ESTUDO E PARAMETRIZAÇÃO DE UM CONVERSOR CA/CC PARA O CONTROLE DA ... · claudia de faria leal estudo e parametrizaÇÃo de um conversor ca/cc para o controle da velocidade de rotaÇÃo

MEC-SETEC

INSTITUTO FEDERAL MINAS GERAIS Campus Formiga

Curso de Engenharia Eltrica

CLAUDIA DE FARIA LEAL

ESTUDO E PARAMETRIZAO DE UM CONVERSOR CA/CC

PARA O CONTROLE DA VELOCIDADE DE ROTAO DE

MOTORES DE CORRENTE CONTNUA

FORMIGA MG

2016

CLAUDIA DE FARIA LEAL

ESTUDO E PARAMETRIZAO DE UM CONVERSOR CA/CC

PARA O CONTROLE DA VELOCIDADE DE ROTAO DE

MOTORES DE CORRENTE CONTNUA

Trabalho de Concluso de Curso

apresentado ao Instituto Federal de Cincias

e Tecnologia de Minas Gerais Campus

Formiga, como requisito parcial para a

obteno do ttulo de Bacharel em

Engenharia Eltrica.

Orientador: Prof. Me. Jos Antnio Moreira

de Rezende.

Coorientador: Prof. Dr. Renan Souza Moura.

FORMIGA MG

2016

AGRADECIMENTOS

Agradeo Deus e minha famlia, pois sem eles nada seria possvel.

Aos professores Renan Souza Moura e Jos Antnio Moreira de Rezende, pela

orientao, ensinamentos, e ajuda no desenvolvimento do trabalho.

Ao tcnico do laboratrio de mquinas Allyson Fernandes Silva pela ajuda e

disponibilidade, e tambm ao professor Marco Antnio Pereira Silva pelos conselhos.

RESUMO

O presente trabalho apresenta uma anlise terica e prtica do conversor esttico CA/CC

da Weg CTW900 no controle da velocidade de rotao de motores de corrente contnua. Este

conversor, que recentemente foi adquirido pelo laboratrio de mquinas eltricas do IFMG

campus Formiga, possui um kit de controle de velocidade de motores CC. Entretanto, nem todos

os equipamentos deste kit foram adquiridos, o que inibiu o seu uso por meio dos esquemas de

ligao de fora e controle sugeridos nos catlogos do fabricante. Para contornar esta situao,

foram desenvolvidos novos diagramas eltricos que permitam a utilizao do CTW900 com os

dispositivos disponveis no laboratrio de mquinas eltricas do campus. Experimentos

prticos, configuraes dos parmetros do equipamento e a demonstrao dos resultados

obtidos por meio dos testes realizados utilizando os novos diagramas desenvolvidos, sero

demonstrados e analisados neste trabalho.

Palavras-chaves: conversor CA/CC, controle de velocidade, motor CC.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1- Partes construtivas motor CC ............................................................................ 17

Figura 2.2- Foras que atuam em uma espira imersa num campo magntico, percorrida pela

corrente de armadura .......................................................................................... 18

Figura 2.3- Esquema interno de um motor eltrico de corrente contnua ............................. 18

Figura 2.4- Circuito de representao do motor CC .............................................................. 19

Figura 2.5- Motor com excitao srie .................................................................................. 21

Figura 2.6- Motor com excitao em paralelo ....................................................................... 21

Figura 2.7- Motor com excitao composta .......................................................................... 22

Figura 2.8- Modelo motor CC com excitao independente ................................................. 23

Figura 2.9- Conjugado mdio de acelerao ......................................................................... 24

Figura 2.10- Controle pela armadura ....................................................................................... 27

Figura 2.11- Controle pelo campo ........................................................................................... 28

Figura 2.12- Controle pela adio de um reostato em srie com a armadura ......................... 28

Figura 2.13- Controle atravs do campo e da armadura .......................................................... 29

Figura 2.14- Curvas de velocidade em funo do torque para motores de corrente contnua.. 29

Figura 2.15- Regies de acionamento de motores CC ............................................................ 30

Figura 3.1- Conversor CA/CC CTW900 ................................................................................ 31

Figura 3.2- Curva torque x velocidade (quadrantes de operao) ......................................... 31

Figura 3.3- Pontes retificadoras controladas ......................................................................... 32

Figura 3.4- Sistema bsico de controle de velocidade de um motor CC utilizado por um

conversor CA/CC ............................................................................................... 33

Figura 3.5- Acionamento de motor CC com conversor dual ................................................. 34

Figura 3.6- Retificador monofsico controlado em ponte ..................................................... 36

Figura 3.7- Sistema de controle em malha fechada ............................................................... 36

Figura 3.8- Sistema de malha fechada com realimentao por taco-gerador ........................ 37

Figura 3.9- Sistema de malha fechada com realimentao por encoder ............................... 37

Figura 3.10- Sistema de malha fechada com realimentao por fcem .................................... 38

Figura 3.11- Teclas IHM ......................................................................................................... 39

Figura 3.12- Tela no modo de monitorao ............................................................................ 40

Figura 3.13- Bloco-diagrama do conversor CA/CC CTW900 ................................................ 42

Figura 3.14- Conectores disponveis na bancada didtica do CTW900 .................................. 43

Figura 3.15- Conexes de fora sugeridas pelo fabricante ..................................................... 45

Figura 3.16- Energizao do CTW900 .................................................................................... 47

Figura 3.17- Conexes de fora do novo diagrama eltrico .................................................... 48

Figura 4.1- Ajuste de comunicao entre o drive e o PC ...................................................... 51

Figura 4.2- Obtendo verso do Driver ................................................................................... 51

Figura 4.3- Criao e abertura de projetos ............................................................................ 52

Figura 4.4- Parametrizao do drive ...................................................................................... 52

Figura 4.5- Criao novo arquivo de parmetros .................................................................. 53

Figura 4.6- Editor de parmetros ........................................................................................... 53

Figura 4.7- Grupo de cones de monitoramento .................................................................... 54

Figura 4.8- cone funo trace .............................................................................................. 55

Figura 4.9- Boto para iniciar configurao da funo trace ................................................ 57

Figura 4.10- Janela de configurao da funo trace .............................................................. 58

Figura 4.11- Aquisio dos dados ........................................................................................... 58

Figura 5.1- Conexes em XC1 para acionamento 1 .............................................................. 62




Figura 5.5- Conexes em XC1 para acionamento multispeed ............................................... 68

Figura 5.6- Rampa de acelerao e desacelerao para velocidade nominal de 1800 rpm ... 70

Figura 5.7- Rampa de acelerao e desacelerao para velocidade nominal de 900 rpm ..... 71

Figura 5.8- Sinais de sada teste 1 para: (a) velocidade atual; (b) referncia total; (c) corrente

de armadura ........................................................................................................ 73

Figura 5.9- Sinais de sada teste 2 para: (a) velocidade atual; (b) referncia total; (c) corrente

de armadura; (d) tenso de armadura ................................................................. 75

Figura 5.10- Sinais de sada teste 3 para: (a) velocidade atual; (b) tenso de armadura; (c)

referncia total; (d) corrente de armadura .......................................................... 77



Figura 5.12- Conexes em XC1 teste 5 ................................................................................... 82



LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1- Funes das teclas da IHM .................................................................................... 40

Tabela 3.2- Funo dos itens da tela da IHM no modo de monitorao .................................. 41

Tabela 3.3- Funo dos conectores de fora............................................................................. 43

Tabela 3.4- Funo dos conectores em XC1 ............................................................................ 44

Tabela 4.1- Opes do parmetro P0550.................................................................................. 56

Tabela 4.2- Opes do parmetro P0552.................................................................................. 56

Tabela 5.1- Referncias Multispeed selecionadas conforme estado das DIs ........................... 69

Tabela 5.2- Configurao dos Parmetros teste 1 .................................................................... 72

Tabela 5.3- Programao dos parmetros teste 2 ..................................................................... 74



Tabela 5.6- Programao entradas digitais teste 5 ................................................................... 80

Tabela 5.7- Programao dos parmetros funo trace teste 5 ................................................. 81

SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................................ 10

1.1 Consideraes Iniciais ............................................................................................. 10

1.2 Justificativa ............................................................................................................... 12

1.3 Objetivos ................................................................................................................... 12

1.3.1 Objetivos Gerais ...................................................................................................... 12

1.3.2 Objetivos Especficos ............................................................................................... 13

1.4 Metodologia .............................................................................................................. 13

1.5 Estrutura do Trabalho ............................................................................................ 13

2 CONCEITOS BSICOS DE MOTORES CC ...................................................... 16

2.1 Motores de Corrente Contnua ............................................................................... 16

2.1.1 Aspectos Construtivos ............................................................................................. 16

2.1.2 Princpio de Funcionamento ................................................................................... 17

2.1.3 Equaes Bsicas dos Motores de Corrente Contnua ......................................... 19

2.2 Classificao dos Motores de Corrente Contnua ................................................. 20

2.2.1 Motores CC Auto excitados .................................................................................... 20

2.2.1.1 Motor com Excitao Srie ..................................................................................... 21

2.2.1.2 Motor com Excitao em Paralelo ......................................................................... 21

2.2.1.3 Motor com Excitao Composta ............................................................................ 22

2.2.2 Motores CC com Excitao Independente ............................................................ 22

2.3 Tempo de Acelerao e Tempo de Desacelerao ................................................. 23

2.3.1 Tempo de Acelerao ou Tempo de Partida ......................................................... 23

2.3.2 Tempo de Desacelerao ou Tempo de Frenagem ............................................... 26

2.4 Controle de Velocidade de Motores de Corrente Contnua ................................. 26

2.5 Curva torque x velocidade ...................................................................................... 29

3 CONVERSOR CA/CC CTW900 ............................................................................ 31

3.1 Conversores CA/CC ................................................................................................ 32

3.2 Kit de Controle de Velocidade de Motores CC CTW900 ................................. 38

3.3 Sobre o CTW900 ...................................................................................................... 41

3.4 Conectores ................................................................................................................ 42

3.5 Esquemas de Ligao ............................................................................................... 44

4 SUPERDRIVE G2 ................................................................................................... 50

5 TESTES PRTICOS ............................................................................................... 60

5.1 Acionamentos Tpicos .............................................................................................. 60

5.1.1 Acionamento 1 ......................................................................................................... 61

5.1.2 Acionamento 2 ......................................................................................................... 62

5.1.3 Acionamento 3 ......................................................................................................... 64

5.1.4 Acionamento 4 ......................................................................................................... 65

5.2 Funo Multispeed .................................................................................................... 67

5.3 Funes de Rampa ................................................................................................... 69

5.4 Testes Prticos Utilizando o SuperDrive G2 ......................................................... 72

5.4.1 Teste 1 ....................................................................................................................... 72

5.4.2 Teste 2 ....................................................................................................................... 74

5.4.3 Teste 3 ....................................................................................................................... 76

5.4.4 Teste 4 ....................................................................................................................... 78

5.4.5 Teste 5 ....................................................................................................................... 79

6 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................. 84

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 86

ANEXO I Diagramas de montagem sugeridos pelo fabricante ...................................... 89

10

1 INTRODUO

1.1 Consideraes Iniciais

O acionamento de mquinas e equipamentos mecnicos por motores eltricos um

assunto de extraordinria importncia econmica. No campo dos acionamentos industriais,

avalia-se que de 70 a 80% da energia eltrica consumida pelo conjunto de todas as indstrias

sejam transformadas em energia mecnica atravs de motores eltricos. (1)

De acordo com (1), o motor de induo o modelo de motor mais usado na indstria.

Este fato deve-se a maioria dos sistemas atuais de distribuio de energia eltrica serem de

corrente alternada. Comparado com o motor de corrente contnua, o motor de induo tem como

vantagem a sua simplicidade, que se traduz em baixo custo e mxima eficcia com manuteno

mnima. O rendimento elevado para mdia e mxima carga, e pode-se assegurar um bom fator

de potncia com uma seleo correta.

Apesar dos motores de corrente alternada serem mais utilizados em aplicaes

industriais, em algumas situaes, ainda opta-se pela utilizao dos motores CC. No entanto,

seu uso restrito a casos especiais, onde o uso do mesmo compensa o custo elevado da sua

instalao. Segundo Heckler (2), em aplicaes onde se necessita manter o torque, mesmo com

variao da carga e da velocidade do motor, os motores CC ainda so a melhor escolha como

por exemplo em: mquinas de papel, bobinadeiras e desbobinadeiras, laminadores, mquinas

de impresso, extrusoras, prensas, elevadores, etc.

De acordo com Braga (3), o motor de corrente contnua possui, sem dvida, a grande

habilidade de poder controlar torque e velocidade, dentro de uma longa faixa de valores. So

dispositivos que operam aproveitando as foras de atrao e repulso geradas por eletroms e

ms permanentes. So compostos por uma parte girante, chamada rotor (armadura), e uma

parte fixa, chamada estator (campo).

Nos motores CC a armadura est localizada no rotor e constituda por um enrolamento

formando uma espcie de eletrom. Quando uma corrente eltrica passa por esse eletrom,

criado um campo magntico na armadura, que atrai e repele os ms do estator, onde ficam

localizados os enrolamentos de campo, responsveis por criar o campo magntico fixo. Ento,

a armadura gira e, para que possa continuar se movimentando, necessrio inverter os polos

do eletrom. So as escovas que cuidam dessa mudana de polaridade, fazendo contato com

11

dois eletrodos giratrios conectados armadura, invertendo a polaridade magntica do

eletrom quando ele gira. (4)

Como mostra Garcia (5), por muito tempo, motores CC e outras cargas que exigiam

alimentao em corrente contnua obtinham energia de grupos motor-gerador especficos para

tal finalidade. O acoplamento mecnico entre os sistemas alternado e contnuo transmitia

potncia entre eles e ao mesmo tempo isolava-os eletricamente. Entretanto, tais conversores

eram, quase sempre, fisicamente avantajados apresentando, frequentemente, difcil

manuteno.

Cerca de 80 anos atrs, surgiu o conversor esttico de potncia, ou retificador, que

passou a ter aplicaes industriais imediatas por ser mais eficiente do que os tradicionais

conversores constitudos por grupos motor-gerador e por exigir menores cuidados de

manuteno. A grande utilizao dos conversores estticos de potncia entre 1930 e 1970

ocorreu principalmente com finalidades eletroqumicas e de transmisso de energia eltrica em

forma de corrente contnua. (5)

A partir de 1965, com a introduo de conversores de potncia a semicondutores, de

baixo custo e alta eficincia, o uso destes equipamentos passou a ser difundido no setor

industrial. Todavia, o grande impulso na utilizao destes equipamentos se deu a partir de 1970,

com o aparecimento do tiristor, que substituindo as tradicionais vlvulas a mercrio e os diodos,

proporcionou o aparecimento dos conversores controlados de tamanho reduzido. (5)

Inicialmente a potncia de cada tiristor constitua-se numa limitao na potncia total

dos conversores, uma vez que a baixa potncia de cada unidade implicava num excessivo

nmero de tiristores para formar cada vlvula. Atualmente, no entanto, os conversores no tm

praticamente limitaes de potncia, devido ao considervel aumento na potncia dos tiristores

e ainda a grande evoluo das novas chaves estticas (GTOs e IGBTs). Com isso garante-se

uma extensa diversidade de aplicaes. Na indstria, em situaes onde se deseja tanto

alimentar o motor de corrente contnua quanto se fazer o controle da velocidade de rotao do

mesmo, muito comum a utilizao de conversores estticos de potncia CA/CC. (5)

De acordo com Fuentes (6), esses conversores CA/CC so constitudos basicamente por

duas pontes retificadoras controladas, que convertem a corrente alternada fornecida pela rede

de energia eltrica em corrente contnua. O valor mdio da tenso contnua retificada deve

variar de um valor mnimo at um valor mximo conforme a necessidade do circuito de

12

controle. O campo e a armadura do motor CC so alimentados independentemente pelos

circuitos retificadores possibilitando a ao de controle sobre a rotao e o torque do motor.

Os sistemas de controle de velocidade que utilizam motores CC e conversores CA/CC,

renem extensas faixas de variao de tenso, robustez e preciso a economia de energia,

garantindo um excelente desempenho e flexibilidade em diversas situaes. Com base nisso, o

laboratrio de mquinas eltricas do IFMG campus Formiga fez, recentemente, a aquisio de

um kit de controle de velocidade de motores CC da Weg, que contm um conversor CA/CC.

Para garantir uma alta preciso do kit, necessrio o uso de um sensor de velocidade,

como um taco-gerador ou um encoder no eixo do motor, para que a realimentao de velocidade

seja realizada. No entanto, durante o processo de compra, verificou-se que alguns componentes

no foram inclusos, dentre eles o taco-gerador e o encoder. Tal situao impediria a princpio a

utilizao do kit. Mas ao longo do trabalho props-se uma nova forma de acionamento do motor

CC utilizando o kit, bem como os dispositivos disponveis no Laboratrio de Mquinas

Eltricas do Instituto.

1.2 Justificativa

Como no foi comprado todos os equipamentos do kit, buscou-se uma maneira de

utilizar o conversor CA/CC com os recursos disponveis. Para que isso fosse possvel,

desencadeou-se a necessidade de investigar o princpio de funcionamento do mesmo, assim

como tambm, a busca por informaes a respeito dos tipos de acionamento e controle de

velocidade de um motor CC utilizando o CTW900, bem como o modo de configurao dos

parmetros do equipamento.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivos Gerais

O objetivo geral deste trabalho foi descobrir como se fazer o acionamento e o controle

da velocidade de um motor CC utilizando o kit de controle de velocidade da Weg - CTW900,

adquirido pelo Laboratrio de Mquinas do IFMG Campus Formiga.

13

1.3.2 Objetivos Especficos

Conhecer as principais funes do conversor CA/CC, e assimilar como realizada a

configurao dos parmetros do equipamento.

1.4 Metodologia

A princpio, os catlogos e manuais foram analisados para conhecimento do

funcionamento do kit de controle de velocidade de motores CC.

Em seguida, para se fazer o acionamento e o controle da velocidade do motor CC,

efetuou-se a montagem de acordo com os diagramas eltricos de fora e controle presentes nos

catlogos do kit. Como o sistema de controle do CTW900 em malha fechada, os diagramas

sugerem que a realimentao de velocidade seja feita por taco-gerador ou encoder. No entanto,

devido falta de equipamentos, no foi possvel acionar o motor CC com essa configurao.

Neste momento foi necessrio que se pesquisasse outras maneiras de se acionar e

controlar a velocidade de rotao da mquina utilizando o conversor CA/CC e os equipamentos

disponveis no laboratrio. Verificou-se que a realimentao de velocidade tambm poderia ser

feita com a fora contra eletromotriz (fcem) gerada na armadura.

Ao se fazer a realimentao de velocidade com a fora contra eletromotriz, observou-se

que, com essa configurao, no era possvel acionar o motor CC utilizando os diagramas

sugeridos nos catlogos. Assim sendo, desenvolveu-se um novo diagrama de montagem, e

realizou-se uma srie de experimentos prticos. Nestes testes, o diagrama de fora teve o mesmo

arranjo em todos os testes feitos. J o diagrama de controle e a configurao dos parmetros do

conversor, foram efetuados com base nos acionamentos tpicos presentes no Manual do

Usurio do CTW900.

Constatou-se tambm que o kit CTW900 possui um software de programao e

monitorao gratuito, o SuperDrive G2, isso permitiu que se iniciassem pesquisas e testes

prticos para a aquisio de dados do motor via cabo USB.

1.5 Estrutura do Trabalho

Este trabalho est estruturado em seis captulos, elaborados da seguinte forma:

14

Captulo 1- Introduo: apresentao do assunto, descrevendo-se a justificativa, os

objetivos, e a metodologia utilizada para a elaborao do trabalho.

Captulo 2- Conceitos Bsicos de Motores CC: constitudo por uma sntese dos

conceitos bsicos dos motores CC, envolvendo os seus aspectos construtivos, princpio de

funcionamento, equaes bsicas, e classificao quanto ao tipo de excitao dos enrolamentos

da armadura e do campo. demonstrado, inclusive, o comportamento do motor CC durante os

seus perodos de partida e frenagem (tempo de acelerao/partida e tempo de

desacelerao/frenagem). Adicionalmente so descritas as formas de se realizar o controle da

velocidade de rotao, alm da descrio dos quadrantes de operao do motor CC na curva

torque x velocidade.

Captulo 3- Conversor CA/CC CTW900: neste captulo, primeiramente, realizada uma

descrio sobre o princpio de funcionamento dos conversores CA/CC e, posteriormente, feito

um relato sobre os componentes do kit de controle de velocidade adquirido pelo laboratrio de

mquinas eltricas, assim como tambm, uma descrio das funes da HMI do equipamento.

feita uma apresentao do bloco-diagrama e dos conectores presentes na bancada didtica do

CTW900. Em seguida, so apresentados os esquemas de ligao das conexes de fora e

controle sugeridas nos catlogos do equipamento, bem como o novo esquema de ligao

proposto.

Captulo 4- SuperDrive G2: neste captulo, so apresentadas as principais caractersticas

e funes disponveis no software de programao e monitorao SuperDrive G2. feita

tambm uma descrio da forma de manuseio deste software.

Captulo 5- Testes Prticos: feita uma descrio dos experimentos realizados para a

observao do modo de operao do CTW900. Os primeiros testes foram feitos com base nos

acionamentos tpicos presentes no Manual do Usurio do conversor. Outros foram

desenvolvidos utilizando-se as funes multispeed e de rampa disponveis no equipamento. Os

demais foram realizados utilizando o software SuperDrive G2.

Captulo 6- Consideraes Finais: analisado se os objetivos propostos foram

alcanados, bem como as vantagens e desvantagens do controle da velocidade de rotao do

motor CC proposta por este trabalho. Tambm feita a sugesto de assuntos para trabalhos

futuros.

15

Ao final encontram-se a bibliografia consultada e o Anexo I, o qual mostra os diagramas

de montagem sugeridos pelo fabricante.

16

2 CONCEITOS BSICOS DE MOTORES CC

Neste captulo, sero discutidos os conceitos bsicos acerca dos motores de corrente

contnua, que so importantes para a compreenso deste documento.

2.1 Motores de Corrente Contnua

De acordo com (7), os motores de corrente contnua, tambm conhecidos como motores

CC, so dispositivos que convertem energia eltrica em energia mecnica. Devido a sua

versatilidade nas aplicaes, possuem uma grande parcela no mercado de motores eltricos,

destacando-se:

Mquinas operatrizes em geral;

Bombas a pisto;

Guinchos e guindastes;

Fornos, exaustores, separadores e esteiras para indstria cimenteira e outras.

2.1.1 Aspectos Construtivos

Os motores de corrente contnua so compostos basicamente de:

Estator: este o nome dado parte fixa do motor, que pode conter um ou mais

enrolamentos de polo, todos prontos para receber corrente contnua e produzir o

campo magntico fixo. O enrolamento pode ser chamado de enrolamento de

campo. (8)

Armadura: a parte mvel do motor, constituda por um rotor bobinado cujas

bobinas tambm recebem corrente contnua e produzem campo magntico. (8)

Comutador: garante que o sentido da corrente que circula nas bobinas da

armadura seja sempre o mesmo, garantindo a repulso contnua entre os campos

do estator e do rotor, o que mantm o motor girando. (8)

Escovas: so responsveis pelo contato eltrico entre a parte fixa do motor e a

parte girante. (8)

17

Interpolos: sua finalidade compensar o efeito da reao da armadura na regio

de comutao, evitando o deslocamento da linha neutra em carga, reduzindo a

possibilidade de centelhamento. (9)

As partes construtivas de um motor CC podem ser observadas na Figura 2.1:

Figura 2.1- Partes construtivas motor CC

Fonte: KOSOW, 2005 (10)

2.1.2 Princpio de Funcionamento

O funcionamento de um motor de corrente contnua est baseado nas foras produzidas

da interao entre o campo magntico e a corrente de armadura no rotor, que tendem a mover

o condutor num sentido que depende do sentido do campo e da corrente na armadura. (9)

A Figura 2.2 mostra o sentido das foras que agem sobre uma espira. Sob a ao da

fora a espira ir se movimentar at a posio X-Y onde a fora resultante nula, no dando

continuidade ao movimento. Torna-se ento, necessrio a inverso da corrente na espira para

que se tenha um movimento contnuo. Este problema resolvido utilizando um comutador de

corrente. Este comutador possibilita a circulao de corrente alternada no rotor atravs de uma

fonte CC. (9)

18

Figura 2.2- Foras que atuam em uma espira imersa num campo magntico, percorrida pela corrente de

armadura.

Fonte: DT 3: Caractersticas e especificaes de motores de corrente contnua e conversores CA/CC, p. 12 (9)

Para se obter um conjugado constante durante todo um giro da armadura do motor

utilizam-se vrias espiras defasadas no espao montadas sobre um tambor e conectadas ao

comutador, como mostra a Figura 2.3. (9)

Figura 2.3 Esquema interno de um motor eltrico de corrente contnua

Fonte: CUNHA, 2009 (11)

Com o deslocamento dos condutores da armadura no campo surgem tenses induzidas

(fora contra eletromotriz - fcem), atuando no sentido contrrio ao da tenso aplicada. A soma

das foras que atuam sobre os condutores do induzido cria o conjugado eletromagntico. (9)

19

2.1.3 Equaes Bsicas dos Motores de Corrente Contnua

O circuito de representao dos motores de corrente contnua mostrado na Figura 2.4.

Quando o motor gira, uma tenso interna fcem (fora contra eletromotriz) gerada na armadura

devido as bobinas desta cortarem as linhas de fluxo do campo magntico do enrolamento de

campo. Nos terminais da armadura aplicada uma tenso Vt fazendo o motor girar. Quando

isso acontece, a fora contra eletromotriz (fcem) se ope tenso Vt, fazendo com que a corrente

necessria para acelerar o motor seja reduzida. O torque de carga responsvel pelo nvel de

corrente na armadura. (12)

Figura 2.4- Circuito de representao do motor CC

Fonte: Elaborado pela autora

As equaes bsicas para um motor de corrente contnua so:

= (2.1)

= 1 (2.2)

= 2 (2.3)

= 3 (2.4)

= (2.5)

Em que,

Vt - tenso aplicada aos terminais da armadura [V]

fcem - fora contra eletromotriz [V]

20

Ia - corrente de armadura [A]

Ra - resistncia de armadura []

If - corrente de campo [A]

T - torque [N m]

N - velocidade [rad/s]

- fluxo [Wb]

Pmec - Potncia mecnica [W]

K1 , K2 , K3 - constantes de proporcionalidade

Analisando a equao 2.1, observa-se que a fora contra eletromotriz a diferena entre

a tenso aplicada nos terminais da armadura e o produto da corrente e da resistncia da

armadura. Na equao 2.2, nota-se que a fcem diretamente proporcional a velocidade de

rotao e ao fluxo. J o fluxo, como mostrado na equao 2.4, ser maior quanto maior for a

corrente no enrolamento de campo. Pela equao 2.3, observe que, como seria de se esperar, o

torque diretamente proporcional ao fluxo e a corrente de armadura, pois maior ser a fora

eletromagntica aplicada. J a potncia mecnica dos motores de corrente contnua (equao

2.5), ser maior quanto maiores forem a fora contra eletromotriz e a corrente de armadura.

Uma vez apresentadas as equaes inerentes aos motores de corrente contnua, a prxima

seo demonstrar a classificao dos motores CC de acordo com as formas de ligao que

podem ser efetuadas com seus enrolamentos, srie e shunt.

2.2 Classificao dos Motores de Corrente Contnua

A classificao dos motores CC feita de acordo com a forma de excitao do

enrolamento de campo e da armadura. Sendo assim, eles podem ser classificados como auto

excitados, ou com excitao independente.

2.2.1 Motores CC Auto excitados

Os motores CC auto excitados so divididos de acordo com o esquema de ligao dos

enrolamentos de campo e da armadura.

21

2.2.1.1 Motor com Excitao Srie

No motor com excitao em srie (Figura 2.5), as bobinas do enrolamento de campo

ficam em srie com o enrolamento da armadura e ambos constam de poucas espiras de fio

grosso, o que garante ao motor um alto conjugado de partida e sua aplicao em bondes, nibus

e trens eltricos. (6)

Figura 2.5 - Motor com excitao srie

Fonte: FUENTES, 2005 (6)

2.2.1.2 Motor com Excitao em Paralelo

Segundo Fuentes (6), no motor com excitao em paralelo ou shunt (Figura 2.6) as

bobinas do enrolamento de campo ficam em paralelo com o enrolamento da armadura e so

feitas com um grande nmero de espiras de fio fino porque a corrente elevada necessria na

condio de plena carga circula atravs do enrolamento de armadura. Neste tipo de ligao o

motor tem uma velocidade praticamente constante, mesmo com ampla variao de carga. Como

mostra Heckler (2), os motores CC com excitao em paralelo so usados onde se requer

pequeno torque inicial e uma velocidade praticamente constante, como nos ventiladores,

bombas centrfugas, mquinas ferramentas, etc.

Figura 2.6 - Motor com excitao em paralelo


22

2.2.1.3 Motor com Excitao Composta

De acordo com Fuentes (6), o motor com excitao composta (Figura 2.7) a

combinao do motor srie com o paralelo, onde a parte em srie do enrolamento de campo

auxilia (composto cumulativo) ou se ope (composto diferencial) parte paralela do

enrolamento de campo. O motor composto cumulativo tem a velocidade e a caracterstica de

partida entre os motores srie e shunt, tendo mais conjugado de partida que o motor shunt por

causa da parte srie do campo. A composio diferencial pouco utilizada. Segundo Heckler

(2), os motores com excitao composta so usados em mquinas que necessita um conjugado

inicial moderado. Por exemplo: guindastes.

Figura 2.7 - Motor com excitao composta


2.2.2 Motores CC com Excitao Independente

Neste tipo de ligao, os enrolamentos de campo e armadura so alimentados por duas

fontes CC independentes como mostra a Figura 2.8. Neste tipo de excitao, a rotao do motor

pode ser alterada, mantendo o fluxo () constante e variando a tenso de armadura (controle

de armadura), ou mantendo a tenso de armadura fixa e alterando o fluxo (controle pelo campo).

(6)

A regulagem pela armadura usada para acionamentos de mquinas operatrizes em

geral, como: ferramentas de avano, torque de frico, bombas a pisto, compressores, etc. A

regulagem de campo por sua vez usada para acionamento de mquinas de corte perifrico,

como em chapeamento de toras, tornos, bobinadeiras, mquinas txteis, etc. (9)

23

Figura 2.8 - Modelo motor CC com excitao independente


Aps a demonstrao das formas de excitao dos enrolamentos de campo e armadura

dos motores de corrente contnua nas sees anteriores, ser discutido na seo seguinte, o

comportamento de um motor CC com carga acoplada em seu eixo, tanto no momento de partida,

quanto no instante em que ele desligado.

2.3 Tempo de Acelerao e Tempo de Desacelerao

Os motores de corrente contnua levam um certo tempo para sarem da inrcia e

atingirem a velocidade nominal. Situao anloga acontece quando se para a mquina. Ela leva

alguns segundos at parar totalmente. esses tempos, d-se o nome de tempo de partida ou

acelerao e tempo de desacelerao ou frenagem.

2.3.1 Tempo de Acelerao ou Tempo de Partida

Pode-se interpretar a equao 2.6 abaixo da seguinte maneira: para ter um acrscimo de

velocidade d do conjunto cujo momento de inrcia J, o motor deve aplicar um conjugado

de acelerao Ca, durante um tempo dt.

= =

(2.6)

Explicitando o termo dt, obtm-se a equao abaixo:

24

=

(2.7)

Ao integrar a equao 2.7 entre os limites de velocidade 1 e 2, correspondentes aos

instantes inicial e final do movimento, tem-se o tempo para o motor partindo de 1 (velocidade

inicial) atingir 2 (velocidade nominal). Chamando ta de tempo de acelerao, pode-se escrever:

=

2

1

=

2

1

(2.8)

Como pode ser observado na equao 2.8, o momento de inrcia do conjunto (J) uma

grandeza constante. No entanto, no existe uma soluo exata da integral, uma vez que, Ca no

uma funo integrvel. Com isso, necessrio a utilizao de mtodos aproximados que sejam

capazes de fornecer resultados que satisfaam as aplicaes. Um dos mtodos mais conhecidos

o Mtodo dos Conjugados Mdios. (13)

Este mtodo consiste, basicamente, em substituir as caractersticas do conjugado motor

e do conjugado resistente por caractersticas constantes que lhes sejam equivalentes, ou seja,

durante o perodo de acelerao os conjugados desenvolvidos pelo motor e pela mquina

acionada sero substitudos pelos seus respectivos conjugados mdios. Como eles so

constantes com a velocidade, o conjugado de acelerao ser, por sua vez, constante pois

representa a distncia entre duas retas paralelas, conforme mostra a Figura 2.9. (13)

Figura 2.9 - Conjugado mdio de acelerao


25

O conjugado mdio de acelerao (Cam) a diferena entre o conjugado mdio do motor

(Cmm) e o conjugado resistente mdio (Crm), como mostra a equao abaixo:

= (2.9)

O tempo de acelerao ta calcula-se como se segue:

= 2 1

(2.10)

Em que,

ta - tempo de acelerao [s]

J - momento de inrcia [kgm2]

1 e 2 - velocidades inicial e nominal, respectivamente [rad/s]

Cam - conjugado de acelerao mdio equivalente [N.m]

Durante o perodo de acelerao, a temperatura mxima momentnea provocada pela

corrente de partida que o motor pode suportar depende das caractersticas do seu projeto para

dissipar o calor gerado no rotor e no estator. Na maioria dos casos, o tempo mximo de

acelerao limitado pela temperatura do rotor, porm h motores em que a limitao da

temperatura na partida do enrolamento do estator. Os clculos para determinar o tempo

mximo de acelerao partem da premissa de se considerar que todo o calor gerado no rotor e

no estator, durante a partida, permanece nas barras e nas bobinas, elevando a temperatura de

acordo com o calor especfico do material. (13)

O mximo tempo que o motor pode suportar para que no sejam danificados o rotor ou

o isolamento do estator pela alta temperatura gerada pela corrente de rotor bloqueado chamado

de tempo de rotor bloqueado. Este um dado muito valioso para o engenheiro ao selecionar um

motor para fazer um determinado acionamento, pois ele pode ter escolhido o motor

corretamente para acionar a sua carga nas condies nominais de operao, mas se o tempo de

acelerao for maior do que o tempo de rotor bloqueado, isto pode significar que o calor gerado

pela corrente de partida maior do que o calor produzido pela corrente de rotor bloqueado, o

que poderia destruir o motor ou reduzir sua expectativa de vida til. Neste caso, o motor no

poderia ser utilizado. (13)

26

O tempo de acelerao s faz sentido ser calculado e analisado quando o motor parte

com a carga acoplada, que o caso dos motores CC presentes no laboratrio de mquinas do

IFMG campus Formiga, que tem um gerador CC inserido em seu eixo. Neste caso, ta aumenta

com o aumento do momento de inrcia da carga e com a presena do conjugado resistente.

Quando o motor parte a vazio o problema no existe, pois, praticamente, h somente a inrcia

do rotor, e ele atinge rapidamente a sua velocidade de regime, quando se inicia de maneira

efetiva a dissipao do calor gerado para o meio ambiente por meio da ventilao. (13)

2.3.2 Tempo de Desacelerao ou Tempo de Frenagem

Se o motor est operando na sua condio de regime, por exemplo, na sua condio

nominal, e desligado, ele ir parar aps um determinado tempo. Se o motor desligado, cessa

imediatamente a ao do seu conjugado, porm, enquanto ele no parar, acionado pela energia

cintica armazenada na massa girante do conjunto, o conjugado resistente continua a atuar,

mesmo que de forma decrescente, dependendo do tipo de caracterstica da mquina acionada.

Este conjugado resistente que faz o motor parar. (13)

Em muitas aplicaes se deseja calcular o tempo que o motor gastaria para parar aps o

seu desligamento da rede. Para se calcular este tempo de desacelerao se emprega a mesma

expresso 2.10, s que agora, com outros significados para as letras, conforme se segue.

= 2 1

(2.11)

Em que, td o tempo de desacelerao em s; J o momento de inrcia total da massa girante em

kg.m2; 2 a velocidade de onde se parte e 1 a velocidade aonde se chega, em rad/s; Crm o

conjugado resistente mdio da mquina acionada, em N.m. (13)

Depois de explicitar os conceitos envolvidos nos momentos de partida e frenagem dos

motores CC, a prxima seo abordar os mtodos para se fazer o controle da velocidade de

giro dos mesmos.

2.4 Controle de Velocidade de Motores de Corrente Contnua

27

Uma das principais aplicaes prticas dos motores CC no acionamento de cargas que

necessitam de uma variao da sua velocidade de forma controlada. Os motores CC com

excitao independente, por exemplo, podem ter sua velocidade controlada de acordo com os

itens apresentados a seguir:

Controle pela tenso aplicada na armadura (Vt);

Controle pela tenso aplicada no campo ();

Controle por adio de resistncia na armadura (Ra).

No controle pela tenso aplicada na armadura (Figura 2.10), a tenso e a corrente no

campo so mantidas constantes, de modo que, o fluxo magntico produzido pelo enrolamento

de campo tambm seja constante. Ao variar a tenso aplicada na armadura (Vt), ocorre tambm

uma variao na rotao da mquina, existindo portanto, uma relao direta entre a rotao da

mquina e a tenso aplicada armadura. (6)

Os motores CC com excitao independente e controle por meio da tenso aplicada na

armadura, so utilizados normalmente em aplicaes onde haja a necessidade de torque

constante em toda faixa de rotao, como por exemplo, no acionamento de mquinas

operatrizes, tais como: ferramentas de avano, bombas a pisto, compressores, etc. (9)

Figura 2.10 - Controle pela armadura


No controle pelo campo (Figura 2.11), a tenso da armadura mantida constante e varia-

se a corrente de excitao (If). Como o fluxo magntico proporcional a corrente de excitao,

ao diminuir If, diminui-se tambm o fluxo magntico () e aumenta-se a velocidade de rotao

(n) da mquina. Neste tipo de controle, a potncia da mquina permanece constante enquanto

a rotao elevada e o torque reduzido. Este processo de aumento da velocidade de rotao

em consequncia da diminuio do fluxo conhecido por enfraquecimento de campo. O

28

controle pelo campo utilizado em acionamentos de mquinas de corte perifrico, como

chapeamento de tiras, tornos, bobinadeiras, mquinas txteis, etc. (6)

Figura 2.11- Controle pelo campo


Observa-se que, alm dos mtodos de controle pelo campo e pela armadura

apresentados, ao variar a resistncia da armadura, tambm se obtm uma variao na velocidade

de rotao do motor. Para que haja essa variao, coloca-se em srie com a armadura um

reostato, como mostra a Figura 2.12, e por meio da variao do valor deste, consegue-se variar

a velocidade do motor. Devido a potncia dissipada no reostato adicionado, existe uma perda

considervel de energia neste mtodo.

Figura 2.12- Controle pela adio de um reostato em srie com a armadura


De acordo com a Figura 2.13, no controle pela tenso aplicada na armadura e no campo,

so aplicadas as duas tcnicas abordadas anteriormente, o que proporciona um controle integral

da operao do motor CC. A partir desta tcnica possvel obter vrias alternativas de

conjugado e rotaes. Ela vem sendo bastante empregada nos conversores modernos para

acionamento em corrente contnua. (6)

29

Figura 2.13- Controle atravs do campo e da armadura


Como foi mostrado nesta seo, existem vrias formas de se fazer o controle da

velocidade de rotao dos motores de corrente contnua. Contudo, do ponto de vista do

acionamento dos motores CC, sabe-se que eles podem operar em quatro regies de operao da

curva torque x velocidade, como pode ser visto na seo a seguir.

2.5 Curva torque x velocidade

Segundo Marques (12), os motores de corrente contnua so utilizados em muitas

aplicaes. Algumas requerem que a velocidade permanea constante medida que a carga

aplicada ao eixo do motor variada. Em outras, necessrio variar a velocidade dentro de uma

determinada faixa. O responsvel pela escolha do motor para uma determinada aplicao deve

conhecer a curva da velocidade em funo do torque.

As curvas caractersticas de velocidade em funo do torque para vrios tipos de

motores de corrente contnua so apresentadas na Figura 2.14. (14)

Figura 2.14 - Curvas de velocidade em funo do torque para motores de corrente contnua.

Fonte: MARQUES, 2013 (14)

30

De acordo com Pomilio (15), do ponto de vista do acionamento da mquina CC, pode-

se definir, no plano torque x velocidade, quatro regies de operao, como indicado na Figura

2.15. Note-se que o mesmo plano pode ser colocado em termos do valor mdio da corrente de

armadura (Ia) e da fora contra eletromotriz de armadura, caso se suponha constante o fluxo de

entreferro.

Figura 2.15 Regies de acionamento de motores CC

Fonte: POMILIO, 2014 (15)

Pela Figura 2.15, observa-se que, no quadrante I tem-se torque e velocidade positivos,

indicando, que a mquina est operando como motor e girando num dado sentido. Em termos

de trao, pode se dizer que se est operando em trao para frente. (15)

No quadrante III, tanto o torque quanto a velocidade so negativos, caracterizando uma

operao de acelerao em r. (15)

J o quadrante II se caracteriza por um movimento em r (velocidade negativa) e torque

positivo, implicando, assim, numa frenagem. (15)

No quadrante IV, tem-se velocidade positiva e torque negativo, ou seja, frenagem. Nota-

se um movimento de avano, mas com reduo da velocidade. (15)

Alm da apresentao dos quadrantes de operao dos motores corrente contnua,

tambm foi retratado neste captulo, os principais conceitos envolvidos na compreenso do

funcionamento dos motores CC, bem como as formas bsicas de controle da velocidade de

rotao dos mesmos. Com base nisso, sero demonstradas no captulo seguinte, as formas de

acionamento e controle da velocidade de rotao dos motores de corrente contnua, s que

agora, por meio da utilizao de conversores estticos.

31

3 CONVERSOR CA/CC CTW900

Recentemente, o IFMG campus Formiga fez a aquisio de um kit de controle de

velocidade de motores CC da Weg, em que, incluso nele, tem-se o conversor esttico CA/CC

CTW900 (Figura 3.1).

Os conversores de corrente alternada para contnua (CA/CC) CTW900, so

equipamentos destinados ao acionamento e controle de motores CC com excitao

independente, para variao e controle de velocidade em 1 ou 4 quadrantes de velocidade da

curva torque x velocidade (Figura 3.2). O princpio de funcionamento dos conversores CA/CC

ser apresentado com mais detalhes na seo a seguir.

Figura 3.1- Conversor CA/CC CTW900

Fonte: Autora

Figura 3.2- Curva torque x velocidade (quadrantes de operao)


32

3.1 Conversores CA/CC

Os conversores estticos realizam o controle de velocidade em motores CC por meio de

pontes retificadoras controladas. As pontes retificadoras controladas mudam CA para CC por

meio de tiristores que controlam a tenso e a direo dos ciclos alternados, fazendo com que

eles gerem corrente contnua com pouca ondulao. Estas pontes podem ser monofsicas ou

trifsicas, semi controladas ou totalmente controladas. (6, 15)

As pontes retificadoras monofsicas semi controladas so formadas por dois SCRs

(tiristores) e dois diodos retificadores, e so utilizadas em acionamentos de baixa potncia, por

razes econmicas. J as totalmente controladas, so formadas por quatro SCRs e so

geralmente aplicadas em acionamentos de baixa potncia, onde exista a necessidade de

frenagem do motor CC. (6, 15)

As pontes trifsicas totalmente controladas so formadas por seis SCRs e so utilizadas

em acionamentos de potncia superior a 10 kW nos quais exista a necessidade de acelerao e

frenagem do motor CC em um sentido de rotao. A utilizao de duas pontes trifsicas

totalmente controladas em antiparalelo conforme ilustra a Figura 3.3-(d), feita em aplicaes

onde necessrio a acelerao e frenagem em ambos sentidos de rotao. (6)

Figura 3.3 - Pontes retificadoras controladas


33

A Figura 3.4 ilustra o esquema bsico de controle de velocidade de um motor CC com

excitao independente adotado por um conversor CA/CC. Os conversores CA/CC (como o

CTW900, por exemplo) controlam a velocidade dos motores de corrente contnua atravs da

variao da tenso de armadura por meio de um retificador trifsico controlado (ou semi

controlado) em antiparalelo, assim como tambm a partir da variao da corrente de campo,

atravs de um circuito retificador monofsico controlado. (16)

Figura 3.4 Sistema bsico de controle de velocidade de um motor CC utilizado por um conversor CA/CC


Com base na Figura 3.4, observa-se que, antes de ir para a armadura, a alimentao

trifsica passa primeiramente por um mdulo tiristor SCR. O mesmo ocorre com o enrolamento

de campo, onde a alimentao monofsica segue, primeiramente, para um mdulo tiristor SCR,

antes de alimentar o enrolamento de campo. Os tiristores dos retificadores controlados da

armadura e do campo sero disparados (entraro em conduo) com o auxlio de um circuito

de disparo presente no conversor.

O mdulo tiristor SCR que controla a armadura composto por uma ponte retificadora

trifsicas controlada em antiparalelo (ver Figura 3.3-(d)). Este modo de operao tambm pode

ser conhecido como acionamento por conversores duais. O modo de acionamento de um motor

CC com conversor dual pode ser observado na Figura 3.5. Observa-se que, cada estrutura (A e

B) permite a operao em dois quadrantes de operao, totalizando quatro quadrantes. (16)

34

Figura 3.5- Acionamento de motor CC com conversor dual

Fonte: CORRADI JUNIOR, 2011 (16)

A estrutura A fornece corrente positiva e tenso tanto positiva como negativa para o

motor, permitindo a operao no 1 (motora direta) e 4 (frenagem reversa) quadrantes. J a

estrutura B capaz de fornecer corrente negativa, e tenso nos dois sentidos, o que proporciona

a operao no 2 (frenagem direta) e 3 (motora reversa) quadrantes. As estruturas so capazes

de operar isoladas ou simultaneamente. No caso isolado, quando uma estrutura estiver

funcionando, os pulsos de disparo da outra estrutura so inibidos. Para inverter o sentido de

rotao, a estrutura que opera inibida, e a outra entra em funcionamento provocando a

inverso de rotao. (16)

Na operao simultnea das estruturas, estas fecham uma malha contendo os indutores.

Como a tenso mdia nos indutores nula, ento as tenses mdias de sada dos retificadores

devem ser iguais com sinais opostos (VA mdio= - VB mdio). Esta condio garantida atravs de

uma relao entre os ngulos de disparo dos dois retificadores:

+ = 180

(3.1)

Se esta relao no for satisfeita, a diferena entre os valores mdios de tenso faz crescer uma

corrente de circulao entre as estruturas. Tal corrente crescer indefinidamente at provocar

danos aos retificadores. (16)

O conversor dual permite o controle de velocidade, reverso e frenagem regenerativa.

Quando o motor funciona na regio motora direta, a estrutura A opera como retificador

fornecendo energia para o motor. Ento se tm que:

< 90 > 90 (3.2)

35

Nesta situao, a estrutura A fornece tenso e corrente positivas para o motor (VM > 0, IM > 0).

J a estrutura B no processa energia. (16)

Com a elevao do ngulo de disparo A (e diminuio de B) ocorre uma reduo de

velocidade atravs de uma frenagem direta, situao em que a estrutura B opera como inversor,

transferindo energia do motor para a rede CA (regenerao). Neste caso, a estrutura B fornece

tenso positiva e corrente negativa para o motor (VM > 0, IM < 0), e a estrutura A no processa

energia.

Para funcionamento na regio motora reversa, tm-se que a estrutura B opera como

retificador fornecendo energia para o motor. Da:

< 90 > 90 (3.3)

Nesta situao, a estrutura B fornece tenso e corrente negativas para o motor (VM < 0, IM < 0),

e a estrutura A no processa energia. (16)

Para reduzir a velocidade, provocando uma frenagem reversa deve-se elevar o ngulo

de disparo B (e diminuir A), deste modo a estrutura A opera como inversor, transferindo

energia do motor para a rede CA (regenerao). Nesta situao, a estrutura A fornece tenso

negativa e corrente positiva para o motor (VM < 0, IM > 0), e a estrutura B no processa energia.

(16)

O mdulo tiristor SCR que controla o enrolamento de campo mostrado na Figura 3.6.

Observa-se que ele composto por uma ponte retificadora monofsica controlada, formada por

quatro SCRs que so comandados aos pares: T1-T4 e T2-T3. Quando a tenso de entrada

positiva, os SCRs T1 e T4 podem ser disparados, permitindo um caminho para a corrente

circular at o enrolamento de campo. No semi ciclo negativo da rede, os SCRs T2 e T3

conduzem a partir do pulso de gatilho (ngulo de disparo for disparado), desta forma a

corrente do enrolamento de campo permanece unidirecional, mesmo que a fonte seja alternada.

A variao da tenso de sada obtida variando-se o ngulo de disparo dos SCRs. (16)

36

Figura 3.6- Retificador monofsico controlado em ponte


O sistema de controle utilizado pelos conversores CA/CC, como o CTW900, por

exemplo, do tipo malha fechada. Estes so sistemas onde o sinal de sada possui efeito direto

no sinal de controle. So denominados sistemas de controle realimentados ou com retroao

como mostra a Figura 3.7. So utilizados para enviar o sinal de erro para o controlador e deste

modo elimin-lo. Nos conversores CA/CC (CTW900), o sinal de erro ser a diferena entre o

sinal de referncia (tenso de armadura de referncia) e o sinal medido pelo sensor (sinal de

tenso correspondente a velocidade do motor CC). (17)

Figura 3.7- Sistema de controle em malha fechada


Nos conversores CA/CC (CTW900), a realimentao pode ser feita de trs maneiras:

realimentao por taco-gerador, realimentao por encoder, e realimentao por fcem (fora

contra eletromotriz).

Realimentao por taco-gerador: taco-geradores so sensores de velocidade que

proporcionam uma sada precisa que proporcional a velocidade de rotao do motor.

37

Um sistema de malha fechada utilizando o taco-gerador para realimentao da

velocidade pode ser observado na Figura 3.8. (18)

Figura 3.8- Sistema de malha fechada com realimentao por taco-gerador


Realimentao por encoder: encoders so sensores que emitem um sinal que varia

de frequncia de acordo com a variao da velocidade. Um sistema de malha

fechada utilizando o encoder para realimentao da velocidade pode ser observado

na Figura 3.9. (18)

Figura 3.9- Sistema de malha fechada com realimentao por encoder


Realimentao por fcem: baseia-se na capacidade de um motor de corrente contnua

atuar como um gerador de corrente contnua. Quando um motor CC est em rotao, ele

ir gerar um nvel de tenso chamado fora contra eletromotriz que proporcional

velocidade de rotao. Uma vez que a tenso de armadura que vem a partir da unidade

de sada est sob a forma de pulsos, a tenso fcem pode ser medida entre os pulsos. Este

38

sinal ento introduzido no circuito de regulao de velocidade da unidade, como

mostra a Figura 3.10. (18)

Figura 3.10- Sistema de malha fechada com realimentao por fcem


Aps a descrio dos conceitos tericos envolvendo os conversores CA/CC, a seo

seguinte apresentar ao leitor uma viso do kit de controle de velocidade de motores CC da

Weg, fazendo uma descrio dos seus componentes, bem como as principais funes da HMI

do equipamento.

3.2 Kit de Controle de Velocidade de Motores CC CTW900

Segundo (19), as seguintes placas fazem parte do kit de controle de velocidade de

motores CC-CTW900:

01 placa P076- 1 conversor CA/CC;

01 placa P010- 1 mdulo simulador de defeitos;

01 placa P011- 3 chaves seletoras;

01 placa P012- 3 fusveis 16 A;

01 placa P013- 1 rel PTC;

01 placa P016- 1 reatncia trifsica;

01 placa P017- 1 chave seletora;

01 placa P018- 1 mdulo de chaveamento de sinais;

01 placa P019- 3 botes pulsadores verdes;

01 placa P020- 3 botes pulsadores vermelhos;

01 placa P021- 1 sinaleiro incolor;

01 placa P022- 3 fusveis 2 A;

39

01 placa P023- 1 rede de sobrecarga;

02 placas P053- 1 contator tripolar;

01 placa P067- 3 sinaleiros vermelhos;

01 placa P074- 1 medidor analgico;

01 placa P004- 1 freio de Foucault (opcional);

01 placa P014- 1 mdulo de frenagem (opcional);

01 placa P005- 1 mdulo com tacogerador, motor CC e motor de induo

(opcional).

Este conversor apresenta ainda uma interface homem mquina (IHM), em que, por meio

desta, possvel realizar a programao do CTW900, alm de visualizar e fazer o ajuste de

todos os seus parmetros. Possui uma forma de navegao intuitiva, com opo de acesso

sequencial aos parmetros ou atravs de grupos (Menu). As teclas da IHM podem ser

observadas na Figura 3.11.

Figura 3.11- Teclas IHM


A funo de cada tecla a seguinte:

40

Tabela 3.1- Funes das teclas da IHM

Tecla Funo

1 Soft Key direita: funo definida pelo texto no display logo acima.

2

Tem a funo de incrementar o contedo do parmetro, aumentar o valor da

referncia, e de selecionar o grupo anterior da lista de Grupos de Parmetros.

(Obs: os parmetros disponveis no CTW900 podem ser visualizados a partir do

Manual do Usurio presente no kit.)

3

Acelera o motor com o tempo de acelerao determinado pela rampa de acelerao.

Esta tecla estar ativa quando o comando estiver no modo local.

4

Desacelera o motor, at sua parada, com tempo determinado pela rampa de

desacelerao. Esta tecla estar ativa quando o comando estiver no modo local.

5

A tecla JOG acelera o motor com tempo determinado pela rampa de acelerao at

velocidade definida pelo parmetro P0100. Mantm o motor nessa velocidade

enquanto estiver pressionada, e ao ser liberada, desacelera o motor de acordo com o

tempo de desacelerao definido no parmetro P0101 at a sua parada.

6 Seleciona o modo local ou remoto.

7 Controle do sentido de giro do motor.

8

Tem a funo de decrementar contedo do parmetro, diminuir o valor de referncia,

e de selecionar o prximo grupo de lista de Grupo de Parmetros.

9 Soft Key esquerda: funo definida pelo texto no display logo acima.

A tela da IHM no modo de monitorao, pode ser vista conforme ilustra a Figura 3.12:

Figura 3.12- Tela no modo de monitorao


A funo de cada item indicado na figura pode ser observada na Tabela 3.2.

41

Tabela 3.2 - Funo dos itens da tela da IHM no modo de monitorao

Tecla Funo

1 Indica o modo de operao, que pode ser local ou remoto.

2 Mostra a rotao do motor em rpm.

3

So parmetros de monitorao: referncia de velocidade em rpm, tenso da

armadura em volts, e corrente de armadura em Ampres. Esses parmetros de

monitorao podem ser alterados de acordo com os parmetros do conversor P0205,

P0206 e P0207. Os parmetros de P0208 a P02012 indicam a unidade de engenharia

para indicao da velocidade.

4 Funo da soft key direita.

5 Indicao da hora. Pode ser ajustada nos parmetros P0197, P0198 e P0199 do

conversor.

6 Funo da soft key esquerda.

7

a. Status do CTW900: desabilitado, ready, run, subtenso, falha, auto ajuste,

configurao, bloqueado, acelerando, desacelerando.

b. ltima falha (FXXX).

c. ltimo alarma (AXXX).

8 Indicao do sentido de rotao do motor

Depois de conhecer o kit de controle de velocidade e os principais aspectos externos do

equipamento, a prxima seo retratar a composio interna do CTW900.

3.3 Sobre o CTW900

Os circuitos de comando de motores eltricos normalmente so representados por meio

de dois diagramas: diagramas de fora ou potncia, e diagramas de controle. O diagrama de

fora denota como o motor alimentado fonte de energia. J o diagrama de controle demonstra

a lgica de operao do motor.

Como mostrado em (20), o bloco-diagrama da Figura 3.13 ilustra uma viso geral do

conjunto do CTW900. Os retngulos em vermelho e azul representam os circuitos de fora e

controle do equipamento, respectivamente. Como j foi mencionado no item 3.1 deste captulo,

a converso da tenso de alimentao da armadura feita por uma ponte retificadora trifsica

controlada em antiparalelo, j a da tenso de alimentao do enrolamento de campo feita por

uma ponte retificadora monofsica controlada. O diagrama de controle do CTW900 composto

pelos cartes de controle CC900, de interface IC900, e de potncia RC900/TP900.

42

Figura 3.13- Bloco-diagrama do conversor CA/CC CTW900

Fonte: CTW900- CONVERSOR CA/CC: Manual do Usurio, p. 7 (20)

Depois de retratar os diagramas internos de fora e controle do conversor, o prximo

passo, compreender como acessar esses circuitos por meio dos conectores presentes na

bancada didtica do equipamento.

3.4 Conectores

Os conectores disponveis na bancada didtica do CTW900 so esboados na Figura

3.14. Observa-se que os que esto acima da linha tracejada em vermelho so responsveis

pelas ligaes de fora, e os abaixo pelas de controle.

43

Figura 3.14- Conectores disponveis na bancada didtica do CTW900


As funes tpicas dos conectores de potncia podem ser vistas na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 Funes dos conectores de fora

Conexo Descrio

R/S/T Entrada da Rede de Alimentao CA Trifsica

A1 (+)

B2 (-)

Sada de Tenso CC para a Armadura do motor

XC16 Sada de Tenso CC para o Campo do motor (F+ / F- )

XC4 Entrada para Taco-gerador CC

X3 Entrada da Alimentao CA Monofsica para o Campo (Opcional)

T1 Entrada da Alimentao CA Monofsica da Eletrnica

Fonte: CTW900- CONVERSOR CA/CC: Manual do Usurio, p. 38 (20)

As conexes de controle do CTW900 (entradas/sadas analgicas, entradas/sadas

digitais) so feitas no conector XC1, localizado na placa eletrnica de controle CC900 (ver

Figura 3.13). A funo de cada conector apresentada na Tabela 3.4.

44

Tabela 3.4- Funo dos conectores em XC1

Fonte: CTW900- CONVERSOR CA/CC: Manual do Usurio, p.44 (20)

Depois de conhecer as funes tpicas dos principais conectores presentes na bancada

didtica do kit de controle de velocidade, a seo seguinte, mostrar os esquemas de ligao

dos circuitos de fora e controle para o acionamento e controle da velocidade do motor CC.

3.5 Esquemas de Ligao

Conector XC1 Funo Padro de Fbrica

1 +REF Referncia positiva para potencimetro

2 AI1+ Entrada Analgica 1: referncia de velocidade (remoto)

3 AI1-

4 REF- Referncia negativa para potencimetro

5 AI2+ Entrada analgica 2: referncia de velocidade (remoto)

6 AI2-

7 AO1 Sada analgica 1: velocidade real

8 AGND

(24 V)

Referncia 0V para as sadas analgicas

9 AO2 Sada analgica 2: corrente de armadura

10 AGND

(24 V)

Referncia 0V para as sadas analgicas

11 DGND Referncia 0V da fonte de 24 Vcc

12 COM Ponto comum das entradas digitais

13 24 Vcc Fonte 24 Vcc

14 COM Ponto comum das entradas digitais

15 DI1 Entrada digital 1






21 NF1 Sada digital 1 DO1 (RL1): sem falha

22 C1

23 NA1

24 NF2 Sada digital 2 DO2 (RL2): N > Nx

25 C2

26 NA2

27 NF3 Sada digital 3 DO3 (RL3): N > Nx

28 C3

29 NA3

45

Para se fazer o acionamento e o controle da velocidade do motor CC, os catlogos

presentes no kit sugerem a montagem dos circuitos de acordo com os diagramas eltricos

apresentados no Anexo I deste trabalho. Segundo esses esquemas de ligao, o tipo de

realimentao que deve ser utilizado por taco-gerador ou encoder.

Os diagramas mostrados no Anexo I, apresentam, alm das ligaes de fora e controle,

uma lgica de acionamento para o motor CC. Simplificando esses diagramas (desconsiderando

a lgica de acionamento), as conexes de fora ficam conforme ilustra a Figura 3.15.

Figura 3.15- Conexes de fora sugeridas pelo fabricante


Durante os primeiros testes realizados, executou-se a montagem das ligaes em

conformidade com os diagramas apresentados no Anexo I. Porm, com essa configurao, foi

possvel apenas energizar o conversor, no conseguindo, portanto, acionar a mquina, devido a

ausncia de algumas das placas apresentadas na seo 3.2 deste captulo, dentre elas tem-se a

P004 (freio de Foucalt), a P014 (mdulo de frenagem), e a P005 (mdulo com taco-gerador,

motor CC e motor de induo).

46

A ausncia dessas placas no seria um problema, caso algum dos motores CC do

laboratrio de mquinas tivesse taco-gerador, uma vez que a utilizao das demais placas, a

P004 e a P014, opcional, ou seja, no compromete o correto funcionamento do motor.

Como nenhum dos motores disponveis no laboratrio tinham taco-gerador, a nica

maneira para acionar e controlar a velocidade do motor CC, era se fazendo a realimentao por

fcem (fora contra eletromotriz).

A princpio, procurou-se utilizar os mesmos esquemas de ligao dos diagramas

eltricos presentes no Anexo I, mudando somente o tipo de realimentao por meio da

configurao de um dos parmetros do equipamento (parmetro P0202), e fazendo-se o

feedback utilizando a tenso da armadura nos terminais A1:XC4 1 e 2 do conversor (ver Figura

3.15). No entanto, tambm no se obteve xito.

Como os esquemas de ligao dos diagramas eltricos sugeridos pelos catlogos eram

um pouco complexos e de rdua compreenso, sondou-se a elaborao de um novo diagrama

que se adequasse mais a realidade do laboratrio de mquinas do campus e que no fosse

necessrio a utilizao de todas as placas presentes no kit.

O primeiro desafio para a elaborao deste novo diagrama foi descobrir como energizar

o CTW900. Depois de muitos testes e pesquisas, constatou-se que o equipamento deve ter uma

alimentao trifsica (200 a 500 Vac 50-60 Hz) atravs dos terminais R, S e T, e que sua parte

eletrnica deve ser alimentada ligando duas fases aos terminais H1 e H2 da bancada didtica,

conforme esboa a Figura 3.16.

47

Figura 3.16- Energizao do CTW900


Diferentemente dos diagramas eltricos sugeridos nos catlogos do kit, para este tipo de

realimentao de velocidade (realimentao por fcem), a ligao no fsica, uma vez que o

conversor j tem o conhecimento do valor dessa varivel, sendo assim, a realimentao ser

feita internamente pelo conversor. Desse modo, as conexes de fora devem ficar como as

mostradas na Figura 3.17:

48

Figura 3.17- Conexes de fora do novo diagrama eltrico


Analisando a Figura 3.17 observa-se que o sinal oriundo dos terminais A1 e B2 da

bancada didtica passa, primeiramente, por um conjunto de fusveis antes de ir para a armadura

do motor CC. Esta configurao foi utilizada com o intuito de proteger o enrolamento da

armadura do motor contra qualquer distrbio no sinal proveniente do CTW900.

A alimentao do enrolamento de campo do motor CC pode ser feita tanto internamente

quanto externamente (ver Figura 3.13). Quando alimentado internamente, duas fases da

alimentao trifsica da armadura passam, primeiramente, por dois fusveis ultrarrpidos, para

que, em seguida, sejam enviadas para um circuito retificador, e finalmente, para o enrolamento

de campo do motor CC. No entanto, possvel se fazer esta alimentao externamente, caso a

tenso de entrada da armadura seja muito elevada para o campo do motor. Para tanto, com o

conversor desenergizado, remove-se os fusveis de campo. O kit de controle de velocidade vem

com um cabo especfico para fazer a alimentao externa, onde ele deve fazer a ligao indicada

em verde na Figura 3.13. Neste caso necessrio proteger o circuito do campo com fusveis

externos.

49

Como j foi dito anteriormente, as conexes de controle devem ser feitas nas entradas

digitais em XC1. Essas ligaes variaro conforme o tipo de acionamento que se deseja fazer.

O Manual do Usurio presente no kit, apresenta os acionamentos tpicos deste equipamento,

com os esquemas de ligao nas entradas digitais e a respectiva configurao dos parmetros.

Mais informaes a respeito das ligaes em XC1 e da configurao dos parmetros vo ser

discutidos no Captulo 5 deste documento.

Com o novo diagrama de fora e controle proposto, foram realizados vrios testes com

o intuito de observar tanto o comportamento do motor quanto as funes disponveis no

CTW900. Ao longo dos experimentos constatou-se tambm que a configurao dos parmetros

alm de poder ser feita no prprio equipamento, ela pode ser desenvolvida com o auxlio de um

software de programao e monitorao incluso no kit adquirido pelo laboratrio, chamado

SuperDrive G2. Mais informaes a respeito deste software podero ser vistas no captulo

seguinte.

50

4 SUPERDRIVE G2

De acordo com (21), uma das caractersticas do CTW900 que ele possui um software

de programao e monitorao gratuito, o SuperDrive G2. As principais caractersticas deste

software so as seguintes:

identificao online do drive conectado;

configurao off-line do drive;

transferncia de parmetros do PC para o drive;

transferncia de parmetros do drive para o PC;

edio off-line dos parmetros armazenados no PC;

edio online dos parmetros no drive;

monitorao do estado do drive;

monitorao grfica de parmetros;

configurao, importao e visualizao de variveis armazenadas na funo

trace do drive;

importao e exportao de projeto.

A comunicao entre o CTW900 e o PC deve ser feita utilizando um cabo USB incluso

no kit de controle de velocidade. J o arquivo para a instalao do software pode ser obtido

tanto por meio de um CD incorporado ao kit, quanto a partir do site (22) da Weg.

Depois de instalar o SuperDrive G2 e de interligar o conversor ao computador, abrindo

o software, uma janela como a da Figura 4.1 mostrada. Para se fazer o ajuste de comunicao

entre o drive e o PC basta, clicar no cone indicado na imagem. Fazendo isso, aparecer uma

outra janela, conforme ilustra a Figura 4.2.

Na janela da Figura 4.2, necessrio atentar-se, primeiramente, a alguns detalhes, como

por exemplo, qual tipo de comunicao deve ser utilizada. Como a conexo entre o PC e o

conversor feita atravs de um cabo USB, o item a ser escolhido no campo tipo de conexo

o USB. Posteriormente, deve-se clicar no boto obter verso. Caso no haja nenhum

problema de comunicao, o campo nota, apresentar uma mensagem informando a situao

do driver USB instalado (Driver USB Ok!). A verso do driver USB instalada no computador

51

(campo Verso Instalada) deve ser compatvel com a presente no campo Verso

Recomendada.

Figura 4.1- Ajuste de comunicao entre o drive e o PC


Figura 4.2- Obtendo verso do Driver


Aps a execuo dos passos apresentados anteriormente, o usurio pode agora tanto

criar um novo projeto quanto importar um j anteriormente desenvolvido. Isso pode ser feito

clicando-se em um dos cones indicados na Figura 4.3.

52

Figura 4.3- Criao e abertura de projetos


Para a criao de um novo arquivo de parmetros de um dado projeto (gerado ou

importado), basta clicar no cone indicado pelo nmero 1 na Figura 4.4, e aparecer uma janela

como a da Figura 4.5. Nesta, nomeia-se o arquivo gerado como desejar e, em seguida, clica-se

em salvar.

Figura 4.4- Parametrizao do drive


53

Figura 4.5- Criao novo arquivo de parmetros


O novo arquivo de parmetros criado poder ser configurado de acordo com a

necessidade do usurio. Para isso, basta selecionar o arquivo e, em seguida, clicar no cone 2

da Figura 4.4, onde aparecer uma janela como a da Figura 4.6, em que tem-se todos os

parmetros do conversor. A configurao dos mesmos pode ser feita na coluna Ajuste do

Usurio.

Figura 4.6- Editor de parmetros


54

Assim que o usurio terminar a configurao dos parmetros, deve-se, primeiramente,

fechar o arquivo e, em seguida, clicar em sim para salvar as alteraes feitas. Para escrever

essa nova configurao no drive (CTW900), basta selecionar o arquivo e clicar no cone

indicado pelo nmero 6 da Figura 4.4, e depois em sim novamente para confirmar o envio dos

parmetros para o conversor.

Para remover ou exportar um arquivo de parmetros, antes de tudo, se deve selecionar

o arquivo desejado e, em seguida, pressionar um dos cones indicados pelos nmeros 3

(remover) ou 4 (exportar) da Figura 4.4.

Caso j se tenha feito a configurao dos parmetros do conversor via HMI, e deseja-se

que o arquivo criado no software tenha este mesmo perfil, clicando-se no cone indicado pelo

nmero 5 da Figura 4.4, feita a leitura dos parmetros do driver para o PC.

A partir do grupo de cones indicado na Figura 4.7, se pode fazer o monitoramento dos

parmetros do CTW900, do status do conversor, e da referncia de velocidade.

Figura 4.7- Grupo de cones de monitoramento


Uma das funes do conversor disponveis no software a funo trace. Ela usada

para registrar parmetros (ex. corrente, tenso, velocidade) do CTW900 quando ocorre um

determinado evento no sistema (ex. alarme/falha, corrente alta, etc). Este evento, por

desencadear o processo de armazenamento dos dados, chamado de trigger e de fundamental

55

importncia na funo trace. De acordo com (23), os dados armazenados pela funo trace

podem ser visualizadas nas sadas analgicas do conversor ou em um computador atravs do

software SuperDrive G2, como aconteceu durante o perodo de testes (Captulo 5).

A configurao dos parmetros para a observao da funo trace pode ser feita de dois

modos. Um deles por meio do editor de parmetros, e o outro atravs do cone funo

trace (ver Figura 4.8).

Figura 4.8- cone funo trace


Configurando-se os parmetros da funo trace a partir da janela de edio dos

parmetros (ver Figura 4.6), necessrio que se defina, primeiramente, a varivel que ser

utilizada como fonte de disparo para a funo trace atravs do parmetro P0550 do CTW900.

As opes para este parmetro so:

56

Tabela 4.1- Opes do parmetro P0550

Faixa de valores Opes

0 Inativo

1 Referncia Total

2 Velocidade Atual

3 Corrente de Armadura

4 Tenso de Armadura

5 Corrente de Campo

6 Torque do Motor

7 AI1

8 AI2

9 AI3

10 AI4


O valor do parmetro programado em P0550 comparado com uma referncia

determinada pelo usurio no parmetro P0551.

Em seguida, a partir do parmetro P0552, define-se a condio para que se inicie a

aquisio dos sinais. As opes disponveis so as seguintes:

Tabela 4.2- Opes do parmetro P0552

Opo de P0552 Condio para incio aquisio

P0550 = P0551 Varivel selecionada em P0550 com valor igual ao ajustado em P0551

P0550 P0551 Varivel selecionada em P0550 com valor diferente ao ajustado em

P0551

P0550 > P0551 Varivel selecionada em P0550 com valor maior ao ajustado em P0551

P0550 < P0551 Varivel selecionada em P0550 com valor menor ao ajustado em

P0551

Alarme Deteco de uma condio de alarme no conversor

Falha Ocorrncia de uma falha no conversor

DIx Entrada digital ativa


A quantidade de memria que o usurio deseja reservar para pontos da funo trace

deve ser feita atravs do parmetro P0559. A faixa de ajuste de 0 a 100%, o que corresponde

solicitar a reserva de 0 a 15 KBytes para a funo trace. Cada ponto armazenado pela funo

ocupa 2 bytes na memria do CTW900.

57

O parmetro P0560 indica a quantidade de memria disponvel para armazenar pontos

da funo trace, e sua faixa de variao de 0 a 100%. Este parmetro, geralmente, no est

disponvel para configurao.

Os sinais que sero registrados nos canais de 1 a 4 da funo trace podem ser

selecionados nos parmetros P0561 a P0564. As opes para esses parmetros so as mesmas

apresentadas em P0550 (Tabela 4.1).

Para iniciar a espera pelo trigger, o parmetro P0571 (Inicia trace) deve ser ativado.

Esse um parmetro que pode ser alterado com o conversor em operao. Ento, caso se deseja

iniciar a funo trace com o motor j em funcionamento, no necessrio pressionar Salvar

na HMI para que se inicie a espera pelo trigger.

A configurao da funo trace tambm pode ser feita clicando-se no cone indicado na

Figura 4.8. Fazendo isso, deve-se clicar, posteriormente, no boto mostrado na Figura 4.9, onde

aparecer uma janela como a da Figura 4.10. Esta janela apresenta todos os parmetros que

devem ser configurados nesta funo. Depois que os mesmos forem ajustados conforme se

deseja, necessrio que se pressione o boto Escrever configurao, e em seguida Iniciar

Trace.

Figura 4.9- Boto para iniciar configurao da funo trace


58

Figura 4.10- Janela de configurao da funo trace


Em ambos os modos de configurao da funo trace (pelo editor de parmetros ou pelo

cone funo trace) a aquisio dos dados feita clicando-se no boto Adquirir dados da

Figura 4.11. recomendvel tambm que se defina o perodo de amostragem do trace, ou seja,

o tempo entre dois pontos de amostra em mltiplos de 200 s, a partir do parmetro P0553.

Figura 4.11- Aquisio dos dados


59

Como j foi apresentado ao leitor os conceitos bsicos inerentes a compreenso do kit

de controle de velocidade de motores CC CTW900 e o novo esquema de ligao proposto para

os diagramas de fora e controle no captulo anterior, depois da apresentao do SuperDrive

G2 neste captulo, o prximo mostrar, a descrio, a configurao dos parmetros, e os

resultados obtidos em cada um dos experimentos realizados.

60

5 TESTES PRTICOS

A fim de observar o comportamento e as principais ferramentas do CTW900 no

acionamento e no controle da velocidade de rotao de motores de corrente contnua, foram

feitos uma srie de experimentos prticos utilizando os acionamentos tpicos e as funes

bsicas disponveis no Manual do Usurio do kit.

Alguns desses experimentos foram realizados empregando o software SuperDrive G2.

Por meio deste, obteve-se a aquisio dos sinais da velocidade de referncia, da velocidade

atual, da corrente e da tenso de armadura do motor CC, mediante diferentes fontes de trigger

para o trace.

A seo a seguir apresentar a descrio dos experimentos prticos, a configurao dos

parmetros do conversor para cada tipo de acionamento e modo de controle da velocidade de

rotao do motor CC sugerido pelo Manual do Usurio do CTW900.

5.1 Acionamentos Tpicos

Para a realizao dos acionamentos tpicos sugeridos no Manual do Usurio,

necessrio que se tenha como base o novo diagrama de fora proposto no Captulo 3 deste

documento.

Foi constatado que as conexes de fora sero as mesmas para qualquer tipo de

acionamento. Desse modo, os enrolamentos de campo e armadura do motor CC devem ser

conectados ao conversor CA/CC de acordo com os esquemas de ligao mostrados na Figura

3.17 presente no captulo 3.

As conexes de controle devem ser feitas nas entradas digitais em XC1. Essas ligaes

variaro conforme o tipo de acionamento que se deseja fazer. Contudo, para qualquer

acionamento, necessrio liberar os disparos da ponte da armadura. Para tanto, liga-se uma

chave com reteno NA em uma das entradas digitais do equipamento, e configura-se o

parmetro correspondente a mesma como Habilita Geral.

A seguir sero apresentadas as conexes de controle e o modo de configurao dos

parmetros para diferentes tipos de acionamento e controle da velocidade de rotao de um

motor CC utilizando o conversor CA/CC CTW900.

61

5.1.1 Acionamento 1

Neste acionamento o comando feito via HMI (modo local). As sadas digitais so

programadas com a configurao padro de fbrica. necessrio apenas a conexo de uma

chave na entrada digital DI1 de XC1, pr-programada como Habilita Geral, conforme ilustra a

Figura 5.1.

Os parmetros do equipamento que devem ser programados para este acionamento so:

Tipo de realimentao: P0202 = 0 (fcem)

Seleo fonte (modo local ou remoto) : P0220=2 (tecla LR LOC) ou

P0220=0 (sempre LOC)

Configurao das entradas digitais:

DI1: P0263= 2 (Habilita Geral)

DI2: P0264= 1 (Gira/Para)

DI3: P0265= 8 (Sentido de Giro)

DI4: P0266= 0 (Sem Funo)

DI5: P0267= 14 (2 rampa)

DI6: P0268

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ESTUDO E PARAMETRIZAÇÃO DE UM CONVERSOR CA/CC PARA O CONTROLE DA ... · claudia de faria leal estudo e parametrizaÇÃo de um conversor ca/cc para o controle da velocidade de rotaÇÃo