BRPI0715399A2

BRPI0715399A2 - comutador de resposta tÉrmica

Info

Publication number: BRPI0715399A2
Application number: BRPI0715399-6A
Authority: BR
Inventors: Ueda Yoshihisa; Koike Takeo; Urano Mitsuhiro; Sato Shigemi
Original assignee: Ubukata Industries Co., Ltd.
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2013-06-25
Also published as: CA2660140A1; US20090315666A1; EP2051274A4; BRPI0715399B1; CN101501802B; CN101501802A; EP2051274A1; EP2051274B1; CA2660140C; US8902038B2; WO2008018516A1; MY158650A; MX2009001484A; RU2394299C1; JPWO2008018516A1; KR101053724B1; KR20090048609A; JP5001279B2

Abstract

COMUTADOR DE RESPOSTA TÉRMICA. A presente invenção refere-se a um comutador de resposta térmica que inclui um recipiente hermético (2) incluindo uma carcaça metálica (3) e uma placa cabeçote (4), no mínimo um pino terminal condutor (1OA, 1OB) fixado de maneira hermética no furo vazado (4A, 4B), um contato fixo (8) fixado ao pino terminal (1OA, 1OB) no recipiente (2), uma placa de resposta térmica (6) que tem uma extremidade conectada e fixada a uma superfície interna do recipiente (2), e que inverte uma direção de curvatura em uma temperatura predeterminada, e no mínimo um contato móvel (7) preso à outra extremidade da placa de resposta térmica (6). Cada um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) inclui um contato de sistema prata-óxido de cádmio, e o recipiente (2) é enchido com um gás que contém hélio que se situa desde 50% até 95%, de modo que uma pressão interna do recipiente (2) se situe desde 0,38 até 0,68 atmosfera na temperatura ambiente.

Description

Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "COMUTA- DOR DE RESPOSTA TERMICA".

Campo Tecnico

A presente invengao refere-se a um comutador de resposta ter- mica que tern um mecanismo de comutagao de contato que utiliza uma placa de resposta termica tal como um bimetal em um recipiente hermetico. Tecnica Antecedente

Comutadores de resposta termica deste tipo estao divulgados na Patente Japonesa Numero 2.519.531 (documento da tecnica precede rite 1) e Publica?5es de Pedido de Patente Japonesa JP-A-H10-144189 (docu- mento da tecnica precedente 2)，JP-A-2002-352685 (documento da tecnica precedente 3) e JP-A-2003-59379 (documento da tecnica precedente 4). O comutador de resposta termica descrito em cada documento compreende uma placa de resposta termica fornecida em um recipiente hermetico que compreende uma carcaga metalica e uma placa cabegote. A placa de res- posta termica inverte uma sua direpao de curvatura a uma temperatura pre- determinada. Um pino terminal eletricamente condutor e inserido atraves da placa cabegote e fixado de maneira hermetica atraves de um enchimento eletricamente isolante tal como vidro. Um contato fixo e Iigado diretamente ou atraves de um suporte a uma extremidade distal do pino terminal Iocali- zado no recipiente hermetico. Alem disso, a placa de resposta termica tem uma extremidade fixada atraves de um suporte a uma superficie interna do recipiente hermetico e a outra extremidade a qual um contato movel e preso. O contato movel constitui um contato de comutagao com ο contato fixo. O comutador de resposta termica e montado em uma carcaga

fechada de um compressor eletrico hermetico para ser com isto utilizado como um protetor termico para um motor eletrico do compressor. Neste ca- so, enrolamentos do motor sao conectados ao pino terminal ou a placa ca- begote. A placa de resposta termica inverte a diregao de curvatura quando uma temperatura ao redor do comutador de resposta termica se torna inusi- tadamente elevada ou quando uma corrente anormal escoa no motor. Quan-

do a temperatura cai para ou abaixo de um valor predeterminado, os contatos sao novamente fechados, de tal modo que ο motor do compressor e energi- zado.

Descricao da Invencao Problemas Superados pela Invencao O comutador de resposta termica e necessario para abrir os

contatos quando de cada ocorrencia da condigao anormal anteriormente mencionada, ate que uma maquina de refrigeragao ou condicionador de ar no qual ο compressor e construido alcanga um final de vida do produto. O comutador de resposta termica precisa cortar corrente extremamente maior do que uma corrente classificada do motor, particularmente quando um mo- tor e acionado em uma condigao de rotor travado ou quando um curto- circuito ocorre entre os enrolamentos do motor. Quando a corrente que tern uma tal grande condutividade e cortada pela abertura de contatos, ο arco e gerado entre os contatos, pelo que, as superficies de contato sao danifica- das pelo calor devido ao arco. A soldagem de contatos ocorre quando a co- rn utagao de contatos excede um niimero de operag5es garantido. Com reIa- ?ao a isto, para que um trajeto eletrico possa ser cortado, mesmo quando da ocorrencia de soldagem de contato para a finalidade de impedir anormalida- de secundaria, medidas de seguranga duplas e de protegao sao tomadas quando necessario (uma porgao de fusao de um aquecedor descrito em do- cumentos da tecnica precedente 1 e 2, por exemplo).

Para que um niimero de operagoes garantido de vezes de co- rn utagao de contato possa ser melhorado, e considerada uma estrutura na qual a dimensao dos contatos e aumentada para a finalidade de aumentar a capacidade termica, pelo que, a ocorrencia de soldagem de contato e redu- zida mesmo quando da ocorrencia de arco. Alem disso, e considerada uma outra estrutura na qual a dimensao da placa de resposta termica e aumenta- da, de modo que uma forga que separa os contatos um do outro e aumenta- da. Contudo, quando qualquer construgao e empregada, ο comutador de resposta termica poderia se tornar maior em dimensao, pelo que, se tornaria dificil montar ο comutador de resposta termica na carcaga hermetica do

compressor. Adicionalmente, ο comutador de resposta termica desejado se- ra aplicado a motores para compressores com grande capacidade termica, enquanto a dimensao do comutador de resposta termica e reduzida.

Um objetivo da presente invengao e fornecer um comutador de resposta termica que seja pequeno em dimensao e ten ha durabilidade e de- sempenho de corte de corrente elevados. Meios para Superar ο Problema

A presente invengao fornece um comutador de resposta termica utilizado para cortar corrente CA que escoa atraves de um motor de com- pressor, com ο comutador de resposta termica compreendendo um recipien- te hermeticamente vedado que inclui uma carcaga metalica e uma placa ca- begote presa de maneira hermetica a uma extremidade aberta da carcaga, no minimo um pino terminal condutor inserido atraves de um furo vazado formado atraves da placa cabegote e fixado de maneira hermetica no furo vazado por um enchimento eletricamente isolante, um contato fixo fixado ao pino terminal no recipiente, uma placa de resposta termica que tem uma das duas extremidades conectada de maneira condutora e fixada a uma superfi- cie interna do recipiente e formada para uma forma de prato por meio de estiramento de modo a inverter uma diregao de curvatura em uma tempera- ture predeterminada, no minimo um contato movel preso a outra extremida- de da placa de resposta termica e que constituem no minimo um par de con- tatos de comutagao juntamente com ο contato fixo, no qual cada um do con- tato fixo e do contato movel compreende um contato de sistema prata-oxido de cadmio e ο recipiente e enchido como um gas que contem helio se situ- ando desde 50% ate 95%, de modo que uma pressao interna do recipiente se situe desde 0,38 atmosfera ate 0,68 atmosfera na temperatura ambiente. Efeito da Invencao

De acordo com a invengao ο comutador de resposta termica e resistente a dano local devido a arco, uma vez que ο arco gerado pela aber- tura dos contatos se move sobre cada contato. Consequentemente, ο comu- tador de resposta termica tem uma durabilidade melhorada e pode alcangar um desempenho eIevado de corte de corrente mesmo embora ο comutador de resposta termica tenha uma dimensao menor. Breve Descricao dos Desenhos

A figura 1 e uma segao longitudinal de um comutador de respos- ta termica de uma modalidade de acordo com a presente invengao;

a figura 2 e uma segao transversal feita ao Iongo da Iinha Il-Il na

figura 1 ；

a figura 3 e uma vista lateral do comutador de resposta termica a figura 4 e uma vista em planta do comutador de resposta ter- mica;

a figura 5 e um grafico que mostra resultados de um teste de du- rabilidade no caso onde uma pressao de carga de gas e variada;

a figura 6 mostra condigoes superficiais de um contato movel A e de um contato fixo B depois do final do teste de durabilidade no caso onde a pressao de carga de gas esta em 0,5 atmosfera, respectivamente;

a figura 7 e uma vista similar a figura 6 no caso onde a pressao de carga de gas esta em 0,7 atmosfera, respectivamente;

a figura 8 e uma vista similar a figura 6 no caso onde a pressao de carga de gas esta em 1,0 atmosfera, respectivamente; e

a figura 9 e uma vista similar a figura 6 no caso onde a pressao de carga de gas esta em 1,3 atmosfera, respectivamente. Explicacao de Simbolos de Referencia

O simbolo de referencia 1 indica um comutador de resposta termica, 2 um recipiente hermetico, 3 uma carcaga, 4 uma placa cabegote, 6 uma placa de resposta termica, 7 um contato movel, 8 um contato fixo, 9 um enchimento, e 10A e 10B pinos terminals condutores. Melhor Modo de Realizar a Invencao

Uma modalidade sera descrita com referencia aos desenhos. A presente invengao e aplicada a um protetor termico para um motor eletrico de um compressor na modalidade. As figuras 3 e 4 sao vistas lateral e em planta de um comutador de resposta termica respectivamente, a figura 1 e uma sua segao longitudinal e a figura 2 e uma segao transversal feita ao Iongo da Iinha Il-Il na figura 1. O comutador de resposta termica 1 compre-

ende um recipiente vedado hermeticamente 2 que inclui uma carcaga meta- Iica 3 e uma placa cabegote 4. A carcaga 3 e formada para ο interior de uma forma de domo alongado estirando uma placa de ferro ou similar por meio de uma prensa de modo a ter ambas as extremidades no sentido do compri- mento cada uma formada em uma forma substancialmente esferica e uma porgao intermediaria que conecta as extremidades. A placa cabegote 4 e formada conformando uma placa de ferro mais espessa do que a carcaga 3 para um oval e e hermeticamente vedada a uma extremidade aberta da car- caga 3 por meio da soldagem de projegao em anel, ou similar.

Uma placa de resposta termica 6 tem uma extremidade fixada atraves de um suporte 5 feita de uma placa metalica a um interior do recipi- ente 2. A placa de resposta termica 6 e formada estirando um elemento de resposta termica tal como um bimetal ou trimetal para uma forma de prato raso e e projetada para inverter uma diregao de curvatura com uma agao de encaixe quando ο elemento de resposta termica alcanna uma temperature predeterminada. Um contato movel 7 e preso a outra extremidade da placa de resposta termica 6. Uma parte do recipiente 2 a qual ο suporte 5 e fixado, e dobrada externamente, para com isto ser deformada de modo que uma pressao de contato seja ajustavel entre ο contato fisico 7 e um contato movel 8 que sera descrito mais tarde, depois do que uma temperatura na qual a placa de resposta termica 6 inverte a diregao de curvatura pode ser calibra- da para um valor predeterminado.

A placa cabegote 4 tem dois furos vazados 4A e 4B atraves dos quais os pinos terminals eletricamente condutores 10A e 10B sao inseridos e fixados hermeticamente nos furos vazados por meio de um enchimento ele- tricamente isolante 9 tal como vidro ou similar tendo em vista um coeficiente de expansao termica por meio de uma vedagao de compressao hermetica bem conhecida. Um suporte de contato 11 e preso a uma parte do pino ter- minal 10A proximo a extremidade distal do pino dentro da carcaga 3. O con- tato fixo 8 e preso a uma parte suporte de contato 11 oposta ao contato mo- vel 7.

Cada um dos contatos movel e fixo 7 e 8 compreende ο um con-

tato de sistema prata-oxido de cadmio (Ag-CdO) que contem uma porcenta- gem predeterminada de oxido de cadmio (por exemplo, 5 ate 15% em peso). Cada contato 7 ou 8 e formado em uma estrutura de tres camadas que in- cluem uma camada intermediaria de cobre, uma camada inferior de ferro juntamente com a prata-oxido de cadmio. Cada contato tem a forma de um disco que tem um diametro que se situa desde 3 mm ate 5 mm e uma super- ficie encurvada de maneira Iigeiramente convexa (uma esfera que tem um raio de 8 mm na modalidade, por exemplo).

Um aquecedor 12 que serve como um elemento de aquecimen- to tem uma das duas extremidades fixada a uma porgao do pino terminal 10B junto a extremidade distal do pino terminal. A outra extremidade do a- quecedor 12 e fixada a placa cabegote 4. O aquecedor 12 e colocado de modo a ser substancialmente paralelo a placa de resposta termica 6 ao Ion- go do pino terminal 10B, de modo que ο calor gerado pelo aquecedor 12 e transmitido de maneira eficiente para a placa de resposta termica 6. O aquecedor 12 e dotado de uma porgao de fusao 12A que tem

uma area de segao menor do que a outra sua parte. A porgao de fusao 12A e impedida de ser fundida por uma corrente de operagao de um motor eletri- co durante uma operagao normal de um compressor, e serve como um equi- pamento a ser controlado. Alem disso, a porgao de fusao 12A e ainda impe- dida de ser derretida quando da ocorrencia de uma condigao de rotor trava- do do motor, uma vez que a placa de resposta termica 6 inverte sua diregao de curvatura para com isto abrir os contatos 7 e 8 em um curto periodo de tempo. Contudo, quando ο comutador de resposta termica 1 repete a abertu- ra e ο fechamento dos contatos por um Iongo periodo de tempo, de tal modo que ο niimero de vezes de comutagao excede um niimero garantido de ope- ragoes de comutagao, os contatos move I e fixo 7 e 8 algumas vezes sao soldados juntos, para serem com isto inseparaveis um do outro. Neste caso, quando um rotor do motor e travado, uma temperatura da porgao de fusao 12A e aumentada por uma corrente excessivamente grande, tal que a por- gao de fusao e derretida, pelo que, suprimento de energia para ο motor pode ser cortado de maneira confiavel.

O recipiente 2 e enchido com um gas que contem helio (He) que se situa desde 50% ate 95%, de modo que uma pressao interna do recipien- te 2 se situa desde 0,38 atmosfera ate 0,68 atmosfera na temperatura ambi- ente，como sera descrito mais tarde. O gas que enche ο recipiente 2 contem nitrogenio, ar seco, dioxido de carbono e similares diferentes de helio. O re- cipiente 2 e enchido com helio como um gas inerte pela razao a seguir. Isto e, helio tern uma condutividade termica tao boa que quando da ocorrencia de uma corrente excessivamente grande, um periodo de tempo (ativagao de tempo curto (S/T)) necessario para a abertura dos contatos 7 e 8 pelo calor gerado pelo aquecedor 12 pode ser encurtado como descrito no document。 da tecnica precedente 2. Alem disso, um valor de corrente de operagao mi- nimo (uma corrente de ativagao final (UTC)) pode ser aumentado quando comparado com os protetores termicos convencionais. Adicionalmente, quando a placa de resposta termica 6 e configurada de modo que ο seu va- lor de resistencia e aumentado para a finalidade de aumentar seu valor de aquecimento, ο calor gerado pela placa 6 como resultado do enchimento do recipiente 2 com helio pode ser deixado escapar de maneira eficiente. Con- sequentemente, a ativagao de tempo curto anteriormente mencionado (S/T) pode ser tornada mais longa. Contudo, uma vez que a voltagem de falha tende a ser reduzida quando uma taxa de helio carregado e aumentada, a taxa de helio carregado preferivelmente se situa desde 30% ate 95% ou, particularmente, desde 50% ate 95% no caso de um suprimento de energia comercial ordinario que se situa desde 100 V ate 260 V CA.

No enchimento 9 que fixa os pinos terminals 10A e 10B e fixado de maneira apertada um elemento isolante inorganico resistente a calor 13 que compreende ceramica e zirconia (oxido de zirconio). O elemento isolan- te, inorganico, resistente a calor 13 e configurado considerando a resistencia fisica tal como resistencia a uma descarga crescente ou resistencia a calor devido a um faiscamento. Consequentemente, mesmo quando faiscamento que ocorre durante a fusao pelo aquecedor 12 e aderido a superficie do e- Iemento isolante, inorganico, resistente a calor 13, um desempenho isolante suficiente pode ser mantido, pelo que, arco gerado entre porgoes de fusao

pode ser impedido de transigao para um espago entre ο pino terminal 10B e a placa cabegote 4 ou um espago entre os pinos terminals 10A e 10B.

Quando a corrente que escoa para ο interior do motor e uma corrente de operagao normal que inclui uma corrente de partida de curta du- ragao, os contatos 7 e 8 do comutador de resposta termica 1 permanecem fechados, de modo que ο motor continua operando. Por outro Iado, a placa de resposta termica 6 inverte a diregao de sua curvatura para abrir os conta- tos 7 e 8 , com isto cortando a corrente do motor quando uma corrente maior do que uma corrente normal escoa de maneira continua para ο interior do motor como resultado de um aumento na carga aplicada ao motor, ο motor e restringido de tal modo que uma corrente de restrigao extremamente grande escoa para ο motor de maneira continua por mais do que diversos segun- dos, ou quando a temperatura de um refrigerante na carcaga hermetica do compressor se torna extremamente elevada. Em seguida, quando a tempe- ratura interna do comutador de resposta termica 1 cai, a placa de resposta termica 6 inverte novamente a diregao de sua curvatura, de tal modo que os contatos 7 e 8 sao fechados, pelo que, energizagao do motor e reiniciada.

Em seguida, ο que segue descreve a otimizagao da estrutura do comutador de resposta termica 1 com base no teste de durabilidade. O co- mutador de resposta termica 1 utilizado como um protetor termico para ο motor do compressor necessita ο desempenho de cortar uma corrente ex- tremamente grande tal como corrente de restrigao que escoa no caso de condigao de rotor travado, ou uma corrente de curto-circuito que escoa na ocorrencia de um curto-circuito entre os enrolamentos do motor. Alem disso, ο comutador de resposta termica 1 necessita de uma durabilidade mais Ion- ga do que uma vida de produto de uma maquina de refrigeragao ou de um condicionador de ar no qual ο compressor a ser protegido e construido. Adi- cionalmente, ο comutador de resposta termica 1 precisa ser pequeno em dimensao quanto aos pontos de vista de espago de instala?ao, e de resposta a calor, uma vez que ο comutador 1 e utilizado na carcaga hermetica do compressor eletrico encerrado.

Arco e gerado entre os contatos 7 e 8 quando os contatos 7 e 8

sao abertos enquanto uma corrente indutiva excessivamente grande, tal co- mo a corrente de restrigao anteriormente mencionada, ou corrente de curto- circuito esta escoando. Para que a durabilidade (o nuimero de operagoes garantido) e desempenho de corte de corrente do comutador de resposta termica 1 possam ser melhorados, e efetivo encurtar um tempo de extinpao de arco ou reduzir dano devido ao arco. Dano devido ao arco algumas vezes se espalha nao apenas aos contatos 7 e 8, mas tambem fora dos contatos, por exemplo, a placa de resposta termica 6.

Meios conhecidos para reduzir ο tempo de extingao de arco in- cluem pressurizagao elevada ou pressurizagao extremamente baixa do gas de enchimento (formagao de vacuo), um aumento no espago entrecontatos, a montagem de uma ponta de formagao de arco, indugao magnetica de arco e extingao de arco. Contudo1 estes meios resultam em redugao significativa no rendimento de produgao, estrutura complicada e um aumento na dimen- sao do comutador de resposta termica 1. Consequentemente, os meios sao inadequados para os comutadores de resposta termica que protegem moto- res relativamente pequenos utilizados em compressores.

O comutador de resposta termica da modalidade e orientado pa- ra protegao de motores a serem acionados por um suprimento comercial de energia. Arco tern uma duragao de dez e diversos milissegundos (um meio ciclo) no mais Iongo e de di versos milissegundos em media. Entao, ο teste de durabilidade foi conduzido de modo que durabilidade elevada e desem- penho de corte de corrente elevado possam ser alcangados reduzindo ο da- no devido a arco tanto quanto possivel, porem nao reduzindo ο tempo de extingao de arco. A otimizagao estrutural foi realizada com base nos resulta- dos do teste de durabilidade.

No teste de durabilidade, uma parte superior da carcaga herme- tica do compressor, na qual ο motor e construido, e cortada e ο comutador de resposta termica 1 foi montado no compressor. Em seguida, ο compres- sor foi instalado em um banco de teste e ο comutador de resposta termica 1 repetiu uma operagao de comutagao sob a condigao que uma corrente ex- cessivamente grande escoava para ο motor.

O motor era um motor de indugao monofasico tendo uma volta- gem classificada de 220 volts (50 hertz), uma corrente classificada de 10,8 amperes e uma potencia classificada de 2320 watts. Um rotor do motor foi mantido de modo a ser impedido de rotagao. Um suprimento de energia sob teste era 240 volts, 50 hertz. O compressor foi instalado sob circunstancia de temperatura ambiente (25 °C). Uma corrente de restrigao no inicio do teste de durabilidade (quando a temperatura do motor era a temperatura ambien- te) tinha ο valor de 60 amperes. A temperatura do motor subiu como resulta- do de energizagao e de desenergizagao repetidas, alcangando equilibrio na corrente de restrigao de 49 amperes. O comutador de resposta termica 1 utilizado no teste de durabilidade tinha corrente operacional minima (UTC) se situando desde 17 amperes ate 24 amperes (120 °C) e tinha uma carac- teristica que os contatos 7 e 8 eram abertos em 3 a 10 segundos (S/T) sob escoamento de uma corrente de 54 amperes.

Uma corrente de restrigao de um motor eletrico e muitas vezes maior do que uma corrente classificada e um periodo de tempo (S/T) neces- sario para abrir os contatos 7 e 8 e reduzido para cerca de diversos segun- dos pelo aquecimento do motor, ο aquecedor 12 no comutador de resposta termica 1 e a placa de resposta termica 6, como descrito acima. Quando da abertura dos contatos 7 e 8’ uma temperatura interior do comutador de res- posta termica 1 cai gradualmente de tal modo que os contatos 7 e 8 sao no- vamente fechados em cerca de 2 minutos, pelo que, ο motor e energizado. O nijmero de operag5es de comutagao normalmente repetidas foi medido no teste de durabilidade. Em cada operagao de comutagao, energizagao pela corrente de restrigao (por di versos segundos) como resu Itado da operagao de fechamento do comutador de resposta termica 1 e desenergizagao (cerca de 2 minutos) como resultado de uma operagao de abertura do comutador de resposta termica 1.

Quando os contatos 7 e 8 sao repetidamente abertos e fecha- dos durante ο escoamento de uma corrente de rotor travado, os contatos 7 e 8 sao gradualmente danificados por arco gerado durante a abertura do con- tato, depois do que ocorre a soldagem do contato. No teste de durabilidade,

quando um tempo de energizagao excedeu 10 segundos (S/T), foi determi- nado que a soldagem de contato tinha ocorrido e ο teste era terminado. Foi observado que a placa de resposta termica 6 foi danificada pelo arco, de- pendendo da distancia entrecontatos. Alem disso, uma vez que a placa de resposta termica 6 repetiu a inversao de diregao de curvatura com agao de encaixe a cada momento de comutagao, a placa de resposta termica 6 foi algumas vezes quebrada por fadiga antes da ocorrencia de soldagem do contato, quando ο niimero de comuta?oes se tornou excessivamente gran- de.

A figura 5 mostra os resultados do teste de durabilidade no caso onde uma pressao de gas carregado para ο interior do recipiente hermetico 2 foi variada. Um eixo de abscissas indica pressao (pressao atmosferica (atm))’ e um eixo de ordenadas indica ο niimero de operagoes de comutagao contadas antes de alcangar a soldagem de contato. A figura 5 mostra valo- res medidos e uma curva de interpoIagao dos valores minimos em uma plu- ralidade de amostras. Um gas carregado compreendia 90% de helio e 10% de ar seco. Cada um dos contatos m0vel e fixo 7 e 8 era uma prata-oxido de cadmio contendo 15% em peso de oxido de cadmio e tinham uma estrutura em tres camadas que incluiam uma camada intermediaria compreendendo cobre e uma camada inferior compreendendo ferro, as camadas sendo de- positadas e comprimidas em uma estrutura de tres camada juntamente com a prata-oxido de cadmio. Cada contato era form ado na forma de um disco tendo um diametro de 4 mm e uma espessura de 0,9 mm, e tinha uma su- perficie de contato formada em uma forma esferica com um raio de 8 mm. Uma distancia entrecontatos era 0,6 mm. A placa de resposta termica 6 foi ajustada para inverter sua diregao de curvatura na direg;ao de abertura do contato na temperatura de 155 °C e na diregao de fechamento do contato na temperatura de 90 °C.

De acordo com os resultados de teste como mostrado na figura 5, ο nijmero de operagoes de comutagao era maximo (em ou acima de 20.000 vezes) na pressao de cerca de 0,5 atmosfera e era gradualmente reduzido em seguida, quando a pressao era aumentada. O nijmero de ope-

ragoes de comutagao era cerca de 18.000 vezes (valor minimo amostrado) a 0,6 atmosfera e cerca de 15.000 vezes (valor minimo amostrado) a 0,68 at- mosfera. O niimero de operag5es de comutagao foi substancialmente cons- tante a 10.000 vezes (valor minimo amostrado) quando a pressao excedeu 1 atmosfera. Por outro lado, quando a pressao foi reduzida de cerca de 0,5 atmosfera, ο niimero de operagoes de comutagao foi reduzido a uma veloci- dade de mudanga Iigeiramente maior do que no aumento de pressao. O ηύ- mero de operagoes de comutagao era cerca de 19.000 vezes (valor minimo amostrado) a 0,45 atmosfera, e cerca de 15.000 vezes (valor minimo amos- trado) a 0,38 atmosfera sendo reduzido para cerca de 2.000 vezes (valor minimo amostrado) a 0,1 atmosfera.

Mais especificamente, no comutador de resposta termica 1 com a estrutura acima descrita, no minimo 15.000 vezes, ou acima, pode ser ga- rantido como ο niimero de operagoes de comutagao quando a pressao car- regada se situa desde 0,38 atmosfera ate 0,68 atmosfera, como mostrado pela Iinha tracejada alternada Ionga e curta e seta na figura 5. Quando a pressao carregada se situa desde 0,45 atmosfera ate 0,6 atmosfera, no mi- nimo 18.000 vezes, ou acima, pode ser garantido como ο niimero de opera- g5es de comutagao. Alem disso, no minimo 20.000 vezes pode ser garantido como ο niimero de operagoes de comutagao quando a pressao carregada e 0,5 atmosfera.

As figuras 6，7，8 e 9 mostram as fotografias de superficies do contato movel 7 (A1 ate A4) e do contato fixo 8 (B1 ate B4) depois da com- pletagao do teste de durabilidade, quando a pressao carregada esta em 0,5, 0,7, 1.0 e 1，3 atmosfera, respectivamente. Quando a pressao carregada e relativamente mais elevada do que 1,0 atmosfera (figura 8) ou 1，3 atmosfera (figura 9) arco para em uma por?ao de cada contato. Consequentemente, a superficie de cada contato e derretida de maneira localizada, de tal modo que uma saliencia e formada. Pode ser considerado que a porgao da salien- cia tende a ser facilmente depositada, de tal modo que a durabilidade e re- duzida. Por outro lado, quando a pressao carregada e relativamente mais baixa que 0,5 atmosfera (figura 6) ou 0,7 atmosfera (figura 7) ο arco se move

em cada superficie de contato sem parar em uma porgao. Como resultado, pode ser considerado que a durabilidade e melhorada, uma vez que a super- ficie de contato e gasta de maneira uniforme, a formagao de saliencia e su- primida e a soldagem por contato e suprimida.

Contudo, quando a pressao carregada e reduzida de tal modo que arco tem mais facilidade de mover, existe uma possibilidade que arco possa mover para fora do espago entre os contatos 7 e 8. Quando arco ge- rado entre os contatos 7 e 8 se espalha para ο element。de resposta termica 6, a placa de resposta termica 6 e danificada, de tal modo que a durabilidade e bastante reduzida. Alem disso, voItagem de extingao insuficiente resulta em continuagao de arco mesmo em cruzamento zero de corrente. Neste ca- so a durabilidade e extremamente reduzida. Uma redugao extrema no niime- ro de operagoes de comutagao na pressao de 0,1 atmosfera na figura 5 sur- ge principalmente das duas razoes acima descritas. Consequentemente, um Iimite superior da distancia entrecontatos e ajustado como um valor que po- de impedir a transigao de arco para fora dos contatos de acordo com a redu- gao na pressao carregada. Por outro lado, um Iimite inferior da distancia en- trecontatos e determinado a partir da necessidade de assegurar a voltagem de extingao. Como resuItado da inspegao de resultados experimentais, e preferivel que ο comutador de resposta termica 1 da modalidade tenha uma distancia entrecontatos se situando desde 0,4 mm ate 1,5 mm.

Quando os contatos 7 e 8 sao abertos, a extremidade do Iado do contato movel da placa de resposta termica 6 topa contra a superficie interna da carcaga 3 durante a operagao de inversao de diregao de curvatu- ra, de modo que operagao adicional de inversao de diregao de curvatura e limitada. Por outro lado, ο comutador de resposta termica 1 pode ser cons- truido de modo a ter um espago aumentado entre a superficie interna da carcaga 3 e uma superficie superior da placa de resposta termica 6, depois do que, a operagao de inversao de diregao de curvatura e impedida de ser limitada no meio da mesma. Quando ο comutador de resposta termica 1 e construido como descrito acima, os contatos 7 e 8 podem ser separados um do outro com uma distancia maior entre eles, fazendo uso de uma forga de inversao de encaixe da placa de resposta termica 6. Embora esta construgao seja olhada como efetiva para a extingao de arco, a placa de resposta termi- ca 6 e facil de quebrar, a menos que a operagao de sua inversao seja Iimita- da, pelo que, a durabilidade da mesma e extremamente reduzida. Conse- quentemente, ο Iimite superior anteriormente mencionado da distancia en- trecontatos, 1,5 mm, e um valor estruturalmente ajustado como uma distan- cia necessaria para a extremidade lateral do contato movel da placa de res- posta termica 6 topar contra a superficie interna da carcaga 3 no meio da operagao de inversao de diregao de curvatura.

Como descrito acima, ο comutador de resposta termica 1 da modalidade compreende ο contato fixo 8 fixado ao respectivo pino terminal condutor 10A, a placa de resposta termica 6 que inverte a diregao de curva- tura de acordo com a temperatura, e ο contato movel 7 preso a extremidade Iivre da placa de resposta termica 6, estes componentes sendo encerrados no recipiente hermetico 2. Cada um dos contatos m0vel e fixo 7 e 8 compre- ende um contato de sistema prata-oxido de cadmio. O recipiente 2 e enchido com ο gas que contem helio (He) se situando desde 50% ate 95%, de modo que a pressao interna do recipiente 2 se situe desde 0,38 atmosfera ate 0,68 atmosfera na temperatura ambiente, ou mais preferivelmente desde 0,45 atmosfera ate 0,6 atmosfera. De acordo com esta construgao, ο arco gerado durante a aber-

tura dos contatos 7 e 8 se move sobre as superficies de contato de tal modo que as superficies de contato sao desgastadas de maneira uniforme. Con- sequentemente, a durabilidade pode ser melhorada, uma vez que uma ocor- rencia de soldagem de contato e suprimida. Com isto ο comutador de res- posta termica pode cortar uma corrente maior do que os comutadores de resposta termica convencionais, pelo que, ο desempenho de code de cor- rente deles pode ser melhorado. Alem disso, uma vez que ο recipiente 2 e enchido com helio que tern uma boa condutividade termica, ο periodo de tempo necessario para a abertura dos contatos 7 e 8 quando do escoamento de uma corrente excessivamente grande, tal como a corrente de restrigao, pode ser encurtado (ou aumentado dependendo da construgao) e um valor

de corrente de trabalho classificada pode ser aumentado. Alem disso, uma vez que cada um dos contatos 7 e 8 contem 5 ate 15% em peso de oxido de cadmio, a forga de soldagem e tornada bastante menor e desgaste devido ao arco e ainda mais reduzido. Uma influencia da taxa de helio carregado sobre a durabilidade do comutador e relativamente menor.

Neste caso, uma voltagem de falha pode ser assegurada na uti-

Iizagao de um suprimento de energia comercial uma vez que a distancia en- trecontatos e ajustada em um valor igual a ou acima de 0,4 mm. Alem disso, uma vez que a distancia entrecontatos e ajustada em um valor igual a ou menor do que 1,5 mm, arco pode ser impedido de se espalhar para fora do espago entre os contatos 7 e 8 tanto quanto possivel, e a redugao na durabi- lidade pode ser impedida suprimindo ο dano devido a componentes periferi- cos de arco tal como a placa de resposta termica 6. Alem disso, quando a distancia entrecontatos e ajustada em um valor igual a ou menor do que 1,5 mm, a extremidade do Iado do contato m0vel da placa de resposta termica 6 topa contra a superficie interna da carcapa 3 no meio da operagao de aber- tura de contato. Isto pode impedir um deslocamento excessivo da placa de resposta termica 6 pela operagao de inversao de dire?ao de curvatura de encaixe, e ocorrencia subsequente de vibragao, depois do que, redugao na durabilidade pode ser impedida. O disco que tern ο diametro se situando desde 3 milimetros ate

milimetros e utilizado como cada um dos contatos movel e fixo 7 e 8. A durabilidade de cada contato contra ο calor devido a arco e melhorada quando a dimensao de cada contato e aumentada. Contudo, uma vez que um material principal de cada contato e prata, custos sao aumentados de maneira consideravel. Em contraste, quando a dimensao de cada contato e pequena cada contato com uma dimensao reduzida e vantajoso em redugao de custo. Contudo, e confirmado experimentalmente que cada contato com diametro de 3 milimetros no minimo e necessario para que ο desempenho de durabilidade contra corrente de 60 amperes possa ser assegurado. As- sim, utilizar cada contato com diametro igual a ou maior do que 5 milimetros, por exemplo, com diametro de 6 milimetros, e possivel e melhora a durabili-

dade. Contudo, tal contato e impraticavel do ponto de vista de custos e de dimensao do comutador de resposta termica.

Uma vez que cada um dos contatos move I e fixo 7 e 8 tem uma superficie encurvada de maneira convexa, arco e gerado mais facilmente na parte central de cada um dos contatos 7 e 8 e transigao de arco para fora do espago entre os contatos e suprimida. Assim, a durabilidade e desempenho de corte de corrente do comutador de resposta termica 1 sao melhorados sem tornar os contatos 7 e 8 e a placa de resposta termica 6 maiores em dimensao. Consequentemente, ο comutador de resposta termica 1 pode ser facilmente abrigado na carcaga hermetica do motor de compressor e ser, consequentemente, adequado para um protetor termico para um motor de compressor.

A invengao nao deveria ser Iimitada pela modalidade descrita acima. A modalidade pode ser modificada como a seguir, por exemplo. O recipiente hermetico 2 e enchido com ο gas que contem helio se situando desde 50% ate 90%, de modo que uma pressao interna do recipiente 2 se situa desde 0,38 atmosfera ate 0,68 atmosfera na temperatura ambiente. Embora este seja um aspect。indispensavel, a distancia entrecontatos, a forma e a dimensao dos contatos 7 ou 8 nao deveriam ser Iimitadas pelas faixas numericas descritas acima. A forma do recipiente hermetico 2 nao deveria ser Iimitada a

forma de domo alongado. Por exemplo, quando uma certa resistencia pode ser alcangada fornecendo nervuras ao Iongo da diregao ao Iongo do com- primento do recipiente hermetico 2’ a forma do recipiente hermetico 2 pode ou nao ser a forma de domo alongado. Embora ο suporte 5 seja fixado a uma extremidade do recipiente hermetico 2, a placa de resposta termica 6 pode ser fixada na vizinhanga do centra do recipiente hermetico 2 quando ο comutador de resposta termica e tornado ainda menor. O suporte 5 pode ter uma forma de botao e pode ser eliminado.

O aquecedor 12 e ο element。isolante, inorganico, resistente a calor 13 pode ser fornecido como demandar a ocasiao. Embora a placa ca- begote 4 seja dotada de dois pinos terminal's 10A e 10B, somente um pino

terminal pode ser fornecido e a placa cabegote metalico 4 pode servir como ο outro terminal. Dois ou mais pares de contatos de comutagao 7 e 8 podem ser fornecidos. No minimo um dos contatos movel e fixo 7 e 8 pode ter uma su- perficie encurvada de maneira convexa. Alem disso, uma porgao plana pode ser fornecida em um topo da superficie encurvada de maneira convexa.

O motor para ο qual ο comutador de resposta termica e utilizado como ο protetor termico, nao deveria ser Iimitado ao motor de indu?ao de uma fase, porem pode incluir motores de indugao trifasicos. Alem disso, ο comutador de resposta termica pode ser aplicado a outros tipos de motores eletricos, por exemplo, motores aos quais voltagem CA e aplicada, tais como motores sincronos. Aplicabilidade Industrial

Como descrito acima, ο comutador de resposta termica da in-

vengao e Citil como um protetor termico para um motor de compressor.

Claims

1. Comutador de resposta termica que e utilizado para cortar corrente CA que escoa atraves de um motor de compressor, ο comutador de resposta termica compreendendo: um recipiente vedado de maneira hermetica (2) que inclui uma carcaga metalica (3) e uma placa cabegote (4) presa de maneira hermetica a uma extremidade aberta da carcaga (3); no minimo um pino terminal condutor (10A, 10B) inserido atra- ves de um furo vazado (4A, 4B) formado atraves da placa cabegote (4) e fixado de maneira hermetica no furo vazado (4A, 4B) por um enchimento eletricamente isolante (9); um contato fixo (8) fixado ao pino terminal (10A, 10B) no recipi- ente (2); uma placa de resposta termica (6) que tern uma ou duas extre- midades conectadas de maneira condutora e fixadas a uma superficie inter- na do recipiente (2) e formada em uma forma de prato por estiramento, de modo a inverter uma diregao de curvatura a uma temperatura predetermina- da; no minimo um contato movel (7) preso a outra extremidade da placa de resposta termica (6) e que constitui no minimo um par de contatos de comutagao juntamente com ο contato fixo (8); no qual cada um do contato fixo (8) e do contato movel (7) com- preende um contato de sistema prata-oxido de cadmio, e ο recipiente (2) e enchido com um gas que contem helio que se situe desde 50% ate 95% de modo que uma pressao interna do recipiente (2) se situa desde 0,38 atmos- fera ate 0,68 atmosfera na temperatura ambiente.

2. Comutador de resposta termica de acordo com a reivindica- ?ao 1，no qual ο recipiente (2) e enchido com ο gas de modo que a pressao interna do recipiente (2) se situe desde 0,45 atmosfera ate 0,6 atmosfera na temperatura ambiente.

3. Comutador de resposta termica de acordo com a reivindica- gao 1，no qual ο contato movel (7) e ο contato fixo (8) tern uma distancia en- tre contatos entre eles em um estado aberto, a distância entrecontatos sen- do ajustada para ou acima de 0,4 milímetro de modo que a placa de respos- ta térmica (6) tope contra a superfície interna do recipiente (2) durante uma operação de abertura de contato, de modo que uma operação subsequente da placa de resposta térmica (6) seja limitada durante uma operação de in- versão de direção de curvatura.

4. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 2, no qual o contato móvel (7) e o contato fixo (8) têm uma distância en- trecontatos entre eles em um estado aberto, a distância entrecontatos sendo ajustada em ou acima de 0,4 milímetro, de modo que a placa de resposta térmica (6) tope contra a superfície interna do recipiente (2) durante uma operação de abertura de contato, de modo que uma operação subsequente da placa de resposta térmica (6) seja limitada durante uma operação de in- versão de direção de curvatura.

5. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 1, no qual cada um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) é formado em uma forma de disco que tem um diâmetro que se situa desde 3 milíme- tros até 5 milímetros.

6. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 2, no qual cada um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) é formado em uma forma de disco que tem um diâmetro que se situa desde 3 milíme- tros até 5 milímetros.

7.Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindicação 3, no qual cada um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) é formado em uma forma de disco que tem um diâmetro que se situa desde 3 milímetros até 5 milímetros.

8. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 4, no qual cada um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) é formado em uma forma de disco que tem um diâmetro que se situa desde 3 milíme- tros até 5 milímetros.

9. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 5, no qual pelo menos um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) tem uma superfície encurvada de maneira convexa.

10. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 6, no qual no mínimo um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) tem uma superfície encurvada de maneira convexa.

11. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 7, no qual no mínimo um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) tem uma superfície encurvada de maneira convexa.

12. Comutador de resposta térmica de acordo com a reivindica- ção 8, no qual no mínimo um do contato fixo (8) e do contato móvel (7) tem uma superfície encurvada de maneira convexa.