Validação de um Método Indireto de Estimação da Velocidade Angular de Motores de Corrente Contínua sem Escovas Acoplados de Compressores Herméticos

Abstract

Os refrigeradores domésticos são uma das máquinas de refrigeração com maior alcance mundial. Dentre os diversos elementos que compõem um refrigerador, o presente trabalho trata do compressor hermético. Esse elemento ́e responsável por fazer circular o fluido refrigerante pelo sistema e está intimamente ligado às pressões de evaporação e condensação do refrigerador. Tais pressões são as grandezas físicas principais no que diz respeito ao funcionamento dos ciclos térmicos durante a utilização do refrigerador. A medição e monitoramento dessas pressões está geralmente presente apenas nas etapas de produção e testes em fábrica dos compressores, sendo dificilmente encontrada nos produtos finais. O motivo ́e que s ̃ao necessários sistemas relativamente caros e complexos para o monitoramento de tais grandezas. Estes sistemas necessitam de transdutores específicos e exigem adequações físicas ao sistema de refrigeração. Com a tecnologia atualmente utilizadas, os custos envolvidos acabam por inviabilizar o monitoramento das pressões de evaporação e condensação em refrigeradores comerciais. A medição de tais grandezas abriria caminho para implementação de compressores mais “inteligentes” e, por sua vez, uma nova geração de refrigeradores comerciais. Desenvolver métodos de estimação destas grandezas sem incorporar custos significativos vem sendo um desafio. As pesquisas que motivaram essa monografia vislumbraram uma forma de relacionar torque e velocidade angular, que são grandezas do motor elétrico presente no compressor, para estimar as pressões de interesse. O objetivo do presente trabalho ́e analisar a viabilidade, precisão e confiabilidade de um método específico de estimação de baixo custo, da velocidade angular instantânea de motores elétricos de corrente contínua sem escovas acoplados e presentes em compressores herméticos de refrigeradores comercias. Espera-se assim contribuir para a implementação de sistemas de monitoramento das pressões de evaporação e condensação em gerações futuras de refrigeradores comerciais. A estimativa da velocidade angular instantânea será realizada através de um método indireto recentemente desenvolvido no Laboratório de Instrumenta ̧c ̃ao e Automação (LIAE) do Labmetro da UFSC. Tal método ́e não-invasivo e estima a velocidade angular com base na de tensão e corrente do compressor. Neste trabalho ́e realizada uma comparação experimental entre o referido método indireto e a utilização direta de encoders, seguida de uma análise detalhada da viabilidade, precisão e confiabilidade do método indireto como técnica de estimacão da velocidade angular instantânea nos motores elétricos em questão.

Domestics’ refrigerators are one of the cooling machines with biggest global reach. Among

the several elements that compose a refrigerator, the present work deals with hermetic com- pressor. This element is responsible for made the cooling fluid circulate through the system

and it is intimately connected with the evaporation and condensing pressures of the refrigera- tor. Such pressures are the main physical quantities on the subject of thermal cycle working

during the refrigerator’s operation. The measurement and monitoring of this pressures are usually present only in the stages of production and testing at fabric, hardly been founded in the commercial product. The reason is because are necessary systems relatively expensive and complex for monitoring these quantities. This systems needs specific transducers that involve an adaptation in the actual system configuration. With the technology currently

used, the costs make it impossible to monitor the evaporation and condensation pressu- res in commercial refrigerators. Measuring such quantities would pave the way for more “

smart ” compressors, and in turn, a new generation of commercial refrigerators. Developed a methods to estimate these quantities without increase costs has been a challenge. The study that motivated this monograph found a way to relate torque and angular speed, which are physical quantities of the motor coupled to the compressor, for obtain the main pressures. The objective of the present work is to analyze the feasibility, accuracy and reliability of a

specific low cost estimation method, of the instantaneous angular velocity of brushless di- rect current motors coupled and present in hermetic compressors of commercial refrigerators.

Expected contribute for the implementation of monitoring systems for the evaporation and condensation pressures in future generations of commercial refrigerators. The estimation of

instantaneous angular velocity will be performed through an indirect method recently develo- ped in the Instrumentation and Automation Laboratory (LIAE) of Labmetro of UFSC. Such

method is non-invasive and estimates the angular velocity based on the compressor voltage and current. This work realized an experimental comparison between this indirect method and the direct use of encoders, followed by a detailed analysis of the viability, accuracy and reliability of the indirect method as a technique to estimate instantaneous angular velocity in the electric motors in question.