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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

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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:

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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

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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

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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

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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

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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 !