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Automação Industrial Automação Industrial Máquinas ElétricasMáquinas Elétricas
Prof. Flávio VidalProf. Flávio Vidal
Automação de Sistemas – Automação de Sistemas – 2o/20082o/2008
22
Controle de Velocidade – Motores de InduçãoControle de Velocidade – Motores de Indução
Variação da Resistência do Rotor
Comutação do Número de Pólos
Variação da Tensão do Estator
Variação da Freqüência do Estator
Variação Simultânea da Tensão e
Freqüência
Principais Métodos:
33
Variação da Resistência do RotorVariação da Resistência do Rotor
Curvas Típicas de Torque x Velocidade
44
Variação da Resistência do RotorVariação da Resistência do Rotor
Curvas Típicas de Corrente x Velocidade
55
Variação da Resistência do RotorVariação da Resistência do Rotor
Características:• aplicável só a motores de anéis• semelhante a caso do MCC • velocidade pode ser apenas reduzida• rigidez da curva diminui com a carga• perdas aumentam• baixa eficiência (depende da tecnologia !)• s aumenta com a resistência adicional• torque máximo não varia• corrente reduz em relação à curva normal• pode também ser usado para a partida• partida : alto torque e baixa corrente• faixa típica de velocidade: 1:2~3• aplicação : regime intermitente
66
Variação da Resistência do RotorVariação da Resistência do RotorTecnologias disponíveis:
a) Resistor variávelb) Retificador + Chopperc) Cascata Subsíncrona
77
Comutação do Número de PólosComutação do Número de Pólos
Esquema Típico
88
Comutação do Número de PólosComutação do Número de Pólos
Esquema Típico Reconexão
99
Comutação do Número de PólosComutação do Número de Pólos
Características:• não há acréscimo de perdas• pode-se aumentar ou diminuir a velocidade• rendimento do motor comparativamente menor• rendimento diferente para cada velocidade• método simples• método barato• faixa de variação: 1:2 a 1:8• material ativo subutilizado • aplicações de baixa e média potência• variação brusca de velocidade• tipo de conexão: potência ou torque constante• pode ser usado para permitir frenagem• boa rigidez da curva de torque
1010
Comutação do Número de PólosComutação do Número de Pólos
Curvas Típicas da Conexão para Torque Constante
Torque x Velocidade
1111
Comutação do Número de PólosComutação do Número de Pólos
Curvas Típicas da Conexão para Potência Constante
Torque x Velocidade
1212
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do Estator
Curvas Típicas de Torque x Velocidade para Escorregamento e Resistência Rotórica Baixos (Motor Normal)
1313
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do Estator
Curvas Típicas de Torque x Velocidade para Escorregamento e Resistência Rotórica Altos (Motor Categoria D)
1414
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do Estator
Características:• aplicável a motores tipo gaiola e de anéis• velocidade pode ser apenas reduzida• rigidez da curva diminui com a carga• torque reduz significativamente• s aumenta com a redução da tensão• escorregamento p/ máx. torque não muda• torque máximo reduz significativamente• faixa de variação (motores N) : 10%• pode também ser usado para a partida• usado quando se exige baixo torque de partida• redução da tensão pode aumentar FP e rend. S em baixas cargas
1515
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do EstatorTecnologias disponíveis:
a) Controlador CA (Gradador de Tensão)b) Inversor com Freqüência Constante (6P,
PWM)c) Auto-Transformador (partida)
1616
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do EstatorInversores com Freqüência Constante
Operação em 6 pulsos ou Modulação PWM
1717
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do Estator
Controlador de Tensão CA (Gradador)
Princípio de Operação de um Soft-Starter
1818
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do Estator
Variação no Rendimento usando Controlador CA
controladores CA: baixo fator de potência de entrada !
1919
Variação da Tensão do EstatorVariação da Tensão do Estator
Variação no Fator de Potência usando Controlador CA
controladores CA: baixo fator de potência de entrada !
2020
Variação da Freqüência do EstatorVariação da Freqüência do Estator
Curvas Típicas de Torque x Velocidade
2121
Variação da Freqüência do EstatorVariação da Freqüência do Estator
Características:• aplicável a motores de anéis e gaiola• semelhante a caso do MCC (redução do campo)• velocidade só pode ser aumentada• torque reduz aproximadamente com a rotação• redução da freqüência implica saturação• não há aumento significativo das perdas joule• rotação máxima : problemas mecânicos• perdas rotacionais aumentam com a freqüência• perdas magnéticas aumentam com a freqüência• corrente diminui com a freqüência
2222
Variação da Freqüência do EstatorVariação da Freqüência do EstatorTecnologias disponíveis: Inversor com Tensão
Constante (6 Pulsos ou PWM)
2323
Variação da Freqüência e Tensão do EstatorVariação da Freqüência e Tensão do Estator
Curvas Típicas de Torque x Velocidade
2424
Variação da Freqüência e Tensão do EstatorVariação da Freqüência e Tensão do Estator
Características:
• aplicável a motores de anéis e em gaiola
• semelhante a MCC (controle de armadura)
• tensão aumenta proporcional com a freq.
• conhecido como V/f=constante
• fluxo (saturação) aproximadamente
constante
• torque máximo constante até a vel. base
• freqüência aumenta até a nominal
• freqüências muito baixas exigem
compensação
2525
Variação da Freqüência e Tensão do EstatorVariação da Freqüência e Tensão do EstatorTecnologias disponíveis: Inversor de 6 pulsos
2626
Variação da Freqüência e Tensão do Variação da Freqüência e Tensão do EstatorEstator
Tecnologias disponíveis: Inversor de 6 pulsos
2727
Variação da Freqüência e Tensão do Variação da Freqüência e Tensão do EstatorEstator
Tecnologias disponíveis: Inversor com modulação PWM
2828
Variação da Freqüência e Tensão do Variação da Freqüência e Tensão do EstatorEstator
Tecnologias disponíveis: Inversor com modulação PWM
2929
Variação da Freqüência e Tensão do Variação da Freqüência e Tensão do EstatorEstator
Características: SPWM (PWM senoidal) X 6 Pulsos
• 6P possui maior tensão RMS (~18%)
• 6P possui maior tensão fundamental
(~27%)
• 6P possui menor DHT na tensão (~30%)
• SPWM possui maior DHT na tensão
(~46%)
• SPWM : harmônicos de mais alta ordem
• 6P possui correntes harmônicas de baixa
ordem
• 6P possui pulsação de torque em baixas
freq.
• SPWM corrente próxima de uma senóide
• SPWM : tensão regulada dentro do inversor
• Inversores em geral usam ambas as
técnicas !
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