CONTROLE DE TORQUE DO MOTOR DE INDUCAO

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RELATÓRIO TÉCNICO 
 
(PROJETO 5) 
 
 
 
 
CONTROLE DE TORQUE DO MOTOR DE INDUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, Minas Gerais 
Junho 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: 
 
 
Figura 2. Representação Esquemática do método Indireto 
 
 
 
Figura 3. Representação Esquemática do método direto 
2. Determinar os ganhos das malhas de controle de corrente para 𝑓𝑐
𝑖 = 200 𝐻𝑧 
Resp: 
Ganhos de realimentação são: 
3 
 
Kia = 4; Ka = 2; ba = 0,42; %Nm/rad/s 
3. Determinar os ganhos das malhas de controle de corrente para 𝑓𝑐
𝑤 = 20 𝐻𝑧 
Resp: 
Ganhos de realimentação são: 
Kia = 30; Ka = 25; ba = 2; %Nm/rad/s 
4. Caracterizar o desempenho dinâmico do acionamento a partir da função de 
resposta em frequência ω*/ ω. 
Resp: 
 
Figura 4. FRF | w / w* | do sistema. 
 
5. Caracterizar o desempenho dinâmico do acionamento a partir da função de 
resposta em frequência |TL|/ ω. 
Resp: 
 
Figura 5. FRF | TL / θ | do sistema. 
4 
 
 
 
6. Demonstrar as características de desempenho do acionamento no domínio do 
tempo para ω* = {3Hz, 30 Hz e 60 Hz} 
Resp: 
 
 
Figura 5. w_ref e w e torque do sistema com controle para f=3Hz. 
 
Figura 7. w_ref e w e torque do sistema com controle para f=30Hz. 
5 
 
 
Figura 8. w_ref e w e torque do sistema com controle para f=60Hz. 
 
7. A Assumindo que rr é determinado com uma incerteza de ± 50%, avaliar 
impacto da incerteza nesse parâmetro sobre o desempenho do acionamento em regime 
transitório. 
Resp: 
 
 
 Figura 7. Velocidade e torque para 𝑅′𝑟 = −50𝑅𝑟. 
6 
 
 
 Figura 7. Velocidade e torque para 𝑅′𝑟 = −50𝑅𝑟. 
8. Assumindo que rr é determinado com uma incerteza de ± 50%, avaliar impacto da 
incerteza nesse parâmetro sobre o desempenho do acionamento em regime permanente. 
Resp: 
 
9. Propor melhorias nesse controlador de movimento, demonstrando o ganho de 
desempenho através de frf’s e respostas no tempo. 
Resp: 
 
10. Descrever suscintamente a implementação adotada na série CFW-09. 
Resp: O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede 
que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas 
pela rede. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de 
modo muito eficiente. 
O inversor de frequência CFW-09 permite o controle de velocidade e torque de motores 
de indução trifásicos, A característica central deste produto é a tecnologia “Vectrue”, a 
qual apresenta as seguintes vantagens: 1º) O Controle Vetorial pode ser programado como 
“Sensorless” (o que significa motores padrões, sem necessidade de encoder) ou como 
Controle Vetorial com Encoder no motor; 2º) O Controle Vetorial Sensorless permite alto 
torque e rapidez na resposta, mesmo em velocidades muito baixas ou na partida; 3º) 
Função “Frenagem ótima” para o Controle Vetorial, permitindo a frenagem controlada 
do motor sem usar resistor com chopper de frenagem, etc. 
7 
 
 
Figura 2. Representação Esquemática do método direto 
 No bloco “INVERSOR”, como o próprio nome sugere, tem-se um inversor fonte de 
tensão controlado por corrente, onde o chaveamento de cada “mosfet” que compõem o 
“braço” do inversor é controlado por duas grandezas: o erro “𝜀” e a banda de histerese. O 
erro “𝜀” é gerado pela comparação das correntes de referência e as realmente encontradas 
nos terminais da máquina. O inversor controlado por corrente é do tipo histerese e tem o 
controle de um “braço” conforme mostrado na figura abaixo. 
 
Figura 2. Controle por Histerese de um “braço” do inversor 
A corrente “ias” é a corrente medida nos terminais que alimentam a máquina; “ch +” e 
“ch -”, representam respectivamente as chaves superior e inferior de um “braço” do 
inversor. 
2 CONCLUSÃO 
Ao término deste trabalho percebemos que os valores simulados, através de 
modelos matemáticos e computacional, estão de acordo com a teoria de máquinas. Outro 
fator de destaque, relativo deste experimento, é a importância da simulação 
computacional nos projetos de máquinas. Pois, nessa etapa, tira-se conclusões 
extremamente relevantes para execução do projeto. 
8 
 
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.