BRPI1101882A2

BRPI1101882A2 - circuito de chaveamento de enrolamentos e proteÇço tÉrmica para motor de induÇço bivolt hermÉtico de compressor hermÉtico de refrigeraÇço

Info

Publication number: BRPI1101882A2
Application number: BRPI1101882-8A
Authority: BR
Inventors: Flavio J H Kalluf; De Espindola Aleandro Amauri
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-05-28
Also published as: SA112330301B1; KR20140052975A; WO2012113048A8; CN103503302A; WO2012113048A2; MX2013009819A; CO6870007A2; WO2012113048A3; JP2014508493A

Abstract

CIRCUITO DE CHAVEAMENTO DE ENROLAMENTOS E PROTEÇçO TÉRMICA PARA MOTOR DE INDUÇçO BIVOLT HERMÉTICO DE COMPRESSOR HERMÉTICO DE REFRIGERAÇçO. A presente invenção refere-se a um circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica para motores de indução bivolt herméticos usados em compressores herméticos de refrigeração, o circuito compreendendo duas bobinas do enrolamento principal (M1 e M2), um enrolamento auxiliar (A), três chaves (R1, R2 e R3) que são ligadas e desligadas em função das conexões que se deseja obter para cada uma das configurações de alimentação (115V ou 220V), um relé de partida (R) e meios de proteção térmica que protegem os dois enrolamentos principais (M1, M2) de sobreaquecimento, 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, 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; e na segunda configuração, a primeira chave (R1) e a terceira chave (R3) estão desligadas, a segunda chave (R2) está ligada, e 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).

Description

Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "CIRCUITO DE CHAVEAMENTO DE ENROLAMENTOS E PROTEgAO TERMICA PARA MOTOR DE INDUQAO BIVOLT HERMETICO DE COMPRESSOR HERMETICO DE REFRIGERAgAO".

A presente invengao refere-se a um circuito de chaveamento de

enrolamentos e protegao termica para motores de indugao monofasicos bi- volt, normalmente, usados em compressores hermeticos para refrigeragao, ο qual permite que os motores operem dentro de tod a a faixa de tensao en- tre aproximadamente 90 e 260 V. Descri^ao do Testado da Tecnica

Motores de indu?ao monofasicos usados em compressores hermeticos para refrigeragao, normalmente, sao projetados de modo a pos- sibilitar ο seu uso em uma faixa Iimitada de tensao. Tipicamente, ο projeto permite que sejam aplicados ao motor desde 10% de subtensao ate 10% de sobretensao. Isto equivale a dizer que um motor projetado para 115V deve funcionar sem problemas quando se aplica a ele uma faixa 103V a 127V. Para variagoes de tensao superiores a 10%, nao e possivel utilizar ο mesmo projeto, e uma nova configuragao de enrolamentos deve ser utilizada para esta tensao.

Um outro fator que dificulta a utilizagao de um mesmo projeto de

circuito de enrolamentos para uma faixa Iarga de tensoes e a especificagao dos demais componentes eletricos como capacitores, reles, protetores ter- micos, etc., que normalmente sao dimensionados para funcionar dentro de uma variagao de tensao limitada, e podem perder a funcionalidade quando submetidos a tensoes fora desta faixa.

A maioria das concessionarias de energia no mundo fornece baixas tensoes de 115-127V (Estados Unidos, Brasil e outros) ou 220-240V (Europa, China e outros). Esta diferenga exige que os motores eletricos se- jam customizados para cada tensao. Ja sao conhecidas do estado da tecnica algumas configuragoes

de motores de indugao monofasico do tipo bivolt que sao capazes de operar com tensoes de 115-127V ou 220-240V. Os motores de indugao monofasicos possuem um enrolamento primario e um enrolamento secundario pelos quais circulam correntes com defasagem de fase que acionam e alimentam ο estator do motor. Nos moto- res de indugao do tipo bivolt, sao utilizados dois enrolamentos primarios M1 e M2 e um enrolamento secundario A. Quando uma tensao de aproximada- mente 115V e aplicada ao motor, os dois enrolamentos primarios M1 e M2 sao conectados em paralelo, conforme mostrado na figura 1A, enquanto que, para uma tensao de alimentagao de 220V, os dois enrolamentos prima- rios M1 e M2 devem ser conectados em serie, conforme mostrado na figura 1B. Estas configuragoes de circuito sao baseadas no principio da conexao- T, mostrada nas figuras 2A e 2B nas configuragfies para 115V e para 220V. Para tanto, e necessario que seja feito ο chaveamento da conexao em serie para a conexao em paralelo dos enrolamentos primarios M1 e M2, depen- dendo da tensao de alimentafao. A conexao-T e uma maneira simples de viabilizar a troca de ten-

sao do motor eletrico sem a necessidade de projeto de projetos diferentes para tensoes de proximas de 115V e para tensoes de cerca de 220V. Os enrolamentos principals e ο enrolamento auxiliar sao exatamente os mes- mos tanto para 115V quanto para 220V, ο que possibilita a padronizagao do projeto do motor, eliminando a necessidade de criapao de codigos e facili- tando a Iogistica de fabrica.

No entanto, em motores para compressores hermeticos, ο aces- so aos terminals do compressor e limitado, sendo feito normalmente atraves de um terminal hermetico de 3 pinos. Isso dificulta a aplica^ao de circuitos com conexao-T, pois nao existe possibilidade de acesso independente aos terminals dos enrolamentos M1 e M2, a menos que seja utilizado um novo terminal com maior niimero de pinos.

Na conexao-T conhecida do estado da tecnica, mesmo que seja possivel utilizar ο mesmo projeto dos enrolamentos principals e auxiliar para alimentagao de 115V ou 220V, outros componentes eletricos conectados ao circuito, tais como ο rele, capacitores e ο protetor termico, sao diferentes pa-

ra cada tensao aplicada. Não existe, portanto, nenhum tipo de configuração usada até o momento em compressores herméticos para refrigeração que possa utilizar a mesma configuração de dispositivos elétricos para tensões de 115V e 220V, o que exige que existam configurações específicas para cada faixa de tensão, aumentando o número de códigos de engenharia, dificultando a lo- gística de fabricação, distribuição e controle.

Alguns documentos do estado da técnica mostram alternativas de configurações de circuitos de enrolamento que realizam o chaveamento entre as configurações para 115V e 220V. O documento de patente JP61102189 revela uma bomba con-

trolada por um motor com chaveamento automático entre tensões de 220V e 115V. O motor possui um circuito auxiliar para se adaptar a duas tensões. O circuito possui um enrolamento auxiliar e dois conjuntos de enrolamento principal. Quando a tensão de alimentação é de 115V, os relês são comuta- dos, de tal forma que os dois conjuntos de enrolamentos principais são co- nectados em paralelo. Quando a tensão de alimentação é de 220V, um relê é comutado e coloca os dois enrolamentos principais conectados em série. A comutação entre o modo 115V e o modo 220V é feita por um circuito complexo de diversos relês. Em todas as configurações mostradas neste documento de patente, os polos positivos dos dois enrolamentos principais estão diretamente conectados entre si.

O documento de patente US5867005 revela um circuito de mo- tor também adaptado para permitir que o motor opere com 115V ou 220V. O circuito possui primeiro e segundo enrolamentos principais e uma conexão auxiliar com um enrolamento auxiliar permanentemente conectado em série com um capacitor. Em uma primeira configuração com tensão de entrada mais baixa, o primeiro enrolamento principal e o segundo enrolamento prin- cipal estão conectados em paralelo e uma tensão de alimentação de cerca de 115V é aplicada sobre o primeiro enrolamento principal. Em uma segun- da configuração para tensão de entrada de 220V, os primeiro e segundo enrolamentos principais estão conectados em série. A tensão de alimenta- ção é aplicada sobre os primeiro e segundo enrolamentos principais. O cir- cuito possui um circuito integrado que funciona como comutador conectado aos enrolamentos principais para fazer esta comutação. Em todas as confi- gurações mostradas neste documento de patente, os polos positivos dos dois enrolamentos principais estão diretamente conectados entre si. Assim, esta configuração de circuito apresenta a desvantagem de que o número de pólos não é o mesmo nas configurações 115V e 220V.

Já o documento de patente GB632468 mostra um aperfeiçoa- mento em motores monofásicos bivolt, em que um enrolamento principal é dividido em dois enrolamentos, preferivelmente, enrolados em todos os po- Ios do motor. Um enrolamento auxiliar é conectado com defasagem de fase em paralelo com o enrolamento principal, e é ainda conectado em série com um capacitor. Na conexão para tensão de alimentação de 220V, os enrola- mentos principais são conectados em série em relação aos terminais de a- limentação, e o enrolamento auxiliar é conectado em paralelo ao enrolamen- to principal. Na conexão com tensão de alimentação de 115V, os enrola- mentos principais são conectados em paralelo entre si e em relação aos terminais de alimentação, e o enrolamento auxiliar é conectado em paralelo aos terminais principais. A mudança entre as duas configurações de cone- xões é feita por um relê de corrente. Todos os circuitos descritos nestas anterioridades são baseados

na conexão T e usam diferentes configurações de conexões entre os enro- lamentos, relês e capacitores para se adaptarem às tensões de alimentação de 115V e 220V.

Porém, nenhum dos motores do estado da técnica é um motor hermético e portanto não precisam utilizar terminais herméticos, não ofere- cendo as limitações de acesso aos pinos que existe no caso de motores herméticos do tipo da presente invenção. Além disso, o uso de terminais herméticos com pinos independentes para cada ramo da bobina principal exige que a proteção contra sobreaquecimento seja feita separadamente para os dois ramos de enrolamentos principais. Nenhum destes circuitos do estado da técnica propõe configurações de conexões de circuitos de enro- lamento para motores indutivos usando também protetores térmicos pró- prios para cada enrolamento que operem nas duas configurações (115V e 220V), e portanto, são suscetíveis a danos causados por sobreaquecimento. Nos motores dos documentos do estado da técnica que não são herméticos, a proteção poderia estar em série com a alimentação, portanto, não necessi- tariam de dois protetores conectados entre os demais componentes do cir- cuito de enrolamentos do motor. O acoplamento de protetores térmicos ao circuito de enrolamentos acaba aumentando a sua complexidade e dificul- tando o chaveamento entre as configurações para 115V e 220V. Objetivos da Invenção Um objetivo da invenção é de proporcionar um circuito de cha-

veamento de enrolamentos e proteção térmica para motores de indução bi- volt que sejam adequados ao uso em compressores herméticos e passíveis de modificação da configuração de 115V para a configuração de 220V utili- zando os mesmos componentes elétricos e com proteção térmica indepen- dente para as duas bobinas principais.

É também objetivo da invenção proporcionar um circuito de cha- veamento de enrolamentos e proteção térmica para motores de indução bi- volt que permita o funcionamento do motor de indução dentro de toda a fai- xa de tensão de 90V a 260V. Breve Descrição da Invenção

Os objetivos da invenção são alcançados por meio de um circui- to de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica para motor de indu- ção bivolt monofásico hermético de um compressor hermético de refrigera- ção, que compreende: um primeiro enrolamento principal com o polo negativo conecta-

do a um primeiro nó e o polo positivo conectado a um segundo nó, um se- gundo enrolamento principal com o polo positivo conectado a um terceiro nó, e o pólo negativo conectado a um quarto nó, uma primeira chave conec- tada entre o segundo nó e o terceiro nó, e um relê de partida conectado ao terceiro nó, um enrolamento auxiliar com o polo positivo conectado ao relê de partida e o pólo negativo conectado ao quarto nó, sendo que o enrola- mento auxiliar fica conectado em paralelo com o segundo enrolamento prin- cipal, uma segunda chave conectada entre o terceiro nó e o primeiro nó, uma terceira chave conectada entre o primeiro nó e o quinto nó, e uma fonte de tensão conectada entre o segundo nó e o quinto nó;

sendo que o circuito é operativo em uma primeira e em uma se- gunda configurações, em que na primeira configuração, a primeira chave e a terceira chave estão ligadas, a segunda chave está desligada, e o primeiro enrolamento principal, o segundo enrolamento principal e o enrolamento au- xiliar ficam conectados em paralelo;

na segunda configuração, a primeira chave e a terceira chave estão desligadas, a segunda chave está ligada, o primeiro enrolamento prin- cipal e o segundo enrolamento principal ficam conectados em série e o en- rolamento auxiliar fica conectado em paralelo apenas ao segundo enrola- mento principal, e

o circuito compreende meios de proteção térmica que fazem a proteção térmica dos primeiro e segundo enrolamentos principais (M1, M2) na primeira e na segunda configurações.

O circuito é operativo em uma faixa de tensão entre 90V e 260V, sendo que preferivelmente a primeira configuração opera em uma faixa de tensão mais próxima de 115V e a segunda configuração opera em uma fai- xa de tensão mais próxima de 220V.

Os meios de proteção térmica podem compreender um único protetor térmico trifásico dotado de três terminais, sendo um terminal ligado ao pólo positivo do primeiro enrolamento principal, um terminal conectado à primeira chave e um terminal conectado ao polo positivo da fonte de alimen- tação.

Alternativamente, os meios de proteção térmica podem compre- ender um primeiro protetor térmico conectado entre o pólo positivo da fonte de alimentação e o segundo nó, e um segundo protetor térmico conectado entre a primeira chave e a segunda chave. Também alternativamente, os meios de proteção térmica compreendem um primeiro protetor térmico co- nectado entre o pólo positivo do primeiro enrolamento principal e o segundo nó, e um segundo protetor térmico conectado entre o quarto nó e o quinto nó. Também alternativamente, os meios de proteção térmica compreendem um primeiro protetor térmico conectado entre o pólo negativo da fonte de alimentação e o quinto nó, e um segundo protetor térmico conectado entre o quinto nó e o terminal 5.

Os meios de proteção térmica podem ser dispostos internamen-

te à carcaça do circuito, em contato com os enrolamentos principais, e se- rem abertos quando a temperatura dos enrolamentos ultrapassar um valor de limiar, ou então eles podem ser dispostos externamente à carcaça do cir- cuito, e serem abertos quando a corrente do compressor ultrapassar um va- Ior de limiar. As chaves podem ser acionadas mecanicamente, podem ser chaves eletrônicas ou podem ser relês eletromecânicos controlados através de um circuito eletrônico.

Preferivelmente, os primeiro e segundo enrolamentos principais são divididos em duas partes iguais, uma em cada lado do estator, sendo conectadas em série, contendo o mesmo número de espiras por ranhura. Desta forma, o fluxo magnético gerado por cada metade de cada enrola- mento é equilibrado.

O circuito de enrolamentos pode ser disposto dentro de uma carcaça hermética do compressor que compreende um terminal hermético de cinco pinos, sendo que o primeiro pino é localizado no polo positivo do primeiro enrolamento principal; o segundo pino é acoplado entre o pólo ne- gativo do primeiro enrolamento principal e o primeiro nó; o terceiro pino é acoplado entre o pólo positivo do segundo enrolamento principal e o terceiro nó; o quarto pino é acoplado entre o pólo positivo do enrolamento auxiliar e o relê de partida; e o quinto pino é localizado entre o quinto nó e o quarto nó.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente des- crita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

figuras 1A e 1B - são diagramas de conexões de um circuito de enrolamentos nas configurações para tensão de alimentação de 115V e 220V do tipo usado no estado da técnica;

figuras 2A e 2B - são diagramas das configurações da conexão- T de acordo com o estado da técnica para tensões de alimentação de 115V e 220V;

figuras 3A e 3B - são diagramas de uma primeira modalidade

das conexões do circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção tér- mica da presente invenção nas configurações para tensão de alimentação de 115V e 220V;

figura 4 - é uma vista esquemática da disposição das bobinas dos enrolamentos principais do circuito da presente invenção no motor de indução;

figura 5 - é um diagrama de uma segunda modalidade de cone- xões do circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica da presente invenção para tensão de alimentação de 115V e 220V, com a utili- zação de um protetor térmico trifásico para a proteção do circuito;

figuras 6 e 7 - são diagramas da terceira e da quarta modalida- des alternativas de conexões do circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica da presente invenção para tensão de alimentação de 115V e 220V, com a utilização de dois protetores térmicos dedicados para a pro- teção do circuito.

Descrição Detalhada das Figuras

Como pode ser visto nas figuras 1a e 1b, os circuitos do estado da técnica para motores de indução monofásicos bivolt utilizam três pinos de conexão 1, 2 e 3, uma bobina principal com dois enrolamentos principais M1 e M2 que estão conectados entre os pinos 1 e 3, sendo que os enrolamen- tos M1 e M2 são conectados em paralelo para uma tensão de alimentação de 115V e em série para uma tensão de alimentação de 220V. A bobina au- xiliar representada pelas duas partes de bobina A1, A2 está conectada entre os pinos 2 e 3, em paralelo com a bobina principal, seja na configuração em que os dois enrolamentos principais estão em série ou em paralelo. Além disso, em alguns casos, um único protetor térmico P é conectado entre o terminal negativo da fonte de alimentação e o pino 3. Este único protetor térmico faz sozinho a proteção térmica dos dois enrolamentos principais M1 e M2. Um relê de partida R é conectado em série com a bobina auxiliar A antes do pino 2.

Conforme mencionado na descrição da técnica anterior, esta configuração de circuito exige que a bobina auxiliar tenha características di- ferentes para alimentação de 115V ou 220V, tendo que ser modificada de uma configuração para a outra. Isso porque a ela é sempre aplicada toda a tensão da fonte de alimentação, a qual varia de 115V para 220V.

As figuras 3A e 3B mostram uma primeira modalidade das con- figurações do circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica da presente invenção respectivamente para tensões de alimentação de 115V e 220V. Deve-se notar que os mesmos componentes elétricos são u- sados em ambas as configurações, e somente as conexões elétricas entre os componentes é que são modificadas de uma configuração para a outra por meio de chaves que abrem e fecham.

O circuito de acordo com a presente invenção utiliza cinco pinos de conexão 1, 2, 3, 4, 5 em um terminal hermético, ao invés dos apenas três pinos usados nos circuitos do estado da técnica. O circuito compreende um enrolamento principal com duas bobinas M1 e M2, e um enrolamento auxili- ar A. Nas figuras 3A e 3B, cada bobina do enrolamento principal M1 e M2 é representada por duas partes de bobina independentes, M1a M1b, M2a M2b, representando os dois polos do motor. A bobina do enrolamento auxiliar é também representada como duas bobinas independentes Aa e Ab. O circuito compreende ainda um relê de partida R e três chaves R1, R2 e R3 que são ligadas e desligadas em função das conexões que se deseja obter para ca- da uma das configurações (alimentação de 115V ou 220V). Além disso, o circuito compreende meios de proteção térmica que são conectados aos demais componentes do circuito de tal forma que fazem a proteção térmica contra sobreaquecimento dos primeiro e segundo enrolamentos principais Μ1, M2 em ambas as configurações de 115V e 220V. Os meios de proteção térmica podem ser na forma de um único protetor térmico trifásico P ou ain- da na forma de dois protetores térmicos independentes Ρ1, P2. Nas configurações de circuito mostradas nas figuras 3A, 3B, 5, 6 e 7, os pontos do circuito aos quais estão conectados mais de um dispositi- vo foram identificados como nós N1, N2, N3, N4 e N5, a fim de facilitar a compreensão das conexões do circuito.

O circuito funciona essencialmente em duas configurações que

variam em função das chaves R1, R2, R3 estarem abertas ou fechadas e que podem ser vistas nas figuras 3A e 3B. Porém, as conexões do circuito descritas a seguir são comuns a duas configurações preferenciais de opera- ção.

A primeira bobina do enrolamento principal M1, representada

pelas bobinas independentes M1a e M1b, está disposta com o polo negativo conectado a um primeiro nó N1 e o polo positivo conectado a um segundo nó N2. Esta primeira bobina principal fica conectada entre os pinos 1 e 2, sendo o pólo negativo conectado ao pino 1 e o polo positivo conectado ao pino 2.

A segunda bobina do enrolamento principal M2, representada pelas bobinas independentes M2a e M2b, é disposta com o pólo positivo co- nectado a um terceiro nó N3, e o polo negativo conectado a um quarto nó N4. O polo positivo da bobina M2a fica ainda conectado ao pino 3 do termi- nal hermético.

O enrolamento auxiliar A1 representado pelas bobinas indepen- dentes Aa e Abl é disposto com o polo positivo conectado ao relê de partida Reo polo negativo conectado ao quarto nó N4. O relê de partida R está também conectado ao terceiro nó N3. Desta forma, o enrolamento auxiliar A fica conectado em paralelo ao segundo enrolamento principal M2. O pino 4 do terminal hermético fica acoplado entre o relê de partida e o polo positivo da bobina Aa.

A primeira chave R1 é conectada entre o segundo nó N2 e o terceiro nó N3. A segunda chave R2 é conectada entre o terceiro nó N3 e o primeiro nó N1. A terceira chave R3 é conectada entre o primeiro nó N1 e o quinto nó N5. O pino 5 é localizado entre o quarto nó N4 e um quinto nó N5. A fonte de tensão é conectada entre o segundo nó N2 e o quinto nó N5. As conexões identificadas acima são usadas em todas as quatro modalidades da invenção aqui descritas e mostradas nas figuras 3a, 3b, 5, 6 e 7, nas configurações para 115V e 220V de alimentação. Somente o que varia entre cada uma das modalidades são as conexões com os meios de proteção térmica.

Nesta primeira modalidade da invenção das figuras 3a, 3b, são usados dois protetores térmicos independentes, P1 e P2. O primeiro protetor térmico P1 é conectado entre o segundo nó N2 e o pino 1 do terminal her- mético, ficando, portanto, conectado ao polo positivo do primeiro enrolamen- to principal. O segundo protetor térmico P2 é conectado entre o quarto nó N4 e um quinto nó N5, ficando, portanto, conectado ao polo negativo do se- gundo enrolamento principal M2 e do enrolamento auxiliar A.

Na configuração para uma alimentação de 115 V mostrada na figura 3A, primeira chave R1 e a terceira chave R3 estão ligadas, e a segun- da chave R2 está desligada. Como a terceira chave R3 está fechada (liga- da), os nós N1 e N5 são conectados entre si e o segundo protetor térmico P2 fica conectado entre os pinos 2 e 5. Além disso, a chave R1 ligada forma um curto-circuito entre os nós N2 e N3. Por meio desta configuração, as bo- binas M1 e M2 estão em paralelo. A bobina auxiliar A fica também em para- leio com as bobinas principais M1 e M2. Como todas as bobinas Μ1, M2 e A estão conectadas em paralelo entre os nós N2 e N5 (ou nó N1 que está em curto com o nó N5), aos quais também está conectada a fonte de tensão, então nesta configuração, todas as bobinas são submetidas à mesma ten- são da fonte, normalmente cerca de 115V. Nesta configuração, cada prote- tor térmico P1 e P2 estará protegendo um ramo da bobina principal (P1 pro- tege M1 e P2 protege M2). Pode-se notar que os polos das bobinas princi- pais M1 e M2 não são conectados entre si diretamente, pois o protetor tér- mico P1 fica conectado entre os dois polos. Assim, o número de polos se mantém o mesmo tanto na configuração de 115V quanto na configuração de 220V de alimentação.

Na ligação para uma alimentação de 220V, as mudanças nas conexões entre os componentes do circuito são causadas pela mudança no estado das chaves. As chaves R1 e R3 ficam desligadas/abertas, e somente a chave R2 fica ligada/fechada. Assim, os nós N1 e N3 são conectados em curto-circuito. O pino 2 do terminal hermético passa a ser conectado ao relê de partida R e ao pino 3. Como a chave R1 está aberta, os nós N2 e N3 não estão conectados entre si. Além disso, com a terceira chave R3 aberta, os nós N1 e N5 ficam desconectados entre si, de modo que o polo negativo da primeira bobina principal M1 não está mais conectado com o polo negativo da fonte de tensão. Assim, as bobinas M1 e M2 ficam conectadas em série. A bobina auxiliar A continua conectada ao pino 4 e ao relê de partida R, po- rém como a chave R1 está aberta e a chave R2 está fechada, o polo positi- vo da bobina auxiliar A passa ser ligado, através do pino 4 e do relê de par- tida R, ao ponto entre o polo negativo da bivBIVbiv primeira bobina principal M1 e o polo positivo da segunda bobina principal M2, mais especificamente no terceiro nó N3, no ponto de divisão de tensão entre as bobinas M1 e M2. Logo, a bobina auxiliar fica submetida a uma tensão de aproximadamente 115V, ou valor aproximado correspondente ao divisor de tensão das duas bobinas principais M1 e M2, que depende do projeto de cada bobina. Nesta configuração, como as chaves R1 e R3 estão desligadas, somente o segun- do nó N2 está conectado ao polo positivo da fonte de alimentação, e conse- quentemente, o primeiro protetor térmico P1 fica conectado entre a fonte de alimentação e o terminal positivo da primeira bobina principal M1. O polo negativo da fonte de alimentação está conectado ao quinto nó N5, ao prote- tor térmico P2, ao pino 5 e finalmente ao quarto nó N4, todos em série. Os polos negativos do enrolamento principal M2 e do enrolamento auxiliar A es- tão também conectados ao quarto nó N4, e, portanto, são protegidos pelo segundo protetor térmico P2 conectado em série com o quarto nó N4. En- tão, a tensão de alimentação de 220V é aplicada somente à conexão em série dos enrolamentos principais M1 e M2. Os protetores P1 e P2 ficam co- nectados em série com as bobinas M1 e M2, ambos protegendo as duas ao mesmo tempo.

A presente invenção permite ainda algumas formas alternativas de conexão de protetores térmicos ao circuito, alcançando o mesmo objetivo de proteção independente para os dois ramos das bobinas principais do mo- tor em ambas as configurações de 115V e 220V.

Na configuração alternativa mostrada na figura 5, a proteção térmica é feita através do uso de um único protetor térmico trifásico P dota- do de três terminais, de tal forma que um primeiro terminal seja ligado ao pino 1 do terminal hermético e ao polo positivo do primeiro enrolamento principal M1, um segundo terminal seja conectado à primeira chave R1 e um terceiro terminal seja conectado ao polo positivo da fonte de alimentação. Este protetor térmico pode ser localizado na posição do segundo nó N2. Quando a primeira chave R1 está fechada na configuração de alimentação com cerca de 115V, o protetor térmico trifásico fica conectado aos polos po- sitivos de ambos os enrolamentos principais M1 e M2. Quando a primeira chave R1 está aberta e a segunda chave R2 está fechada, o protetor térmi- co P fica conectado entre o polo positivo da fonte de alimentação e o polo positivo do primeiro enrolamento M1, e faz a proteção dos dois enrolamen- tos principais M1 e M2 que estão conectados em série através da chave R2.

Em uma outra configuração alternativa da invenção mostrada na figura 6, a proteção térmica é feita através do uso de dois protetores térmi- cos P1 e P2 dedicados para cada tensão, sendo P1 dimensionado para a corrente de 115V e P2 dimensionado para a corrente de 220V. O primeiro protetor térmico P1 é conectado entre o polo positivo da fonte de alimenta- ção e o segundo nó N2, ficando também conectado ao polo positivo do pri- meiro enrolamento principal M1. Um segundo protetor térmico P2 é conec- tado entre a primeira chave R1 e a segunda chave R2, podendo ficar Iocali- zado entre o terceiro nó N3 e a segunda chave R2. Desta forma, quando as chaves estiverem configuradas para a ligação 115V, com a primeira e a ter- ceira chaves R1 e R3 fechadas e a segunda chave R2 aberta, o protetor P2 estará fora do circuito, desligado pela segunda chave R2, e o único protetor no circuito será P1, que estará em série com a fonte de alimentação. Já quando as chaves estiverem configuradas para a ligação 220V (primeira e terceira chaves R1 e R3 abertas e a segunda chave R2 fechada), o protetor P2 estará ativo e em série entre os dois enrolamentos principais M1 e M2, e o protetor Ρ1, apesar de ainda estar no circuito, não terá função ativa por estar sujeito a uma corrente muito abaixo daquela para qual foi dimensiona- do.

Em uma outra configuração alternativa da invenção mostrada na figura 7, usa-se o mesmo princípio da configuração da figura 6, porém com a utilização de um protetor P1 conectado entre o polo negativo da fonte de alimentação e o nó N5, e o segundo protetor P2 sendo conectado entre o quarto nó N4 e o quinto nó N5. Na configuração para alimentação de 115V, com as chaves R1 e R3 fechadas, e a chave R2 aberta, o segundo protetor térmico P2 protege o segundo enrolamento principal M2 e o segundo prote- tor térmico P1 protege o primeiro enrolamento principal M1. Na configuração para alimentação de 220V, com as chaves R1 e R3 abertas, e a chave R2 fechada, o primeiro e o segundo protetores térmicos P1 e P2 ficam conecta- dos em série após o com o primeiro e o segundo enrolamentos principais M1 e M2 e fazem a proteção térmica de ambos os enrolamentos.

Embora as configurações acima sejam apropriadas para valores próximos a 115V e a 220V, o circuito é operativo em toda a faixa de tensão entre 90V e 260V.

Os protetores térmicos P1 e P2 podem ser dispostos interna- mente à carcaça do circuito, em contato diretamente com as bobinas princi- pais M1 e M2. Os dispositivos usados como protetores térmicos nessa mo- dalidade da invenção são sensíveis à temperatura e devido à sua disposi- ção, eles sentem diretamente o nível de temperatura das bobinas, e abrem o circuito quando esta temperatura atinge um certo valor de limiar, evitando assim o superaquecimento das bobinas.

Alternativamente, os protetores térmicos P1 e P2 são dispostos externamente à carcaça do circuito, ficando preferivelmente fixados no lado externo do compressor, junto à carcaça. Estes protetores térmicos funcio- nam normalmente através do monitoramento da temperatura de carcaça e da corrente do compressor, tal que quando a temperatura da carcaça e/ou a corrente do compressor ultrapassam um valor de limiar, os protetores abrem e interrompem o circuito. Em uma forma preferida, a corrente do compressor passa pelo circuito interno do protetor térmico e aquece uma resistência que fica disposta logo abaixo de um disco bimetálico. Quando a corrente é mais baixa, o aquecimento da resistência é também menor, e, portanto, não é su- ficiente para aquecer o disco bimetálico. Porém, quando a corrente do com- pressor aumenta e ultrapassa um valor de limiar que poderia corresponder a um superaquecimento do circuito, o disco bimetálico também é mais aque- cido e flete, abrindo o circuito e interrompendo a corrente.

De acordo com a presente invenção, as chaves R1, R2 e R3 u- sadas no circuito podem ser chaves manuais acionadas mecanicamente. Também podem ser usadas chaves eletrônicas, tais como dispositivos de estado sólido, que abrem ou fecham dependendo do valor da tensão de ali- mentação, ou ainda as chaves R1, R2, R3 podem ser relês eletromecânicos controlados através de um circuito eletrônico.

A figura 4 mostra como as espiras das bobinas principais M1 e M2 estão dispostas no motor na forma de duas partes de bobina indepen- dentes, M1a M 1b, M2a M2b. Normalmente, estas partes de bobina indepen- dentes são bobinadas em seqüência, sem interrupção do fio. No entanto, de acordo com a presente invenção, cada bobina Ι\Λ1, M2 do enrolamento prin- cipal deve estar dividida em duas partes iguais independentes M1a M1b; M2a M2b. As partes independentes de uma mesma bobina contêm o mesmo nú- mero de espiras por ranhura, são conectadas em série e ficam dispostas, cada uma, em um lado do estator. Desta forma, o fluxo magnético gerado por cada metade de cada enrolamento é equilibrado.

Assim, o primeiro ramo M1 é subdividido em duas partes, fican- do a primeira parte M1a da primeira bobina disposta em um lado do estator e a segunda parte M1b da primeira bobina disposta do outro lado oposto do estator. As duas bobinas do segundo ramo são dispostas da mesma manei- ra, ficando a primeira parte M2a disposta do mesmo lado do estator que pri- meira parte M1a da primeira bobina, e a segunda parte M2b da segunda bo- bina disposta do mesmo lado do estator que a segunda parte M1b da primei- ra bobina. O enrolamento auxiliar não é alterado, e permanece com as bobi- nas de cada polo conectadas em série. Esta disposição permite que não e- xista desequilíbrio de fluxo entre os polos do estator, o que poderia levar à perda de performance e à criação de torques harmônicos.

Uma das grandes vantagens do circuito de chaveamento de en- rolamentos e proteção térmica da presente invenção é a possibilidade de usar os mesmos dispositivos elétricos, tais como bobinas, relês de partida, capacitores (não ilustrados) e protetores térmicos tanto para tensões na fai- xa de 115 a 127V como na faixa de 220 a 240V, facilitando a manutenção, reduzindo o estoque de componentes e reduzindo o número de códigos de engenharia, facilitando a logística de produção e distribuição. Além disso, este circuito permite que a proteção térmica dos enrolamentos principais M1 e M2 seja feita separadamente para cada um dos enrolamentos e operando tanto para 115V quanto para 220V, apenas abrindo-se ou fechando-se as chaves R1, R2, R3, seja com os protetores térmicos ficando dispostos inter- namente ou externamente à carcaça. Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de-

ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí- veis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações a- pensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

1. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica para motor de indução monofásico bivolt hermético de um compressor her- mético de refrigeração, caracterizado por compreender: um primeiro enrolamento principal (M1) com o polo negativo co- nectado a um primeiro nó (N1) e o polo positivo conectado a um segundo nó (N2), um segundo enrolamento principal (M2) com o polo positivo co- nectado a um terceiro nó (N3), e o polo negativo conectado a um quarto nó (N4), uma primeira chave (R1) conectada entre o segundo nó (N2) e o terceiro nó (N3), e um relê de partida (R) conectado ao terceiro nó (N3), um enrolamento auxiliar (A) com o polo positivo conectado ao relê de partida (R) e o polo negativo conectado ao quarto nó (N4), sendo que o enrolamento auxiliar (A) fica conectado em paralelo com o segundo enrolamento principal (M2), uma segunda chave (R2) conectada entre o terceiro nó (N3) e o primeiro nó (N1), uma terceira chave (R3) conectada entre o primeiro nó (N1) e o quinto nó (N5), e uma fonte de tensão conectada entre o segundo nó (N2) e o quinto nó (N5); sendo que o circuito é operativo em uma primeira e em uma se- gunda 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), e o circuito compreende meios de proteção térmica que fazem a proteção térmica dos primeiro e segundo enrolamentos principais (M1, M2) na primeira e na segunda configurações.

2. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito é operativo em uma faixa de tensão entre 90V e 260V, sendo que a primeira configuração opera em uma faixa de tensão mais próxima de 115V e a se- gunda configuração opera em uma faixa de tensão mais próxima de 220V.

3. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que os meios de proteção térmica compreendem um único protetor térmico trifásico (P) dotado de três terminais, sendo um terminal ligado ao polo positivo do primeiro enrolamento principal (M1), um terminal conectado à primeira chave (R1) e um terminal conectado ao polo positivo da fonte de alimentação.

4. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que os meios de proteção térmica compreendem um primeiro prote- tor térmico (P1) conectado entre o polo positivo da fonte de alimentação e o segundo nó (N2), e um segundo protetor térmico conectado entre a primeira chave (R1) e a segunda chave (R2).

5. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que os meios de proteção térmica compreendem um primeiro prote- tor térmico (P1) conectado entre o polo positivo do primeiro enrolamento principal (M1) e o segundo nó (N2), e um segundo protetor térmico conecta- do entre o quarto nó (N4) e o quinto nó (N2).

6. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que os meios de proteção térmica compreendem um primeiro prote- tor térmico (P1) conectado entre o polo negativo da fonte de alimentação e o quinto nó (N5), e um segundo protetor térmico conectado entre o quarto nó (Ν4) e o quinto nó (N5).

7. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de os meios de proteção térmica (P; P1, P2) serem dispostos interna- mente à carcaça do circuito, em contato com os enrolamentos principais (M1, M2), e serem abertos quando a temperatura dos enrolamentos ultra- passar um valor de limiar.

8. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de os meios de proteção térmica (P; P1, P2) serem dispostos externa- mente à carcaça do circuito, e serem abertos quando a corrente ou a tempe- ratura de carcaça do compressor ultrapassarem um valor de limiar.

9. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as chaves (R1, R2, R3) são acionadas mecanicamente.

10. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmi- ca de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as chaves (R1, R2, R3) são chaves eletrônicas.

11. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmi- ca de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as chaves (R1, R2, R3) são relês eletromecânicos controlados através de um circuito eletrônico.

12. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmi- ca de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo enrolamentos principais (M1, M2) são divididos, cada um, em duas partes de bobina independentes (M1a, M1b; M2a, M2b) e conectados em série, ficando cada parte de bobina de um mesmo enrolamento disposta em um lado do estator.

13. Circuito de chaveamento de enrolamentos e proteção térmi- ca de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de ser disposto dentro de uma carcaça hermética do compressor que compreende um terminal hermético de cinco pinos (1, 2, 3, 4, 5), sendo que: o primeiro pino (1) é localizado no polo positivo do primeiro enro- Iamento principal (M1); o segundo pino (2) é acoplado entre o polo negativo do primeiro enrolamento principal (M1) e o primeiro nó (N1); o terceiro pino (3) é acoplado entre o polo positivo do segundo enrolamento principal (M2) e o terceiro nó (N3); o quarto pino (4) é acoplado entre o polo positivo do enrolamen- to auxiliar (A) e o relê de partida (R); e o quinto pino (5) é localizado entre o quarto nó (N4) e o quinto nó (N5).