CONTROLE DE MOTOR DE INDUÇÃO COM ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO

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RELATÓRIO TÉCNICO 
 
(PROJETO 6) 
 
 
 
 
CONTROLE DE MOTOR DE INDUÇÃO 
(COM ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO) 
 
 
 
 
Belo Horizonte, Minas Gerais 
Julho de 2016
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
Disciplina: Controle de Acionamento Elétricos 
Instrutor: Prof. Braz J. Cardoso Filho, Ph.D. 
Aluno: Paulo Mariano Inácio da Silva 
ii 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 Desenvolvimento .................................................................................................................................. 1 
1.1 Modelos do Motor de Indução .................................................................................................. 2 
2 Conclusão ............................................................................................................................................. 8 
Bibliografia ................................................................................................................................................... 8 
1 
 
1 DESENVOLVIMENTO 
Considere o motor de indução síncrono de imãs permanentes com os seguintes as 
seguintes características elétricas: 
 
 
 
Figura 1. Dados de placa e catálogo do motor de indução 
Nas questões abaixo, considere que o motor de indução é alimentado por uma fonte de 
tensão de amplitude e frequência variáveis. 
Os parâmetros para o modelo de motor especificado acima, que ofereça os menores erros 
possíveis são: 
Tabela 1. Fluxograma do algoritmo iterativo de obtenção de parâmetros 
POTÊNCIA 
(kW) 
TENSÃO 
(V) 
PARÂMETROS TORQUE 
(kgfm) Rs (Ω) Ls (mH) Rr (Ω) Lr (mH) Rm (kΩ) Lm (mH) 
 
1,1 380 6,04 29,17 4,96 49,68 2,69 567,23 0,63 
 
A tensão de saída do inversor é limitada a 220V e a corrente de saída nominal do inversor 
é 6A (150% da sobrecarga por 60s a cada 10 min). A frequência de chaveamento padrão 
de fábrica é igual a 5 kHz. 
1. Desenhar diagramas de blocos simplificados do sistema de controle de 
movimento, identificando as implementações do controle de torque pelos métodos 
indireto e direto. 
2 
 
Resp: Segue abaixo, os esquemas de controle, o quadrado em vermelho responsável pelo 
controle de fluxo de magnetização. 
O fluxo rotórico é estimado pela corrente Ids e pelos parâmetros de indutância e 
resistência: 
 
 
Figura 2. Representação Esquemática do método Indireto 
2. Determinar os ganhos das malhas de controle de corrente para 𝑓𝑐
𝑖 = 200 𝐻𝑧 e da 
malha de velocidade para 𝑓𝑐
𝑤 = 20 𝐻𝑧. 
Resp: 
Controlador Ganho Proporcional Ganho Integral 
Velocidade Kps 0.5 Kis 30 
Corrente eixo direto Kpds 120 Kids 10 
Corrente eixo quadratura Kpqs 120 Kiqs 10 
 
Abaixo, temos o gráfico da velocidade sendo rastreada. 
3 
 
 
Figura 3. Velocidade[rad] x tempo(s) 
3. Determinar o ponto de início de enfraquecimento de campo para máximo 
aproveitamento da região de enfraquecimento de campo. 
Resp: 
Não conseguimos realizar a implementação com fluxo variável. Toda vez que tentamos 
realizar a simulação dava erro. O programa parava abruptamente. 
 
(b) Bloco estimador de fluxo rotórico com controle PI. 
 
Figura 4. Representação da simulação 
4 
 
 
O Gráfico esperado pela simulação, encontra-se abaixo, a partir deste ficaria bem mais 
fácil verificar o início de enfraquecimento de campo. 
 
Figura 5. Regiões de operação do motor de indução trifásico 
4. Determinar os ganhos da malha de controle de fluxo. 
Resp: 
Controlador Ganho Proporcional Ganho Integral 
Fluxo Kpf 10 Kif 25 
 
O gráfico para um fluxo de referência constante encontra-se abaixo. 
 
Figura 6. Fluxa de referência constante [Wb] x tempo(s) 
 
 
 
5. Traçar as curvas de capacidade para o acionamento (regiões de torque constante e 
enfraquecimento de campo), assumindo como limites a corrente nominal do motor e a 
corrente nominal do inversor. 
Resp: 
 
5 
 
 
6. Avaliar o desempenho do controle de velocidade na região de enfraquecimento 
de campo. 
Resp: 
 Na região de enfraquecimento de campo e altas velocidades a tensão de 
alimentação é mantida constante no seu valor nominal, enquanto a frequência das 
correntes de estator é aumentada pela ação do conversor estático. Esta operação produz 
uma família de curvas características mostradas na figura 7 quando operando sob a 
estratégia de V/f. 
A figura 7 apresenta a operação do motor em três regiões distintas. Na região 1, com 
velocidade próximas da velocidade zero, e portanto, com baixa tensão de alimentação e 
baixa frequência, a influência da queda de tensão na resistência do estator é bastante 
pronunciada, reduzindo de forma acentuado o conjugado do motor. 
 
 
Figura 7. Operação do Motor de Indução com frequência Variável 
 
Nas simulações para o motor com alta velocidade é importante trabalhar com o 
enfraquecimento de campo. Quando a simulação é feita sem levar em consideração os 
efeitos do enfraquecimento de campo, os resultados não são satisfatórios, pois a máquina 
não consegue atingir altas velocidades e ainda seu torque apresenta oscilação. Por outro 
lado, quando implementamos o controle levando em consideração os efeitos do 
enfraquecimento de campo, o motor consegui atingir velocidade bem maiores que sua 
velocidade nominal e ainda assim obter um torque constante mesmo sendo abaixo do 
valor nominal 
2 CONCLUSÃO 
Esse trabalho teve como objetivo analisar o comportamento do motor de indução 
trifásico sob diferentes operações. Foram mostrados, principalmente na operação em 
regime de enfraquecimento de campo, os efeitos nas grandezas elétricas e magnéticas do 
6 
 
motor. As simulações experimentais estão de acordo com a teoria de máquinas. é 
importante ressaltar a importância da simulação computacional. Pois, nessa etapa, tira-se 
conclusões extremamente relevantes para execução do projeto. 
BIBLIOGRAFIA 
 
[1] D. W. Novotny,T. A. LipoVector Control and Dynamics of AC Drives, 1996. Editora: 
OXFORD UK. 1ª edição. 
[2] BIM, EDSON. Máquinas Elétricas e Acionamento, Editora Elsevier, 2009. 1ª edição. 
[3] Umans, Stephen D. Máquinas elétricas de Fitzgerald e kingsley / Stephen D. Umans, 
2014. 
[4]Routo Terada. Notas de Aula MatLab - Gráficos; Depto. C. da Computação - USP.