WO2014078923A1

WO2014078923A1 - Sistema e método de proteção e controle para motores bivolt e compressor

Info

Publication number: WO2014078923A1
Application number: PCT/BR2013/000502
Authority: WO
Inventors: Silvia Helena PINI
Original assignee: Whirlpool SA
Current assignee: Whirlpool SA
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-05-30
Anticipated expiration: 2015-05-21
Also published as: BR102012029646A2

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema de proteção para motores bivolt, preferencialmente para motores bivolt que compreendem um controle de configuração das bobinas, geralmente utilizados em compressores herméticos de refrigeração. Tal sistema de proteção é preferencialmente utilizado em motores que compreendem uma primeira bobina principal (M1) e uma segunda bobina principal (M2), o sistema possuindo um controle configurado para estabelecer seletivamente uma conexão da primeira e segunda bobinas principais (M1, M2) do motor em série ou paralelo em função de uma tensão de alimentação (Vs) e um circuito de realimentação configurado para gerar uma tensão de saída (Vout) em função da tensão de uma da primeira e segunda bobinas principais (M1, M2) do motor. São descritos sistemas de proteção e controle, bem como métodos de proteção e controle, para motores que compreendem um circuito de realimentação compreendo um divisor de tensão em paralelo com uma das primeira ou segunda bobinas principais (M1, M2), configurado para gerar uma tensão de saída (Vout) em função de uma tensão de uma das primeira ou segunda bobinas principais (M1, M2); o controle sendo configurado adicionalmente para detectar a organização da primeira ou segunda bobinas principais (M1, M2) em série ou paralelo em função da tensão de saída (Vout), bem como o estado de funcionamento da primeira chave de energização (K01 ), da segunda chave de energização (K02), da chave de paralelo (K03) e da chave de série (K04). Adicionalmente, os sistemas e métodos são capazes de detectar o estado de funcionamento de protetores térmicos (P1, P2) do motor, preferencialmente protetores térmicos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO DE PROTEÇÃO E CONTROLE PARA MOTORES BIVOLT E COMPRESSOR".

A presente invenção refere-se a um sistema de proteção para motores bivolt, pre- ferencialmente para motores bivolt que compreendem um controle de configuração das bobinas, geralmente utilizados em compressores herméticos de refrigeração.

Descrição do Estado da Técnica

Compressores bivolt geralmente utilizam motores de indução monofásicos bivolt, preferencialmente com conexão T, que possibilitam modificar a configuração de suas bobinas de acordo com a tensão de alimentação Vs.

No pedido de patente PM 101882-8, o funcionamento desse tipo de motor é detalhado. Resumidamente, conforme apresentado nas figuras 1 e 2, existem duas bobinas principais M1 e M2 e uma bobina secundária A. Quando a tensão de ali- mentação Vs está na faixa dos 1 15V-127V, as duas bobinas principais M1 e M2 são conectadas em paralelo, enquanto que quando a tensão estiver na faixa de 220V-240V, as duas bobinas principais M1 e M2 são conectadas em série.

O sistema compreende duas chaves de energização K01 , K02 que podem ser eletromecânicas ou eletrônicas, de forma que a primeira chave de energização K01 é responsável pela energização do motor, e a segunda chave de energização K02 é responsável pela conexão e desconexão da bobina secundária A, já que esta tem a função de auxiliar a partida do compressor, sendo desligada em seguida.

As bobinas principais M1 e M2 desse motor são projetadas para funcionamento em uma corrente nominal determinada, que é praticamente a mesma na configuração 1 15V-127V e 220V-240V, como pode ser observado nas figuras 3 e 4. Ou seja, as duas bobinas principais M1 e M2 são dimensionadas para uma corrente nominal de valor I, e o motor é dimensionado para operar adequadamente com esses níveis de corrente nas duas bobinas principais M1 e M2.

O pedido de patente da Whirlpool S.A depositado em 25 de maio de 201 1 , de número PM 102466-6, descreve um controle automático de tensão para motores de indução monofásico bivolt, baseado na conexão T. A figura 5 apresenta o dia- grama elétrico de um exemplo das construções dessa solução, que utiliza uma chave de paralelo K03 e uma chave de série K04, ambas configuradas para sele- tivamente efetuar uma conexão das bobinas principais M1 e M2 de diferentes modos. A chave de paralelo K03 é configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais M1 e M2 do motor em paralelo enquanto a chave de série K04 configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais M1 e M2 do motor em série, dependendo da tensão de alimentação Vs.

Novamente, as chaves de paralelo K03 e de série K04 podem ser eletromecâni- cas ou eletrônicas, ou mesmo uma única chave com dois diferentes modos de contato (chave NA/NF, por exemplo). A partir do esquema da figura 5, tem-se que quando a tensão de alimentação Vs estiver entre aproximadamente 220V e 240V, as chaves de paralelo K03 e de série K04 se mantém na posição atual da figura 5 e, neste caso, em sua posição de repouso (conhecidos como os contatos NF - normalmente fechado), o que conecta as bobinas principais M1 e M2 em série. Já no caso em que a tensão de alimentação Vs estiver na faixa entre 115V e 127V, as chaves de paralelo K03 e de série K04 são acionadas, saindo de sua posição de repouso (passando para os contatos NA - normalmente aberto).

Nessa situação, as bobinas principais 1 e M2 são conectadas em paralelo. Vale destacar que a figura 3 apresenta uma possível solução para o controle do motor de indução monofásico bitensão, mas nada impede a troca dos contatos das chaves de paralelo K03 e de série K04, e o rearranjo do sistema, para se obter a mesma configuração de bobinas. Obviamente, a análise realizada para este documento considera o circuito da figura 3, porém pode ser aplicada a inúmeras configurações equivalentes.

Como é explicado no pedido de patente em questão, para o controle desse motor, faz-se necessário o reconhecimento do nível da tensão de alimentação da rede. A partir dessa informação, o sistema de controle tomará a decisão de acio- nar as chaves de paralelo K03 e de série K04, de acordo com essa tensão. No entanto, algumas falhas podem ocorrer, como por exemplo:

(a) O circuito de detecção de nível de tensão de alimentação Vs apresenta uma falha, fornecendo um valor resultante incorreto ao controle. Isso pode resultar no fato de a tensão de alimentação Vs ser 115V-127V, e o sistema de controle recebe uma informação referente à alimentação 220V-240V, ou vice-versa.

(b) A ocorrência de uma falha nas chaves de paralelo K03 e de série K04. Mesmo que o sistema de controle tenha reconhecido corretamente o nível de tensão de alimentação Vs, uma falha nos componentes K03 e K04, ou no seu circuito de acionamento, faz com que a configuração dessas chaves esteja contrária à devida posição.

(c) Ou ainda, pode haver uma falha no próprio sistema de controle, que por algum motivo envia um comando errado para o sistema de acionamento.

Essas falhas, em geral, têm consequências destrutivas ao motor. Ao analisar as falhas, podem ser observados dois modos distintos de erro:

(a) A tensão de entrada é 115V-127V, e as chaves de paralelo K03 e de série K04 estão na posição NF. Nessa situação, as bobinas principais M1 e M2 estão conectadas em série, e a tensão de alimentação Vs é 115V-127V. Isso resulta em correntes em cada bobina principal M1 e M2 com metade do valor nominal calculado. Com esse valor de corrente nas bobinas principais M1 e M2, o motor não gera fluxo magnético suficiente para partir, se mantendo em rotor bloqueado.

(b) A tensão de entrada é 220V-240V, e as chaves de paralelo K03 e de série K04 estão na posição NA. Nessa situação, as bobinas principais M1 e M2 estão conectadas em paralelo, e a tensão de alimentação Vs é 220V-240V. Isso resulta em níveis de correntes em cada bobina principal M1 e M2 com o dobro do seu valor nominal. Esse valor de corrente gera o fluxo magnético suficiente para que o motor parta e funcione, mas como os enrolamentos foram dimensionados para um valor de corrente menor, haverá o sobreaquecimento dessas bobinas princi- pais M1 e M2.

Obviamente ainda podem existir outras falhas e modos de falhas, que não serão detalhados neste pedido, porém equivalentes são óbvios para técnicos no assunto. O objetivo em listar os modos de falha acima está em destacar a susceptibilidade de erro do controle desse tipo de motor, juntamente com a seriedade de suas consequências. Por essa razão, faz-se necessário utilizar alguma forma de monitoramento, para que o sistema de controle possa perceber algumas das possíveis falhas. Ainda, na maioria de aplicações de motores, existe algum tipo de proteção para o mesmo. Em compressores herméticos, é usual o uso de protetores térmicos (over load protectors), em série com a sua alimentação, que atuam por sobrecorrente e/ou sobreaquecimento. Esse tipo de proteção é acoplado ao motor, e é dimensi- onado para atuar com correntes acima da nominal que se mantenham por um intervalo de tempo maior que o desejado, ou quando existe o sobreaquecimento do motor. Quando isso ocorre, esses protetores térmicos abrem, descontinuando o circuito de alimentação e, portanto, desenergizando o motor. Após o seu resfriamento, o contato desse protetor se fecha novamente, voltando a energizar o mo- tor.

A figura 6 apresenta uma possível solução de proteção térmica para o motor de indução monofásico bitensão com conexão T, que pode ser observada no pedido de patente PM 101882-8, já citado. A solução possui dois protetores térmicos P1 e P2. O protetor térmico P1 é dimensionado para atuação em falhas para o circuito de 115V-127V, que apresenta correntes maiores. Já o protetor térmico P2, é alo- cado estrategicamente para que esteja presente no circuito apenas para a configuração de 220V-240V, sendo dimensionado para atuação em falhas do circuito de 220V-240V.

Como já comentado anteriormente, quando existe a atuação do protetor térmico P1 ou P2, o motor é desenergizado. Após certo intervalo de tempo, o protetor térmico P1 ou P2 retorna, fechando novamente o circuito de alimentação e ener- gizando o motor. Nessa situação, o sistema de controle deve perceber a atuação do protetor térmico P1 ou P2 e preparar a segunda chave de energização K02, para que, no momento em que o protetor térmico P1 ou P2 retornar, a bobina au- xiliar A seja ligada, realizando a partida do motor. Se isso não ocorrer, no momento em que o protetor térmico P1 ou P2 retornar, o motor ficará com o rotor bloqueado, resultando em uma alta corrente, e na consecutiva atuação do protetor térmico P1 ou P2.

Ou seja, corre-se o risco de o protetor térmico P1 ou P2 se mantenha em "cicla- gem" (abrindo e fechando consecutivamente) indevidamente. Dessa forma, faz-se necessário algum mònitoramento do estado dos protetores térmicos P1 e P2, para que, em seu retorno, a bobina auxiliar A seja conectada ao sistema e a partida do motor seja realizada. Novamente, toda a análise realizada nesse documento considera o sistema de proteção apresentado na figura 6, podendo ser estendida para diferentes configurações.

Objetivos da Invenção

Deste modo, a presente invenção visa prover uma topologia simples e robusta para o monitoramento da faixa de tensão de alimentação Vs (115V-127V ou 220V-240V) de um motor, preferencialmente um motor de indução monofásico bivolt com conexão T utilizado em compressores.

Outro objetivo dessa invenção é prover uma solução para o monitoramento da configuração das bobinas principais do motor, de acordo com a faixa de tensão de alimentação Vs.

É também um objetivo dessa invenção prover uma solução para monitoramento da atuação de sistemas de proteção desse motor.

Breve Descrição da Invenção

Tais objetivos são alcançados utilizando configurações preferenciais da invenção, que descrevem um sistema de proteção para motores que compreendem uma primeira bobina principal e uma segunda bobina principal que possuem uma tensão nominal de operação, o sistema compreendendo uma tensão de alimentação;

um controle configurado para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais do motor em paralelo quando a tensão de alimentação possuir um valor de aproximadamente a tensão nominal das bobinas principais, ou em série quando a tensão de alimentação possuir um valor de aproximadamente o dobro da tensão nominal das bobinas principais; e

um circuito de realimentação compreendo um divisor de tensão em paralelo com uma das bobinas principais, configurado para gerar uma tensão de saída em função de uma tensão de uma das bobinas principais; o controle sendo configurado adicionalmente para detectar a organização das bobinas principais em série ou paralelo em função da tensão de saída.

É apresentado também um sistema de controle para motores que compreendem uma primeira bobina principal e uma segunda bobina principal; o sistema de controle possuindo uma primeira chave de energização das duas bobinas principais; uma segunda chave de energização de uma bobina auxiliar de partida;

uma chave de paralelo configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas do motor em paralelo;

uma chave de série configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais do motor em série;

um circuito de realimentação compreendo um divisor de tensão em paralelo com uma das bobinas principais configurado para gerar uma tensão de saída em função de uma tensão de uma das bobinas principais;

o sistema de controle sendo configurado adicionalmente para detectar o estado de operação das chaves em função da tensão de saída gerada pelo circuito de realimentação.

Adicionalmente, é descrito um método de proteção para motores que compreendem uma primeira bobina principal e uma segunda bobina principal que possuem uma tensão nominal de operação, o motor possuindo ainda uma tensão de ali- mentação; e

um controle configurado para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais do motor em paralelo quando a tensão de alimentação possuir um valor de aproximadamente a tensão nominal das bobinas principais ou em série quando a tensão de alimentação possuir um valor de aproximadamente o dobro da tensão nominal das bobinas principais; o método possuindo as etapas de:

(a) detectar uma tensão de uma das bobinas principais;

(b) gerar uma tensão de saída em função da tensão de uma das bobinas principais detectada;

(c) verificar a organização das bobinas principais em série ou paralelo em função da tensão de saída gerada.

Por fim, é apresentado um método de controle para motores que compreendem uma primeira bobina principal e uma segunda bobina principal; o motor compreendendo um sistema de controle que possui uma primeira chave de energização das duas bobinas principais;

uma segunda chave de energização. de uma bobina auxiliar de partida;

uma chave de paralelo configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais do motor em paralelo; uma chave de série configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais do motor em série; o método de controle possuindo as etapas de:

(a) gerar uma tensão de saída em função de uma tensão de uma das bobinas principais; e

(b) detectar o estado de operação das chaves em função da tensão de saída gerada.

Descrição Resumida dos Desenhos

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

Figura 1 - é uma representação da configuração de um motor de indução monofásico com conexão T para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2;

Figura 2 - é uma representação da configuração de um motor de indução mono- fásico com conexão T para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2; Figura 3 - é uma representação da disposição das correntes nas bobinas principais M1 e M2 de um motor para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2;

Figura 4 - é uma representação da disposição das correntes nas bobinas principais M1 e M2 de um motor para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2; Figura 5 - é uma representação de um controle de um motor de indução monofásico bitensão com conexão T;

Figura 6 - é uma representação da solução de proteção térmica para um motor de indução monofásico bitensão com conexão T;

Figura 7 - é uma representação de terminais disponíveis de um motor de indução monofásico bitensão com conexão T;

Figura 8 - é uma representação de um diagrama referente à configuração de uma fonte DC não isolada para alimentação de um sistema de controle;

Figura 9 - é uma representação de um circuito de realimentação para o controle de motores de indução monofásicos bitensão; Figura 10 - é uma representação de sistema completo de controle de um motor, proteção térmica e circuito de monitoramento proposto;

Figura 11 - é um gráfico da tensão de saída do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de ope- ração das,bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a primeira chave de energização K01 e a segunda chave de energização K02 permanecem abertas e a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas;

Figura 12 - é um gráfico da tensão de saída do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de ope- ração das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a primeira chave de energização K01 , a segunda chave de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas;

Figura 13 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02 permanece aberta e a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas; Figura 14 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas e a primeira chave de energização K01 permanece fechada;

Figura 15 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a primeira chave de energização K01 , a segunda chave de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas;

Figura 16 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a primeira chave de energização K01 e a segunda chave de energização K02 per- manecem abertas e a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas;

Figura 17 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas e a primeira chave de energização K01 permanece fechada;

Figura 18 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02 permanece aberta e a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas;

Figura 19 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02 permanece aberta e a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas e abertura do protetor térmico P1 ;

Figura 20 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02 permanece aberta e a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas e fechamento do protetor térmico P1 ;

Figura 21 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual à tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda cha- ve de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas e a primeira chave de energização K01 permanece fechada e abertura do protetor térmico P1 ou P2; Figura 22 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas e a primeira chave de energização K01 permanece fechada e abertura do protetor térmico P1 ou P2;

Figura 23 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem abertas e a primeira chave de energização K01 permanece fechada e o protetor térmico P1 ou P2 mudando de estado aberta para estado fechada; e

Figura 24 - é um gráfico da tensão de saída Vout do circuito de realimentação para uma tensão de alimentação Vs aproximadamente igual ao dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, em um estado em que a segunda chave de energização K02 permanece aberta e a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 permanecem fechadas fechamento do protetor térmico P1 ou P2.

Descrição Detalhada das Figuras

Como pode ser visto nas figuras 1 a 24, um circuito de monitoramento, devidamente posicionado no sistema que envolve o controle, preferencialmente automático, de um motor, preferencialmente um motor de indução monofásico bivolt com conexão T, que compreende uma primeira bobina principal M1 e uma segunda bobina principal M2. O controle do motor deve, assim, estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais M1 e M2 do motor em paralelo ou em série dependendo de uma tensão de alimentação. Caso a tensão de alimentação possua valor de aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2 (preferencialmente na faixa de 115V-127V), o controle deve estrutu- rar as bobinas principais M1 e M2 em paralelo, e, no caso inverso da tensão de alimentação possuir um valor de aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2 (preferencialmente na faixa de 220V- 240V), o controle deve estruturar as bobinas principais M1 e M2 em série. Deste modo, a tensão aplicada às bobinas principais M1 e M2 é a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2 caso a tensão de alimentação Vs seja aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 e M2, ou o dobro dela.

Preferencialmente, o sistema de controle possui a configuração apresentada anteriormente, que utiliza duas chaves de energização K01 , K02 que podem ser eletromecânicas ou eletrônicas, de forma que a primeira chave de energização K01 é responsável pela energização do motor, e a segunda chave de energiza- ção K02 é responsável pela conexão e desconexão da bobina secundária A, já que esta tem a função de auxiliar a partida do compressor, sendo desligada em seguida. Preferencialmente, a segunda chave de energização K02 é usada transitoriamente, ou seja, um tempo suficiente para gerar uma força de arranque adicional para que o motor seja capaz de quebrar a inércia e começar o movimento. Além disto, são utilizadas ainda uma chave de paralelo K03 e uma chave de série K04, ambas configuradas para seletivamente efetuar uma conexão das bobinas principais M1 e M2 de diferentes modos. A chave de paralelo K03 é configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais M1 e M2 do motor em paralelo enquanto a chave de série K04 configurada para estabelecer seletivamente uma conexão das bobinas principais M1 e M2 do motor em série, dependendo da tensão de alimentação Vs. Para uma melhor clareza de definição, o presente documento simplifica a redação para fazer referências a "aberto" quando as chaves estiverem desligadas, ou seja, quando a chave abrir o circuito e, portanto, não passar corrente pela mesma, e "fechado" quando as chaves esti- verem ligadas, ou seja, quando a chave fechar o circuito e, portanto, passar corrente pela mesma.

Tomando como exemplo o sistema de controle para motores de indução monofásicos bivolt em conexão T com a configuração de protetores térmicos apresentada na figura 6, considera-se que se tem disponíveis, externamente ao motor, os terminais destacados na figura 7 (numerados de 1 a 5), com essa definição de FASE e NEUTRO do sistema. Ainda, considera-se que o sistema de controle, possua uma fonte DC não isolada referenciada à fase, conforme o diagrama da figura 8. O circuito elétrico proposto para o monitoramento do controle e prote- ções do motor de indução monofásico bivoit, apresentando o seu posicionamento referente ao sistema da figura 7, é mostrado na figura 9. Pode-se verificar que o circuito opera como um divisor de tensão, preferencialmente um divisor de tensão resistivo, em paralelo com uma das bobinas principais M1 ou M2, configurado para gerar uma tensão de saída Vout em função da tensão de uma das bobinas principais M1 ou M2. Assim, o divisor de tensão possui em sua tensão de saída Vout com uma componente AC, referente à tensão senoidal, e uma componente DC, referente à fonte DC, em que no ponto 3 existe uma tensão senoidal relativa à fase e também uma tensão DC relativa à Vdd, gerando uma tensão Vout.

Nota-se que a tensão entre Vdd e o pino 3 senoidal é definida pela equação 1 determinada por ^{Vdi Vpini} - ^ ην( - ^·^«(^ω· _{ι e a} tensão entre Vdd e Vss é dada pela equação 2 determinada por ^{Vm ~ Vss ~~ V}°^c . A tensão de saída Vout do circuito da figura 9 é, assim, definida pela equação 3 determinada por

(R_j + R₃ ).R₂ + R, .R3 (R_! + R₂ ).R₃ + RJ + R₂

Pode-se observar que a equação 3 pode ser dividida em uma componente DC, referente à fonte DC, e uma componente AC, referente à tensão de entrada se- noidal. Para esse circuito, os valores das resistências R1 , R2 e R3 devem ser dimensionados baseados nos níveis de tensão aplicados ao circuito, para que se obtenham determinados níveis de tensão definidos a serem comparados na saída.

Assim, o sistema é configurado para detectar o estado de operação das chaves (Κ0Ί , K02, K03 e K04) em função da tensão de saída Vout gerada pelo circuito de realimentação. Aplicando o circuito da figura 9 no sistema da figura 7, obtém- se o sistema ilustrado na Figura 10. Primeiramente, serão detalhados o funcionamento do circuito de realimentação proposto, quanto ao monitoramento das configurações das chaves Κ0Ί/Κ03/Κ04, para tensão de alimentação Vs na faixa preferencial de 115V-127V e 220V-240V. Vale destacar que a solução não é válida apenas para este sistema específico de controle do motor e configuração das proteções do motor. Escolheu-se essa configuração do sistema para exemplificar o princípio de funcionamento, mas a análise pode se estender a diferentes configurações de chaves, proteções ou tensões. Para essa análise, o acionamento da bobina auxiliar A será desprezado, já que esta não faz parte do circuito em regi- me permanente.

A figura 11 apresenta um gráfico que mostra a forma de onda resultante de uma configuração em que as bobinas principais M1 e M2 do motor estão configuradas corretamente para a faixa de tensão de alimentação Vs 115V-127V. Pode-se observar que a tensão de saída Vout do circuito de realimentação apresenta uma forma de onda senoidal, imagem da tensão de alimentação Vs com um offset (deslocamento DC). A amplitude dessa componente senoidal AVx é proporcional à amplitude da tensão de alimentação Vs, como demonstrado pela equação 3. Ou seja, as resistências R1 , R2, R3 são dimensionadas para que se obtenha uma amplitude conhecida de AV, para certo nível de tensão de alimentação Vs. Isso possibilita o reconhecimento do nível de tensão de alimentação Vs, antes da energização do motor, possibilitando que o controle realize a configuração adequada do sistema.

Já a figura 12 ilustra um gráfico que mostra a forma de onda resultante de uma configuração em que as bobinas principais M1 e M2 do motor não estão configu- radas corretamente para a faixa de alimentação115V-127V. Percebe-se que, enquanto K01 estiver aberto e o motor não estiver energizado, as formas de onda obtidas para K03/K04 abertos, ilustradas pela figura 12, e fechadas, figura 11 , são idênticas, não sendo possível verificar se essas chaves estão na posição correia para o dado nível da tensão de alimentação Vs. Ainda assim, é possível veri- ficar o nível de tensão de alimentação Vs, para a correta configuração do sistema pelo controle.

A figura 13, de modo distinto, apresenta a forma de onda da tensão na saída do circuito de realimentação, para a primeira chave de energização K01 aberta durante o tempo K01 OFF e, em seguida, fechada durante o tempo K01 ON. Obser- va-se que para a tensão de alimentação Vs em 115V-127V e as chaves K01/K03/K04 fechadas, o sinal na saída do circuito de realimentação é um sinal DC, sem componente AC, sendo possível concluir que a primeira chave de ener- gização K01 fechou, como desejado, e que as bobinas do motor M1 e M2 estão configuradas corretamente.

A figura 14 ilustra um gráfico que mostra a forma de onda resultante de uma última configuração para a tensão de alimentação Vs em 1 15V-127V, em que as chaves K03/K04 permanecem abertas, associando as bobinas principais M1 e M2 em série, e a tensão de saída Vout do circuito de realimentação não é a esperada, sendo uma tensão com componente senoidal com amplitude inferior à Δ\ χ, em uma configuração preferencial possuindo amplitude igual a AVx/2. Nessa situação, já é possível que o sistema de controle verifique que o sinal obtido é dife- rente do desejado, exemplificado na figura 13, reconhecendo que houve uma falha no controle do motor.

Modificando-se a tensão de alimentação Vs para 220V-240V, a figura 15 descreve a configuração das chaves K03/K04 quando abertas de modo correto para o nível de tensão de alimentação Vs. Pode-se observar que a tensão de saída Vout do circuito de realimentação, conforme a figura 10, apresenta uma forma de onda senoidal, imagem da tensão de alimentação Vs com um offset (deslocamento DC). A amplitude dessa componente senoidal AVy, continua sendo proporcional à amplitude da tensão de alimentação Vs, como no caso em 1 15V-127V. Ou seja, a amplitude AVy é proporcional à amplitude da tensão 220V-240V, enquanto AVx é proporcional à amplitude da tensão de 1 15V-127V. Sendo assim, AVy é consideravelmente maior que AVx, sendo possível confirmar qual o nível da tensão de alimentação Vs do sistema, já que as resistências R1 , R2, R3 são dimensionadas para que se obtenha uma amplitude conhecida de AV, para certo nível de tensão de alimentação Vs.

De modo contrário, a configuração ilustrada pela figura 16 indica que as chaves K03/K04 não estão acionadas de modo correto para a faixa de tensão de alimentação Vs de 220V/240V. Percebe-se que enquanto a primeira chave de energiza- ção K01 estiver aberta e o motor não estiver energizado, as formas de onda obtidas para as chaves K03/K04 fechadas e para os mesmos abertos, como ilustrado pela figura 15, são idênticas, não sendo possível verificar se essas chaves estão na posição correta para o dado nível da tensão de alimentação Vs. Novamente, ainda assim, é possível verificar o nível de tensão de alimentação Vs, para a cor- reta configuração do sistema pelo controle.

Já a figura 17 apresenta a forma de onda da tensão na saída do circuito de reali- mentação, para a primeira chave de energização K01 aberta, durante o tempo K01 OFF, e, em seguida, fechada, durante o tempo K01 ON. Observa-se que para a tensão de alimentação Vs em 220V-240V, com as chaves K03/K04 abertas e a primeira chave de energização K01 fechada, o sinal na saída do circuito de rea- limentação é um sinal com componentes DC e AC, sendo esta de amplitude consideravelmente menor que AVy, mais especificamente na configuração preferen- ciai possuindo amplitude igual a AVy/2. O sistema de controle deve ser programado a obter essa forma de onda, com amplitude definida, para a configuração correta de 220V-240V. Sendo assim, é possível concluir que a primeira chave de energização K01 fechou, como desejado, e que as bobinas principais M1 e M2 do motor estão configuradas em série, corretamente.

Por fim, a figura 18 ilustra a última configuração possível para a tensão de alimentação Vs estando na faixa de 220V-240V, utilizando as chaves K03/K04 fechadas, ou seja, associando as bobinas principais M1 e M2 em paralelo, onde a tensão de saída Vout do circuito de realimentação não é a esperada, sendo uma tensão DC, sem componente senoidal. Nessa situação, já é possível que o siste- ma de controle verifique que o sinal obtido é diferente do desejado, como ilustrado pela figura 17, reconhecendo que houve uma falha na configuração automática das bobinas principais M1 e M2 do motor.

Em uma segunda configuração preferencial, o circuito de realimentação proposto pode ainda realizar a verificação da abertura ou fechamento de protetores térmi- cos (desernegização do motor), assim como o seu retorno (energização do motor), permitindo ao sistema de controle realizar uma nova partida do motor, a partir da segunda chave de energização K02. Novamente, para uma melhor clareza de definição, o presente documento faz referências a "aberto" quando os protetores estiverem atuando no sistema, ou seja, quando os protetores abrirem o circui- to e, portanto, não passar corrente pelos mesmos, e "fechado" quando os protetores não estiverem atuando no sistema, ou seja, quando os protetores fecharem o circuito e, portanto, não passar corrente pelos mesmos. Tomando como exemplo o circuito da figura 10, para exemplificar o comportamento do circuito de monito- ração, têm-se mais seis modelos representados nas figuras 19 a 25.

A figura 19 apresenta uma situação em que o protetor térmico P1 está conduzindo, e a tensão de saída Vout no circuito de realimentação é a mesma do caso da figura 13 (funcionamento correto do acionamento do motor em 115V-127V). Quando ocorre a abertura do protetor térmico P1 , a tensão de saída Vout do circuito de realimentação é uma tensão com componentes DC e senoidal, como no caso figura 17, ou seja, o sinal resultante é o mesmo para quando a primeira chave de energização K01 está aberta. Mas, como o sistema de controle possui a informação de que a primeira chave de energização K01 está acionada, e a forma de onda obtida é a apresentada na figura 19, o controle consegue detectar que houve a ação do protetor térmico P1 , neste caso. Dessa forma, o controle pode se programar para realizar uma nova partida no retorno desse protetor térmico P1.

A figura 20, por outro lado, descreve a forma de onda da tensão de saída Vout do circuito de monitoramento quando ocorre o fechamento do protetor térmico P1 do circuito durante o tempo P1 ON. Pode-se verificar a mudança da forma de onda e amplitude da tensão de saída Vout do circuito de realimentação proposto durante o tempo P1 OFF, que indica o fechamento do protetor térmico P1. Dessa forma, o controle, que anteriormente tinha verificado a abertura do protetor térmico P1 , nesse momento pode detectar o fechamento desse protetor, realizando a partida do motor, por meio da segunda chave de energização K02.

Assim, pode-se notar que para o circuito apresentado na figura 10, o funcionamento das chaves K03/K04 abertas e tensão de alimentação Vs de 115V- 27V, é imprópria para o controle do motor. Como foi mostrado anteriormente, com a tensão de saída Vout do circuito de realimentação proposto, o sistema de controle teria reconhecido o erro no acionamento. Caso esse erro não tivesse sido identificado, e durante a configuração proposta (primeira chave de energização K01 fechada e K03/K04 abertas) houvesse a atuação de qualquer um dos protetores térmicos P1 ou P2, a forma de onda da tensão de saída Vout do circuito de realimentação seria a apresentada na figura 21. Pode-se observar novamente a diferença na amplitude desse sinal durante os tempos P ON e P OFF e, desta forma, o controle reconheceria a mudança de estado no sistema e atuaria conforme já especificado.

Pela Figura 22, pode-se observar que quando os protetores térmicos P1 e P2 estão conduzindo, e a tensão de saída Vout no circuito de realimentação é a mes- ma do caso da figura 17 (funcionamento correto do acionamento do motor em 220V-240V). Quando ocorre a abertura de algum dos protetores térmicos P1 ou P2, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação mantém o seu formato, mas passa a ter uma amplitude AVy, o dobro do valor anterior com os protetores térmicos P1 ou P2 fechados. Novamente, o sinal resultante é o mesmo para quando a primeira chave de energização K01 está aberta, mas, como o sistema de controle conhece que a primeira chave de energização K01 está acionada, o controle consegue detectar que houve a ação de algum dos protetores térmicos P1 ou P2. Dessa forma, o controle pode se programar para realizar uma nova partida no retorno do protetor térmico P1 ou P2.

A figura 23 apresentada a forma de onda da tensão de saída Vout quando ocorre o fechamento do protetor térmico P1 ou P2 do circuito. Novamente, pode-se verificar a mudança da amplitude da forma de onda da tensão de saída Vout do circuito de realimentação proposto. Dessa forma, o controle, que anteriormente tinha verificado a atuação do protetor térmico P1 ou P2, nesse momento pode de- tectar o fechamento desse protetor térmico P1 ou P2, realizando a partida do motor, por meio da segunda chave de energização K02.

Por fim, a figura 24 ilustra o circuito apresentado na figura 10, com o funcionamento das chaves K03/K04 fechadas e tensão de alimentação Vs de 220V-240V, que é imprópria para o controle do motor. Como foi mostrado anteriormente, com a tensão de saída Vout do circuito de realimentação proposto, o sistema de controle teria reconhecido o erro no acionamento. Caso esse erro não tivesse sido identificado, e nessa configuração proposta (chaves Κ0Ί/Κ03/Κ04 fechadas) houvesse a atuação de qualquer um dos protetores térmicos P1 ou P2, a forma de onda da tensão de saída Vout do circuito de realimentação seria a apresentada pela figura 21. Pode-se observar a diferença na amplitude e forma de onda desse sinal, possibilitando que o controle reconheça essa mudança de estado no sistema. Após a discussão dos vários estados do sistema, verifica-se que o circuito de rea- limentação apresenta em sua tensão de saída Vout formas de onda com amplitudes e formatos bem definidos para cada situação, de forma que o sistema de controle é capaz de reconhecer diversos estados do sistema, referente ao contro- le do motor bivolt. Esses estados estão resumidos na tabela 1 abaixo.

Como as tensões AVx e AVy são diretamente proporcionais à amplitude da tensão de alimentação Vs de 1 15V-127V e 220V-240V, respectivamente, a ordem de grandeza dessas variáveis são claramente distintas. A amplitude de AVx é aproximadamente metade do valor de AVy, sendo muito difícil de o sistema de controle confundir as duas variáveis.

Em resumo, o sistema de realimentação é configurado para fornecer seis formas de onda de tensão de saída Vout, com diferentes formas e amplitudes por meio do divisor de tensão. A informação dessas seis formas de onda, unida ao conhecimento do estado do sistema pelo sistema de controle, resultam em dez diferen- tes informações para o sistema de controle, quanto ao estado do controle e pro- teções do motor de indução monofásico bivolt em conexão T. Com isso, o sistema de controle é capaz de distinguir as seguintes situações relevantes:

(A) Quando a primeira chave de energização K01 está aberta, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de con- trole confirme que a tensão de alimentação Vs está na faixa de 115V-127V, ou seja, a primeira chave de energização K01 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(B) Quando a primeira chave de energização K01 está aberta, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle confirme que a tensão de alimentação Vs está na faixa de 220V-240V, ou seja, a primeira chave de energização K01 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(C) Quando a primeira chave de energização K01 está fechada e a tensão de alimentação Vs é de 115V-127V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle confirme se as chaves de paralelo K03 e de série K04 estão na posição correta, conectando as bobinas principais M1 e M2 em paralelo, ou seja, a primeira chave de energização K01 e a chave de paralelo K03 estão fechadas e a chave de série K04 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(D) Quando a primeira chave de energização K01 está fechada e a tensão de alimentação Vs é de 115V-127V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle identifique que as chaves de paralelo K03 e de série K04 estão na posição incorreta, conectando as bobinas principais M1 e M2 em série, ou seja, a primeira chave de energização K01 e a chave de série K04 estão fechadas e a chave de paralelo K03 está aber- ta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(E) Quando a primeira chave de energização K01 está fechada e a tensão de alimentação Vs é de 220V-240V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle confirme se as chaves de paralelo K03 e de série K04 estão na posição correta, conectando as bobinas principais M1 e M2 em série, ou seja, a primeira chave de energização K01 e a chave de série K04 estão fechadas e a chave de paralelo K03 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(F) Quando a primeira chave de energização K01 está fechada e a tensão de alimentação Vs é de 220V-240V, a tensão de saída Vout do circuito de realimenta- ção pode ser analisada para que o sistema de controle identifique que as chaves de paralelo K03 e de série K04 estão na posição incorreta, conectando as bobinas principais M1 e M2 em paralelo, ou seja, a primeira chave de energização K01 e a chave de paralelo K03 estão fechadas e a chave de série K04 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(G) Quando as chaves Κ0 /Κ03/Κ04 estão fechadas e a tensão de alimentação Vs é de 115V-127V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle identifique se houve atuação de alguma proteção do motor, desenergizando o motor, ou seja, a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão fechadas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(H) Quando as chaves K01/K03/K04 estão fechadas e a tensão de alimentação Vs é de 115V-127V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle identifique se houve o retomo de alguma proteção do motor, energizando o motor, ou seja, a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão fechadas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de , alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais 1 ou M2;

(I) Quando a primeira chave de energização K01 está fechada e K03/K04 estão abertas e a tensão de alimentação Vs é de 220V-240V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle identifique se houve atuação de alguma proteção do motor, desenergizando o motor, ou seja, a primeira chave de energização K01 está fechada, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão abertas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(J) Quando a primeira chave de energização K01 está fechada e K03/K04 estão abertas e a tensão de alimentação Vs é de 220V-240V, a tensão de saída Vout do circuito de realimentação pode ser analisada para que o sistema de controle identifique se houve o retorno de alguma proteção do motor, energizando o motor, ou seja, a primeira chave de energização K01 está fechada, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão abertas e o protetor térmico P1 atua modi- ficando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2.

O sistema, portanto, é configurado para detectar em ao menos 10 estados específicos.

É possível proteger o motor ao atuar sobre o sistema nos estados indicados, de modo que o sistema é configurado para manter a primeira chave de energização K01 fechada nos estados (C) e (E) onde a configuração de chaves é correta (configurar as bobinas principais M1 ou M2 em paralelo quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2, ou em série quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2), e adicionalmente abrir a primeira chave de energização K01 nos estados (D) e (F) em que a configuração de chaves é incorreta (configurar as bobinas principais M1 ou M2 em série quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2, ou em pararelo quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2).

O sistema ainda é configurado para abrir a primeira chave de energização K01 nos estados (G) e (I), e fechar a primeira chave de energização K01 e adicional- mente fechar transitoriamente a segunda chave de energização K02 da bobina auxiliar A de partida nos estados (H) e (J), para acompanhar o funcionamento dos protetores térmicos e desligar o motor durante a abertura dos mesmos, preferen- cialmente em um estado em que a temperatura do motor excede uma temperatura predefinida, além de ligar não só o motor como também a bobina auxiliar A de partida para um torque adicional de inicio de movimento quando o protetor térmico se fechar, preferencialmente em um estado em que a temperatura do motor volta a ser plausível a seu funcionamento.

São apresentados também métodos de proteção e controle análogos aos sistemas, capazes de detectar estados similares aos detectados pelos sistemas apresentados, em que:

(b1) a primeira chave de energização K01 está aberta quando a tensão de ali- mentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b2) a primeira chave de energização K01 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b3) a primeira chave de energização K01 e a chave de paralelo K03 estão fechadas e a chave de série K04 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b4) a primeira chave de energização K01 e a chave de série K04 estão fechadas e a chave de paralelo K03 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b5) a primeira chave de energização K01 e a chave de série K04 estão fechadas e a chave de paralelo K03 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b6) a primeira chave de energização K01 e a chave de paralelo K03 estão fechadas e a chave de série K04 está aberta quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b7) a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão fechadas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b8) a primeira chave de energização K01 , a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão fechadas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente a tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2;

(b9) a primeira chave de energização K01 está fechada, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão abertas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação Vs é aproxi- madamente o dobro da tensão nominal cie operação das bobinas principais M1 ou M2; e

(b10) a primeira chave de energização K01 está fechada, a chave de paralelo K03 e a chave de série K04 estão abertas e o protetor térmico P1 atua modificando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação Vs é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das bobinas principais M1 ou M2.

Etapas de atuação similares também são apresentadas, onde o método é configurado para:

(d) manter a primeira chave de energização K01 fechada nos estados (b3) e (b5);

(c2) abrir a primeira chave de energização K01 nos estados (b4) e (b6).

E adicionalmente:

(d1) abrir a primeira chave de energização K01 nos estados (b7) e (b9); e

(d2) fechar a primeira chave de energização K01 e fechar transitoriamente a se- gunda chave de energização K02 da bobina auxiliar A de partida nos estados (b8) e (b10).

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possí- veis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de proteção para motores que compreendem uma primeira bobina principal (M1) e uma segunda bobina principal (M2) que possuem uma tensão nominal de operação, o sistema compreendendo:

uma tensão de alimentação (Vs); e

um controle configurado para estabelecer seletivamente uma conexão da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) do motor em paralelo quando a tensão de alimentação (Vs) possuir um valor de aproximadamente a tensão nominal da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2), ou em série quando a tensão de alimentação (Vs) possuir um valor de aproximadamente o dobro da tensão nominal da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2);

o sistema sendo caracterizado pelo fato compreender adicionalmente:

um circuito de realimentação compreendo um divisor de tensão em paralelo com uma da primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2), configurado para gerar uma tensão de saída (Vout) em função de uma tensão de uma da primeira ou segunda bobinas principais (M1 ou M2);

o controle sendo configurado adicionalmente para detectar a organização da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) em série ou paralelo em função da tensão de saída (Vout).

2. Sistema de proteção para motores de acordo com a reivindicação

1 , caracterizado pelo fato de o controle ser configurado adicionalmente para detectar o estado de operação de protetores do motor.

3. Sistema de proteção para motores de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o circuito de realimentação ser configurado para gerar seis formas de onda de tensão de saída (Vout) com diferentes formas e amplitudes por meio do divisor de tensão.

4. Sistema de proteção para motores de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o controle ser configurado para definir dez diferentes estados do motor em função das seis formas de onda de tensão de saída (Vout) geradas pelo circuito de realimentação e da tensão de alimentação (Vs).

5. Sistema de proteção para motores de acordo com a reivindicação 1 , 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de a primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2) possuírem tensões nominais de operação na faixa de 115V-127V e o dobro das tensões nominais de operação na faixa de 220V-240V.

6. Sistema de controle para motores que compreendem uma primeira bobina principal (M1) e uma segunda bobina principal (M2); o sistema de controle possuindo:

uma primeira chave de energização (K01) das duas bobinas principais ( 1 e M2); uma segunda chave de energização (K02) de uma bobina auxiliar (A) de partida; uma chave de paralelo (K03) configurada para estabelecer seletivamente uma conexão da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) do motor em paralelo;

uma chave de série (K04) configurada para estabelecer seletivamente uma conexão da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) do motor em série;

o sistema de controle sendo caracterizado pelo fato de possuir adicionalmente um circuito de realimentação compreendo um divisor de tensão em paralelo com uma da primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2) configurado para gerar uma tensão de saída (Vout) em função de uma tensão de uma da primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

o sistema de controle sendo configurado adicionalmente para detectar o estado de operação da primeira chave de energização (K01), da segunda chave de energização (K02), da chave de paralelo (K03) e da chave de série (K04) em função da tensão de saída (Vout) gerada pelo circuito de realimentação.

7. Sistema de controle de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o motor possuir uma tensão de alimentação (Vs) e a primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2) possuírem uma tensão nominal de operação, o sistema de controle sendo configurado para detectar os estados de operação em que:

(A) a primeira chave de energização (K01) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(B) a primeira chave de energização (K01) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2); (C) a primeira chave de energização (Κ0 ) e a chave de paralelo (K03) estão fechadas e a chave de série (K04) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(D) a primeira chave de energização (Κ0Ί) e a chave de série (K04) estão fechadas e a chave de paralelo (K03) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(E) a primeira chave de energização (K01) e a chave de série (K04) estão fecha- das e a chave de paralelo (K03) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2); e

(F) a primeira chave de energização (K01) e a chave de paralelo (K03) estão fechadas e a chave de série (K04) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2).

8. Sistema de controle de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o sistema de controle ser configurado adicionalmente para manter a primeira chave de energização (K01) fechada nos estados C e E e abrir a primei- ra chave de energização (K01) nos estados D e F.

9. Sistema de controle de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de o motor compreender ainda ao menos um protetor térmico (P1), sendo o sistema de controle configurado adicionalmente para detectar os estados de operação em que:

(G) a primeira chave de energização (K01), a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão fechadas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(H) a primeira chave de energização (K01), a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão fechadas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação (Vs) é aproxima- damente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(I) a primeira chave de energização (Κ0Ί) está fechada, a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão abertas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2); e

(J) a primeira chave de energização (K01) está fechada, a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão abertas e o protetor térmico (P1) atua modi- ficando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2).

10. Sistema de controle de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de abrir a primeira chave de energização (K01) nos estados H e I, e fechar a primeira chave de energização (K01) e adicionalmente fechar transitoriamente a segunda chave de energização (K02) da bobina auxiliar (A) de partida nos estados H e J.

11. Sistema de controle para motores de acordo com a reivindicação 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) possuírem tensões nominais de operação na faixa de 115V-127V e o dobro das tensões nominais de operação na faixa de 220V-240V.

12. Método de proteção para motores que compreendem uma primeira bobina principal (M1) e uma segunda bobina principal (M2) que possuem uma tensão nominal de operação, o motor possuindo ainda:

uma tensão de alimentação (Vs); e

um controle configurado para estabelecer seletivamente uma conexão das primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) do motor em paralelo quando a tensão de alimentação (Vs) possuir um valor de aproximadamente a tensão nominal da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) ou em série quando a tensão de alimentação (Vs) possuir um valor de aproximadamente o dobro da tensão nominal da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2);

o método sendo caracterizado pelo fato possuir as etapas de: (a) detectar uma tensão de uma da primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2)

(b) gerar uma tensão de saída (Vout) em função da tensão de uma da primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2) detectada;

(c) verificar a organização da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) em série ou paralelo em função da tensão de saída (Vout) gerada.

13. Método de proteção para motores de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de detectar adicionalmente o estado de operação de protetores do motor.

14. Método de proteção para motores de acordo com a reivindicação

12 ou 13, caracterizado pelo fato de gerar seis formas de onda de tensão de saída (Vout) com diferentes formas e amplitudes.

15. Método de proteção para motores de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de definir dez diferentes estados para o motor em fun- ção das seis formas de onda de tensão de saída (Vout) gerada e da tensão de alimentação (Vs).

16. Método de proteção para motores de acordo com a reivindicação 12, 13, 14 ou 15, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) possuírem tensões nominais de operação na faixa de 115V-127V e o dobro das tensões nominais de operação na faixa de 220V-240V.

17. Método de controle para motores que compreendem uma primeira bobina principal (M1) e uma segunda bobina principal (M2); o motor compreendendo um sistema de controle que possui:

uma primeira chave de energização (K01) da primeira e segunda bobinas princi- pais (M1 , M2);

uma segunda chave de energização (K02) de uma bobina auxiliar (A) de partida; uma chave de paralelo (K03) configurada para estabelecer seletivamente uma conexão da primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) do motor em paralelo;

o método de controle sendo caracterizado pelo fato de possuir as etapas de: (a) gerar uma tensão de saída (Vout) em função de uma tensão de uma das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2); e

(b) detectar o estado de operação da primeira chave de energização (Κ0 ), da segunda chave de energização (K02), da chave de paralelo (K03) e da chave de série (K04) em função da tensão de saída (Vout) gerada.

18. Método de controle de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o motor possuir uma tensão de alimentação (Vs) e a primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) possuírem uma tensão nominal de operação, o método de controle detectar, durante a etapa b, os estados de operação em que:

(b1) a primeira chave de energização (K01) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(b2) a primeira chave de energização (K01) está aberta quando a tensão de ali- mentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(b3) a primeira chave de energização (K01) e a chave de paralelo (K03) estão fechadas e a chave de série (K04) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(b4) a primeira chave de energização (K01) e a chave de série (K04) estão fechadas e a chave de paralelo (K03) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(b5) a primeira chave de energização (K01) e a chave de série (K04) estão fechadas e a chave de paralelo (K03) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2); e

(b6) a primeira chave de energização (K01) e a chave de paralelo (K03) estão fechadas e a chave de série (K04) está aberta quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2). 30

19. Método de controle de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de possuir as etapas adicionais de:

(d) manter a primeira chave de energização (K01) fechada nos estados b3 e b5; e

(c2) abrir a primeira chave de energização (K01) nos estados b4 e b6.

20. Método de controle de acordo com a reivindicação 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de o motor compreender ainda ao menos um protetor térmico (P1), sendo o método de controle configurado adicionalmente para detectar durante a etapa b os estados de operação em que:

(b7) a primeira chave de energização (K01), a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão fechadas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1. M2);

(b8) a primeira chave de energização (K01), a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão fechadas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente a tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2);

(b9) a primeira chave de energização (K01) está fechada, a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão abertas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de fechado para aberto quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2); e

(b10) a primeira chave de energização (K01) está fechada, a chave de paralelo (K03) e a chave de série (K04) estão abertas e o protetor térmico (P1) atua modificando seu estado de aberto para fechado quando a tensão de alimentação (Vs) é aproximadamente o dobro da tensão nominal de operação das primeira ou segunda bobinas principais (M1 , M2).

21. Método de controle de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de possuir as etapas adicionais de:

(d1) abrir a primeira chave de energização (K01) nos estados b7 e b9; e (d2) fechar a primeira chave de energização (K01) e fechar transitoriamente a segunda chave de energização (K02) da bobina auxiliar (A) de partida nos estados b8 e b10.

22. Método de controle para motores de acordo com a reivindicação 17, 18, 19, 20 ou 21 , caracterizado pelo fato de a primeira e segunda bobinas principais (M1 , M2) possuírem tensões nominais de operação na faixa de 115V- 27V e o dobro das tensões nominais de operação na faixa de 220V-240V.