A influência das diferentes camadas superficiais em curto circuitos presentes nos isolantes de terminais herméticos de compressores

Abstract

Os terminais herméticos dos compressores possibilitam o fornecimento de eletricidade para os mesmos, evitam o vazamento de gás refrigerante, mantendo a hermética sob condições operacionais adversas para suportar a funcionalidade eficiente e confiável dos compressores. Ao decorrer dos anos, todas as linhas de montagem de uma empresa de compressores de Joinville tiveram problemas com paradas e sucatas ocasionadas por surtos sazonais de curto circuitos gerados pela formação de arco voltaico entre o pino e a carcaça do terminal hermético, durante o teste de alta tensão na pré-montagem dos compressores. Esse problema aparece com maior frequência nos dias mais quentes e úmidos, e os terminais herméticos de um dos fornecedores apresentam maior número de rejeitos nas linhas e em virtude disso, foi levantada a hipótese de que essa variação seria no material de um destes fornecedores. Com isso, esse trabalho tem o objetivo de analisar a influência da camada superficial da cerâmica isolante em termos de estrutura, composição química e tipos de blindagem aplicados nos diferentes terminais herméticos utilizados nos compressores produzidos na empresa, buscando entender a origem da falha de curto circuito. Dentre os terminais analisados tem-se os terminais herméticos convencionais do fornecedor A e do fornecedor B, além de outros dois tipos de terminais do fornecedor A, sendo um com cerâmica na parte interna do terminal e outro que apresenta uma blindagem de silicone na superfície. Para a caracterização da parte cerâmica dos terminais herméticos, foram feitas análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliar a existência de poros, irregularidades ou trincas, análise química por espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS), além de avaliar a higroscopicidade com o teste de absorção de umidade e de resistência ao isolamento, visto que o problema de curto circuito ocorre nos dias mais úmidos e quentes. Com os resultados dos testes, verificou-se que a presença de trincas e poros não possui influência no desempenho dos terminais, e que a composição química da cerâmica isolante também não apresenta forte influência. Observou-se que as amostras do fornecedor A com silicone apresentaram melhor desempenho, não possuindo nenhuma amostra reprovada nos testes de resistência ao isolamento, além de apresentarem menor absorção de umidade. Esse comportamento pode ser justificado pela baixa higroscopicidade dessa estrutura, o que dificulta a formação do fenômeno do flashover.

The compressor's hermetic terminals make it possible to supply electricity to the compressors, prevent refrigerant gas leakage, keep the compressor hermetic under adverse operating conditions to support the efficient and reliable functionality of the compressors. Over the years, all the assembly lines of a compressor company in Joinville had problems with stoppages and scrap caused by seasonal short-circuit surges generated by the formation of an electrical arc between the pin and the housing of the hermetic terminal, during the test of high voltage in the pre-assembly of the compressors. This problem appears more frequently on the hottest and humid days, and the hermetic terminals of one of the suppliers have a greater number of rejects in the lines and, as a result, the hypothesis was raised that this variation would be in the material of one of these suppliers. Thus, this work aims to analyze the influence of the surface layer of the insulating ceramic in terms of structure, chemical composition and types of shielding applied to the different hermetic terminals used in the compressors produced in the company, seeking to understand the origin of the short circuit failure. Among the analyzed terminals, there are conventional hermetic terminals from supplier A and supplier B, in addition to two other types of terminals from supplier A, one with ceramic on the inside of the terminal and the other with a silicone shield on the surface. For the characterization of the ceramic part of the hermetic terminals, analyzes were carried out by scanning electron microscopy (SEM) to evaluate the existence of pores, irregularities or cracks, chemical analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), in addition to evaluating the hygroscopicity with the moisture absorption and insulation resistance test, as the short circuit problem occurs on the most humid and hot days. With the test results, it was found that the presence of cracks and pores has no influence on the performance of the terminals, and that the chemical composition of the insulating ceramic also does not have a strong influence. It was observed that the samples from supplier A with silicone showed better performance, with no sample that failed in the insulation resistance tests, in addition to having lower moisture absorption. This behavior can be explained by the low hygroscopicity of this structure, which makes the formation of the flashover phenomenon difficult.