WO2014085888A2 - Circuito e dispositivo de proteção para motores de indução, motor de indução e sistema de controle e proteção para um motor de indução - Google Patents
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- WO2014085888A2 WO2014085888A2 PCT/BR2013/000529 BR2013000529W WO2014085888A2 WO 2014085888 A2 WO2014085888 A2 WO 2014085888A2 BR 2013000529 W BR2013000529 W BR 2013000529W WO 2014085888 A2 WO2014085888 A2 WO 2014085888A2
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P25/04—Single phase motors, e.g. capacitor motors
Definitions
- the present invention relates to a circuit and protective device for bivolt motors, preferably for induction motors used in refrigerator compressors. There is also provided an induction motor and a control and protection system for an induction motor according to the techniques of the present invention.
- induction motors are widely used in refrigerators due to their simplicity, robustness and high performance.
- induction motors are usually equipped with a cage-type rotor and a stator that has coils, usually consisting of two windings. selectively used for the state of the induction motor (starting or running).
- a single thermal protector is usually used in the drive winding, or two separate thermal protectors, one in the starting winding and one in the running winding, as can be seen from US 4,086. 558 and US 4,748,531, for example.
- the two motor branches are opened independently, and the time until the opening of each branch can lead to a temperature imbalance between the coils.
- JP61102189 discloses a pump controlled by a self-switching motor between 220V and 115V voltages wherein the motor has an auxiliary circuit to adapt to two voltages.
- the circuit has one auxiliary winding and two main winding sets.
- US5867005 discloses a motor circuit also adapted to allow the motor to operate at 115V or 220V.
- circuit and the device have a small physical space and lower price so that they can be used in refrigeration compressors.
- a first embodiment of the invention features a bivolt single-phase induction motor protection circuit comprising a first main winding connected to a first node and a second node, a second main winding connected to a third node and a fourth node, a first key connected between the first node and the third node, an auxiliary winding connected to a starter relay and to the fourth node, the starter relay also connected to the third node.
- the auxiliary winding is configured to be connected in parallel with the second main winding, a second switch connected between the third node and the second node, a third switch connected between the second node and the fifth node, and a voltage source connected between the first node and the fifth node.
- This circuit is operative in a first and a second configuration, wherein in the first configuration, the first key and the third key are on, and the second key is off, and the first main winding, the second main winding, and the auxiliary winding are connected in parallel, in the second configuration, the first switch and the third switch are off, and the second switch is on, the first main winding and the second main winding are connected in series and the auxiliary winding is connected in parallel to the second only. main winding.
- This circuit also comprises a unique thermal protector, electrically connected to the voltage source, the third switch and the fourth node.
- the invention discloses a bivolt single-phase induction motor protection device, the protection device comprising a bimetallic disk, a heating resistor, a disk connection electrically connected to the bimetallic disk, a common connection electrically connected to the heating and bimetallic disc and a resistance connection electrically connected to the heating resistance.
- the single-phase bivolt induction motor comprises at least a first main winding and a second main winding, wherein the common protective device connection is electrically connected to the first main winding, and the resistance connection is electrically connected to the second main winding, and The disc connection is electrically connected to a voltage source.
- the protection device is configured to perform thermal protection of the single-phase bivolt induction motor by simultaneously disconnecting the first main winding and the second main winding from the voltage source given the bimetallic disc heating.
- a third embodiment of the present invention shows a single-phase bivolt induction motor comprising a first primary winding. parent connected to a first connector and a second connector, a second main winding connected to a third connector and a fourth connector, an auxiliary winding connected to the fourth connector and a fifth connector, the fifth connector being selectively connected to the third connector.
- the motor is operative in a first and a second configuration by selectively connecting the first connector to the third connector, and the second connector to the third or fourth connector, where in the first configuration there is electrical contact between the first connector and the third connector. connector and between the second connector and the fourth connector, and there is no electrical contact between the second connector and the third connector, with the first main winding, second main winding, and auxiliary winding being connected in parallel; and in the second configuration, there is no electrical contact between the first connector and the third connector and between the second connector and the fourth connector, and there is electrical contact between the second connector and the third connector, with the first main winding and the second winding mains are connected in series and the auxiliary winding is connected in parallel only to the second mains winding, the single phase bivolt induction motor being electrically powered through a voltage source.
- the motor further comprises a single thermal protector electrically connected to the voltage source and the fourth connector in the first configuration, and electrically connected to the voltage source, the fourth connector and the second connector in the second configuration.
- a control and protection system which makes use of a single-phase two-phase induction motor as explained.
- This control and protection system is configured to perform contact selection between the connectors to determine the correct setting for the operation of the single-phase bivolt induction motor depending on the voltage present at the voltage source.
- Figure 1 - is a representation of electric charges in parallel organization
- Figure 2 - is a representation of electric charges in series organization
- Figure 3 is a representation of an electrical circuit of a motor and a drive system according to current techniques
- Figure 4 is a representation of a protection system according to the present invention.
- Figure 5 is a representation of the protective element according to the present invention.
- Figure 6 is a representation of a protection system according to the present invention.
- Figure 7 is a representation of a control and protection system for a single phase two-phase induction motor according to the present invention.
- Figures 1 and 2 show electrical charges 5 having elements that can be arranged to be selectively actuated for operations at different voltages.
- Figure 1 thus shows an arrangement of electrical charges 5 in parallel, preferably for 110V input voltage 1
- Figure 2 shows an arrangement of electrical charges 5 in series, preferably for input voltage 1 with 220V value.
- Such arrangement may be effected by a set of keys 4, which may comprise, for example, two electromechanical relays.
- FIG 3 illustrates a two-phase single-phase induction motor, and a state-of-the-art drive and protection system for it.
- this motor has a first main winding M1, preferably divided into a first coil of the first main winding M1a and a second coil of the first winding.
- M1b a second main winding M2, preferably divided into a first coil of the second main winding M2a and a second coil of the second main winding M2b
- an auxiliary winding A preferably divided into a first coil of the auxiliary winding Aa and a second auxiliary winding coil Ab.
- the drive system illustrated is comprised of a starter relay R, a first key R1, a second key R2 and a third key R3.
- the three switches R1, R2 and R3 are also electro-mechanical relays.
- the protection circuit shown in Figure 3 comprises a first main winding M1, connected to a first node N1 and a second node N2, a second main winding M2, connected to a third node N3 and a fourth node N4, a first key R1 connected between the first node N1 and the third node N3.
- the protection circuit comprises an auxiliary winding A, connected to a start relay R and to the fourth node N4, the start relay R also connected to the third node N3, and the auxiliary winding A is configured to be connected in parallel with the second main winding M2 via the start relay R.
- the protection circuit further comprises a second switch R2 connected between the third node N3 and the second node N2, a third switch R3 connected between the second node N2 and a fifth node N5, and a voltage source V, connected between the first node N1 and the fifth node N5.
- This circuit is operative in a first and a second configuration, wherein in the first configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are on, the second switch is off, and the first main winding M1, the second main winding M2 and auxiliary winding A are connected in parallel.
- the first switch R1 and the third switch R3 are off, the second switch R2 is on, the first main winding M1 and the second main winding M2 are connected in series and the auxiliary winding A is connected in parallel to the second only.
- main winding M2 As can be seen from figure 3, current protection techniques generally use two thermal protectors for the circuit, a first thermal protector P1 connected between voltage source V and the first node N1, and the second thermal protector P2 connected between the third node N3 and the second key R2.
- the first thermal protector P1 is activated, opening the circuit and protecting the motor.
- the second thermal protector P2 is positioned, which is also actuated during overheating, opening the circuit and protecting the motor.
- FIG. 4 shows a protection circuit for single-phase two-phase induction motor using a single Pu thermal protector.
- the circuit of the present invention is similar to the prior art circuit, further comprising a first main winding M1, connected to a first node N1 and to a second node N2, a second main winding M2, connected to a third node N3 and a fourth node N4, a first key R1 connected between the first node N1 and the third node N3.
- the protection circuit comprises an auxiliary winding A, connected to a start relay R and to the fourth node N4, the start relay R also connected to the third node N3, and the auxiliary winding A is configured to be connected in parallel with the second main winding M2.
- the protection circuit further comprises a second switch R2 connected between the third node N3 and the second node N2, a third switch R3 connected between the second node N2 and a fifth node N5, and a voltage source V, connected between the first node N1 and the fifth node N5.
- This circuit is still operative in a first and a second configuration, wherein in the first configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are on, the second switch is off, and the first main winding M1, the second main winding M2 and the auxiliary winding A are connected in parallel. In the second configuration, the first switch R1 and the third switch R3 are off, the second switch R2 9th
- This single Pu thermal protector is connected to voltage source V, the third switch R3 and the fourth node N4, ie this single Pu thermal protector has three connection points, and is electrically connected exactly in place of the fifth node N5.
- this unique thermal protector Pu will be a protective device comprising a bimetallic disk Db, a heating resistor Ra, an electrically connected disk connection Cd. connected to the bimetallic disk Db, a common connection Cc electrically connected to the heating resistor Ra and bimetallic disk Db and a connection of the resistance Cr electrically connected to the heating resistor Ra.
- the common connection Cc of this protective device, or single thermal protector Pu is electrically connected to the third switch R3, the resistor Cr connection is electrically connected to the fourth node N4, and the disk connection Cd is electrically connected to the voltage source V.
- the protection circuit is configured to, by means of the single thermal protector Pu, provide thermal protection of the single-phase induction bivolt motor by simultaneously disconnecting the first main winding M1 and the second main winding M2 ( parallel to the auxiliary winding A) of the voltage source V, given the heating of the bimetallic disc Db, which electrically disconnects the common connection Cc from the voltage source.
- the bivolt single-phase induction motor protection device of the present invention can be said to comprise a bimetallic disk Db, a heating resistor Ra, a disk connection Cd electrically connected to the bimetallic disk Db, a common connection Cc electrically connected to the heating resistor Ra and bimetallic disc Db and a connection of resistance Cr electrically connected to the heating resistor Ra, where the induction motor Single-phase bivolt comprises at least one first main winding M1 and a second main winding M2.
- the common connection Cc is electrically connected to the first main winding M1 and the resistor Cr connection is electrically connected to the second main winding M2, and the disk connection Cd is electrically connected to a voltage source V.
- the protection device is configured to thermal protection of the single-phase induction motor by simultaneously disconnecting the first main winding M1 and the second main winding M2 from voltage source V, given the heating of the bimetallic disc Db, which electrically disconnects the common connection Cc from the power supply. tension.
- Figure 6 in turn, illustrates a single-phase two-voltage induction motor, the motor being electrically powered by a voltage source V, and comprising a first main winding M1 connected to a first connector Co1 and a second connector Co2, a second M2 main winding connected to a third Co3 connector and a fourth Co4 connector, an auxiliary winding A connected to the fourth Co4 connector and a fifth Co5 connector, the fifth Co5 connector being selectively connected to the third Co3 connector.
- the engine is operative in a first and a second configuration by selectively connecting the first Co1 connector to the third Co3 connector, and the second Co2 connector to the third Co3 connector or the fourth Co4 connector, where:
- the motor further comprises a single Pu thermal protector, electrically connected to voltage source V and the fourth connector Co4 in the configuration where windings M1 and M2 are in series, and electrically connected to voltage source V, to the fourth connector Co4. and to the second connector Co2 in the configuration where windings M1 and M2 are in parallel.
- the single-phase bivolt induction motor is a hermetic refrigerator compressor motor comprising an airtight housing having an airtight connector comprising the five connectors Co1, Co2, Co3, Co4, Co5.
- Figure 7 shows a control and protection system 7 for a single-phase two-phase induction motor according to the present invention, comprising a control unit 6 and keys R1, R2, R3, preferably electromechanical keys such as, for example. , relays.
- This control and protection system is configured to perform contact selection between connectors Co1, Co2, Co3, Co4, Co5 to determine the correct setting for the operation of the single-phase bivolt induction motor depending on the voltage present at voltage source V.
- the two-phase single-phase induction motor is thus designed to function correctly at two different voltages, eg 110V and 220V, and the control and protection system of the present invention detects and selects the correct mode of operation, for example the first one. configuration for a 110V voltage source V, and the second configuration for a 220V voltage source.
- the system selects contact between connectors Co1, Co2, Co3, Co4, Co5 via switches R1, R2, R3, and further comprises a start relay R, configured to selectively connect the fifth connector Co5 to the third connector Co3 during start-up of single-phase induction motor bivolt.
- the control unit 6 is configured to directly or indirectly determine the voltage present at voltage source V and toggle switches R1, R2, R3 and starter relay on or off according to the single-phase induction motor construction for proper operation.
- the present invention is preferably applied to single-phase bivolt induction motors generally used in airtight refrigerator compressors.
- the present invention overcomes the problems of the state of the art by providing a circuit and two-volt motor protection device that efficiently protects two main coils M1, M2 from a single-phase two-induction motor.
- the circuit and protective device of the present invention have a small physical space and lower cost and can be used in refrigeration compressors without prejudice to the adaptation of this compressor to refrigeration systems.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
A presente invenção refere-se a um circuito e dispositivo de proteção para motores bivolt, preferencialmente para motores de indução usados em compressores herméticos de refrigeradores. É previsto também um motor de indução e um sistema de controle e proteção para um motor de indução de acordo com as técnicas da presente invenção. De maneira simplificada, se pode afirmar que o dispositivo de proteção para motor de indução monofásico bivolt previsto na presente invenção compreende um disco bimetálico (Db), uma resistência de aquecimento (Ra), uma conexão do disco (Cd) eletricamente conectada ao disco bimetálico (Db), uma conexão comum (Cc) eletricamente conectada à resistência de aque- cimento (Ra) e ao disco bimetálico (Db) e uma conexão da resistência (Cr) eletricamente conectada à resistência de aquecimento (Ra), em que o motor de indução monofásico bivolt compreende ao menos um primeiro enrolamento principal (M1) e um segundo enrolamento principal (M2). A conexão comum (Cc) é eletricamente conectada ao primeiro enrolamento principal (M1) e a conexão da resistência (Cr) é eletricamente conectada ao segundo enrolamento principal (M2), e a conexão do disco (Cd) é eletricamente conectada a uma fonte de tensão (V). O dispositivo de proteção é configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt ao desconectar, simultaneamente, o primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo enrolamento principal (M2) da fonte de tensão (V), dado o aquecimento do disco bimetálico (Db), que desconecta eletricamente a conexão comum (Cc) da fonte de tensão.
Description
Relatório Descritivo da Patente de invenção para "CIRCUITO E DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO PARA MOTORES DE INDUÇÃO, MOTOR DE INDUÇÃO E SISTEMA DE CONTROLE E PROTEÇÃO PARA UM MOTOR DE INDUÇÃO".
A presente invenção refere-se a um circuito e dispositivo de proteção para motores bivolt, preferencialmente para motores a indução usados em compressores de refrigeradores. É previsto também um motor de indução e um sistema de controle e proteção para um motor de indução de acordo com as técnicas da presente invenção.
Descrição do estado da técnica
Atualmente diversos países divergem quanto à produção e distribuição de energia elétrica, com diferentes níveis de tensões em cada país. Deste modo, a grande maioria dos aparelhos eletrônicos, como computadores, televisores, aparelhos de som, entre outros, possuem uma característica bitensão que compreende um controle automático de tensão que possibilita o ajuste de diversas tensões de entrada para seu perfeito funcionamento em tensões específicas.
Esta característica, porém, ainda é pouco difundida na área de eletrodomés- ticos, visto que a maior parte deles necessita de motores elétricos para funcionamento, limitados pelas atuais técnicas devido a fatores como potência e controle, entre outros.
Neste sentido, os poucos destes produtos que permitem funcionamento em bitensão possuem comutação manual feita pelo usuário final por meio de uma chave, que geralmente modifica a organização de bobinas das cargas para seu funcionamento. Entretanto, poucos usuários têm conhecimento específico para estas funções, o que por muitas vezes ocasiona erros funcionais, provocando queimas de aparelhos ou perdas parciais de funcionalidade, causando inconvenientes a estes usuários bem como riscos aos mesmos dependendo do nível de proteção do aparelho.
Por conta disto, para evitar estes inconvenientes além de aumentar a proteção ao usuário e evitar acionamentos desnecessários a serviços de garantia, diminuindo assim perdas na imagem associada ao fabricante do produto,
as mudanças automáticas de tensão de entrada para nível aceitável de funcionamento do aparelho se transformaram em pratica, obrigatória.
Analogamente, motores a indução monofásicos são amplamente utilizados em refrigeradores devido a sua simplicidade, robustez e alto desempenho. Sendo aplicados em diversos eletrodomésticos, como refrigeradores, free- zers, condicionadores de ar, lavadoras de roupa, entre outros, os motores a indução são normalmente dotados de um rotor do tipo gaiola e um estator que possui bobinas, constituídas de geralmente de dois enrolamentos utilizados seletivamente para o estado em que se encontra o motor a indução (partida ou marcha).
Para a proteção destes dispositivos, geralmente é utilizado um único prote- tor térmico no enrolamento de marcha, ou dois protetores térmicos distintos, um no enrolamento de partida e outro no enrolamento de marcha, como pode ser visto nas patentes norte-americanas US 4.086.558 e US 4.748.531 , por exemplo. Nestes casos, além das dificuldades de espaço físico e preço destes componentes, os dois ramos dos motores são abertos independentemente, sendo que o tempo até a abertura de cada um dos ramos pode levar a um desequilíbrio de temperatura entre as bobinas.
Não obstante, existem técnicas que utilizam uma configuração distinta de motores elétricos como alternativas de configurações de circuitos de enrolamento que realizam o chaveamento entre as configurações de entrada de tensão usualmente conhecidas, como 115V e 220V.
O documento de patente JP61102189, por exemplo, revela uma bomba controlada por um motor com chaveamento automático entre tensões de 220V e 115V em que o motor possui um circuito auxiliar para se adaptar a duas tensões. O circuito possui um enrolamento auxiliar e dois conjuntos de enrolamento principal. Analogamente, o documento de patente US5867005 revela um circuito de motor também adaptado para permitir que o motor opere com 115V ou 220V.
De maneira similar, os documentos brasileiros PI1101882-8 e PM 102466-6 descrevem motores bivolt e circuitos de controle e proteção para estes motores, que possuem um enrolamento principal dividido em dois enrolamentos
distintos enrolamentos, além de um enrolamento secundário de partida. Adicionalmente, estes documentos demonstram os problemas do estado da técnica, pois visivelmente necessitam de diversos dispositivos distintos para a proteção do motor.
Por fim, cabe salientar ainda que, em motores para compressores herméticos, o acesso aos terminais do compressor é limitado, sendo feito normalmente através de um terminal hermético de três pinos. Isso dificulta a aplicação de dispositivos de proteção a estes circuitos, pois não existe possibilidade de acesso independente aos terminais dos enrolamentos, a menos que seja utilizado um novo terminal com maior número de pinos.
Deste modo, não é previsto no estado da técnica nenhum método ou dispositivo para a proteção de motores bivolt por meio do uso de um protetor único, configurado para proteger de maneira eficiente as duas bobinas principais do motor.
Objetivos da invenção
Assim, é um objetivo da presente invenção prover um circuito e um dispositivo de proteção para motores bivolt que proteja de maneira eficiente duas bobinas principais de um motor.
É outro objetivo desta invenção que o circuito e o dispositivo possuam um pequeno espaço físico e menor preço para que, assim, possam ser utilizados em compressores de refrigeração.
Breve descrição da invenção
Uma primeira configuração da invenção apresenta um circuito de proteção para motor de indução monofásico bivolt, compreendendo um primeiro enrolamento principal conectado a um primeiro nó e a um segundo nó, um segundo enrolamento principal conectado a um terceiro nó e a um quarto nó, uma primeira chave conectada entre o primeiro nó e o terceiro nó, um enrolamento auxiliar conectado a um relê de partida e ao quarto nó, o relê de partida conectado também ao terceiro nó. O enrolamento auxiliar é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal, uma segunda chave conectada entre o terceiro nó e o segundo nó,
uma terceira chave conectada entre o segundo nó e o quinto nó, e uma fonte de tensão conectada entre o primeiro nó e o quinto nó.
Este circuito é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave e a terceira chave estão ligadas, e a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal, o segundo enrolamento principal e o enrolamento auxiliar ficam conectados em paralelo, na segunda configuração, a primeira chave e a terceira chave estão desligadas, e a segunda chave está ligada, o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento principal ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal. Este circuito compreende, ainda, um protetor térmico único, eletricamente conectado à fonte de tensão, à terceira chave e ao quarto nó.
Em outra configuração, a invenção descreve um dispositivo de proteção para motor de indução monofásico bivolt, o dispositivo de proteção compreendendo um disco bimetálico, uma resistência de aquecimento, uma conexão do disco eletricamente conectada ao disco bimetálico, uma conexão comum eletricamente conectada à resistência de aquecimento e ao disco bimetálico e uma conexão da resistência eletricamente conectada à resistência de aquecimento.
O motor de indução monofásico bivolt compreende ao menos um primeiro enrolamento principal e um segundo enrolamento principal, em que a conexão comum do dispositivo de proteção é eletricamente conectada ao primeiro enrolamento principal, e a conexão da resistência é eletricamente conectada ao segundo enrolamento principal, e a conexão do disco é eletricamente conectada a uma fonte de tensão.
O dispositivo de proteção é configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt, ao desconectar simultaneamente o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento principal da fonte de tensão dado o aquecimento do disco bimetálico.
Ainda, uma terceira configuração da presente invenção mostra um motor de indução monofásico bivolt, compreendendo um primeiro enrolamento princi-
pai conectado a um primeiro conector e a um segundo conector, um segundo enrolamento principal conectado a um terceiro conector e a um quarto conector, um enrolamento auxiliar conectado ao quarto conector e a um quinto conector, o quinto conector sendo seletivamente conectado ao terceiro conector.
O motor é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações ao seletivamente conectar o primeiro conector ao terceiro conector, e o segundo conector ao terceiro conector ou ao quarto conector, em que na primeira configuração, há contato elétrico entre o primeiro conector e o terceiro conector e entre o segundo conector e o quarto conector, e não há contato elétrico entre o segundo conector e o terceiro conector, sendo que o primeiro enrolamento principal, o segundo enrolamento principal e o enrolamento auxiliar ficam conectados em paralelo; e na segunda configuração, não há contato elétrico entre o primeiro conector e o terceiro conector e entre o segundo conector e o quarto conector, e há contato elétrico entre o segundo conector e o terceiro conector, sendo que o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento principal ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal, o motor de indução monofásico bivolt sendo eletricamente alimentado por meio de uma fonte de tensão.
O motor compreende, ainda, um protetor térmico único eletricamente conectado à fonte de tensão e ao quarto conector na primeira configuração, e eletricamente conectado à fonte de tensão, ao quarto conector e ao segundo conector na segunda configuração.
Adicionalmente, é prevista em uma quarta configuração um sistema de controle e proteção que faça uso de um motor de indução monofásico bivolt conforme o explanado. Este sistema de controle e proteção é configurado para realizar a seleção de contato entre os conectores, para determinar a configuração correta para o funcionamento do motor de indução monofásico bivolt dependendo da tensão presente na fonte de tensão.
Descrição resumida dos desenhos
A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:
Figura 1 - é uma representação de cargas elétricas em organização paralela;
Figura 2 - é uma representação de cargas elétricas em organização série; Figura 3 - é uma representação de um circuito elétrico de um motor e um sistema de acionamento de acordo com as técnicas atuais;
Figura 4 - é uma representação de um sistema de proteção de acordo com a presente invenção;
Figura 5 - é uma representação do elemento de proteção de acordo com a presente invenção;
Figura 6 - é uma representação de um sistema de proteção de acordo com a presente invenção, e
Figura 7 - é uma representação de um sistema de controle e proteção para um motor de indução monofásico bivolt de acordo com a presente invenção.
Descrição detalhada das figuras
As figuras 1 e 2 apresentam cargas elétricas 5 que possuam elementos que possam ser organizados de modo a serem seletivamente acionados para operações em diferentes tensões. A figura 1 deste modo apresenta uma organização de cargas elétricas 5 em paralelo, preferencialmente para tensão de entrada 1 com valor de 110V, enquanto de modo inverso a figura 2 demonstra uma organização de cargas elétricas 5 em série, preferencialmente para tensão de entrada 1 com valor de 220V. Tal organização pode ser efetuada por um conjunto de chaves 4, que pode compreender, por exemplo, dois relês eletromecânicos.
A figura 3, por sua vez, ilustra um motor de indução monofásico bivolt, e um sistema de acionamento e proteção do estado da técnica para o mesmo. Como pode ser visto desta figura, este motor possui um primeiro enrolamento principal M1 , preferencialmente dividido em uma primeira bobina do primeiro enrolamento principal M1a e uma segunda bobina do primeiro enro-
lamento principal M1b, um segundo enrolamento principal M2, preferencialmente dividido em uma primeira bobina do segundo enrolamento principal M2a e uma segunda bobina do segundo enrolamento principal M2b, e um enrolamento auxiliar A, preferencialmente dividido em uma primeira bobina do enrolamento auxiliar Aa e uma segunda bobina do enrolamento auxiliar Ab.
O sistema de acionamento ilustrado é compreende um relê de partida R, uma primeira chave R1 , uma segunda chave R2 e uma terceira chave R3. Preferencialmente, as três chaves R1 , R2 e R3 são, também, relés eletro- mecânicos.
Deste modo, o circuito de proteção mostrado na figura 3 compreende um primeiro enrolamento principal M1 , conectado a um primeiro nó N1 e a um segundo nó N2, um segundo enrolamento principal M2, conectado a um terceiro nó N3 e a um quarto nó N4, uma primeira chave R1 conectada entre o primeiro nó N1 e o terceiro nó N3. Ainda, o circuito de proteção compreende um enrolamento auxiliar A, conectado a um relê de partida R e ao quarto nó N4, o relê de partida R também conectado ao terceiro nó N3, sendo que o enrolamento auxiliar A é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal M2 por meio do relê de partida R. O circuito de proteção compreende, adicionalmente, uma segunda chave R2 conectada entre o terceiro nó N3 e o segundo nó N2, uma terceira chave R3 conectada entre o segundo nó N2 e um quinto nó N5, e uma fonte de tensão V, conectada entre o primeiro nó N1 e o quinto nó N5.
Este circuito é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão ligadas, a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal M1 , o segundo enrolamento principal M2 e o enrolamento auxiliar A ficam conectados em paralelo. Na segunda configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão desligadas, a segunda chave R2 está ligada, o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal M2.
Como pode ser visto na figura 3, as técnicas de proteção atuais geralmente utilizam dois protetores térmicos para o circuito, sendo um primeiro protetor térmico P1 conectado entre a fonte de tensão V e o primeiro nó N1 , e o segundo protetor térmico P2 conectado entre o terceiro nó N3 e a segunda chave R2.
Assim, em caso de sobreaquecimento na primeira configuração, o primeiro protetor térmico P1 é acionado, abrindo o circuito e protegendo o motor. Na segunda configuração, é posicionado o segundo protetor térmico P2, que também é acionado durante um sobreaquecimento, abrindo o circuito e protegendo o motor.
A presente invenção é ilustrada pela figura 4, que mostra um circuito de proteção para motor de indução monofásico bivolt que utiliza um protetor térmico único Pu. Como pode ser visto na figura, o circuito da presente invenção é similar ao circuito das técnicas anteriores, compreendendo ainda um primeiro enrolamento principal M1 , conectado a um primeiro nó N1 e a um segundo nó N2, um segundo enrolamento principal M2, conectado a um terceiro nó N3 e a um quarto nó N4, uma primeira chave R1 conectada entre o primeiro nó N1 e o terceiro nó N3. Ainda, o circuito de proteção compreende um enrolamento auxiliar A, conectado a um relê de partida R e ao quarto nó N4, o relê de partida R também conectado ao terceiro nó N3, sendo que o enrolamento auxiliar A é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal M2. O circuito de proteção compreende, adicionalmente, uma segunda chave R2 conectada entre o terceiro nó N3 e o segundo nó N2, uma terceira chave R3 conectada entre o segundo nó N2 e um quinto nó N5, e uma fonte de tensão V, conectada entre o primeiro nó N1 e o quinto nó N5.
Este circuito ainda é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão ligadas, a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal M1 , o segundo enrolamento principal M2 e o enrolamento auxiliar A ficam conectados em paralelo. Na segunda configuração, a primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão desligadas, a segunda chave R2
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está ligada, o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal M2.
Este protetor térmico único Pu é conectado à fonte de tensão V, à terceira chave R3 e ao quarto nó N4, ou seja, este protetor térmico único Pu possui três pontos de conexão, e é eletricamente conectado exatamente no lugar do quinto nó N5.
Como pode ser visto na figura 5, de modo a suprir as necessidades da presente invenção, é previsto que este protetor térmico único Pu seja um dispositivo de proteção que compreende um disco bimetálico Db, uma resistência de aquecimento Ra, uma conexão do disco Cd eletricamente conectada ao disco bimetálico Db, uma conexão comum Cc eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra e ao disco bimetálico Db e uma conexão da resistência Cr eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra. Assim, preferencialmente, a conexão comum Cc deste dispositivo de proteção, ou protetor térmico único Pu, é eletricamente conectada à terceira chave R3, a conexão da resistência Cr é eletricamente conectada ao quarto nó N4, e a conexão do disco Cd é eletricamente conectada à fonte de tensão V. Deste modo, o circuito de proteção é configurado para, por meio do protetor térmico único Pu, realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt, ao desconectar simultaneamente o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 (em paralelo ao enrolamento auxiliar A) da fonte de tensão V, dado o aquecimento do disco bimetálico Db, que desconecta eletricamente a conexão comum Cc da fonte de tensão. De maneira simplificada, se pode afirmar que o dispositivo de proteção para motor de indução monofásico bivolt previsto na presente invenção compreende um disco bimetálico Db, uma resistência de aquecimento Ra, uma conexão do disco Cd eletricamente conectada ao disco bimetálico Db, uma conexão comum Cc eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra e ao disco bimetálico Db e uma conexão da resistência Cr eletricamente conectada à resistência de aquecimento Ra, em que o motor de indução
monofásico bivolt compreende ao menos um primeiro enrolamento principal M1 e um segundo enrolamento principal M2.
A conexão comum Cc é eletricamente conectada ao primeiro enrolamento principal M1 e a conexão da resistência Cr é eletricamente conectada ao segundo enrolamento principal M2, e a conexão do disco Cd é eletricamente conectada a uma fonte de tensão V. O dispositivo de proteção é configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt ao desconectar, simultaneamente, o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 da fonte de tensão V, dado o aquecimento do disco bimetálico Db, que desconecta eletricamente a conexão comum Cc da fonte de tensão.
A figura 6, por sua vez, ilustra um motor de indução monofásico bivolt, sendo o motor eletricamente alimentado por meio de uma fonte de tensão V, e compreendendo um primeiro enrolamento principal M1 conectado a um primeiro conector Co1 e a um segundo conector Co2, um segundo enrolamento principal M2 conectado a um terceiro conector Co3 e a um quarto conector Co4, um enrolamento auxiliar A conectado ao quarto conector Co4 e a um quinto conector Co5, o quinto conector Co5 sendo seletivamente conectado ao terceiro conector Co3.
O motor é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, ao seletivamente conectar o primeiro conector Co1 ao terceiro conector Co3, e o segundo conector Co2 ao terceiro conector Co3 ou ao quarto conector Co4, em que:
(i) na primeira configuração, há contato elétrico entre o primeiro conector Co1 e o terceiro conector Co3 e entre o segundo conector Co2 e o quarto conector Co4, e não há contato elétrico entre o segundo conector Co2 e o terceiro conector Co3, sendo que o primeiro enrolamento principal M1 , o segundo enrolamento principal M2 e o enrolamento auxiliar A ficam conectados em paralelo; e
(ii) na segunda configuração, não há contato elétrico entre o primeiro conector Co1 e o terceiro conector Co3 e entre o segundo conector Co2 e o quarto conector Co4, e há contato elétrico entre o segundo conector Co2 e o ter-
ceiro conector Co3, sendo que o primeiro enrolamento principal M1 e o segundo enrolamento principal M2 ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal M2.
O motor compreende, ainda, um protetor térmico único Pu, eletricamente conectado à fonte de tensão V e ao quarto conector Co4 na configuração em que os enrolamentos M1 e M2 estão em série, e eletricamente conectado à fonte de tensão V, ao quarto conector Co4 e ao segundo conector Co2 na configuração em que os enrolamentos M1 e M2 estão em paralelo.
Preferencialmente, o motor de indução monofásico bivolt é um motor para compressores herméticos de refrigeradores, que compreende uma carcaça hermética que possui um conector hermético compreendendo os cinco conectores Co1 , Co2, Co3, Co4, Co5.
Por fim, a figura 7 mostra um sistema de controle e proteção 7 para um motor de indução monofásico bivolt de acordo com a presente invenção, que compreende uma unidade de comando 6 e chaves R1 , R2, R3, preferencialmente chaves eletromecânicas como, por exemplo, relés.
Este sistema de controle e proteção é configurado para realizar a seleção de contato entre os conectores Co1 , Co2, Co3, Co4, Co5 para determinar a configuração correta para o funcionamento do motor de indução monofásico bivolt dependendo da tensão presente na fonte de tensão V. O motor de indução monofásico bivolt é produzido, assim, para funcionar corretamente em duas tensões distintas, por exemplo, 110V e 220V, e o sistema de controle e proteção da presente invenção detecta e seleciona a forma correta de funcionamento, por exemplo, a primeira configuração para uma fonte de tensão V com 110V, e a segunda configuração para um fonte de tensão de 220V.
Deste modo, o sistema realiza a seleção de contato entre os conectores Co1 , Co2, Co3, Co4, Co5 por meio das chaves R1 , R2, R3, e compreende adicionalmente um relê de partida R, configurado para seletivamente conectar o quinto conector Co5 ao terceiro conector Co3 durante a partida do motor de indução monofásico bivolt. Deste modo, a unidade de comando 6 é
configurada para, direta ou indiretamente, determinar a tensão presente na fonte de tensão V e ligar ou desligar as chaves R1 , R2, R3 e o relê de partida R de acordo com a construção do motor de indução monofásico para seu correto funcionamento.
A presente invenção é, preferencialmente, aplicada a motores de indução monofásicos bivolt, geralmente utilizados em compressores herméticos de refrigeradores. Deste modo, a presente invenção supera os problemas do estado da técnica, provendo um circuito e um dispositivo de proteção para motores bivolt que protege de maneira eficiente duas bobinas principais M1 , M2 de um motor de indução monofásico bivolt. Ainda, este o circuito e o dispositivo de proteção da presente invenção possuem um pequeno espaço físico e menor custo, podendo ser utilizados em compressores de refrigeração sem prejuízos relativos à adaptação deste compressor aos sistemas de refrigeração.
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.
Claims
1. Circuito de proteção para motor de indução monofásico bivolt, compreendendo:
um primeiro enrolamento principal (M1) conectado a um primeiro nó (N1) e a um segundo nó (N2),
um segundo enrolamento principal (M2) conectado a um terceiro nó (N3) e a um quarto nó (N4),
uma primeira chave (R1) conectada entre o primeiro nó (N1) e o terceiro nó (N3),
um enrolamento auxiliar (A) conectado a um relê de partida (R) e ao quarto nó (N4), o relê de partida (R) conectado também ao terceiro nó (N3), sendo que o enrolamento auxiliar (A) é configurado de modo a ser conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal (M2),
uma segunda chave (R2) conectada entre o terceiro nó (N3) e o segundo nó (N2),
uma terceira chave (R3) conectada entre o segundo nó (N2) e o quinto nó (N5), e
uma fonte de tensão (V) conectada entre o primeiro nó (N1) e o quinto nó (N5);
sendo que o circuito é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações, em que
na primeira configuração, a primeira chave (R1) e a terceira chave (R3) estão ligadas, e a segunda chave (R2) está desligada, e o primeiro enrolamento principal (M1), o segundo enrolamento principal (M2) e o enrolamento auxiliar (A) ficam conectados em paralelo;
na segunda configuração, a primeira chave (R1) e a terceira chave (R3) estão desligadas, e a segunda chave (R2) está ligada, o primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo enrolamento principal (M2) ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar (A) fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal (M2),
o circuito caracterizado pelo fato de compreender um protetor térmico único (Pu), eletricamente conectado à fonte de tensão (V), à terceira chave (R3) e ao quarto nó (N4).
2. Circuito de proteção de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de o protetor térmico compreender um disco bimetálico (Db), uma resistência de aquecimento (Ra), uma conexão do disco (Cd) eletricamente conectada ao disco bimetálico (Db), uma conexão comum (Cc) eletricamente conectada à resistência de aquecimento (Ra) e ao disco bimetálico (Db) e uma conexão da resistência (Cr) eletricamente conectada à resistência de aquecimento (Ra).
3. Circuito de proteção de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a conexão comum (Cc) ser eletricamente conectada à terceira chave (R3), a conexão da resistência (Cr) ser eletricamente conectada ao quarto nó (N4) e a conexão do disco (Cd) ser eletricamente conectada à fonte de tensão (V).
4. Circuito de proteção de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o protetor térmico sendo configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt ao desconectar simultaneamente o primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo enrolamento principal (M2) da fonte de tensão (V) dado o aquecimento do disco bimetálico (Db).
5. Circuito de proteção de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o aquecimento do disco bimetálico (Db) desconectar eletricamente a conexão comum (Cc) da fonte de tensão (V).
6. Dispositivo de proteção para motor de indução monofásico bivolt, o dispositivo de proteção compreendendo um disco bimetálico (Db), uma resistência de aquecimento (Ra), uma conexão do disco (Cd) eletricamente conectada ao disco bimetálico (Db), uma conexão comum (Cc) eletricamente conectada à resistência de aquecimento (Ra) e ao disco bimetálico (Db) e uma conexão da resistência (Cr) eletricamente conectada à resistência de aquecimento (Ra);
o motor de indução monofásico bivolt compreendendo ao menos um primeiro enrolamento principal (M1) e um segundo enrolamento principal (M2);
o dispositivo de proteção sendo caracterizado pelo fato de a conexão comum (Cc) ser eletricamente conectada ao primeiro enrolamento principal (M1) e a conexão da resistência (Cr) ser eletricamente conectada ao segundo enrolamento principal (M2) e a conexão do disco (Cd) ser eletricamente conectada a uma fonte de tensão (V);
o dispositivo de proteção sendo configurado para realizar a proteção térmica do motor de indução monofásico bivolt ao desconectar simultaneamente o primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo enrolamento principal (M2) da fonte de tensão dado o aquecimento do disco bimetálico (Db).
7. Dispositivo de proteção de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o aquecimento do disco bimetálico (Db) desconectar eletricamente a conexão comum (Cc) da fonte de tensão.
8. Dispositivo de proteção de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de ser utilizado em compressores herméticos.
9. Dispositivo de proteção de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ser utilizado em compressores herméticos de refrigeradores.
10. Motor de indução monofásico bivolt, compreendendo:
um primeiro enrolamento principal (M1) conectado a um primeiro conector (Co1) e a um segundo conector (Co2),
um segundo enrolamento principal (M2) conectado a um terceiro conector (Co3) e a um quarto conector (Co4),
um enrolamento auxiliar (A) conectado ao quarto conector (Co4) e a um quinto conector (Co5), o quinto conector (Co5) sendo seletivamente conectado ao terceiro conector (Co3),
sendo que o motor é operativo em uma primeira e em uma segunda configurações ao seletivamente conectar o primeiro conector (Co1) ao terceiro conector (Co3), e o segundo conector (Co2) ao terceiro conector (Co3) ou ao quarto conector (Co4), em que
na primeira configuração, há contato elétrico entre o primeiro conector (Co1) e o terceiro conector (Co3) e entre o segundo conector (Co2) e o quarto conector (Co4), e não há contato elétrico entre o segundo conector (Co2) e o terceiro conector (Co3), sendo que o primeiro enrolamento principal (M1), o
segundo enrolamento principal (M2) e o enrolamento auxiliar (A) ficam conectados em paralelo;
na segunda configuração, não há contato elétrico entre o primeiro conector (Co1) e o terceiro conector (Co3) e entre o segundo conector (Co2) e o quarto conector (Co4), e há contato elétrico entre o segundo conector (Co2) e o terceiro conector (Co3), sendo que o primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo enrolamento principal (M2) ficam conectados em série e o enrolamento auxiliar (A) fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrolamento principal (M2),
o motor de indução monofásico bivolt sendo eletricamente alimentado por meio de uma fonte de tensão (V),
o motor de indução monofásico bivolt caracterizado pelo fato de compreender um protetor térmico único (Pu),
eletricamente conectado à fonte de tensão (V) e ao quarto conector (Co4) na primeira configuração, e eletricamente conectado à fonte de tensão (V), ao quarto conector (Co4) e ao segundo conector (Co2) na segunda configuração.
11. Motor de indução monofásico bivolt de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o motor de indução monofásico bivolt possuir uma carcaça hermética.
12. Motor de indução monofásico bivolt de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado pelo fato de a carcaça hermética compreender um conector hermético, que possui o primeiro, segundo, terceiro, quarto e quinto conectores (Co1 , Co2, Co3, Co4, Co5).
13. Sistema de controle e proteção para um motor de indução monofásico bivolt como definido em uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de ser configurado para realizar a seleção de contato entre o primeiro, segundo, terceiro, quarto e quinto conectores (Co1 , Co2, Co3, Co4, Co5) para determinar a configuração correta para o funcionamento do motor de indução monofásico bivolt dependendo da tensão presente na fonte de tensão (V).
14. Sistema de controle e proteção para um motor de indução monofásico bivolt como definido na reivindicação 13, caracterizado pelo fato de realizar a seleção de contato entre o primeiro, segundo, terceiro, quarto e quinto conectores (Co1 , Co2, Co3, Co4, Co5) por meio de uma primeira, segunda e terceira chaves (R1 , R2, R3) eletromecânicas.
15. Sistema de controle e proteção para um motor de indução monofásico bivolt como definido na reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um relê de partida (R), configurado para seleti- vamente conectar o quinto conector (Co5) ao terceiro conector (Co3) durante a partida do motor de indução monofásico bivolt.
16. Compressor caracterizado pelo fato de compreender um circuito de proteção como definido em uma das reivindicações 1 a 5, um dispositivo de proteção como definido nas reivindicações 6 a 9, um motor de indução monofásico bivolt como definido nas reivindicações 10 a 12 ou um sistema de controle e proteção como definido nas reivindicações 13 a 15.
17. Refrigerador caracterizado pelo fato de compreender um circuito de proteção como definido em uma das reivindicações 1 a 5, um dispositivo de proteção como definido nas reivindicações 6 a 9, um motor de indução monofásico bivolt de como definido nas reivindicações 10 a 12, um sistema de controle e proteção como definido nas reivindicações 13 a 15 ou um compressor como definido na reivindicação 16.
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