BRPI0900624A2 - sistema de controle e proteção de motor à indução monofásico e método de controle e proteção para motor à indução monofásico - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE E PROTEçãO DE MOTOR à INDUçãO MONOFáSICO E MéTODO DE CONTROLE E ROTEçãO PARA MOTOR à INDUçãO MONOFáSICO. Presente invenção refere-se a um sistema de controle e proteção de motor à indução monofásico capaz de detectar uma condição de partida do motor a partir da observação da diferença de fases entre as correntes os enrolamentos principal e auxiliar, bem como detectar uma eventual desaceleração da máquina com base na observação da diferença de fases existentes entre a corrente que circula pelo enrolamento principal e a tensão obre a chave do enrolamento de partida. al sistema compreende pelo menos um circuito eletrónico de ontrole (20), pelo menos uma chave principal (15) e pelo menos uma chave auxiliar (25), a chave principal (15) sendo associada eletricamente a um enrolamento principal (3) do motor à indução monofásico (10), a chave auxiliar 25) sendo associada eletricamente a um enrolamento auxiliar (4) do motor à indução monofásico (10) através de um ponto de conexão elétrica (5), o circuito eletrónico de controle (20) sendo associado eletricamente a um termi- al de disparo da chave auxiliar (25) e a um terminal de disparo da chave rincipal (15), o circuito eletrónico de controle (20) sendo associado eletricamente ao ponto de conexão elétrica (5), o sistema de controle e proteção e motor à indução monofásico e o motor monofásico (10) sendo associá- eis eletricamente a uma fonte de tensão alternada (2), o circuito eletrónico e controle (20) sendo capaz de detectar uma primeira condição de movimento do motor monofásico (10) a partir de uma diferença angular de fasores medida entre as correntes que circulam através dos enrolamentos principal (3) e auxiliar (4), e capaz de detectar uma segunda condição de movimento do motor monofásico (10) a partir de uma diferença angular de fasores medida entre a corrente que circula através do enrolamento principal (3) e a tensão elétrica sobre a chave auxiliar (25).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DECONTROLE E PROTEÇÃO DE MOTOR À INDUÇÃO MONOFÁSICO EMÉTODO DE CONTROLE E PROTEÇÃO PARA MOTOR À INDUÇÃOMONOFÁSICO".

A presente invenção refere-se a um sistema de controle e prote-ção de motor à indução monofásico, capaz de detectar uma condição departida do motor a partir da observação da diferença de fases entre as cor-rentes dos enrolamentos principal e auxiliar, bem como detectar uma even-tual desaceleração da máquina com base na observação da diferença defases existente entre a corrente que circula pelo enrolamento principal e atensão sobre a chave do enrolamento de partida.

Adicionalmente, a presente invenção prevê um método de con-trole e proteção para motor à indução monofásico, capaz de detectar ascondições de funcionamento acima descritas.

Descrição do Estado Da Técnica

Atualmente, os motores elétricos são empregados em um núme-ro cada vez maior de aplicações. Especialmente para os motores de indu-ção, sabe-se que os mesmos oferecem, na maioria das vezes, uma soluçãorobusta, de simples manutenção e de baixo custo, quando comparada aouso de outros tipos de máquinas tais como um motor de corrente contínuapara a mesma aplicação.

O uso de inversores de frequeência, por exemplo, proporciona-ram, nos últimos anos, uma gama de aplicações maior para os chamadosmotores à indução.

Mais particularmente, os motores à indução monofásicos sãoamplamente utilizados em aplicações domésticas e comerciais, muito embo-ra tais máquinas sejam ainda empregadas para a geração de torque em a-plicações industriais, tais como: motocompressores, bombas, ventiladores,ferramentas, entre outras.

Uma característica extremamente relevante que deve ser obser-vada, quando do uso de motores monofásicos, diz respeito ao correto di-mensionamento da sua partida, bem como uma avaliação contínua das suascondições de funcionamento, a fim de garantir que os melhores critérios dedesempenho sejam atingidos.

Para promover a partida do motor, normalmente são utilizadosdispositivos de comando que conectam o enrolamento de partida à rede dealimentação, até que o mesmo alcance uma velocidade próxima à nominal.Quando tal condição é observada, o enrolamento de partida é desligado darede de alimentação.

Tais dispositivos de comando podem ser empregados a partir dediversas formas e configurações. Uma solução comum refere-se ao uso deum relê de partida para atuar como dispositivo de comando durante a partidado motor monofásico. Neste caso, os contatos do dito relê, após energizadopelo enrolamento principal, atuam no sentido de fornecer corrente elétricapara o enrolamento de partida do motor durante a sua fase de aceleraçãoinicial.

Uma desvantagem da referida técnica refere-se à necessidadede ajuste do relê para cada projeto de motor utilizado, tornando o projetomais complexo e vulnerável a eventuais falhas do dito dispositivo eletrome-cânico.

Uma solução alternativa do estado da técnica refere-se ao usode uma chave centrífuga, sendo esta normalmente dotada de um contatonormalmente fechado e um mecanismo sensível à força centrífuga. A referi-da chave é sensível à velocidade de giro do eixo motor, sendo a mesmaresponsável pelo desligamento do enrolamento de partida quando o motoralcança uma determinada rotação.

A solução abarcada pela chave centrífuga apresenta limitaçõesimportantes, tais como a necessidade de montagem da sua estrutura no eixomotor, ou rotor, bem como o fato de que tal solução deve levar em conta afrequeência da rede na qual o motor será instalado.

Adicionalmente, a chave centrífuga apresenta como inconveni-ente a sua fragilidade face ao desgaste, ação de partículas e eventuais con-taminantes.

Uma técnica adicional utiliza um relê de tensão para auxiliar napartida do motor, sendo o mesmo normalmente dotado de um contato nor-malmente fechado e de uma bobina sensível à tensão da rede ligada ao en-rolamento de partida do motor. Neste caso, o motor opera ainda com umcapacitor de partida.

Para a solução acima, a corrente fornecida ao enrolamento departida é controlada pelo referido contato, de modo que o enrolamento departida é mantido energizado até que o motor alcance uma rotação próximaà velocidade síncrona.

Tal como já observado, a última solução descrita acima apresen-ta como desvantagem o fato de que o dito relê deve ser dimensionado deacordo com o projeto do motor e a tensão da rede de alimentação.

Uma derivação desta técnica consiste na medição eletrônica datensão existente sobre o enrolamento de partida. Tal característica deve le-var em conta uma tensão de referência para desligar o enrolamento de par-tida após a aceleração do motor.

Uma limitação desta técnica refere-se à necessidade de adequara tensão de referência no ponto desejado para o desligamento do enrola-mento de partida, além do fato de funcionar apenas com o uso de um con-junto de capacitores de partida.

Adicionalmente, uma solução adotada pelo estado da técnica fazreferência à utilização de uma chave temporizada para o Iigamento do enro-lamento de partida por um tempo determinado. Todavia, esta técnica apre-senta como inconveniente o fato de que o tempo necessário para partir omotor depende da condição da carga e da tensão fornecida ao motor pelarede de alimentação.

O emprego de um dispositivo do tipo PTC (Positive TemperatureCoeficieni), que consiste em um resistor de baixa resistência ôhmica quandoinstalado à temperatura ambiente, interliga o enrolamento de partida à redede alimentação, a fim de fornecer corrente elétrica ao dito enrolamento, oca-sionando, por conseguinte, o aquecimento do referido dispositivo resistivo.

O dispositivo PTC interrompe a corrente fornecida ao enrola-mento de partida quando a resistência ôhmica está elevada, reflexo da ace-leração do motor monofásico e desenvolvimento da velocidade síncrona al-cançada pelo mesmo.

Uma desvantagem do uso do PTC refere-se ao fato de que emuma eventual desaceleração do motor, tal dispositivo não fornecerá novacorrente ao enrolamento de partida, provocando na sequeência, o desliga-mento do motor à indução monofásico pela atuação do dispositivo de prote-ção térmica do motor. Neste caso, deve-se aguardar o resfriamento do dis-positivo PTC, a fim de promover nova partida do motor.

Outras soluções do estado da técnica, tal como aquela reveladapela patente norte-americana US 5808441, refere-se à soluções adicionaispara o controle e proteção de motores elétricos.

A patente US 5808441 faz referência a um sistema microproces-sado para o controle de motor, com a finalidade de monitorar e controlar apartida e operação normal de um motor monofásico.

Tal controle é efetuado através da diferença de fases medidaentre a tensão da rede e a tensão entre os enrolamentos principal e auxiliar.

Mais particularmente, a invenção descrita no documento US5808441 descreve um sistema de controle de motor para compressor ouaparelhos de refrigeração.

Uma desvantagem da referida técnica norte-americana refere-seao fato de que o dito sistema está ligado diretamente à rede de alimentação,o que ocasiona, em muitos casos, um funcionamento inadequado do motorem função de interferências ou ruídos existentes na linha de alimentação.

Uma desvantagem adicional da técnica apresentada no docu-mento US 5808441 refere-se ao uso de sensores adicionais para medir adiferença de fases acima descrita.

Com base no acima exposto, a presente invenção oferece umsistema de controle e proteção de motor à indução monofásico inovadorfrente às técnicas anteriores, capaz de prever, eficientemente, uma condiçãode partida da máquina, bem como avaliar uma condição de desaceleraçãodo motor. Tais características são alcançadas a partir de um arranjo não as-sociado diretamente à rede de alimentação, sendo o mesmo capaz de evitaruma eventual interferência de ruídos da rede, além de não fazer uso de sen-sores adicionais.

Objetivos da Invenção

Um primeiro objetivo da presente invenção é propor um sistemade controle e proteção de motor à indução monofásico, capaz de detectaruma condição de partida do motor a partir da observação da diferença defases entre as correntes dos enrolamentos principal e auxiliar, bem comodetectar uma eventual desaceleração da máquina com base na observaçãoda diferença de fases existentes entre a corrente que circula pelo enrola-mento principal e a tensão sobre a chave do enrolamento de partida.

Um segundo objetivo da presente invenção é propor um métodode controle e proteção para motor à indução monofásico, capaz de detectaras condições de partida e desaceleração da máquina.

Breve Descrição da Invenção

O primeiro objetivo da presente invenção é alcançado através daprovisão de um sistema de controle e proteção de motor à indução monofá-sico compreendendo pelo menos um circuito eletrônico de controle, pelomenos uma chave principal e pelo menos uma chave auxiliar, a chave prin-cipal sendo associada eletricamente a um enrolamento principal do motor àindução monofásico, a chave auxiliar sendo associada eletricamente a umenrolamento auxiliar do motor à indução monofásico através de um ponto deconexão elétrica, o circuito eletrônico de controle sendo associado eletrica-mente a um terminal de disparo da chave auxiliar e a um terminal de disparoda chave principal, o circuito eletrônico de controle sendo associado eletri-camente ao ponto de conexão elétrica, o sistema de controle e proteção demotor à indução monofásico e o motor monofásico sendo associáveis eletri-camente a uma fonte de tensão alternada, o circuito eletrônico de controlesendo capaz de detectar uma primeira condição de movimento do motormonofásico a partir de uma diferença angular de fasores medida entre ascorrentes que circulam através dos enrolamentos principal e auxiliar, e capazde detectar uma segunda condição de movimento do motor monofásico apartir de uma diferença angular de fasores medida entre a corrente que cir-cuia através do enrolamento principal e a tensão elétrica sobre a chave auxi-liar.

O segundo objetivo da presente invenção é alcançado atravésda provisão de um método de controle e proteção de motor à indução mono-fásico, o motor à indução monofásico compreendendo um enrolamento prin-cipal e um enrolamento auxiliar, os enrolamentos principal e auxiliar sendoassociáveis respectivamente às chaves principal e auxiliar, as chaves princi-pal e auxiliar sendo dotadas respectivamente de terminais de disparo cada,o dito método compreendendo as seguintes etapas:

- conectar eletricamente os enrolamentos principal e auxiliar domotor monofásico a uma primeira extremidade das chaves principal e auxili-ar respectivamente;

- conectar as chaves principal e auxiliar a um circuito eletrônicode controle através dos terminais de disparo das respectivas chaves;

- conectar eletricamente o circuito eletrônico de controle a umponto de conexão elétrica existente entre uma conexão do enrolamento departida e a chave auxiliar;

- conectar eletricamente o motor à indução monofásico, o circui-to eletrônico de controle e uma segunda extremidade das chaves principal eauxiliar a uma fonte de tensão alternada;

- se os enrolamentos principal e auxiliar forem ligados pelo cir-cuito eletrônico de controle, através dos terminais de disparo das chavesprincipal e auxiliar, monitorar após o ligamento, através do circuito eletrônico,uma diferença angular de fases existente entre as correntes que circulampelos enrolamentos principal e auxiliar, através das tensões existentes sobreos terminais de disparo;

- se a diferença angular de fases, medida pelo circuito eletrônicode controle, entre as correntes que circulam pelos enrolamentos principal eauxiliar, for superior a 40 graus, desligar o enrolamento auxiliar e manter oenrolamento principal ligado;

- se o enrolamento auxiliar estiver ligado e o enrolamento auxiliarestiver desligado, monitorar, através do circuito eletrônico de controle, a dife-rença angular de fases existente entre a corrente que circula pelo enrola-mento principal e a tensão sobre a chave auxiliar; e

- se a diferença angular de fases existente entre a corrente quecircula pelo enrolamento principal e a tensão sobre a chave auxiliar, para oenrolamento auxiliar desligado, for substancialmente inferior a 40 graus, apartir da medição realizada pelo circuito eletrônico de controle, desligar oenrolamento principal.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será descrita a seguir em maiores detalhes,com referência aos desenhos anexos, nos quais:

Figura 1 - representa um gráfico destacando as principais condi-ções de operação de um motor monofásico;

Figura 2 - representa uma vista esquemática do sistema oraproposto para o controle e proteção de um motor à indução monofásico, con-forme os ensinamentos da presente invenção;

Figura 3 - representa uma vista esquemática da diferença defases entre as correntes que circulam pelos enrolamentos principal e auxiliarem duas condições de operação;

Figura 4 - representa uma segunda vista esquemática da dife-rença de fases entre a corrente que circula pelo enrolamento principal e atensão sobre a chave auxiliar;

Figura 5 - representa uma vista esquemática de algumas formasde onda (tensão e corrente) presentes no sistema;

Figura 6 - representa uma segunda vista esquemática destacan-do o ângulo de fases entre tensões de disparo das chaves do sistema; e

Figura 7 - representa uma terceira vista esquemática destacandoa diferença de fases entre a tensão nos terminais de disparo da chave prin-cipal e a tensão sobre os terminais da chave do enrolamento auxiliar.

Descrição Detalhada das Figuras

Como mencionado anteriormente, o objeto de invenção ora pro-posto oferece um sistema de controle e proteção de motor à indução mono-fásico, capaz de prever, de forma eficiente, uma condição de partida da má-quina, bem como uma condição de desaceleração do motor.

Tais características são alcançadas a partir de um arranjo ele-trônico não associado diretamente à rede de alimentação, o que confere aomesmo maior imunidade a ruídos, além de não fazer uso de sensores adi-cionais para detectar as condições de operação supracitadas.

Sabe-se que os motores à indução monofásicos compreendem,essencialmente, um enrolamento principal 3 e um enrolamento auxiliar, oude partida, 4.

Normalmente, os enrolamentos principal 3 e auxiliar 4 são co-nectados a uma fonte de tensão alternada por meio de chaves. Tais chavescomandam a operação do motor em condições de partida e regime da má-quina.

A figura 1 ilustra, por meio de um gráfico, as principais condiçõesde operação de um motor à indução monofásico 10, ou simplesmente motormonofásico 10, objeto da presente invenção.

Mais particularmente, a figura 1 mostra a curva do torque desen-volvido pelo motor, quando o enrolamento principal 3, ou os dois enrolamen-tos do motor, está ligado à fonte de tensão alternada 2.

Quando os enrolamentos principal 3 e auxiliar 4 estão ligados àfonte de tensão alternada 2, o motor monofásico 10 desenvolve um torquemais elevado (T(lp + Ia)), tal como ilustrado em uma primeira condição deoperação do motor 100 da figura 1, a fim de executar a sua partida. A se-gunda condição de operação 200 do motor monofásico 10, também ilustradana figura 1, representa o seu funcionamento no momento em que apenas oenrolamento principal 3 está ligado.

A mesma figura mostra ainda a terceira condição de operação300 do motor, sendo este o momento ideal para o desacoplamento do enro-lamento auxiliar 4, após a sua partida. A terceira condição de operação 300refere-se ao momento em que o motor monofásico 10 atingiu a condição detorque máximo, sendo possível neste instante, desligar o enrolamento auxiliar 4.

A figura 2 ilustra o sistema de controle e proteção do motor àindução monofásico, conforme os ensinamentos da presente invenção.

A partir da figura 2 é possível notar que o sistema compreende,além do próprio motor monofásico 10, pelo menos um circuito eletrônico decontrole 20, pelo menos uma chave principal 15 e pelo menos uma chaveauxiliar 25.

Cabe informar que o circuito eletrônico de controle 20 pode serconstituído por um circuito, ou dispositivo semicondutor, microcontrolado, ouainda microprocessado, capaz de executar um software de avaliação do sta-tus de operação do motor conforme as condições de operação ora previstas.

Adicionalmente, é previsto na presente invenção que tal circuitoeletrônico de controle 20 seja provido de dispositivos periféricos, tais comoelementos de memória e/ou portas de comunicação de dados, a fim de ar-mazenar o programa do usuário, bem como disponibilizar dados para outrosdispositivos.

Trata-se, na presente invenção, de um circuito eletrônico de con-trole 20 capaz de tomar a decisão de ligar, ou desligar, um determinado en-rolamento do motor monofásico 10, conforme as condições de operação es-timadas pelo mesmo.

Mais particularmente, e como já mencionado, tais condições es-tão relacionadas ao momento de partida do motor monofásico 10, ou ainda omomento em que o mesmo está em desaceleração.

A figura 2 mostra ainda que a chave principal 15 está associadaeletricamente a um enrolamento principal 3 do motor monofásico 10, sendoa chave auxiliar 25 associada eletricamente a um enrolamento auxiliar 4 domotor monofásico 10, através de um ponto de conexão elétrica 5.

O circuito eletrônico de controle 20 está associado eletricamenteao ponto de conexão elétrica 5, como mostra a figura 2. Como pode ser no-tado ainda pela figura 2, o sistema de controle e proteção de motor à indu-ção monofásico e o motor monofásico 10 são associáveis eletricamente auma fonte de tensão alternada 2, a fim de prover energia elétrica suficientepara a partida e operação em regime do motor 10.

O circuito eletrônico de controle 20 está associado à fonte detensão alternada 2 através do primeiro terminal de fonte 14, tal como ilustra-do na figura 2.

Uma característica essencial e inovadora da presente invençãofaz referência à detecção das condições de operação do motor monofásico 10.

Conforme os ensinamentos da presente invenção, o circuito ele-trônico de controle 20 é capaz de detectar uma primeira condição de movi-mento do motor monofásico 10, a partir de uma diferença angular de fasoresmedida entre as correntes que circulam através dos enrolamentos principal 3e auxiliar 4. A dita primeira condição de movimento é dada durante a partidae aceleração do motor monofásico 10.

A figura 3 ilustra a diferença angular de fasores, em um primeiroângulo de fases 11 e em um segundo ângulo de fases 21, entre as correntesque circulam através dos enrolamentos principal 3 e auxiliar 4.

Nota-se, a partir da figura 3, que no primeiro ângulo de fases 11a diferença angular de fasores, ou de fases, é muito reduzida, sendo este omomento de partida do motor monofásico 10. Neste instante os dois enrola-mentos do motor, principal 3 e auxiliar 4, estão ligados à fonte de tensão al-ternada 2, através das suas respectivas chaves. Trata-se, neste caso, daprimeira condição de operação 100 do motor monofásico 10, tal como ilus-trada na figura 1.

Cumpre ressaltar que, no momento da partida do motor monofá-sico 10, a corrente Ia1 que circula através do seu enrolamento auxiliar 4 estáadiantada em relação à corrente Ip1 que circula através do seu enrolamentoprincipal 3.

Na medida em que o motor monofásico 10 acelera, e se aproxi-ma da sua condição de rotação de funcionamento, ou regime, a diferençaangular de fasores aumenta conforme indicada na figura 3, para o segundoângulo de fases 21. Neste momento, o segundo ângulo de fases 21 está emtorno de 50 graus, e a corrente Ia1 que circula através do enrolamento auxi-liar 4 está atrasada em relação à corrente Ip1 que circula através do enrola-mento principal 3.A dita condição de rotação de funcionamento, ou regime, estáilustrada na figura 1, e é aqui denominada de segunda condição de opera-ção 200 do motor monofásico 10.

Uma vantagem do presente sistema, frente às técnicas anterio-res, refere-se ao fato de que a diferença angular de fasores acima descrita éuma característica comum nos motores à indução monofásicos 10, não sen-do necessário portanto, conhecer os requisitos de projeto de diferentes mo-tores para avaliar a sua condição de partida e aceleração.

Neste sentido, o uso da referida diferença angular de fasores, oufases, entre as correntes que circulam pelos enrolamentos principal 3 e auxi-liar 4, permite que o circuito eletrônico de controle 20 avalie o melhor mo-mento para o desligamento, ou desacoplamento, através da chave auxiliar25, do enrolamento auxiliar 4, caso o motor monofásico 10 tenha alcançadoa terceira condição de operação 300.

Nesta condição, a diferença angular de fasores é maior ou iguala 40 graus, sendo portanto, facilmente detectada pelo circuito eletrônico decontrole 20.

O referido circuito eletrônico de controle 20 é capaz ainda dedetectar uma segunda condição de movimento do motor monofásico 10, apartir de uma diferença angular de fasores medida entre a corrente Ip1 quecircula através do enrolamento principal 3 e a tensão elétrica Vsa sobre achave auxiliar 25.

A dita segunda condição de movimento refere-se a uma opera-ção em velocidade reduzida do motor monofásico 10, substancialmente a -baixo da sua velocidade nominal. A segunda condição de movimento podeser ainda avaliada em uma situação de parada, ou bloqueio, do eixo do motor 10.

A figura 4 ilustra os terceiro 31 e quarto 41 ângulos de fase rela-tivos à segunda condição de movimento do motor monofásico 10, objeto dapresente invenção.

Nesta segunda condição de movimento, nota-se que a diferençaangular de fasores medida entre a corrente Ip1 que circula através do enro-lamento principal 3 e a tensão elétrica Vsa sobre a chave auxiliar 25 é redu-zida no terceiro ângulo de fases 31, quando comparada ao quarto ângulo defases 41.

O momento identificado pelo terceiro ângulo de fases 31 refletea operação do motor monofásico 10 próxima à condição de parada do eixo,enquanto o quarto ângulo de fases 41 indica a operação do motor monofási-co 10 próximo da segunda condição de operação 200.

Com base nesta informação, o circuito eletrônico de controle 20é capaz de detectar uma condição de parada do eixo do motor monofásico10, pela observação da diferença de fases entre a corrente Ip1 que circulapelo enrolamento principal 3 e a tensão Vsa existente sobre a chave auxiliar 25.

Neste tipo de operação, o presente sistema de proteção e con-trole é capaz de evitar um aquecimento indesejado do motor monofásico 10,desligando a máquina, e permitindo ainda que o mesmo desenvolva umanova partida.

As chaves principal 15 e auxiliar 25 são preferencialmente for-madas por tiristores do tipo TRIAC, ou equivalentes, tais como reveladaspela figura 2 do presente pedido.

Conforme a matéria ora reivindicada, o circuito eletrônico decontrole 20 está associado eletricamente a um terminal de disparo 8 da cha-ve auxiliar 25, enquanto o mesmo circuito eletrônico 20 está associado ele-tricamente a um terminal de disparo 7 da chave principal 15. O terminal dedisparo, ou gate, de um TRIAC é a conexão responsável por receber umatensão de comando para conduzir ou não o seu respectivo tiristor.

Normalmente é necessária a aplicação de pulsos de curta dura-ção para disparar o TRIAC e colocá-lo em condução, devendo-se repetir talpulso a cada início de semiciclo da tensão da rede, a fim de manter o tiristorem condução durante todo o ciclo de tensão. A figura 5 ilustra instantes nosquais as correntes de disparo são aplicadas nos seus respectivos TRIAC s.

Na presente invenção, o circuito eletrônico de controle 20 é res-ponsável por gerar a corrente de disparo principal IGP na chave principal 15e a corrente de disparo auxiliar IGA na chave auxiliar 25.

Na figura 5 é possível observar ainda a existência de uma ten-são principal VGP sobre o terminal de disparo 7 da chave principal 15, e umtensão auxiliar VGA sobre o terminal de disparo 8 da chave auxiliar 25, nomomento em que as mesmas estão em condução, bem como as correntesque circulam através de cada chave. Trata-se, neste caso, de um valor detensão elétrico oriundo dos terminais de disparo das chaves principal 15 eauxiliar 25.

Conforme os ensinamentos da presente invenção, a diferençaangular de fasores medida entre as correntes que circulam através dos enro-Iamentos principal 3 e auxiliar 4, tal como já descrita, é obtida a partir do re-ferido valor de tensão elétrico oriundo dos terminais de disparo das chavesprincipal 15 e auxiliar 25.

Mais particularmente, o valor de tensão elétrico oriundo dos ter-minais de disparo é capaz de detectar ainda o sentido das correntes quecirculam pelos enrolamentos principal 3 e auxiliar 4, bem como o instante emque as mesmas cruzam por zero.

Cabe frisar que o valor de tensão elétrico oriundo dos terminaisde disparo, especialmente as tensões principal VGP e auxiliar VGA, está emtorno de 1V quando o seu respectivo tiristor está em condução.

Ademais, a polaridade das ditas tensões varia, permitindo assim,inferir pelo sentido das correntes que circulam por cada TRIAC.

A figura 6 ilustra as tensões principal VGP e auxiliar VGA, ob-servadas nos terminais de disparo das chaves principal 15 e auxiliar 25, bemcomo o ângulo Al formado entre as ditas tensões, sendo possível na seque-ência inferir pelo ângulo entre as correntes que circulam por ambas as cha-ves. Tal valor é estimado pelo circuito eletrônico de controle 20, conforme osensinamentos da presente invenção.

Como já descrito anteriormente, tal ângulo Al é empregado pelocircuito eletrônico de controle 20 para determinar o momento no qual o enro-Iamento auxiliar 4 será desligado, permanecendo neste caso apenas o enro-Iamento principal 3 ligado.Caso o circuito eletrônico de controle 20 entenda, com base nadiferença fasorial das correntes dos enrolamentos do motor 10, que o ânguloentre as mesmas está abaixo de um valor de referência, o dito circuito 20deve manter ambos enrolamentos ligados, a fim de prover o torque de parti-da necessário para o motor monofásico 10. Preferencialmente, tal ângulo dereferência está em torno de 30 graus.

Em aplicações alternativas, é possível programar o circuito ele-trônico de controle 20, via software, para que o mesmo desenvolva nova par-tida no motor monofásico 10, caso o mesmo não alcance a rotação desejadaem um período de tempo pré-ajustado.

Uma concretização alternativa, conforme o objeto da presenteinvenção, refere-se à observação de um ângulo de tensões AIV, tal comoilustrado na figura 7, entre a fase da tensão sobre a chave auxiliar 25, quan-do a mesma está aberta, e a fase da tensão principal VGP presente no ter-minai de disparo 7 do enrolamento principal.

Tal ângulo de tensões AIV, quando implementado via softwareno circuito eletrônico de controle 20, permite avaliar o estado de operação domotor monofásico 10, e mais particularmente se este está trabalhando emfuncionamento, ou regime, ou ainda em baixa rotação ou parado.

De maneira análoga às formas já descritas para o pre-sente sistema, quando o motor monofásico 10 está operando em regime, odito ângulo de tensões AIV é substancialmente elevado face ao ângulo detensão AIV obtido para o motor 10 em velocidade reduzida, oferecendo aocircuito eletrônico de controle 20 um mecanismo de detecção eficiente doestado de operação do motor.

É previsto ainda na presente invenção o uso de um mé-todo de controle e proteção de motor à indução monofásico. Para implemen-tar tal método, o motor à indução monofásico 10 compreende um enrola-mento principal 3 e um enrolamento auxiliar 4, sendo os enrolamentos prin-cipal 3 e auxiliar 4 associáveis respectivamente à chaves principal 15 e auxiliar 25.

As chaves principal 15 e auxiliar 25 são dotadas respectivamen-te de terminais de disparo cada, conforme já mencionado anteriormente. Ométodo ora proposto compreende, essencialmente, as seguintes etapas:

- conectar eletricamente os enrolamentos principal 3 e auxiliar 4do motor monofásico 10 a uma primeira extremidade das chaves principal 15e auxiliar 25 respectivamente;

- conectar as chaves principal 15 e auxiliar 25 a um circuito ele-trônico de controle 20 através dos terminais de disparo das respectivas chaves;

- conectar eletricamente o circuito eletrônico de controle 20 a umponto de conexão elétrica 5 existente entre uma conexão do enrolamento departida 4 e a chave auxiliar 25;

- conectar eletricamente o motor à indução monofásico 10, o cir-cuito eletrônico de controle 20 e uma segunda extremidade das chaves prin-cipal 15 e auxiliar 25 a uma fonte de tensão alternada 2;

- se os enrolamentos principal 3 e auxiliar 4 forem ligados pelocircuito eletrônico de controle 20, através dos terminais de disparo das cha-ves principal 15 e auxiliar 25, monitorar após o ligamento, através do circuitoeletrônico 20, uma diferença angular de fases existente entre as correntesque circulam pelos enrolamentos principal 3 e auxiliar 4, através das tensõesexistentes sobre os terminais de disparo;

- se a diferença angular de fases, medida pelo circuito eletrônicode controle 20, entre as correntes Ip1/la1 que circulam pelos enrolamentosprincipal 3 e auxiliar 4 for superior a 40 graus, desligar o enrolamento auxiliar4 e manter o enrolamento principal 3 ligado;

- se o enrolamento auxiliar 3 estiver ligado e o enrolamento auxi-liar 4 estiver desligado, monitorar, através do circuito eletrônico de controle20, a diferença angular de fases existente entre a corrente Ip1 que circulapelo enrolamento principal 3 e a tensão Vsa sobre a chave auxiliar 25;

- se a diferença angular de fases existente entre a corrente Ip1que circula pelo enrolamento principal 3 e a tensão Vsa sobre a chave auxi-liar 25, para o enrolamento auxiliar 4 desligado, for substancialmente inferiora 40 graus, a partir da medição realizada pelo circuito eletrônico de controle20, desligar o enrolamento principal 3.

Deve-se ressaltar que o presente sistema apresenta maior imu-nidade a eventuais ruídos da rede de alimentação, quando comparados àstécnicas anteriores, uma vez que o circuito eletrônico de controle 20 não fazuso de parâmetros da rede para avaliar o estado de operação do motor mo-nofásico 10.

Finalmente, o objeto de invenção ora proposto não necessita desensores adicionais para avaliar o estado de operação do motor monofásico 10.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, de-ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí-veis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações a-penas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (10)

1. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co compreendendo:- pelo menos um circuito eletrônico de controle (20),- pelo menos uma chave principal (15); e- pelo menos uma chave auxiliar (25),a chave principal (15) sendo associada eletricamente a um enro-Iamento principal (3) do motor à indução monofásico (10),a chave auxiliar (25) sendo associada eletricamente a um enro-lamento auxiliar (4) do motor à indução monofásico (10) através de um pontode conexão elétrica (5),o circuito eletrônico de controle (20) sendo associado eletrica-mente a um terminal de disparo (8) da chave auxiliar (25) e a um terminal dedisparo (7) da chave principal (15),o circuito eletrônico de controle (20) sendo associado eletrica-mente ao ponto de conexão elétrica (5),o circuito eletrônico de controle (20) sendo associado eletrica-mente ao primeiro terminal de fonte (14),o sistema de controle e proteção de motor à indução monofásicoe o motor monofásico (10) sendo associáveis eletricamente a uma fonte detensão alternada (2),caracterizado pelo fato de que o circuito eletrônico de controle(20) é capaz de detectar uma primeira condição de movimento do motor mo-nofásico (10) a partir de uma diferença angular de fasores medida entre ascorrentes que circulam através dos enrolamentos principal (3) e auxiliar (4),e capaz de detectar uma segunda condição de movimento do motor mono-fásico (10) a partir de uma diferença angular de fasores medida entre a cor-rente que circula através do enrolamento principal (3) e a tensão elétrica so-bre a chave auxiliar (25).

2. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primei-ra condição de movimento do motor monofásico (10) é dada durante a suapartida e aceleração.

3. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a se-gunda condição de movimento do motor monofásico (10) é dada duranteuma operação de velocidade reduzida do motor monofásico (10) substanci-almente abaixo de uma velocidade nominal do motor monofásico (10).

4. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a se-gunda condição de movimento do motor monofásico (10) é dada duranteuma condição de parada de eixo do motor monofásico (10).

5. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dife-rença angular de fasores medida entre as correntes que circulam atravésdos enrolamentos principal (3) e auxiliar (4) é obtida a partir de um valor detensão elétrico oriundo dos terminais de disparo (7,8) das chaves principal eauxiliar (15,25).

6. Sistema de proteção e controle de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o valorde tensão elétrico oriundo dos terminais de disparo (7,8) é capaz de detectaro sentido das correntes que circulam pelos enrolamentos principal (3) e auxi-liar (4) e o instante em que as mesmas cruzam por zero.

7. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o enro-Iamento de partida é desligado através da chave auxiliar (25) em uma condi-ção na qual a diferença angular de fasores medida entre as correntes quecirculam através dos enrolamentos principal (3) e auxiliar (4) é maior ou iguala 40 graus.

8. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co compreendendo:- pelo menos um circuito eletrônico de controle (20),- pelo menos uma chave principal (15); e- pelo menos uma chave auxiliar (25),a chave principal (15) sendo associada eletricamente a um enro-Iamento principal (3) do motor à indução monofásico (10),a chave auxiliar (25) sendo associada eletricamente a um enro-Iamento auxiliar (4) do motor à indução monofásico (10) através de um pontode conexão elétrica (5),o circuito eletrônico de controle (20) sendo associado eletrica-mente a um terminal de disparo da chave auxiliar (25) e a um terminal dedisparo da chave principal (15),o circuito eletrônico de controle (20) sendo associado eletrica-mente ao ponto de conexão elétrica (5),o circuito eletrônico de controle (20) sendo associado eletrica-mente ao primeiro terminal de fonte (14),o sistema de controle e proteção de motor à indução monofásicoe o motor monofásico (10) sendo associados eletricamente a uma fonte detensão alternada (2),caracterizado pelo fato de que o circuito eletrônico de controle(20) é capaz de detectar uma condição de partida ou aceleração do motormonofásico (10) a partir de uma diferença angular de fases medida entre ascorrentes que circulam através dos enrolamentos principal (3) e auxiliar (4),e capaz de detectar uma condição de velocidade reduzida ou desaceleraçãodo motor monofásico (10) a partir de uma diferença angular de fases medidaentre a corrente que circula através do enrolamento principal (3) e a tensãoelétrica sobre a chave auxiliar (25).

9. Sistema de controle e proteção de motor à indução monofási-co, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dife-rença angular de fases medida para detectar a condição de partida e acele-ração do motor monofásico 10 é obtida a partir de um valor de tensão elétri-co oriundo dos terminais de disparo (7,8) das chaves principal e auxiliar (15,25).

10. Método de controle e proteção de motor à indução monofási-co, o motor à indução monofásico compreendendo um enrolamento principal(3) e um enrolamento auxiliar (4), os enrolamentos principal (3) e auxiliar (4)sendo associáveis respectivamente à chaves principal (15) e auxiliar (25), aschaves principal (15) e auxiliar (25) sendo dotadas respectivamente de ter-minais de disparo cada (7,8),caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:- conectar eletricamente os enrolamentos principal (3) e auxiliar(4) do motor monofásico (10) a uma primeira extremidade das chaves princi-pal (15) e auxiliar (25) respectivamente;- conectar as chaves principal (15) e auxiliar (25) a um circuitoeletrônico de controle (20) através dos terminais de disparo (7,8) das respec-tivas chaves (15,25);- conectar eletricamente o circuito eletrônico de controle (20) aum ponto de conexão elétrica (5) existente entre uma conexão do enrola-mento de partida (4) e a chave auxiliar (25);- conectar eletricamente o motor à indução monofásico (10), ocircuito eletrônico de controle (20) e uma segunda extremidade das chavesprincipal (15) e auxiliar (25) a uma fonte de tensão alternada (2);- se os enrolamentos principal (3) e auxiliar (4) forem ligados pe-lo circuito eletrônico de controle (20), através dos terminais de disparo (7,8)das chaves principal (15) e auxiliar (25), monitorar após o ligamento, atravésdo circuito eletrônico (20), uma diferença angular de fases existente entre ascorrentes que circulam pelos enrolamentos principal (3) e auxiliar (4), atravésdas tensões existentes sobre os terminais de disparo (7,8);- se a diferença angular de fases, medida pelo circuito eletrônicode controle (20), entre as correntes (Ip1,la1) que circulam pelos enrolamen-tos principal (3) e auxiliar (4) for superior a 40 graus, desligar o enrolamentoauxiliar (4) e manter o enrolamento principal (3) ligado;- se o enrolamento auxiliar (3) estiver ligado e o enrolamentoauxiliar (4) estiver desligado, monitorar, através do circuito eletrônico de con-trole (20), a diferença angular de fases existente entre a corrente (Ip1) quecircula pelo enrolamento principal (3) e a tensão (Vsa) sobre a chave auxiliar(25);- se a diferença angular de fases existente entre a corrente (Ip1)que circula pelo enrolamento principal (3) e a tensão (Vsa) sobre a chaveauxiliar (25), para o enrolamento auxiliar (4) desligado, for substancialmenteinferior a 40 graus, a partir da medição realizada pelo circuito eletrônico decontrole (20), desligar o enrolamento principal (3).