UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – CAMPUS DE SOBRAL CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Controle de Sistemas Dinâmicos Professor: Vandilberto Pereira Pinto 03

Laboratório 3 – Resposta Transitória do Motor

Introdução Teórica

As características descritas até o presente momento definiram o comportamento do motor no

estado estacionário (ou permanente). Devido à existência de parâmetros não ideais nos motores

reais, o motor não responde instantaneamente a uma entrada degrau. Em vez disso, ele responde em

uma exponencial crescente de velocidade. Quando as entradas são removidas, o motor diminui sua

velocidade linearmente para zero. Esta relação é ilustrada na Figura 3.1.

Figura 3.1 – Velocidade do motor vs. Tempo (Inércia

Pequena)

Figura 3.2 – Velocidade do motor vs. Tempo (Inércia

Grande)

Sabe-se que a inércia no motor afeta a taxa de atraso na resposta. Quando uma carga com

inércia considerável é adicionada ao eixo de rotação, a resposta do motor é significativamente lenta

como mostra a figura 3.2.

Abaixo pode ser observado a forma de onda da tensão que será aplicado na entrada do

motor.

Figura 3.3 – Sinal na entrada do motor.

Com a maior inércia da carga acoplada ao eixo do motor, maior será o tempo de estado

transitório da curva. A modelagem matemática no domínio do tempo dos parâmetros do motor CC

a uma resposta em função degrau, envolvendo a velocidade é entendida por:

)1()( m

t

eKmtV

Onde

bta

am

bta

t

KKfR

JRe

KKfR

KKm

Kt é a constante de fluxo magnético

Ra é a resistência elétrica do circuito de armadura.

J o momento de inércia equivalente do motor e da carga referido ao eixo do motor.

Kb é uma constate relacionada a força contra eletromotriz.

Sendo maior o momento de inércia, maior será a constante tempo do transitório, que cresce

exponencialmente e reduz a velocidade da máquina.

Material Utilizado

Fonte de Tensão Contínua;

Servo Motor: 12 V, 4,5 W

Taco gerador (acoplado ao Motor): Aproximadamente 3Vp-p/4000rpm

Driver Amplificador para o Motor

Potenciômetro de Referência

Pré-amplificador (ganho 20db)

Atenuador

Taco amperímetro

Tacômetro

Gerador de Funções

Osciloscópio

1. Com os módulos do kit ED-4400B, monte o circuito mostrado na Figura 3.4.

Figura 3.4 – Esquema de ligação: Circuito 1

2. Coloque a freqüência do Gerador de Função (U-162) para o mínimo valor, e regule a chave

seletora para 0.1 X1 (menor freqüência); Coloque a chave do ATT-2 (U-151) para 6 e o 153-

B para zero;

Obs.: Os terminais do bloco drive amplificador U154 devem estar conectados ao da fonte de

alimentação pois assim se fará a leitura do valor da corrente que passa pelo motor, na fonte U-156;

3. Ajuste o ganho no Canal 1 e no Canal 2 do osciloscópio para uma adequada visualização no

display.

4. Observe as curvas no Osciloscópio. (Se possível, guarde os valores) e anote os tempos de

subida da resposta do motor, assim como o período da onda quadrada.

Tempo

Período da onda quadrada

Subida do motor

5. Desligue a fonte de alimentação (U-156). Anexe o disco de maior inércia dentre os

disponíveis ao eixo de alta velocidade do U-161. Ligue a fonte, e observe as curvas no

osciloscópio.

Tempo

Subida do motor

6. Mova o disco de inércia para o eixo de baixa velocidade do U-161, e repita o experimento

acima.

7. Retire o disco e mude a entrada do sistema para uma onda quadrada alternada; Verifique o

efeito da resposta do motor. Nessa situação, o motor é acionado no sentido horário, rotaciona e

então tentar inverter imediatamente o giro para o sentido anti-horário, alternando o movimento;

Figura 3.5 Diagrama com as entradas do gerador de função

8. Coloque o disco de inércia no eixo de alta velocidade do motor e tome nota do tempo

transitório de resposta da máquina; (Guarde o valor da forma de onda no osciloscópio).

Tempo

Subida do motor

Figura 3.6 – Diagrama equivalente do sistema da Figura 3.4.

Questões adicionais (colocar no relatório)

1. Analisando os dados obtidos nos itens 5 e 6, como a inércia rotacional afeta a resposta transiente

do motor? (Obs: descreva com detalhes)

Referências Bibliográficas:

[ 1 ] Manual de Práticas da ED-4400B da ED CO., LTD.

[ 2 ] SIMONE, Gílio Aluisio. Máquinas de corrente contínua: teoria e exercícios. 9 ed. São

Paulo: Érica, 2002.