima deste ponto a corrente se eleva muito rapidamente devido à baixa relutância do circuito magnético. Em contrapartida, uma tensão de alimentação muito abaixo à tensão de projeto reduz significativamente a corrente de excitação do motor e reduz o torque disponível no eixo, de modo que, nesse caso, o motor não tem condições de sustentar a carga nominal aplicada a seu eixo, que então entra em estado de bloqueio. Situação semelhante é ocasionada pela variação da freqüência.Due to the constructive characteristics, induction motors must work within limited voltage and frequency ranges. A supply voltage far above that of design increases the excitation current too much, increasing the magnetic field in the air gap and thereby saturating the ferromagnetic material of the rotor and stator. If the voltage is increased above this point the current rises very quickly due to the low reluctance of the magnetic circuit. In contrast, a supply voltage far below the design voltage significantly reduces the motor excitation current and reduces the available torque on the shaft, so that in this case the motor cannot sustain the rated load applied to its shaft. , which then goes into lockout state. Similar situation is caused by frequency variation.

Deficiências do estado da técnica No que se refere às formas de partida dos motores de indução monofásicos, apesar de as técnicas atuais viabilizarem a partida do rotor, tais soluções resultam de construções mais complicadas já que, no caso do uso de um capacitor em série com o enrolamento de partida há um bom resultado no que se refere ao arranque do motor, mas eleva os custos da solução final do equipamento.State of the art deficiencies Regarding the starting forms of single-phase induction motors, although current techniques make rotor starting possible, such solutions result from more complicated constructions since, in the case of using a capacitor in series with starting winding has a good result in terms of starting the engine, but raises the costs of the final solution of the equipment.

No que se refere ao problema da variabilidade do nível de tensão da rede em determinadas regiões, uma das formas utilizadas para solucionar o problema em questão, tem sido o emprego de motores superdimen-sionados para funcionarem em uma ampla faixa de tensão. Esses motores trabalham abaixo da sua carga máxima, de modo que se houver redução na tensão de alimentação ainda assim o motor tem condições de tracionar a carga. Devido também à robustez do motor, o motor pode sofrer uma so-bretensão maior que os motores menores sem problemas de sobrecorrente e aquecimento. Isso soluciona o problema de variação da tensão de alimentação mas, evidentemente, resulta na necessidade da construção de motores de grande tamanho e peso e, consequentemente, custo elevado.With regard to the problem of grid voltage level variability in certain regions, one of the ways used to solve the problem has been the use of oversized motors to operate over a wide voltage range. These motors work below their maximum load, so that if there is a reduction in supply voltage the motor can still pull the load. Due also to the robustness of the motor, the motor can be more overvoltage than smaller motors without overcurrent and heating problems. This solves the problem of varying supply voltage but, of course, results in the need for the construction of large size and weight motors and therefore high cost.

No que se refere aos problemas de variabilidade de freqüência em diferentes regiões de aplicação do motor, a solução tem sido o emprego de motores distintos para diferentes freqüências da rede de alimentação, gerando maior complexidade no gerenciamento de produção e estoque e dificultando/impedindo que produtos possam ser usados em regiões com diferentes freqüências de alimentação.Regarding the frequency variability problems in different motor application regions, the solution has been the use of different motors for different frequencies of the supply network, generating greater complexity in the production and inventory management and making it difficult / preventing products. can be used in regions with different power frequencies.

Ainda uma outra solução empregada atualmente, é o uso de motores com "faps" para seleção de vários valores de tensão da rede de alimentação. Tal solução resolve o problema de variação de tensão mas exige o emprego de várias chaves de potência para comutação dos “taps” dos motores multitensão.Still another solution currently employed is the use of "fap" motors for selecting various voltage values from the supply network. Such a solution solves the problem of voltage variation but requires the use of various power switches to switch the tap of multitension motors.

Uma outra opção usada para sanar o problema é o emprego de estabilizadores de tensão associados ao motor. Tal solução também se mostra pouco prática e ainda tem custo elevado.Another option used to remedy the problem is the use of voltage stabilizers associated with the motor. Such a solution is also impractical and still costly.

Objetivos da invenção Os objetivos da presente invenção são um conjunto de sistema de controle de motor de indução e um motor de indução, sistema de controle de motor de indução, método de controle de motor de indução, além de um compressor controlado com um motor de indução segundo os ensinamentos da presente invenção, onde seja possível operar com o motor em uma ampla faixa de valores da tensão da rede de alimentação. São também objetivos da presente invenção prever tal conjunto, sistema, método e compressor com a possibilidade de correção da tensão aplicada em função da freqüência da rede de alimentação.OBJECTS OF THE INVENTION The objectives of the present invention are an induction motor control system and an induction motor assembly, induction motor control system, induction motor control method, and a compressor controlled with an induction motor. induction according to the teachings of the present invention, where it is possible to operate the motor over a wide range of supply voltage. It is also an object of the present invention to provide such a set, system, method and compressor with the possibility of correction of the applied voltage as a function of the frequency of the supply network.

Ainda, segundo os ensinamentos da presente invenção, é ainda prevista a possibilidade de arranque do motor montado isoladamente ou em conjunto com um compressor dispensando-se o uso do capacitor de partida.Further, according to the teachings of the present invention, it is further provided for the possibility of starting the engine mounted alone or in conjunction with a compressor without the use of the starting capacitor.

Ainda, segundo os ensinamentos da presente invenção, um outro objetivo é de se evitar sobredimensionamento do motor e conseqüente elevação de custo de material, tamanho e peso desses equipamentos. É ainda previsto de acordo com a presente invenção evitar-se o sobreaquecimento do motor quando a tensão da rede for elevada, melhorando sua performance e vida esperada.Also, according to the teachings of the present invention, another objective is to avoid motor oversizing and consequent increase in material cost, size and weight of such equipment. It is further provided in accordance with the present invention to avoid motor overheating when the mains voltage is high, improving its performance and expected life.

Breve descrição da invenção De modo a sanar os problemas existentes no estado da técnica e alcançar os objetivos da presente invenção, o conjunto, sistema, método e compressor, objetos da presente invenção, prevêem o uso de um motor de indução monofásico que seja projetado para operar abaixo do valor usual da rede para que sempre seja possível alimentar o motor, bastando que o valor da tensão controlada seja inferior ao valor da tensão de rede mínima, ou seja, o valor da tensão de rede seja reduzido. O dimensionamento do motor é feito de tal forma que o mínimo torque necessário para partir a carga é obtido com uma tensão inferior à mínima tensão esperada na rede de alimentação. Dessa forma, o torque fornecido pelo motor sempre poderá ser maior que o mínimo necessário, em qualquer condição de tensão fornecida pela rede.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION In order to remedy existing problems in the state of the art and to achieve the objectives of the present invention, the assembly, system, method and compressor, objects of the present invention, envisage the use of a single phase induction motor that is designed for operate below the usual mains value so that the motor can always be supplied, provided that the controlled voltage value is lower than the minimum mains voltage value, ie the mains voltage value is reduced. The motor sizing is done in such a way that the minimum torque required to break the load is obtained with a voltage lower than the minimum expected voltage in the supply network. Thus, the torque supplied by the motor can always be greater than the minimum required under any voltage condition provided by the network.

Para adequar a operação da flutuação da freqüência de rede, ou mesmo para ajustar o motor quando este for instalado em uma região onde a freqüência de rede é deferente da freqüência nominal do motor, é previsto estabelecer uma tensão nominal alterada do motor, para que se possa ajustar o nível de tensão necessário para que o motor opere com corrente nominal e assim sejam evitados os problemas de baixo torque ou aquecimento e queima do motor.To suit the operation of the mains frequency fluctuation, or even to adjust the motor when it is installed in a region where the mains frequency is different from the motor nominal frequency, it is foreseen to establish an altered motor nominal voltage so that can adjust the voltage level required for the motor to operate at rated current and thus avoid problems of low torque or motor heating and burning.

Os objetivos da presente invenção são alcançados através de um conjunto de sistema de controle de motor de indução de um motor de indução, o motor e indução tendo uma tensão nominal de operação, o sistema de controle compreendendo uma unidade de processamento central, a unidade de processamento central modulando o nível de uma tensão de rede para um nível de uma tensão controlada, a tensão controlada sendo aplicada ao motor de indução, a tensão de rede flutuando a partir de uma tensão de rede mínima, a tensão de rede tendo uma freqüência de rede, e o motor de indução tendo uma tensão nominal de operação e uma frequência nominal de operação, o motor de indução tendo uma tensão nominal de operação abaixo do valor da tensão de rede mínima, a unidade de processamento medindo a freqüência de rede, e quando houver diferença entre a freqüência de rede e a freqüência nominal de operação, a unidade de processamento estabelece um valor de uma tensão nominal alterada, a tensão nominal alterada sendo aplicada ao motor de indução, e quando a freqüência de rede for igual à freqüência de rede, a unidade de processamento altera o valor da tensão controlada para o nível da tensão nominal.The objects of the present invention are achieved by an induction motor control system assembly of an induction motor, the induction motor having a rated operating voltage, the control system comprising a central processing unit, the central processing by modulating the level of a mains voltage to a level of a controlled voltage, the controlled voltage being applied to the induction motor, the mains voltage fluctuating from a minimum mains voltage, the mains voltage having a frequency of the induction motor having a rated operating voltage and a rated operating frequency, the induction motor having a rated operating voltage below the value of the minimum mains voltage, the processing unit measuring the mains frequency, and When there is a difference between the mains frequency and the nominal operating frequency, the processing unit sets a value of one If the rated voltage is changed, the changed rated voltage being applied to the induction motor, and when the mains frequency equals the mains frequency, the processing unit changes the controlled voltage value to the nominal voltage level.

Os objetivos da presente invenção são também alcançados através de um sistema de controle de motor de indução, compreendendo uma unidade de processamento central associada a uma tensão de rede, a unidade de processamento sendo associável ao motor de indução, o motor de indução tendo uma tensão nominal de operação, a tensão de rede flutuando a partir de uma tensão de rede mínima, o motor de indução sendo alimentado por uma tensão controlada obtida a partir da tensão de rede, a tensão controlada sendo ajustada pela unidade de processamento central, o motor de indução tendo uma tensão nominal de operação, o valor da tensão de rede mínima tendo um valor superior ao valor da tensão nominal de operação do motor de indução, a unidade de processamento central ajustando a tensão controlada em função de variações na tensão de rede e, em partida, aplica a tensão de rede ao motor de indução.The objects of the present invention are also achieved by an induction motor control system, comprising a central processing unit associated with a mains voltage, the processing unit being associable with the induction motor, the induction motor having a voltage rated operating voltage, the mains voltage fluctuating from a minimum mains voltage, the induction motor being fed by a controlled voltage obtained from the mains voltage, the controlled voltage being adjusted by the central processing unit, the having a rated operating voltage, the value of the minimum mains voltage having a value greater than the value of the nominal operating voltage of the induction motor, the central processing unit adjusting the controlled voltage as a function of changes in the mains voltage and, at startup, applies the mains voltage to the induction motor.

Os objetivos da presente invenção são ainda traduzidos por um método de controle de um motor de indução, o motor de indução tendo uma tensão nominal de operação e uma freqüência nominal de operação, o motor de indução sendo alimentado por uma tensão controlada que é obtida a partir da modulação de uma tensão de rede, a tensão de rede tendo uma freqüência de rede, o método compreendendo etapas de: (a) medir a tensão de rede, medir a tensão controlada e medir a freqüência de rede, (b) comparar o valor da freqüência de rede medida com a freqüência nominal de operação e, quando houver diferença entre a freqüência de rede e a freqüência nominal de operação, estabelecer um valor de uma tensão nominal alterada e aplicar a tensão controlada no valor da tensão nominal alterada ao motor de indução, e quando a freqüência de rede for igual à freqüência nominal de operação, ajustar o valor da tensão controlada para o nível da tensão nominal.The objects of the present invention are further translated by a method of controlling an induction motor, the induction motor having a rated operating voltage and a rated operating frequency, the induction motor being powered by a controlled voltage that is obtained at from modulating a mains voltage to mains voltage having a mains frequency, the method comprising steps of: (a) measuring mains voltage, measuring controlled voltage and measuring mains frequency, (b) comparing the mains frequency value measured with the rated operating frequency and, where there is a difference between the mains frequency and the rated operating frequency, establish a value of an altered rated voltage and apply the controlled voltage to the changed nominal voltage value to the motor. and when the mains frequency equals the rated operating frequency, adjust the controlled voltage value to the rated voltage level.

Breve descrição dos desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nas figuras anexadas: A figura 1 - representa um diagrama de blocos do sistemas objeto da presente invenção; e A figura 2 - representa um diagrama temporal da flutuação da tensão de rede.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will hereinafter be described in more detail based on an exemplary embodiment shown in the accompanying figures: Figure 1 - represents a block diagram of the systems object of the present invention; and Figure 2 is a time diagram of the mains voltage fluctuation.

Descrição detalhada das figuras Como pode ser visto a partir da figura 1, um motor elétrico de indução 10 é alimentado por uma tensão controlada Vc que é obtida a partir da modulação de uma tensão de rede VAc- Para realizar essa modulação, uma unidade de processamento central 8 controla um conjunto de chaves 6 e 7, que são seletivamente acionadas, controlando-se o nível da tensão controlada Vc- O conjunto de chaves 6,7 compreende essencialmente chaves de marcha 6 eletricamente interligadas ao enrolamento de marcha do motor de indução 10, e chaves de partida 7 que são eletricamente interligadas ao enrolamento de partida do motor 10, o que possibilita que tais enrolamentos sejam selecionados pela central de processamento 8.Detailed Description of the Figures As can be seen from Figure 1, an induction electric motor 10 is powered by a controlled voltage Vc which is obtained from modulating a mains voltage VAc- To perform this modulation, a processing unit central control 8 controls a set of keys 6 and 7 which are selectively actuated by controlling the level of controlled voltage Vc- The key set 6,7 essentially comprises travel switches 6 electrically interconnected to the induction motor travel winding 10 , and starters 7 which are electrically interconnected to the motor starter winding 10, which enables such windings to be selected by the central processing 8.

Para monitorar o nível de tensão de rede VAC e o nível da tensão controlada Vc, são previstos respectivamente um primeiro e um segundo dispositivos de medição de tensão 4,11, sendo ambos associados à unidade de processamento central 8. Tais sensores de tensão podem ser, por exemplo, divisores resistivos aplicados a uma entrada analógica da unidade de processamento central 8.In order to monitor the mains voltage level VAC and the controlled voltage level Vc, a first and a second voltage measuring device 4,11 respectively are provided, both of which are associated with the central processing unit 8. Such voltage sensors may be eg resistive splitters applied to an analog input of the central processing unit 8.

Ainda é previsto um sensor de freqüência 5, que é associado à unidade de processamento central 8 e a tensão de rede VAC. Tal sensor de freqüência 9 pode ser um contador digital de ciclos por segundo efetuados pela tensão da rede, pode ser um conversor analógico de freqüência para tensão ou qualquer circuito que determine os ciclos efetuados pela tensão da rede em um certo intervalo de tempo.A frequency sensor 5 is also provided, which is associated with the central processing unit 8 and the mains voltage VAC. Such a frequency sensor may be a digital counter of cycles per second effected by the mains voltage, may be an analog frequency to voltage converter or any circuit that determines the cycles performed by the mains voltage within a certain time interval.

De acordo com os ensinamentos da presente invenção, é previsto que o sistema 1 meça a tensão e a corrente aplicadas ao motor 10 e ajuste essas grandezas, por intermédio da unidade de processamento central 8, o nível da tensão controlada Vc que efetivamente é aplicado ao motor 10, além de ser previsto a medição da freqüência de rede fAC para que o valor da tensão controlada Vc seja adequado quando a freqüência de rede fAc for diferente da freqüência nominal de operação fNM do motor 10, além da forma de partida do motor 10 prevista de acordo com os ensinamentos da presente invenção.According to the teachings of the present invention, it is envisaged that system 1 will measure the voltage and current applied to motor 10 and adjust these quantities by means of the central processing unit 8, the controlled voltage level Vc that is effectively applied to the motor. 10, in addition to providing the fAC mains frequency measurement so that the controlled voltage value Vc is adequate when the mains frequency fAc is different from the nominal operating frequency fNM of motor 10, in addition to the motor starting mode 10. provided in accordance with the teachings of the present invention.

Controle do nível da tensão controlada Vc Conforme pode ser visto na figura 2, a tensão de rede VAc irá flutuar dentro de uma faixa previsível de tensão de rede máxima VAc-max e de uma tensão de rede mínima VAC-min- De acordo com os ensinamentos da presente invenção, deve-se fazer uso de um motor 10 que tenha tensão nominal de operação VNM inferior à tensão de rede mínima VAC-min- O motor 10 deve ser projetado para funcionar com uma tensão nominal de operação VNm ou valor de tensão eficaz que seja inferior ao valor mínimo esperado na tensão de rede VAc de alimentação, isto é, inferior à tensão de rede mínima VAC-min conforme figura 2.Controlled Voltage Level Control Vc As shown in Figure 2, the mains voltage VAc will fluctuate within a predictable range of maximum mains voltage VAc-max and a minimum mains voltage VAC-min. In the teachings of the present invention, use should be made of a motor 10 having a rated operating voltage VNM lower than the minimum mains voltage VAC-min. The motor 10 must be designed to operate with a rated operating voltage VNm or voltage value. less than the expected minimum value at the mains voltage VAc, ie less than the minimum mains voltage VAC-min as shown in figure 2.

Com essa configuração, tendo em vista que a tensão nominal de operação Vnm fica sempre abaixo do valor da tensão de rede mínima VAc-min, sempre será possível alimentar o motor 10, bastando que o valor da tensão controlada Vc seja inferior ao valor da tensão de rede mínima Vac-min, ou seja, o valor da tensão de rede VAc seja reduzido através da modulação da chave de marcha 6. Com esse sistema de controle 1, é possível operar o motor em uma ampla faixa de valores da tensão da rede VAC de alimentação. Partida do motor 10 Uma vantagem decorrente dessa forma de aplicação do motor operando em conjunto com o sistema de controle 1, objeto da presente invenção, ou mesmo sendo controlado por um sistema de controle 1 tendo a sua tensão de operação VNM projetada para ficar abaixo da tensão mínima de rede VAC-min, está no fato de que não é necessário o uso do capacitor de partida para aumentar o torque de partida, já que este aumento é obtido através da aplicação de uma tensão superior à nominal durante o período de arranque.With this configuration, since the rated operating voltage Vnm is always below the value of the minimum mains voltage VAc-min, it will always be possible to power the motor 10, provided that the controlled voltage Vc is less than the voltage value. min. Vac-min, ie the value of the mains voltage VAc is reduced by modulating the travel switch 6. With this control system 1, the motor can be operated over a wide range of mains voltage values. Power Vac. Motor starting 10 An advantage deriving from this motor application operating in conjunction with control system 1, object of the present invention, or even being controlled by a control system 1 having its operating voltage VNM designed to be below VAC-min minimum mains voltage is that the use of the starting capacitor is not necessary to increase the starting torque as this increase is achieved by applying a higher than nominal voltage during the starting period.

Tal vantagem ocorre, pois, no instante da partida do motor 10, as chaves de marcha 6 e chaves de partida 7 são comandadas a aplicar a tensão controlada Vc sobre o motor 10, por exemplo, no mesmo valor da tensão de rede VAc- Sendo o valor da tensão de rede VAc superior ao valor da tensão nominal de operação VNm, garante-se uma maior corrente i circulante no motor 10 para que esta tenha o torque necessário para que o rotor do motor 10 passe a girar, mesmo sem o uso do capacitor de partida. Além disso, o conjunto, objeto da presente invenção, ainda evita o sobredimensio-namento do motor 10, resultando em redução do custo de material, tamanho e peso desses equipamentos.Such an advantage arises because, at the moment of motor start 10, travel switches 6 and starters 7 are commanded to apply controlled voltage Vc to motor 10, for example at the same value as mains voltage VAc- If the mains voltage VAc is higher than the rated operating voltage VNm, a higher circulating current i is guaranteed in motor 10 so that it has the necessary torque so that motor rotor 10 can rotate even without use. of the starting capacitor. In addition, the assembly, object of the present invention, further avoids the oversizing of motor 10, resulting in reduction of material cost, size and weight of such equipment.

Tendo em vista que em determinadas condições a tensão de rede VAC pode ter valores muito elevados para proceder com a aplicação da tensão controlada Vc no mesmo valor da tensão de rede VAc conforme descrito acima, pode-se fazer necessário que durante a partida a tensão controlada Vc aplicada ao motor 10 seja apenas ajustado para um valor superior à tensão nominal de operação VNm motor.Since under certain conditions the mains voltage VAC may have very high values to proceed with the application of the controlled voltage Vc to the same value as the mains voltage VAc as described above, it may be necessary that during startup the controlled voltage Vc applied to motor 10 is only set higher than the rated operating voltage VNm motor.

De qualquer forma, deve ser observado que o valor de tensão nominal de operação VNm deve ser projetado de modo a garantir que a unidade de processamento central 8 sempre possa impor um valor de tensão controlada Vc maior que o valor necessário para obter o torque nominal do motor 10.In any case, it should be noted that the rated operating voltage value VNm must be designed to ensure that the central processing unit 8 can always impose a controlled voltage value Vc greater than the value required to obtain the rated torque of the VNm. engine 10.

Operacionalmente, a partida do motor 10 ocorre energizando-se simultaneamente os enrolamentos de partida e marcha, até que o rotor do motor 10 tenha alcançado a rotação nominal ou, pelo menos, tenha uma rotação substancialmente próxima à rotação nominal para que o seu funcionamento normal seja garantido, mesmo após o desligamento da chave de partida 7, que ocorre após um tempo predefinido para arranque do motor. Ajuste da tensão controlada Vc em função da freqüência de rede fAc Para que o motor 10 esteja sempre em condição ótima, a unidade de processamento central 8 deve ajustar a tensão controlada Vc em função de variações na tensão de rede VAC, para manter o valor da tensão controlada Vc constante. Isso é feito a partir da medição da freqüência da tensão de rede fAc por intermédio do sensor de freqüência 5 que, a partir da unidade de processamento central 8 ajusta a tensão controlada Vc para mantê-la adequada às condições normais do motor 10.Operationally, motor 10 starts by simultaneously energizing the starting and running windings, until motor rotor 10 has reached rated speed or at least substantially rotated to rated speed for normal operation. guaranteed even after the starter switch 7 is turned off, which occurs after a predefined time for starting the engine. Adjustment of controlled voltage Vc as a function of mains frequency fAc To ensure that motor 10 is always in optimal condition, central processing unit 8 must adjust controlled voltage Vc as a function of mains voltage VAC to maintain the value of controlled voltage Vc constant. This is done by measuring the frequency of the mains voltage fAc by means of the frequency sensor 5 which, from the central processing unit 8 adjusts the controlled voltage Vc to keep it adequate to normal motor conditions 10.

Assim, se houver variação na freqüência da tensão de rede VAC, a tensão controlada Vc deverá ser aumentada ou diminuída para evitar a diminuição ou o aumento da corrente i do estator do motor 10, causada pela variação da respectiva impedância para o novo valor de freqüência de rede fAC- As variações de corrente ocasionadas pela variação da carga no eixo não afetarão o valor de tensão de saída imposto pelo controlador, que somente será ajustada para variações na freqüência.Thus, if there is a variation in the frequency of the mains voltage VAC, the controlled voltage Vc must be increased or decreased to avoid the decrease or increase of motor stator current i, caused by the variation of the respective impedance to the new frequency value. fAC- Current variations caused by the variation of load on the shaft will not affect the output voltage value imposed by the controller, which will only be adjusted for variations in frequency.

Para que isto seja implementado, deve-se projetar o conjunto de sistema de controle 1 de motor 10 e o motor 10 bem como o sistema de controle 1 tomado isoladamente, para que a unidade de processamento 8 meça a freqüência de rede fAc e compare o valor desta medida com o valor da freqüência de operação do motor fNM, sendo esta última previamente estabelecida em função do tipo de motor 10 que se pretende utilizar. Quando a unidade de processamento detectar que existe diferença entre a frequência de rede fAc e a freqüência nominal de operação íNm, a unidade de processamento 8 deve estabelecer um novo valor de tensão nominal VNm que passará a ser uma tensão nominal alterada VNM.A. O valor da tensão nominal alterada Vnm-a é corrigida em função da freqüência da rede e a correção será proporcional à diferença entre o valor da freqüência de rede fAc e a freqüência nominal de operação ínm do motor 10 e a tensão controlada Vc aplicada ao motor 10 terá o valor da tensão nominal alterada VNM.A.For this to be implemented, motor control system assembly 1 and motor 10 as well as control system 1 taken separately must be designed so that processing unit 8 measures the fAc network frequency and compares the value of this measurement with the fNM motor operating frequency value, the latter being previously established according to the type of motor 10 intended to be used. When the processing unit detects that there is a difference between the mains frequency fAc and the rated operating frequency ÍNm, processing unit 8 shall establish a new nominal voltage value VNm which shall become a changed nominal voltage VNM.A. The value of the changed rated voltage Vnm-a is corrected for the grid frequency and the correction will be proportional to the difference between the value of the grid frequency fAc and the rated operating frequency of motor 10 and the controlled voltage Vc applied to the motor. 10 will have the changed nominal voltage value VNM.A.

Com o valor da tensão nominal alterada VNivi-a, ° sistema pode aplicar uma tensão controlada Vc corrigida para o novo valor da tensão nominal a ser aplicada ao motor 10, que irá operar com um nfvel de tensão diferenciado quando comparado ao nfvel de tensão nominal do motor VNm e assim evitará que a corrente i do estator do motor 10 seja elevada ou diminuída em função da variabilidade da freqüência de rede Íac- Além de viabilizar um controle adequado do motor 10 em situações onde a freqüência de rede fAc não é constante, pode-se ainda evitar problemas de uso de um motor projetado para uma determinada freqüência de rede fAc de uma determinada região que é aplicado em uma outra região que tenha freqüência de rede fAc diferente. O sistema da presente invenção evita problemas de queima do motor 10 ou baixo torque no mesmo, isso pode ser entendido com base no seguinte exemplo: Um motor 10 que é projetado para operar com uma freqüência de rede íac de 50 Hz, caso seja alimentado com uma freqüência de rede Íac de 60 Hz, isto é, acima daquela prevista em projeto, a impedância do motor irá aumentar e a corrente i do motor 10 irá baixar, resultando em baixa do torque. Em uma situação inversa, se o motor for projetado para uma freqüência de rede fAC de 60 Hz e for alimentado com uma freqüência de rede fAC de 50 Hz, terá uma sobrecorrente i, o que resultará no aquecimento excessivo e até mesmo na queima do motor 10. Método de controle de um motor 10 Para controlar o sistema de controle 1 de motor 10 objeto da presente invenção, é previsto um método tendo as seguintes etapas de inici- aimente medir a tensão de rede VAc, a tensão controlada Vc e a freqüência de rede fAc- O valor medido da freqüência de rede fAC deve ser comparado com o valor da freqüência nominal de operação fNM, sendo que este último já é previamente conhecido por conta das características construtivas do motor 10. Caso seja detectada uma diferença entre o valor medido da freqüência de rede fAc e a freqüência nominal de operação fNM, pode-se concluir que o motor 10 está operando fora das condições ideais, devendo-se elevar ou diminuir a tensão controlada Vc aplicada ao motor 10, conforme já descrito. Tal elevação ou diminuição do nível da tensão controlada Vc é realizada através de uma etapa onde a unidade de processamento 8 estabelece um valor novo para a tensão controlada Vc, designada como tensão nominal alterada VNm-a e, a partir desse momento, poderá operar sob essa nova condição de freqüência de rede fAc sem os problemas de baixo torque ou aquecimento excessivo do motor 10.With the changed nominal voltage value VNivi-a, the system can apply a controlled voltage Vc corrected to the new nominal voltage value to be applied to motor 10, which will operate at a different voltage level compared to the nominal voltage level. This will prevent the motor stator current i from being raised or decreased as a function of the mains frequency variability. In addition to enabling proper motor control 10 in situations where the fAc mains frequency is not constant, You can also avoid problems using a motor designed for a particular fAc network frequency from a particular region that is applied to another region that has a different fAc network frequency. The system of the present invention avoids problems of motor burnout 10 or low motor torque, this can be understood from the following example: A motor 10 which is designed to operate with a 50 Hz ac frequency if fed with At an IAC mains frequency of 60 Hz, that is, above that predicted in design, the motor impedance will increase and the motor i current will decrease, resulting in lower torque. In a reverse situation, if the motor is designed for a 60 Hz fAC mains frequency and is fed with a 50 Hz fAC mains frequency, it will have an overcurrent i, which will result in overheating and even motor burnout. 10. Method of controlling a motor 10 In order to control the motor control system 1 object of the present invention, a method is provided having the following steps initially measuring mains voltage VAc, controlled voltage Vc and frequency The measured value of the fAC network frequency must be compared with the nominal operating frequency value fNM, the latter being previously known due to the constructive characteristics of motor 10. If a difference is detected between the measured from the network frequency fAc and the nominal operating frequency fNM, it can be concluded that motor 10 is operating under the optimum conditions and the voltage must be increased or decreased accordingly. Vc applied to motor 10, as already described. Such raising or lowering of the controlled voltage level Vc is accomplished by a step where the processing unit 8 sets a new value for the controlled voltage Vc, designated as changed nominal voltage VNm-a and thereafter may operate under this new fAc line frequency condition without the problems of low torque or excessive motor heating 10.

Quando a unidade de processamento 8 conclui que não há diferença entre o valor da freqüência de rede fAc e a freqüência nominal de operação fNM, o valor da tensão controlada Vc deve ser reduzido para o nível da tensão nominal VNm- No que se refere às etapas do método da presente invenção por ocasião da partida do motor 10, deve-se aplicar a tensão controlada Vc de valor igual à tensão de rede VAc ao enrolamento de partida do motor 10 e manter tal tensão aplicada por um tempo de partida que deve ser suficientemente longo para que o motor encontre-se encontra-se substancial mente próximo a rotação nominal e possa operar normalmente.When processing unit 8 concludes that there is no difference between the network frequency value fAc and the rated operating frequency fNM, the value of the controlled voltage Vc shall be reduced to the nominal voltage level VNm. In accordance with the method of the present invention at motor start 10, the controlled voltage Vc equal to the mains voltage VAc must be applied to the motor starting winding 10 and maintained at that applied voltage for a sufficiently long starting time. long for the engine to be found is substantially close to rated speed and can operate normally.

Conforme descrito acima, tendo em vista que em determinadas condições a tensão de rede VAc pode ter valores muito elevados para proceder com a aplicação da tensão controlada Vc no mesmo valor da tensão de rede VAC, pode-se fazer necessário que durante a partida a tensão controlada Vc aplicada ao motor 10 seja apenas ajustada para um valor superior à tensão nominal de operação VNm motor, neste caso, sendo inferior ao da tensão de rede VAc.As described above, since under certain conditions the mains voltage VAc may be too high to proceed with applying the controlled voltage Vc to the same value as the mains voltage VAC, it may be necessary that during startup controlled Vc applied to motor 10 is only set higher than the rated operating voltage VNm motor, in this case lower than the mains voltage VAc.

Ainda, segundo os ensinamentos da presente invenção, deve-se prever um compressor acionado por um motor 10 provido com um sistema de controle 1 conforme descrito acima, podendo-se empregar esse compressor em conjunto ou separadamente do compressor.Further, according to the teachings of the present invention, a motor driven compressor 10 should be provided provided with a control system 1 as described above, which compressor may be employed together or separately from the compressor.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve 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 a preferred embodiment example, it should be understood that the scope of the present invention encompasses other possible variations, being limited only by the content of the appended claims, including the possible equivalents thereof.

Claims

1. Induction motor control system assembly (1) (10) and an induction motor (10), the induction motor (10) having a rated operating voltage (VNm) and a rated operating frequency (Inm ), the control system (1) comprising a central processing unit (8), the central processing unit (8) modulating the level of a mains voltage (VAc) to a level of a controlled voltage (Vc), the controlled voltage (Vc) being applied to the induction motor (10), the mains voltage (VAc) fluctuating from a minimum mains voltage (VAC-min), the mains voltage (VAc) having a mains frequency ( fAc), and the assembly being characterized by the fact that the induction motor (10) has a rated operating voltage (VNm) below the minimum mains voltage (VAc-min) value, the processing unit (8) measures the mains frequency (ia), and when there is a difference between the mains frequency (fAc) and the nominal operating frequency (min), the The processing speed (8) sets a value of an altered rated voltage (VNm-a), the changed nominal voltage (VNm-a) being applied to the induction motor (10), and when the rated operating frequency (Inm) is equal to the mains frequency (fAc), the processing unit changes the value of the controlled voltage (Vc) to the nominal voltage level (VNm) -

Assembly according to Claim 1, characterized in that the value of the altered nominal voltage (VNm-a) is corrected for the grid frequency and the correction is proportional to the difference between the grid frequency value (fAc ) and the rated operating frequency (min) of the induction motor (10).

Assembly according to Claim 2, characterized in that the processing unit (8) reduces the value of the mains voltage (VAc) to the value of controlled voltage (Vc), the value of controlled voltage (Vc). less than the minimum mains voltage (Vac-min) ·

Assembly according to Claim 3, characterized in that the processing unit (8) comprises a first and a second voltage measuring device (4,11), the first voltage measuring device (4) measuring mains voltage (VAc) and the second voltage measuring device (11) measuring the controlled voltage (Vc), the processing unit (8) controlling the controlled voltage level (Vc) from the first and second measurements voltage measuring devices (4,11).

Set according to claim 4, characterized in that the control system (1) comprises a key set (6,7) controlled by the central processing unit (8), the key set (6,7). ) comprising: - a travel switch (6) electrically interconnected to an induction motor travel winding (10), and - a starter (7) electrically interconnected to an induction motor start winding (10), the starter winding is selectively driven by the central processing unit (8) when the induction motor (10) is started, the processing circuit (8) applying mains voltage (VAc) to the starter winding and the running winding .

Assembly according to Claim 5, characterized in that the processing unit (8) controls the switch-off (7) of the induction motor starter winding (10) when the predefined start-up time has elapsed. of the engine.

7. induction motor control system (1) (10) comprising a central processing unit (8) associated with a mains voltage (VAc), the processing unit being associable with the induction motor (10); the induction motor (10) having a rated operating voltage (Vn), the mains voltage (VAc) fluctuating from a minimum mains voltage (VAc-min), the induction motor (10) being powered by a controlled voltage (Vc) obtained from the mains voltage (VAc), the controlled voltage (VC) being adjusted by the central processing unit (8), the induction motor (10) having a rated operating voltage (Vnm), The system being characterized by the fact that the value of the minimum mains voltage (VAc-min) is higher than the nominal operating voltage (VNm) value of the induction motor (10), the central processing unit (8) adjusts controlled voltage (Vc) as a function of changes in mains voltage (VAc) and, at startup, applies the voltage (VAc) to the induction motor (10).

System according to claim 7, characterized in that it comprises: - a first and a second voltage measuring device (4,11); - a frequency sensor (5) measuring a line frequency (fAC) of the line voltage (VAc), and the induction motor (10) has a rated operating voltage (Vnm) below the value of the minimum line voltage ( VAc-min), the processing unit (8) measures the mains frequency (ia), and when there is a difference between the mains frequency (fAc) and the nominal operating frequency (min) the processing unit (8) sets a value of an altered nominal voltage (VNm-a), the value of the altered nominal voltage (VNm-a) is corrected for the mains frequency and the correction is proportional to the difference between the mains frequency value (fAC) and the rated operating frequency (min) of the induction motor (10), the changed rated voltage (VNm-a) being applied to the induction motor (10), and when the mains frequency (fAc) is equal to the mains frequency (fAc), the processing unit changes the controlled voltage value (Vc) to the nominal voltage level (VNm) ·

System according to claim 8, characterized in that it comprises a starter switch (7) being electrically interconnected to an induction motor starter winding (10), the starter winding is selectively driven by the central processing unit. (8) From the starter (7) when the induction motor (10) is started, the processing circuit (8) applies the mains voltage (VAc) to the starter winding.

System according to claim 9, characterized in that the processing circuit (8) applies the mains voltage (VAc) for a starting time, the starting time corresponding to a time required for the motor to induction (10) is substantially at rated speed.

11. Method of controlling an induction motor (10), the induction motor (10) having a rated operating voltage (VNm) and a rated operating frequency (Inm), the induction motor (10) being powered by a controlled voltage (Vc) which is obtained from modulating a mains voltage (VAc), the mains voltage (VAc) having a mains frequency (fAc), the method being characterized by the fact that it comprises steps of: (a) Measure the mains voltage (VAc), the controlled voltage (Vc) and the mains frequency (fAc), (b) Compare the measured mains frequency (VAc) value with the rated operating frequency (min) and, when there is a difference between the mains frequency (fAc) and the rated operating frequency (min), • establish a value of an altered rated voltage (VNm-a) and apply the controlled voltage (Vc) to the nominal voltage value. (VNm-a) to the induction motor (10), and • when the mains frequency (fAc) is equal to the nominal frequency (min), adjust the controlled voltage value (Vc) to the rated voltage level (VNm) -

Method according to claim 11, characterized in that prior to step (a), starting the motor (10), a step of applying the controlled voltage (Vc) equal to the mains voltage (VAc) is provided. to an induction motor starting and running winding (10).

A method according to claim 11, characterized in that prior to step (a) starting the motor (10), a step of applying the controlled voltage (Vc) below the mains voltage (VAc) is provided. to an induction motor starting and running winding (10).

Method according to claim 13, characterized in that the application of the mains voltage (VAc) to the induction motor starting winding (10) is maintained for a starting time, the starting time corresponding to a time required for the induction motor to be substantially at nominal speed.

Compressor characterized by the fact that it is driven by an induction motor (10), the motor comprising a control system (1) as defined in claims 7 to 10.