BRPI0713176A2

BRPI0713176A2 - "Mechanism for controlling the voltage supplied to a load, method for varying the voltage at a load and method for varying the voltage for an induction motor"

Info

Publication number: BRPI0713176A2
Application number: BRPI0713176-3A
Authority: BR
Inventors: Shimon Limor
Original assignee: Power Electronics Systems 2006 Ltd
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2012-07-17
Also published as: ZA200901105B; CN101501983A; HK1129499A1; RU2009105250A; IL179284A0

Abstract

MECANISMO PARA CONTROLAR A VOLTAGEM ABASTECIDA A UMA CARGA, MéTODO PARA VARIAR A VOLTAGEM A UMA CARGA E MéTODO PARA VARIAR A VOLTAGEM A UM MOTOR POR INDUçãO. Mecanismo para controlar a voltagem abastecida em uma carga, compreendendo: um transformador multifásico tendo uma bobina primária e secundária para cada fase, cada secundária sendo conectada em série entre uma linha de entrada e uma saída direcionada à carga; e a primária é configurável por comutadores de modo que a fase da voltagem da secundária é diferente da linha á qual é conectada por uma fase diferente de O e 180 graus.MECHANISM TO CONTROL THE VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD TO VARY THE VOLTAGE TO A LOAD AND METHOD TO VARY THE VOLTAGE TO AN ENGINE BY INDUCTION. Mechanism to control the voltage supplied in a load, comprising: a multiphase transformer having a primary and secondary coil for each phase, each secondary being connected in series between an input line and an output directed to the load; and the primary is configurable by switches so that the voltage phase of the secondary is different from the line to which it is connected by a phase other than 0 and 180 degrees.

Description

"MECANISMO PTVRA CONTROLAR A VOLTAGEM ABASTECIDA AlMA CARGA, MÉTODO PARA VARIAR A VOLTAGEM A UMA CARGA E MÉTODO PARA VARIAR A VOLTAGEM A UM MOTOR POR INDUÇÃO""PTVRA MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED ALMA LOAD, METHOD TO VARY BACK TO A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR IN INDUCTION"

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

A presente invenção refere-se ao mecanismo para controlar a voltagem abastecida a uma carga, método para variar a voltagem a uma carga e método para variar a voltagem a um motor por indução, por exemplo, um sistema de voltagem variável adequada para dar partida em um motor e para operar um motor sob carga reduzida.The present invention relates to the mechanism for controlling the voltage supplied to a load, the method of varying the voltage to a load, and the method of varying the voltage to an induction motor, for example, a variable voltage system suitable for starting a an engine and to operate an engine under reduced load.

HISTÓRICO DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Os motores por indução abastecem uma voltagem EMF posterior quando estão operando. Durante a partida, sem nenhum EMF posterior, a impedância de entrada dos motores é relativamente baixa e a voltagem de pico é alta. Isso faz com que correntes desnecessárias sejam retiradas do abastecimento (linha). Não somente exige que o motor seja designado para suportar essas linhas, porém também a linha deve ter essas grandes correntes disponíveis.Induction motors supply a later EMF voltage when operating. During start-up, with no subsequent EMF, the motor input impedance is relatively low and the peak voltage is high. This causes unnecessary currents to be removed from the supply (line). Not only does it require the motor to be designed to support these lines, but also the line must have these large currents available.

Um número de soluções foi proposto e estão em uso para fornecer uma menor voltagem durante a partida e aumentando a voltagem conforme a velocidade do motor aumenta.A number of solutions have been proposed and are in use to provide a lower voltage during starting and increasing voltage as motor speed increases.

Um método é a configuração "estrela-delta" em que o motor é alimentado a partir de um transformador trifásico e as bobinas do motor são comutadas a partir de uma conexão em estrela à linha de energia a uma conexão delta conforme o motor acelera. Isso fornece dois níveis de voltagem para dar partida no motor. Esse método possui as seguintes desvantagens:One method is the "delta star" configuration where the motor is powered from a three-phase transformer and the motor coils are switched from a star connection to the power line to a delta connection as the motor accelerates. This provides two voltage levels to start the motor. This method has the following disadvantages:

1. Somente existem dois níveis de voltagem e existem efeitos de comutação que provocam picos de voltagem durante permutação de uma configuração para outra.1. There are only two voltage levels and there are switching effects that cause voltage spikes when switching from one configuration to another.

2. Existe uma necessidade para 6 fios entre o controlador de energia e o motor.2. There is a need for 6 wires between the power controller and the motor.

3. A corrente de linha do motor é idêntica à corrente na linha de abastecimento, mesmo durante a partida.3. The motor line current is identical to the supply line current even during starting.

4. Os contatores comutando entre os 2 modos transportam toda a corrente do motor.4. Contactors switching between 2 modes carry all motor current.

5. A necessidade para grandes resistores auxiliares de modo a permitir o fluxo continuo de corrente durante a comutação.5. The need for large auxiliary resistors to allow continuous current flow during switching.

Um segundo método utiliza um autotransformãdor derivado para variar a voltagem. Nesse método, a voltagem ao motor é abastecida via um autotransformador redutor tendo múltiplas derivações. 0 motor é primeiro conectado ã derivação mais baixa e, conforme o motor acelera, a entrada do motor é transferida para voltagens sucessivamente superiores ao alterar a derivação abastecendo a voltagem. Esse método está sujeito a um número de diferentes deficiências. Uma é a exigência de comutar toda a energia sendo utilizada, a cada momento em que a voltagem é alterada. Uma segunda deficiência é que o espiral e núcleo do transformador devem ser designados para transportar a corrente de partida do motor. Isso torna o transformador muito grande e dispendioso, com tamanhos semelhantes aos do próprio motor sendo comuns. Uma terceira deficiência é que existe uma série de problemas de comutação, já que a saida é desconectada a cada vez que a derivação é alterada. Por esse motivo, essa metodologia não é usada extensivamente. Quarto, os contatores devem transportar toda a corrente quando as voltagens são comutadas.A second method utilizes a derived autotransformer to vary the voltage. In this method, the motor voltage is supplied via a reducing autotransformer having multiple leads. The motor is first connected to the lower tap, and as the motor accelerates, the motor input is transferred to successively higher voltages by changing the tap by supplying the voltage. This method is subject to a number of different shortcomings. One is the requirement to switch all energy being used each time the voltage changes. A second shortcoming is that the transformer coil and core must be designed to carry the motor starting current. This makes the transformer very large and expensive, with sizes similar to the motor itself being common. A third shortcoming is that there are a number of switching problems, as the output is disconnected each time the tap is changed. For this reason, this methodology is not used extensively. Fourth, contactors must carry all current when voltages are switched.

Um terceiro método usa o controle de fase para variar a voltagem. Nesse método, os tiristores são usados para controlar a voltagem e a fase de descarga dos tiristores é usada para variar a voltagem entregue a uma saida. Esse método não entrega uma voltagem sinusoidal e suas ineficiências nos motores de partida são bem-conhecidas. Especificamente, existe um atraso intrínseco de fase, especialmente durante a partida e transitórios roubando energia quando o tiristor é descarregado. Além do mais, geralmente não é possível utilizar os capacitores de modo a aprimorar o fator de energia com o controle de fase.A third method uses phase control to vary the voltage. In this method, the thyristors are used to control the voltage and the discharge phase of the thyristors is used to vary the voltage delivered to an output. This method does not deliver a sine voltage and its inefficiencies in starters are well known. Specifically, there is an intrinsic phase delay, especially during startup and transients stealing power when the thyristor is discharged. Moreover, it is generally not possible to use capacitors to enhance the power factor with phase control.

Outra questão que surge com o controle dos motores por indução é que eles são mais eficientes em carga completa. Quando a carga é reduzida, as perdas de núcleo permanecem altas e a eficiência cai. É conhecido que reduzir a voltagem nos motores por indução quando a carga é menor do que o valor calculado resulta em operação mais eficiente. Entretanto, nenhum modo prático de implantar tal alteração é conhecido.Another issue that arises with induction motor control is that they are more efficient at full load. When the load is reduced, core losses remain high and efficiency drops. It is known that reducing the voltage on induction motors when the load is less than the calculated value results in more efficient operation. However, no practical way to implement such a change is known.

A patente israelense 133307 depositada em 5 de dezembro de 199_, cuja revelação é incorporada aqui por referência, descreve um sistema para controle de ignição em que um transformador primário é colocado transversalmente à entrada (entre as conexões de "linha" e "retorno") e o secundário está em série entre a carga e a linha. 0 secundário é enrolado e anexado para opor-se (e assim reduzir) a voltagem de linha abastecida à carga. Isso fornece uma voltagem reduzida na carga. Quando a voltagem total é necessária, a entrada do transformador é desconectada a partir do retorno e em curto circuito, forçando a voltagem no secundário a zero. 0 secundário pode então estar em curto circuito. As múltiplas etapas do transformador podem ser abastecidas para fornecer uma maior variação nas voltagens de carga. Para três fases, essa configuração é repetida três vezes.Israeli patent 133307 filed December 5, 199, the disclosure of which is incorporated herein by reference, describes a system for ignition control in which a primary transformer is placed transversely at the inlet (between the "line" and "return" connections) and the secondary is in series between the load and the line. The secondary is coiled and attached to oppose (and thereby reduce) the line voltage supplied to the load. This provides a reduced voltage on the load. When full voltage is required, the transformer input is disconnected from the return and shorted, forcing the secondary voltage to zero. The secondary may then be shorted. Multiple transformer steps can be supplied to provide greater variation in load voltages. For three phases, this setting is repeated three times.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Um aspecto de algumas configurações da presente invenção é referente ao abastecimento de uma voltagem variante a uma carga, em que mais de duas voltagens são fornecidas à carga, sem o uso de elementos ativos e sem problemas substanciais de comutação.One aspect of some embodiments of the present invention relates to supplying a variant voltage to a load, wherein more than two voltages are supplied to the load, without the use of active elements and without substantial switching problems.

Conforme aqui usado, o termo "sem o uso de elementos ativos" ou semelhante, significa que os dispositivos ativos, tais como, transistores e tiristores, não são usados no caminho de energia entre a entrada e a carga.As used herein, the term "without the use of active elements" or the like means that active devices such as transistors and thyristors are not used in the power path between input and load.

Em um amplo aspecto da invenção, a entrada de energia é uma entrada de energia trifásica e o caminho de energia inclui um secundário de um transformador trifásico, cujo primário é configurável de modo que a fase da voltagem do secundário é diferente da linha à qual é conectado por uma fase diferente de 0 e 180 graus.In a broad aspect of the invention, the power input is a three phase power input and the power path includes a secondary of a three phase transformer whose primary is configurable such that the secondary voltage phase is different from the line to which it is connected. connected by a phase other than 0 and 180 degrees.

Em uma configuração da invenção, os primários são comutáveis entre pelo menos duas posições, pelo menos uma das quais é (1) uma posição em que o primário é conectado entre as duas fases de entrada; (2) uma posição em que o primário é conectado entre uma primeira fase de entrada e neutra; e (3) uma posição em que o primário é conectado entre uma segunda fase de entrada e neutra. Preferivelmente, em uma quarta configuração (4) o primário é desconectado e o secundário está opcionalmente em curto. Essa configuração pode fornecer pelo menos 4 diferentes voltagens de saida. Conforme aqui usado, o termo "neutro" significa um neutro efetivo ou virtual, i.e., um ponto de voltagem próxima a zero formado quando uma extremidade das fases é conectada junto.In one embodiment of the invention, the primers are switchable between at least two positions, at least one of which is (1) a position in which the primary is connected between the two input phases; (2) a position in which the primary is connected between a first input and neutral phase; and (3) a position where the primary is connected between a second input and neutral phase. Preferably, in a fourth configuration (4) the primary is disconnected and the secondary is optionally shorted. This configuration can provide at least 4 different output voltages. As used herein, the term "neutral" means an effective or virtual neutral, i.e., a near-zero voltage point formed when one end of the phases is connected together.

Em uma configuração da invenção, ao dar partida em um motor, o primário é conectado entre a mesma fase conforme alimenta o secundário e uma segunda fase. A voltagem de saida para a fase especifica é a soma da voltagem de entrada para tal fase e a fase transformada à voltagem de fase. Essa voltagem pode ser maior do que a voltagem de entrada ou menor do que a voltagem de entrada. Para a partida de motor, a configuração de bobina, que reduz a voltagem, é usada. Presumindo-se como um exemplo que a voltagem de entrada é de 400 volts (linha à linha) e a razão de transformação é de 400 a 110 volts, a voltagem resultante de saída linha à linha é de 253 V (sem carga). Se o primário é comutado a partir da segunda fase ao neutro, a voltagem de saída linha à linha é aumentada para 289 V (sem carga). É observado que já que o secundário permanece conectado entre a entrada e saída, não existe voltagem de comutação gerada pela alteração. Opcionalmente, um atenuador ou outro circuito de redução de pico é colocado transversalmente aos primários.In one embodiment of the invention, when starting a motor, the primary is connected between the same phase as it powers the secondary and a second phase. The output voltage for the specific phase is the sum of the input voltage for that phase and the phase transformed to the phase voltage. This voltage may be greater than the input voltage or lower than the input voltage. For motor starting, the coil setting, which reduces voltage, is used. Assuming as an example that the input voltage is 400 volts (line to line) and the transformation ratio is 400 to 110 volts, the resulting line to line output voltage is 253 V (no load). If the primary is switched from the second phase to neutral, the line-to-line output voltage is increased to 289 V (no load). It is observed that since the secondary remains connected between input and output, there is no switching voltage generated by the change. Optionally, an attenuator or other peak reduction circuit is placed transversely to the primaries.

Depois, o primário é comutado transversalmente a uma segunda fase e neutra. A voltagem resultante de saída linha à linha é de 356 V (sem carga). Então, o primário é desconectado a partir da entrada e o secundário está em curto. A voltagem de saída é agora a mesma que a voltagem de entrada, isto é, 400 V.Then the primary is switched transversely to a second phase and neutral. The resulting line-to-line output voltage is 356 V (no load). Then the primary is disconnected from the input and the secondary is shorted. The output voltage is now the same as the input voltage, ie 400 V.

Ao escolher outras razões de transformação, outros níveis de voltagens podem ser atingidos. Além disso, ao alterar a direção de conexão do primário, as voltagens adicionais, superiores à voltagem de entrada, podem ser atingidas. Nos casos descritos, uma voltagem de 600, 515 e 460 V poderia ser atingida, além de 400 V. Outras voltagens também podem ser atingidas por outras conexões.By choosing other transformation ratios, other voltage levels can be reached. Also, by changing the connection direction of the primary, additional voltages greater than the input voltage can be achieved. In the cases described, a voltage of 600, 515 and 460 V could be reached in addition to 400 V. Other voltages can also be reached by other connections.

É observado que o transformador transforma somente uma pequena porcentagem da energia utilizada pela carga. Dessa forma, o transformador pode ser menor do que os transformadores usados nos métodos de variação de energia da técnica anterior, tais como, os métodos de autotransformador estrela-delta e de derivação. Em uma segunda configuração da invenção, menos comutação é realizada e menos níveis de voltagem de entrada são atingidos.It is observed that the transformer transforms only a small percentage of the energy used by the load. Thus, the transformer may be smaller than the transformers used in the prior art energy shifting methods, such as the delta star and shunt autotransformer methods. In a second embodiment of the invention, less switching is performed and fewer input voltage levels are achieved.

Em algumas configurações da invenção, conforme acima indicado, os primários são conectados diretamente transversalmente às linhas de entrada e bobinas secundárias são séries conectadas no lado de carga da conexão paralela dos primários. Em configurações alternativas da invenção, as bobinas secundárias são séries conectadas ao lado de linha e a conexão paralela dos primários está no lado de carga, após as bobinas secundárias. Em ainda outra configuração alternativa da invenção, um lado de cada primário é conectado no lado de linha das bobinas secundárias e o outro da bobina primária é conectado no lado de carga das bobinas secundárias.In some embodiments of the invention, as indicated above, the primaries are connected directly transversely to the input lines and secondary coils are series connected to the load side of the primary parallel connection. In alternative embodiments of the invention, the secondary coils are series connected to the line side and the parallel connection of the primaries is on the load side after the secondary coils. In yet another alternative embodiment of the invention, one side of each primary is connected to the line side of the secondary coils and the other side of the primary coil is connected to the load side of the secondary coils.

Um aspecto de algumas configurações da invenção é referente ao ajuste da voltagem em um motor para fornecer a operação mais eficiente conforme a carga se altera. É conhecido que um motor por indução pode operar em uma voltagem inferior do que sua voltagem calculada, quando a energia mecânica abastecida pelo motor for menor do que sua energia calculada. Quando operado nessa voltagem inferior, o fator de energia do motor é aumentado, resultando em perdas inferiores no motor e transformadores, bem como menos interrupção ao sistema de energia.One aspect of some embodiments of the invention relates to adjusting voltage in a motor to provide the most efficient operation as the load changes. It is known that an induction motor can operate at a lower voltage than its calculated voltage when the mechanical energy supplied by the motor is less than its calculated energy. When operated at this lower voltage, the motor power factor is increased, resulting in lower motor and transformer losses as well as less interruption to the power system.

Em uma configuração da invenção, a energia abastecida ao motor que é alimentada pelo abastecimento de energia é medida. A voltagem é então reduzida, opcionalmente utilizando a metodologia acima descrita, a uma voltagem que fornecerá um fator de energia aprimorado, enquanto ainda abastece energia em uma corrente abaixo da corrente calculada do motor e transformador.In one embodiment of the invention, the energy supplied to the motor that is supplied by the energy supply is measured. The voltage is then reduced, optionally using the methodology described above, to a voltage that will provide an improved energy factor while still supplying power at a current below the calculated motor and transformer current.

Enquanto a invenção foi descrita no contexto dos sistemas trifásicos, alguns elementos da invenção também são aplicáveis (com menores níveis de voltagem) para sistemas bifásicos e também para alteração de voltagem de energia em sistemas unifásicos.While the invention has been described in the context of three-phase systems, some elements of the invention are also applicable (with lower voltage levels) for two-phase systems and also for energy voltage change in single-phase systems.

Dessa forma, é fornecido, em conformidade com uma configuração da invenção, o mecanismo para controlar a voltagem abastecida a uma carga, compreendendo:Accordingly, according to one embodiment of the invention, the mechanism for controlling the voltage supplied to a load is provided, comprising:

um transformador multifásico tendo uma bobina primária e secundária para cada fase, cada secundário sendo conectado em série entre uma linha de entrada e uma saída conectada à carga; e o primário é configurável por comutadores de modo que a fase da voltagem do secundário é diferente da linha à qual é conectada por uma fase diferente de 0 e 180 graus.a multiphase transformer having a primary and secondary coil for each phase, each secondary being connected in series between an input line and a load connected output; and the primary is configurable by switches such that the secondary voltage phase is different from the line to which it is connected by a phase other than 0 and 180 degrees.

Em uma configuração da invenção, os comutadores compreendem:In one embodiment of the invention, the switches comprise:

uma pluralidade de comutadores, comutáveis para comutar a entrada de cada um dos primários, de modo que são seletivamente conectados em mais de uma pluralidade de configurações, incluindo pelo menos uma configuração em que os diversos primários são conectados entre: (a) a fase de entrada à qual seu secundário é conectado e outra fase de entrada;a plurality of switches, switchable to switch the input of each of the primaries, so that they are selectively connected in more than one plurality of configurations, including at least one configuration wherein the various primaries are connected between: (a) the phase of input to which your secondary is connected and another input phase;

(b) a fase de entrada à qual seu secundário é conectado e uma neutra ou neutra virtual;(b) the input phase to which its secondary is connected and a neutral or virtual neutral;

(c) duas fases diferentes da fase de entrada à qual seu secundário é conectado; e(c) two different phases of the input phase to which its secondary is connected; and

(d) uma fase diferente da fase de entrada à qual seu secundário é conectado e uma neutra ou neutra virtual.(d) a phase different from the input phase to which its secondary is connected and a neutral or virtual neutral.

Em uma configuração da invenção, a pluralidade de comutadores também e capaz de (e) os primários em curto. Opcionalmente, para (e), o respectivo secundário também está em curto circuito.In one embodiment of the invention, the plurality of switches are also capable of (e) shorting the primaries. Optionally, for (e), its secondary is also shorted.

Em uma - configuração. da invenção, os primários e secundários são configurados de modo que a voltagem na saida é inferior do que a voltagem de linha para cada de (a) até (d).In one - setting. of the invention, the primary and secondary are configured such that the output voltage is less than the line voltage for each of (a) to (d).

Em uma configuração da invenção, a pluralidade de comutadores é comutável para comutar a entrada de cada um dos primários, de modo que são seletivamente conectáveis entre dois, três ou todos de (a) até (d).In one embodiment of the invention, the plurality of switches are switchable to switch the input of each of the primaries so that they are selectively connectable between two, three or all of (a) to (d).

Em uma configuração da invenção, a comutação para (a) até (d) ocorre somente com relação aos primários dos transformadores.In one embodiment of the invention, switching to (a) through (d) occurs only with respect to transformer primers.

Em uma configuração da invenção, para comutar entre quaisquer de (a) a (d), nenhuma comutação é necessária nas linhas entre a entrada e a carga.In one embodiment of the invention, to switch between any of (a) to (d), no switching is required on the lines between input and load.

Em uma configuração da invenção, a voltagem na saída é superior à voltagem de linha para pelo menos uma configuração dos comutadores.In one embodiment of the invention, the output voltage is greater than the line voltage for at least one switch configuration.

Em uma configuração da invenção, os comutadores são capazes de inverter a polaridade de pelo menos uma das conexões.In one embodiment of the invention, the switches are capable of reversing the polarity of at least one of the connections.

Em uma configuração da invenção, o transformador multifásico é um transformadortrifásico e a entrada é uma fonte de voltagem trifásica.In one embodiment of the invention, the multiphase transformer is a three phase transformer and the input is a three phase voltage source.

Em uma configuração da invenção, as bobinas primárias são conectadas diretamente transversais às entradas de linha e as bobinas secundárias são séries conectadas às linhas, no lado de carga da conexão paralela.In one embodiment of the invention, primary coils are connected directly transverse to line inputs and secondary coils are series connected to lines on the load side of the parallel connection.

Em uma configuração alternativa da invenção, as bobinas secundárias são conectadas em série com as entradas de linha e as bobinas primárias são conectadas em paralelo às linhas no lado de carga das bobinas secundárias.In an alternative embodiment of the invention, the secondary coils are connected in series with the line inputs and the primary coils are connected in parallel to the lines on the load side of the secondary coils.

Em ainda outra configuração alternativa da invenção, um lado de cada primário é conectado no lado de linha das bobinas secundárias e o outro da bobina primária é conectado no lado de carga das bobinas secundárias.In yet another alternative embodiment of the invention, one side of each primary is connected to the line side of the secondary coils and the other side of the primary coil is connected to the load side of the secondary coils.

É ainda fornecido, em conformidade com uma configuração da invenção, um método para variar a voltagem para uma carga, compreendendo: conectar o mecanismo de acordo com a invenção entre uma entrada multifásica e uma carga; variar a voltagem de saida em pelo menos uma etapa ao seqüencialmente comutar os primários entre as diferentes configurações correspondentes a diferentes voltagens transversalmente ao secundário.Further provided in accordance with one embodiment of the invention is a method of varying the voltage for a load, comprising: connecting the mechanism according to the invention between a multiphase input and a load; varying the output voltage by at least one step by sequentially switching the primaries between different configurations corresponding to different voltages across the secondary.

Opcionalmente, a voltagem de saida é variada nas etapas a partir de uma voltagem inferior a uma voltagem superior.Optionally, the output voltage is varied in steps from a lower voltage to a higher voltage.

Opcionalmente, as características da carga são medidas e, caracterizado pelo fato de que o aumento de voltagem é interrompido quando as características atingem determinado critério.Optionally, the load characteristics are measured and characterized by the fact that the voltage increase is interrupted when the characteristics meet certain criteria.

Opcionalmente, carga é um motor por indução.Optionally, load is an induction motor.

É ainda fornecido, em conformidade com uma configuração da invenção, um método para variar a voltagem em um motor por indução compreendendo:Further provided in accordance with one embodiment of the invention is a method for varying the voltage in an induction motor comprising:

conectar um mecanismo para controlar a energia em uma carga entre uma entrada e um motor por indução;connect a mechanism for controlling power at a load between an input and an induction motor;

medir as características do motor por indução de acordo com determinada voltagem;measure motor characteristics by induction according to a given voltage;

determinar se é melhor aumentar ou reduzir a voltagem com base nas características; edetermine whether it is better to increase or decrease voltage based on characteristics; and

variar a voltagem de saída responsiva à determinação.vary the output voltage responsive to the determination.

Opcionalmente, o mecanismo é um mecanismo de acordo com a invenção.Optionally, the mechanism is a mechanism according to the invention.

Opcionalmente, a voltagem de linha de entrada é superior a RMS de 270 volts. Opcionalmente, a carga é um motor trifásico.Optionally, the input line voltage is greater than 270 volts RMS. Optionally, the load is a three phase motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

A seguinte descrição detalhada de determinadas configurações não limitantes da invenção é fornecida para ainda elucidar a invenção e apresentar o melhor modo conhecido ao inventor para realizar a invenção.The following detailed description of certain non-limiting embodiments of the invention is provided to further elucidate the invention and to present the inventor's best known mode for carrying out the invention.

A descrição detalhada deve ser lida em conjunto com os desenhos abaixo listados. Onde aplicável, os mesmos numerais de referência são usados nas diversas figuras para referir os mesmos elementos ou elementos semelhantes.The detailed description should be read in conjunction with the drawings listed below. Where applicable, the same reference numerals are used in the various figures to refer to the same or similar elements.

a figura 1 é um desenho, de circuito esquemático de um sistema de acionamento energizando um motor, emFigure 1 is a schematic circuit drawing of a drive system energizing a motor in

conformidade com uma configuração exemplar da invenção;according to an exemplary embodiment of the invention;

a figura 2 é um desenho de circuito de um transformador e comutadores associados no sistema de acionamento, em conformidade com uma configuração da invenção;Figure 2 is a circuit drawing of a transformer and associated switches in the drive system in accordance with an embodiment of the invention;

as figuras 3A e 3B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma primeira configuração em que uma voltagem inferior é atingida;Figures 3A and 3B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a stage diagram for a first configuration in which a lower voltage is reached;

as figuras 4A e 4B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma segunda configuração em que uma primeira voltagem mais alta é atingida; as figuras 5A e 5B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma terceira configuração em que uma segunda voltagem superior é atingida;Figures 4A and 4B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a stage diagram for a second configuration in which a higher first voltage is reached; Figures 5A and 5B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a stage diagram for a third configuration in which a second higher voltage is reached;

as figuras 6A e 6B são respectivamente as conexões doFigures 6A and 6B are respectively the connections of the

circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma quarta configuração em que a voltagem de linha é entregue ao motor;Figure 2 is a circuit diagram of a stage for a fourth configuration in which line voltage is delivered to the motor;

a figura 7 é um desenho de circuito de um transformador e comutadores associados no sistema de acionamento, em conformidade com uma configuração da invenção;Figure 7 is a circuit drawing of a transformer and associated switches in the drive system in accordance with an embodiment of the invention;

a figura 8 é um desenho de circuito de um transformador e comutadores associados no sistema deFigure 8 is a circuit drawing of a transformer and associated switches in the

acionamento, em conformidade com ainda outra configuração da invenção; e a figura 9 é um fluxograma de uma metodologia de controle da voltagem de um motor por indução para combinar a voltagem da carga no motor.drive in accordance with yet another embodiment of the invention; and Figure 9 is a flowchart of an induction motor voltage control methodology for matching the load voltage on the motor.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

A figura 1 é um desenho de circuito esquemático de um controlador de energia (sistema de acionamento) 100 energizando um motor 102, em conformidade com uma configuração exemplar da invenção.Figure 1 is a schematic circuit drawing of a power controller (drive system) 100 energizing a motor 102 in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

Conforme mostrado, o controlador de energia 100 recebe a energia trifásica nas fases L1, L2 e L3 na primeira voltagem e entrega a energia ao motor 100 em uma voltagem variável de saida nas fases U, V e W. O motor aciona uma carga 104. Um neutro N pode ser abastecido ao motor. Um controlador 106 controla a operação dos controladores de energia e pode ser responsivo às entradas a partir de um módulo de medição opcional 108, conforme abaixo explicado.As shown, power controller 100 receives three-phase power in phases L1, L2, and L3 in the first voltage and delivers power to motor 100 at a variable output voltage in phases U, V, and W. The motor drives a load 104. A neutral N can be supplied to the motor. A controller 106 controls the operation of the power controllers and may be responsive to inputs from an optional metering module 108 as explained below.

A figura 2 mostra alguns detalhes do circuito do controlador de energia 100, em uma configuração exemplar da invenção. Em sua forma mais simples, o controlador de energia compreende um transformador trifásico tendo primeiras bobinas designadas como P1, P2 e P3 e bobinas secundárias S1, S2 e S3. As bobinas secundárias são conectadas em série entre as entradas de linha e a carga. Além disso, o controlador de energia inclui uma pluralidade dos comutadores trifásicos Kl, K2, K3 e K 4, que são efetivos para conectar as bobinas primárias transversais à entradas de linha de diferentes modos.Figure 2 shows some details of the power controller circuit 100 in an exemplary embodiment of the invention. In its simplest form, the power controller comprises a three-phase transformer having first coils designated as P1, P2 and P3 and secondary coils S1, S2 and S3. Secondary coils are connected in series between line inputs and load. In addition, the power controller includes a plurality of three-phase switches Kl, K2, K3 and K4, which are effective for connecting transverse primary coils to line inputs in different ways.

Adicionalmente, um comutador trifásico opcional K6 é usado para fazer curto circuito das bobinas secundárias sob determinadas circunstâncias.Additionally, an optional three-phase switch K6 is used to short the secondary coils under certain circumstances.

As configurações principais dos comutadores são ilustradas nas seguintes figuras.The main configurations of the switches are illustrated in the following figures.

As figuras 3A e 3B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de vetor para uma primeira configuração em que uma voltagem inferior é entregue à carga.Figures 3A and 3B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a vector diagram for a first configuration wherein a lower voltage is delivered to the load.

A figura 3A mostra o circuito da figura 2 quando os comutadores Kl e K3 estão fechados e os outros comutadores estão abertos. Nessa configuração, Pl é conectado entre as fases de linha 1 e 2, P2 é conectado entre as fases de linha 2 e 3 e P3 é conectado entre as fases de linha 3 e 1.Fig. 3A shows the circuit of Fig. 2 when the switches K1 and K3 are closed and the other switches are open. In this configuration, Pl is connected between line phases 1 and 2, P2 is connected between line phases 2 and 3, and P3 is connected between line phases 3 and 1.

Já que a fase da voltagem aplicada aos primários é de 30° a partir da fase com a linha à qual o secundário é conectado, o diagrama de fase mostrado na figura 3B resulta. Como ilustração, e sem limitar a invenção, uma razão de primário/secundário de 400/100 é assumida e a voltagem de entrada é assumida como sendo 400 vo1ts.Since the voltage phase applied to the primaries is 30 ° from the phase with the line to which the secondary is connected, the phase diagram shown in figure 3B results. By way of illustration, and without limiting the invention, a primary / secondary ratio of 400/100 is assumed and the input voltage is assumed to be 400 vo1ts.

Para as direções de bobina mostradas, a fase resultante para voltagens de saida de fase U, V, W é de 253 volts.For the coil directions shown, the resulting phase for phase output voltages U, V, W is 253 volts.

As figuras 4A e 4B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma segunda configuração em que uma próxima voltagem superior é entregue à carga.Figures 4A and 4B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a stage diagram for a second configuration wherein a next higher voltage is delivered to the load.

A figura 4A mostra o circuito da figura 2 quando os comutadores Kl e K4 estão fechados e os outros comutadores estão abertos. Nessa configuração, cada P1, P2 e P3 é conectado entre sua própria fase e neutro. Opcionalmente, a conexão pode ser uma neutra efetiva ou uma neutra virtual N' formada pela conexão de uma extremidade dos transformadores a um mesmo ponto.Fig. 4A shows the circuit of Fig. 2 when the switches K1 and K4 are closed and the other switches are open. In this configuration, each P1, P2 and P3 are connected between their own phase and neutral. Optionally, the connection may be an effective neutral or a virtual neutral N 'formed by connecting one end of the transformers to the same point.

Já que a fase da voltagem aplicada aos primários está na fase com a linha à qual o secundário está conectado, o diagrama de fase mostrado na figura 4B resulta. Como ilustração, e sem limitar a invenção, uma razão primária/secundária de 400/100 é assumida e a voltagem de entrada é assumida como sendo de 400 volts. Já que a voltagem em cada uma das bobinas P é de 253 volts, as voltagens secundárias são de 63 volts, a partir da fase com as voltagens de linha de entrada. A fase às voltagens de fase U, V, W é então de 289V.Since the voltage phase applied to the primaries is in the phase with the line to which the secondary is connected, the phase diagram shown in figure 4B results. By way of illustration, and without limiting the invention, a primary / secondary ratio of 400/100 is assumed and the input voltage is assumed to be 400 volts. Since the voltage at each of the P coils is 253 volts, the secondary voltages are 63 volts from the phase with the input line voltages. The phase at phase voltages U, V, W is then 289V.

É observado que quando comutando (break before make, é desejável) entre as configurações da figura 3A e figura 4A, a corrente ao motor não é interrompida, embora as bobinas secundárias momentaneamente forneçam uma alta impedância, já que o primário está em circuito aberto. Opcionalmente, um atenuador ou outro circuito de redução de pico é colocado transversal aos primários.It is observed that when break before make is desirable between the configurations of Figure 3A and Figure 4A, the motor current is not interrupted, although the secondary coils momentarily provide a high impedance since the primary is open circuit. Optionally, an attenuator or other peak reduction circuit is placed transverse to the primaries.

As figuras 5A e 5B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma terceira configuração em que uma próxima voltagem superior é entregue à carga.Figures 5A and 5B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a stage diagram for a third configuration wherein a next higher voltage is delivered to the load.

A figura 5A mostra o circuito da figura 2 quando os comutadores K2 e K3 estão fechados e os outros comutadores estão abertos. Nessa configuração, cada um de P1, P2 e P3 é conectado entre outra fase e neutro.Fig. 5A shows the circuit of Fig. 2 when the switches K2 and K3 are closed and the other switches are open. In this configuration, each of P1, P2 and P3 is connected between another phase and neutral.

Já que a fase de voltagem aplicada aos respectivos primários é de 60° a partir da fase com a linha à qual o secundário é conectado, o diagrama de fase mostrado na figura 5B resulta. Como ilustração, e sem limitar a invenção, uma razão primária/secundária de 400/100 é assumida e a voltagem de entrada é assumida como sendo de 400 volts. Já que a voltagem em cada uma das bobinas P é de 253 volts, as voltagens secundárias são de 63 volts. A fase às voltagens de fase U, V, W é então de 356V.Since the voltage phase applied to the respective primaries is 60 ° from the phase with the line to which the secondary is connected, the phase diagram shown in figure 5B results. By way of illustration, and without limiting the invention, a primary / secondary ratio of 400/100 is assumed and the input voltage is assumed to be 400 volts. Since the voltage at each of the P coils is 253 volts, the secondary voltages are 63 volts. The phase at phase voltages U, V, W is then 356V.

As figuras 6A e 6B são respectivamente as conexões do circuito da figura 2 e um diagrama de estágio para uma quarta configuração em que a voltagem de linha de entrada é entregue à carga.Figures 6A and 6B are respectively the circuit connections of Figure 2 and a stage diagram for a fourth configuration wherein the input line voltage is delivered to the load.

A figura 6A mostra o circuito da figura 2 quando os comutadores K2 e K4 estão fechados e os outros comutadores estão abertos, exceto que K6 está opcionalmente fechado. Nessa configuração, cada um de P1, P2 e Ps é desconectado a partir da linha e em curto e os secundários estão opcionalmente em curto da mesma forma. Assim, nenhuma voltagem substancial opõe-se à voltagem de linha de entrada e tal voltagem, isto é, 400 volts, é aplicada diretamente ao motor.Figure 6A shows the circuit of Figure 2 when switches K2 and K4 are closed and other switches are open except that K6 is optionally closed. In this configuration, each of P1, P2 and Ps is disconnected from the line and shorted and the secondary ones are optionally shorted in the same way. Thus, no substantial voltage opposes the input line voltage and such voltage, that is, 400 volts, is applied directly to the motor.

Deve ser entendido que o curto dos secundários não é absolutamente necessário. Entretanto, eles estão preferivelmente em curto para evitar perdas de núcleo e/ou condução no transformador.It should be understood that the short of the secondary is not absolutely necessary. However, they are preferably shorted to avoid core loss and / or transformer conduction.

Se menos etapas de voltagem são exigidas, então o número de comutadores no lado primário pode ser reduzido. Por exemplo, se K3 e K4 são substituídos por curtos circuitos, fechando Kl, enquanto mantém K2 e K6 abertos, resultará na configuração da figura 3A e abastecerá uma voltagem de 253 volts à carga. A abertura de Kl e curto de K2, e opcionalmente K6, resultará na configuração da figura 6A e entregará a voltagem de linha de entrada à carga.If fewer voltage steps are required, then the number of switches on the primary side may be reduced. For example, if K3 and K4 are replaced by short circuits, closing Kl while keeping K2 and K6 open will result in the configuration of Figure 3A and will supply a voltage of 253 volts to the load. Opening K1 and short K2, and optionally K6, will result in the configuration of figure 6A and will deliver the input line voltage to the load.

Desse modo, a presente invenção foi até agora descrita no contexto de abastecer voltagens abaixo ou igual à voltagem de linha à carga, como, por exemplo, para dar partida em um motor por indução. Entretanto, uma configuração semelhante pode ser usada para abastecer uma ou mais voltagens superiores de linha à carga, se as bobinas no transformador (ou conexões primárias ou secundárias) forem revertidas, por exemplo, ao inverter as conexões do primário. Tais configurações poderiam ser úteis, no caso em que uma voltagem superior do que a voltagem de operação for exigida para dar partida ou no caso em que mais etapas de voltagem sejam consideradas desejáveis. 0 fornecimento de etapas intermediárias pode exigir mais comutadores.Thus, the present invention has so far been described in the context of supplying voltages below or equal to the line voltage at the load, such as for starting an induction motor. However, a similar configuration can be used to supply one or more higher line voltages to the load if the coils in the transformer (or primary or secondary connections) are reversed, for example by reversing the primary connections. Such configurations could be useful in the event that a voltage greater than the operating voltage is required to start or where more voltage steps are considered desirable. Providing intermediate steps may require more switches.

De forma semelhante, voltagens intermediárias adicionais podem ser atingidas ao comutar os primários de diferentes modos, por exemplo, ao conectar os primários entre uma fase diferente do secundário. É observado, entretanto, que nas configurações preferidas mostradas, todas as comutações estão no lado de corrente inferior e não existem quaisquer comutadores no caminho da corrente principal.Similarly, additional intermediate voltages can be achieved by switching primaries in different ways, for example, by connecting the primaries between a different phase from the secondary. It is noted, however, that in the preferred configurations shown, all switches are on the lower current side and there are no switches in the main current path.

Na configuração 100 acima descrita e mostrada nas figuras 2-6, os primários são conectados diretamente transversais às linhas de entrada e as bobinas secundárias são séries conectadas no lado de carga da conexão paralela dos primários. Nas configurações alternativas da invenção, as bobinas secundárias são séries conectadas ao lado de linha e a conexão paralela dos primários está no lado de carga, após as bobinas secundárias.In the configuration 100 described above and shown in figures 2-6, the primaries are connected directly transverse to the input lines and the secondary coils are series connected on the load side of the primary parallel connection. In alternative embodiments of the invention, the secondary coils are series connected to the line side and the parallel connection of the primary is on the load side after the secondary coils.

A figura 7 mostra tal conexão, para um controlador de energia 200, em que cada uma das referências para as bobinas e os comutadores é a mesma que na figura 2. A operação do controlador de energia 200 é análoga ao do controlador de energia 100 e a mesma comutação resulta nas mesmas voltagens conforme acima descrito. Em algumas configurações da invenção, o controlador 200 substitui o controlador 100 na figura 1.Figure 7 shows such a connection for a power controller 200, wherein each reference to the coils and switches is the same as in figure 2. The operation of the power controller 200 is analogous to that of the power controller 100 and The same switching results in the same voltages as described above. In some embodiments of the invention, controller 200 replaces controller 100 in FIG. 1.

Em algumas configurações da invenção, o objetivo é o de combinar a voltagem em um motor por indução ou outra carga quando a carga é reduzida. Para um motor por indução, para qualquer determinada carga mecânica, a velocidade de rotação e a corrente retirada ajustam-se automaticamente para estar em conformidade com a carga mecânica. Conforme a carga é reduzida, a velocidade aumenta de modo que é mais próxima à velocidade sincrona e a corrente cai, com o fator de energia e eficiência caindo da mesma forma. Em uma configuração da invenção, a voltagem aplicada é ajustada de modo que o motor opera próximo à corrente calculada total e energia para tal voltagem de entrada.In some embodiments of the invention, the purpose is to match the voltage in an induction motor or other load when the load is reduced. For an induction motor, for any given mechanical load, the rotational speed and withdrawal current automatically adjust to conform to the mechanical load. As the load decreases, the speed increases so that it is closer to the synchronous speed and the current drops, with the energy and efficiency factor falling accordingly. In one embodiment of the invention, the applied voltage is adjusted such that the motor operates near the total calculated current and energy for such input voltage.

A figura 8 mostra tal conexão, para um controlador de energia 300, em que cada uma das referências para as bobinas e comutadores é a mesma que na figura 2. A operação do controlador de energia 300 é análoga a do controlador de energia 100 e a mesma comutação resulta nas mesmas voltagens conforme acima descrito. Em algumas configurações da invenção, o controlador 300 substitui o controlador 100 na figura 1.Figure 8 shows such a connection for a power controller 300 wherein each reference to the coils and switches is the same as in figure 2. The operation of the power controller 300 is analogous to that of the power controller 100 and same switching results in the same voltages as described above. In some embodiments of the invention, controller 300 replaces controller 100 in FIG. 1.

Enquanto a operação das confi gurações das figuras 7 e 8 é geralmente semelhante ao da figura 2, as voltagens (e razão de transformador preferida) pode ser de algum modo diferente, dependendo da utilização da invenção. Por exemplo, para a configuração da figura 7, com um primário calculado em 230V e um secundário em 110V, as voltagens de saida são de 220V, 250V, 300V e 400V para redução de Kl, K3; Kl, K4; K2, K3; e K2, K4 e K6, respectivamente. Por exemplo, para a configuração da figura 8, com um primário calculado em 280V e um secundário em 120V, as voltagens de saida são de 230V, 260V, 320V e 400V para redução de Kl, K3 / Kl, K4; K2, K3; e K2, K4 e K6, respectivamente. É enfatizado para todas as três configurações, uma ampla escolha de razões primárias/secundárias está disponível e pode ser ajustada para fornecer uma variedade de valores de voltagem nas diversas etapas. O ajuste de voltagem pode ser feito automaticamente em resposta a uma medição de RPM do motor, ou corrente retirada ou fase da corrente.While the operation of the configurations of figures 7 and 8 is generally similar to that of figure 2, the voltages (and preferred transformer ratio) may be somewhat different depending on the use of the invention. For example, for the configuration of FIG. 7, with a primary calculated at 230V and a secondary at 110V, the output voltages are 220V, 250V, 300V and 400V for K1, K3 reduction; K1, K4; K2, K3; and K2, K4 and K6, respectively. For example, for the configuration of FIG. 8, with a primary calculated at 280V and a secondary at 120V, the output voltages are 230V, 260V, 320V and 400V for K1, K3 / K1, K4 reduction; K2, K3; and K2, K4 and K6, respectively. Emphasized for all three configurations, a wide choice of primary / secondary ratios is available and can be adjusted to provide a variety of voltage values at various stages. Voltage adjustment can be made automatically in response to a motor RPM measurement, or withdrawn current or phase of the current.

Retornando à figura 1, o módulo de medição 108 é usado para medir um ou mais indicadores de carregamento do motor 102. Tais indicadores incluem a energia no motor, a fase da corrente (com relação à voltagem) da entrada de energia ao motor, a taxa de rotação do motor e corrente. Alternativamente, as características elétricas do motor podem ser medidas a montante do controlador de energia.Returning to Figure 1, metering module 108 is used to measure one or more motor charging indicators 102. Such indicators include motor power, the phase of current (relative to voltage) of the motor power input, motor rotation rate and current. Alternatively, the electrical characteristics of the motor can be measured upstream of the power controller.

Cada um desses indicadores pode- ser usado para acessar se o motor está operando em uma voltagem adequada para a carga mecânica ou se a voltagem entregue ao motor é muito alta para a operação mais eficiente.Each of these indicators can be used to access if the motor is operating at a voltage suitable for the mechanical load or if the voltage delivered to the motor is too high for the most efficient operation.

Especialmente, quando a entrada de energia ao motor estiver abaixo de determinado limite para qualquer determinada voltagem de entrada, então a hipótese é de que a voltagem pode ser seguramente reduzida (com aumento concomitante na corrente) para abastecer a mesma carga mecânica. Se a fase da corrente retardar a fase da voltagem em mais de determinado valor, então a mesma hipótese pode ser atingida. De forma semelhante, uma velocidade de rotação que é mais próxima do que algum valor à velocidade sincrona do motor indica que o motor está sob carga para a voltagem de entrada ao motor.Especially when the power input to the motor is below a certain threshold for any given input voltage, then it is hypothesized that the voltage can be safely reduced (with concomitant increase in current) to supply the same mechanical load. If the current phase delays the voltage phase by more than a certain value, then the same hypothesis can be reached. Similarly, a rotational speed that is closer than some value to the synchronous motor speed indicates that the motor is under load for the input voltage to the motor.

Em cada um desses casos, o controlador 106 determina se o motor pode entregar a energia exigida na próxima voltagem disponível e ainda estar dentro de um limite de corrente que é característica do motor. Se puder, então a voltagem abastecida pelo controlador de energia 100 é ajustada à próxima voltagem inferior disponível. De forma semelhante, o controlador 106 pode determinar, com base nas características operacionais fornecidas pelo módulo de medição 108, que o motor está próximo à energia mais alta que pode atingir na voltagem sendo abastecida. Nesse caso, o controlador 106 pode alterar os padrões de comutador no controlador, de energia 100, 200 ou 300 para abastecer uma voltagem superior ao motor.In each of these cases, controller 106 determines whether the motor can deliver the required power at the next available voltage and still be within a current limit that is characteristic of the motor. If it can, then the voltage supplied by the power controller 100 is adjusted to the next available lower voltage. Similarly, controller 106 may determine, based on the operational characteristics provided by metering module 108, that the motor is close to the highest energy it can achieve at the voltage being supplied. In this case, controller 106 may change the switch patterns on the controller from power 100, 200, or 300 to supply a higher voltage to the motor.

A figura 9 é um fluxograma de uma metodologia 700 de controle da voltagem de um motor por indução para combinar a voltagem à carga no motor. Em 702, as características do motor são determinadas. Em 704, as características do motor são comparadas aos critérios para determinar se a voltagem pode ser aumentada ou diminuída, conforme acima descrito. Se a voltagem for a voltagem "correta" para a carga, o módulo 108 e o controlador 106 continuam a monitorar se uma alteração na voltagem é desejável. Se a voltagem for determinada como sendo reduzível, então, é reduzida 706. Se for determinado que deva ser aumentada, então é aumentada 708. Em cada caso, as características são monitoradas para determinar se a voltagem é adequada.Figure 9 is a flowchart of an induction motor voltage control methodology 700 for matching the voltage to the load on the motor. At 702, engine characteristics are determined. At 704, the motor characteristics are compared to the criteria for determining whether the voltage can be increased or decreased as described above. If the voltage is the "correct" voltage for the load, module 108 and controller 106 continue to monitor whether a change in voltage is desirable. If the voltage is determined to be reducible then it is reduced 706. If it is determined to be increased then 708 is increased. In each case the characteristics are monitored to determine if the voltage is adequate.

Opcionalmente, o controlador 106 incorpora as informações referentes às características operacionais do motor e usa essas características para determinar se deve comutar o motor à próxima voltagem superior ou voltagem inferior.Optionally, controller 106 incorporates information regarding motor operating characteristics and uses these characteristics to determine whether to switch the motor to the next higher or lower voltage.

Deve ser entendido que, ao dar a partida no motor, as medições das características operacionais do motor podem indicar que o motor não precisa da voltagem mais alta disponível para abastecer a energia necessária pelo motor. Sob essas circunstâncias, uma ou mais operações de comutação às voltagens superiores são opcionalmente não realizadas.It should be understood that when starting the engine, measurements of engine operating characteristics may indicate that the engine does not need the highest voltage available to supply the power required by the engine. Under these circumstances, one or more switching operations at higher voltages are optionally not performed.

Enquanto o uso de um controlador de energia para reduzir ou controlar a voltagem abastecida ao motor com base nas características operacionais do motor foi explicado utilizando o controlador de energia 100, 200 ou 300 acima descrito, outros controladores de energia conhecidas na técnica podem ser usados para essa finalidade.While the use of a power controller to reduce or control the voltage supplied to the motor based on motor operating characteristics has been explained using the power controller 100, 200, or 300 described above, other power controllers known in the art may be used to this purpose.

Também deve ser entendido que, enquanto é desejável monitorar as características do motor para determinar quando comutar as voltagens, em algumas configurações da invenção, a comutação é realizada automaticamente durante a partida do motor, com a comutação ocorrendo em determinado tempo após a comutação anterior ou após a corrente de entrada cair abaixo de algum valor ou abaixo de uma porcentagem de seu valor inicial. Nesse caso, o controlador pode ser considerado um temporizador ou simples mecanismo de medição de corrente.It should also be understood that while it is desirable to monitor motor characteristics to determine when to switch voltages, in some embodiments of the invention, switching is performed automatically during motor starting, with switching occurring at a certain time after previous switching or after the input current drops below some value or below a percentage of its initial value. In this case, the controller can be considered a timer or simple current measuring mechanism.

Será apreciado que os métodos acima descritos podem ser variados de muitas formas, incluindo, alterando a ordem de etapas, e/ou realizando uma pluralidade de etapas simultaneamente. Deve ser apreciado também que a descrição acima descrita dos métodos e mecanismo deve ser interpretada como incluindo o mecanismo para realizar os métodos, e métodos para utilizar o mecanismo. A presente invenção foi descrita utilizando as descrições detalhadas não limitantes de suas configurações que são fornecidas como exemplo e não são pretendidas para limitar o escopo da invenção. Deve ser entendido que as características e/ou etapas descritas com relação a uma configuração poderão ser usadas com outras configurações e que nem todas as configurações, da invenção possuem todas as características e/ou etapas demonstradas em uma figura específica ou descritas com relação a uma das configurações. As variações das configurações descritas ocorrerão às pessoas com habilidade na técnica. Além do mais, os termos "compreende," "inclui," "possui" e seus cognatos, significarão, quando usados nas reivindicações, "incluindo, porém não necessariamente limitado a."It will be appreciated that the methods described above may be varied in many ways, including, changing the order of steps, and / or performing a plurality of steps simultaneously. It should also be appreciated that the above described description of the methods and mechanism should be interpreted as including the mechanism for performing the methods, and methods for using the mechanism. The present invention has been described using non-limiting detailed descriptions of its embodiments which are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. It should be understood that the features and / or steps described with respect to one embodiment may be used with other embodiments and that not all embodiments of the invention have all the features and / or stages shown in a specific figure or described with respect to one embodiment. of the settings. Variations in the described settings will occur to those skilled in the art. In addition, the terms "comprises," "includes," "owns" and their cognates shall mean, when used in the claims, "including, but not necessarily limited to."

É observado que algumas das configurações acima descritas podem descrever o melhor modo contemplado pelos inventores e, portanto, podem incluir a estrutura, atos ou detalhes das estruturas e atos que possam não ser essenciais a uma invenção e que são descritos como exemplos. A estrutura e atos aqui descritos são passíveis de substituição por equivalentes que realizam a mesma função, mesmo se a estrutura ou atos sejam diferentes, conforme conhecido na técnica. Portanto, o escopo da invenção somente é limitado pelos elementos e limitações, conforme utilizados nas reivindicações.It is noted that some of the embodiments described above may describe the best mode contemplated by the inventors and therefore may include the structure, acts or details of the structures and acts which may not be essential to an invention and which are described as examples. The structure and acts described herein are substitutable for equivalents that perform the same function, even if the structure or acts are different as known in the art. Therefore, the scope of the invention is limited only by the elements and limitations as used in the claims.

Claims

1. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIATION OF A VOLTAGE AND A METHOD FOR VARIATION OF A VOLTAGE BY AN INDUCTOR", providing for the mechanism for controlling three-phase voltage supplied with a load, characterized in : a multiphase transformer having a primary (P1, P2, P3) and secondary (S1, S2, S3) coil for each phase, each secondary being connected in series between an input line and a load connected output; and the primary coil is configurable by the switches to position it between the different phase coils so that the secondary coil voltage phase is different from the line to which it is connected by a different phase between 0 and 180 degrees.

2. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claim 1, characterized in that the The switches (Kl, K2, K3, K4) comprise: a plurality of switchable switches for switching the input of each of the primaries so that they are selectively connected in more than one plurality of configurations, including at least one configuration in which the various primaries are connected between: (a) the input phase to which your secondary is connected and another input phase; (b) the input phase to which its secondary is connected and a neutral and virtual neutral; (c) two different phases of the input phase to which your secondary is connected; and (d) a phase different from the input phase to which its secondary is connected and a neutral and virtual neutral.

3. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claim 2, characterized in that the The plurality of switches (Kl, K2, K3, K4) are also capable of shorted (e) primary.

4. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claim 3, characterized in that for (e) its secondary is also shorted.

5. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claims 2, or 3, or 4; characterized in that the primary and secondary are configured so that the output voltage is lower than the line voltage for each of (a) to (d).

6. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED BY A LOAD, METHOD FOR VARIATION. RETURN TO A LOAD AND METHOD FOR VARIATION OF A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claims 2, or 3, or 4 , or 5, characterized in that the plurality of switches (Kl, K2, K3 and K4) are switchable to switch the input of each of the primaries so that they are selectively connectable between two or more of (a) to (d ).

7. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claims 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that the plurality of switches (Kl, K2, K3, K4) are switchable to switch the input of each of the primaries so that they are selectively connectable between three or more from (a) to (d).

8. "MECHANISM FOR CONTROLING A LOADED VOLTAGE, A METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD FOR A VARIABLE ENGINE", providing for the mechanism according to claims 2, or 3, or 4; or 5, or 6, or 7, characterized in that switching to (a) through (d) occurs only with respect to the transformer primaries.

9. "MECHANISM FOR CONTROLING A LOADED VOLTAGE, A METHOD FOR VARIATION OF A LOADING METHOD AND A METHOD FOR A VARIABLE ENGINE", providing for the mechanism according to claims 2, or 3, or 4; or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that to switch between any of (a) to (d), no switching is required on the lines between input and load (104).

10. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for the mechanism according to claims 1, or 2, or 3; or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, characterized in that the output voltage is higher than the line voltage for at least one switch configuration (Kl, K2, K3 and K4).

11. "MECHANISM FOR CONTROLING A LOADED VOLTAGE, A METHOD FOR VARIATION OF A LOADING METHOD AND A METHOD FOR VARIABLE MOTOR VOLTAGE", providing for the mechanism according to claims 1, or 2, or 3; or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, or 10, characterized in that the switches (Kl, K2, K3, K4) are capable of reversing the polarity of at least one of the connections.

12. "MECHANISM FOR CONTROLING VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD FOR VARIATION OF A VOLTAGE BY A MOTOR", providing a method for varying the voltage to a load, comprising: controlling the mechanism according to any one of claims 1-11 between a multiphase input and a load; vary the output voltage by at least one step by sequentially switching the primaries between different configurations corresponding to different transverse secondary voltages.

13. "MECHANISM TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND METHOD TO VARIATE A MOTOR BY INDUCTION", providing for a method according to claim 12, characterized in that output voltage is varied in steps from a lower voltage to a higher voltage.

14. "MECHANISM FOR CONTROLING A LOADED VOLTAGE, A METHOD FOR VARIABLING A LOAD AND A METHOD FOR VARIABLE MOTOR VOLTAGE", providing for a method according to claim 13, characterized in that The load characteristics are measured and the fact that the voltage increase is interrupted when the characteristics meet certain criteria.

15. "MECHANISM - TO CONTROL VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD, METHOD - TO - VARY - RETURN TO A LOAD AND METHOD TO VARY THE RETURN TO AN ENGINE", as described in 1, 2, 3, 4, 5 6, 7, 8, 9, 10 or 11, providing a method of varying the voltage to an induction motor, comprising: connecting a mechanism for controlling power to a load between an input and a motor (102) by induction; measuring motor characteristics (102) by induction under a given voltage; determine whether to increase or decrease voltage based on characteristics; and varying the output voltage responsive to the determination.