Introdução teórica aos MOTORES DE PASSO e seu CONTROLO

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1 ANEXOS

2 Inrodução eórica aos MOTORES DE PASSO e seu CONTROLO 1. Inrodução Os moores de passo são disposiivos que converem a energia elécrica, fornecida na forma de um rem de pulsos, em energia mecânica na forma de movimeno roacional discreo (incremenos no deslocameno angular). Um dos problemas associados aos moores de passo residia no cuso dos circuios de accionameno/conrolo. Conudo, com o desenvolvimeno da ecnologia dos semiconduores de poência, permiindo inerrupores cada vez mais rápidos; da elecrónica de conrolo, permiindo circuios inegrados específicos para o conrolo; e devido ao vaso leque de ofera e reduzido cuso dos microconroladores que permiem ober um conrolo digial robuso, o cuso dos circuios de accionameno/conrolo são cada vez menores, pelo que a uilização de moores de passo em aplicações indusriais e comerciais é cada vez mais vasa. Os moores de passo são usados numa grande variedade de aplicações de baixa poência, como por exemplo, alguns ipos de máquinas ferramena, robôs, manipuladores, mesas X-Y, máquinas de cosura indusriais, ploers, impressoras e drivers de disquees e de discos. De enre as suas vanagens desacam-se: boa performance para o conrolo de velocidade e posição, mesmo para operação em malha abera; acuador para aplicações servo exremamene fiável e sem necessidade de feedback; respondem direcamene a conrolo digial; amplo ajuse da gama de velocidade (frequência dos passos do roor é proporcional à frequência do conrolo digial); velocidade consane, desde que a frequência dos pulsos de conrolo seja consane; binário elevado com roor parado (holding orque); possui binário de residual; reduzido empo de paragem/arranque (resposa rápida); vida úil longa; 1

3 não necessiam de manuenção; baixo cuso, comparado com ouros sisemas de accionameno. capacidade de realizar sequências de passos em ambos os senidos de roação, sem qualquer erro de passo (não há necessidade de realimenação da posição do roor do moor). Desvanagens dos moores de passo: limiações de desempenho para algumas aplicações, nomeadamene em ermos de velocidade máxima e de resolução. 2. Moor de Passo de Íman Permanene Como o nome indica, nese ipo de moores o roor é composo por um íman permanene (os moores que se uilizarão nos rabalhos serão dese ipo). O esaor em um conjuno de enrolamenos de campo independenes, que formam pólos magnéicos pelos quais se realiza a alimenação do moor. A parir dos pulsos aplicados aos enrolamenos do esaor, o campo magnéico resulane do esaor pode ser variado ano em inensidade quano em posição. A posição do roor será alerada de forma a alcançar a posição de alinhameno do campo do roor com o do esaor. O roor move-se de acordo com um cero ângulo definido a cada pulso de conrolo. A frequência os pulsos de conrolo é proporcional à frequência de roação do roor. Se a frequência de conrolo for elevada, er-se-á um movimeno de roação virualmene conínuo. Na figura 1 represena-se, esquemaicamene, um moor de passo dese ipo com 4 enrolamenos esaóricos. Quando a fase A é alimenada, o roor ende a alinhar os seus pólos com os pólos de polaridade oposa do esaor. Mudando a alimenação (ou exciação) da fase A para a fase o roor desloca-se rodando 90º no senido dos poneiros do relógio, por forma a alinhar, novamene, os seus pólos com os pólos de polaridade oposa do esaor. A esa roação dá-se o nome de passo. Alimenando a fase com uma polaridade inversa da represenada na figura 1, obém-se um passo de 90º no senido oposo. Na ausência de alimenação verifica-se a exisência de um pequeno binário (binário remanene) que, ipicamene, ainge 10% do binário máximo. 2

4 A ' A' Figura 1 - Represenação esquemáica de um moor de passo de íman permanene. 3. Modos de Operação (alimenação) do Moor de Passo As caracerísicas de funcionameno de um moor de passo dependem não só do seu ipo e do seu número de fases, mas ambém do modo de operação adopado e da sequência emporal de exciação. Os modos de operação mais usados podem classificar-se em: Operação Unipolar - Cada enrolameno do esaor deve possuir um pono médio (cener-apped (CT)). Meade do enrolameno é alimenado de cada vez, com um senido de correne diferene do que é aplicado à oura meade. Desa forma, quando uma meade é alimenada o campo magnéico produzido em um senido, endo o senido conrário quando é alimenada a oura meade do enrolameno (figura 2). O símbolo de massa, visualizado na figura indica o pono médio. Na práica ese pono médio liga-se, direcamene ou aravés de uma resisência (limiar a correne), à massa do circuio de accionameno. De qualquer modo, as ensões de fase aplicadas aos resanes 4 ponos dos enrolamenos, enconram-se ou no esado lógico 1 ou 0. Na figura 3 represena-se o esquema de um possível circuio de accionameno para ese ipo de operação. Ese circuio é composo por 4 inerrupores de poência com os respecivos díodos de freewheling (díodos de proecção). 3

5 A ' N S A CT CT A' ' A' Figura 2 - Moor de passo com operação unipolar. Díodos de proecção A Moor de passo Figura 3 - Circuio de accionameno para operação unipolar Operação ipolar - Os enrolamenos do esaor não necessiam de er ponos médios. Nese ipo de operação a correne percorre odo o enrolameno e quando o seu senido é inverido, o campo magnéico produzido por esse enrolameno ambém é inverido (figura 4). Na figura 5 represena-se o esquema de um possível circuio de accionameno para ese ipo de operação. Ese circuio é composo por 8 inerrupores de poência. 4

6 A ' N A S A' ' A' Figura 4 - Moor de passo com operação bipolar. +V SW1 SW3 SW2 SW4 A +V SW5 SW6 SW7 SW8 Figura 5 - Circuio de accionameno para operação bipolar. Comparação enre operação unipolar e bipolar: o moor que permie operação unipolar é mais caro pois necessia de enrolamenos com pono médio; a operação unipolar não uiliza oda a capacidade de performance do moor, devido ao faco de uilizar meade dos enrolamenos de cada vez. Desa forma, o binário para a operação bipolar é cerca de 30% maior do que o binário para a operação unipolar; 5

7 a operação bipolar requer um circuio de accionameno de maior cuso do que o necessário para a operação unipolar. Para a operação bipolar são necessários 8 inerrupores de poência e além disso deve er-se cuidado com o projeco do circuio de conrolo por forma a que os inerrupores do mesmo braço não conduzam simulaneamene, curo-circuiando a fone de alimenação. Para a operação unipolar são necessários apenas 4 inerrupores de poência (ver figuras 3 e 5). 4. Sequências Temporais de Accionameno Para além dos modos de operação apresenados, exisem ambém diferenes sequências emporais de accionameno (exciação) dos enrolamenos. O desempenho de um moor de passo é basane influenciado pelo méodo de accionameno empregue. De seguida descrevem-se os principais méodos de accionameno dos enrolamenos. Os méodos de accionamenos a seguir apresenados são válidos ano para o modo de operação unipolar como para bipolar. Recorda-se que, quando o moor opera no modo bipolar, o senido da correne nos enrolamenos pode ser posiivo (produzindo um campo magnéico posiivo) ou negaivo (produzindo um campo magnéico negaivo). No caso da operação unipolar, ora uma meade do enrolameno conduz correne (produzindo, por exemplo, um campo magnéico posiivo), ora conduz a oura meade (produzindo um campo magnéico negaivo). As indicações de + ou nos enrolamenos indicam a produção de um campo magnéico posiivo ou negaivo, respecivamene. Accionameno ipo Wave Exciaion ou sequência de exciação de uma fase: Nese ipo de accionameno é fornecida correne apenas a um enrolameno (ou a meio enrolameno, no caso da operação unipolar) de cada vez (figuras 6 e 7). Com 4 pólos no esaor e 2 no roor em-se 4 passos por vola (ângulo de passo = 90º). Uma vez que apenas uma bobina é energizada de cada vez, o binário dinâmico e o holding orque serão reduzidos de cerca de 30% em relação à operação com os dois enrolamenos energizados simulaneamene. A maior vanagem dese accionameno é a sua grande simplicidade. A abela 1 mosra a sequência de exciação. Esa abela é válida quer para operação bipolar quer para unipolar. 6

8 A A A' A' ' (a) ' Figura 6 - Accionameno ipo wave exciaion para operação: a) unipolar; b) bipolar. (b) Passo SW1 SW2 SW3 SW4 1 ON OFF OFF OFF 2 OFF OFF OFF ON 3 OFF ON OFF OFF 4 OFF OFF ON OFF 1 ON OFF OFF OFF Tabela 1 - Sequência de comuação para accionameno ipo wave exciaion. A+ A0 A- A0 '0 0 '- + '0 0 '+ - A'- A'0 A'+ A'0 Figura 7 - Posições dos passos do roor de um moor de íman permanene, para accionameno ipo wave exciaion e operação bipolar. Accionameno ipo Full Sep ou sequência de exciação de duas fases: Com esa sequência são alimenadas, simulaneamene, duas fases e a aleração das polaridades nos enrolamenos dá-se num enrolameno de cada vez. As figuras 8 e 9 ilusram ese ipo de sequência para os modos de operação unipolar e bipolar. Ese é o ipo de accionameno mais usado. A abela 2 mosra a sequência de exciação dese accionameno. Com 4 pólos no esaor e 2 no roor em-se 4 passos por vola (ângulo de passo = 90º). As posições de equilíbrio do roor disam de meio passo relaivamene às 7

9 posições de equilíbrio obidas com a sequência anerior (wave exciaion). A alimenação simulânea de duas fases implica um aumeno do fluxo magnéico, o que se raduz por um aumeno do binário disponível e por uma melhoria das caracerísicas de amorecimeno das oscilações do roor. No enano, as perdas no circuio magnéico aumenam, pelo que, relaivamene ao accionameno wave exciaion, a poência soliciada à fone de alimenação é o dobro e consequenemene o rendimeno oal é inferior. A A A' ' A' (a) ' Figura 8 - Accionameno ipo full sep para operação: a) unipolar; b) bipolar. (b) Passo SW1 SW2 SW3 SW4 1 ON OFF ON OFF 2 ON OFF OFF ON 3 OFF ON OFF ON 4 OFF ON ON OFF 1 ON OFF ON OFF Tabela 2 - Sequência de comuação para accionameno ipo full sep. A+ A- A- A+ + '- '- + '+ - '+ - A'- A'+ A'+ A'- Figura 9 - Posições dos passos do roor de um moor de íman permanene, para accionameno ipo full sep e operação bipolar. 8

10 Accionameno ipo Half Sep ou sequência de exciação de meio passo: Esa sequência corresponde à alernância enre as 2 sequências apresenadas (figuras 10 e 11). Com 4 pólos no esaor e 2 no roor em-se 8 passos por vola (ângulo de passo = 45º). Com ese méodo consegue-se ober passos com meade do deslocameno angular dos passos dos accionamenos aneriores, obendo-se uma maior resolução e melhorando-se as caracerísicas de funcionameno no que diz respeio à ocorrência de insabilidades. A a) A' ' A b) A' ' Figura 10 - Accionameno ipo half sep para operação: a) unipolar; b) bipolar. Ese ipo de accionameno é muio úil uma vez que a consrução mecânica de moores com ângulos de passo muio pequenos é bem mais complexa e cara, pelo que, é mais económico usar um moor de 100 passos, por exemplo, numa configuração half sep, do que um moor de 200 passos em full sep. Conudo, deve noar-se que o valor do holding orque quando se alimena uma fase é diferene daquele que ocorre quando se alimenam as duas fases (figura 12). Isso ocorre devido ao faco de num passo os dois enrolamenos esarem energizados e no passo seguine apenas esá um, pelo que obém- 9

11 se um holding orque mais fore num passo e mais fraco no passo seguine. Ese fenómeno, bem como a exisência de desequilíbrios enre as correnes de alimenação quando várias fases são exciadas, pode levar à redução da precisão de posicionameno. Passo SW1 SW2 SW3 SW4 1 ON OFF ON OFF 2 ON OFF OFF OFF 3 ON OFF OFF ON 4 OFF OFF OFF ON 5 OFF ON OFF ON 6 OFF ON OFF OFF 7 OFF ON ON OFF 8 OFF OFF ON OFF 1 ON OFF ON OFF Tabela 3 - Sequência de comuação para accionameno ipo half sep. A+ A+ A0 A- ' '- '- '- + A'- A'- A'0 A'+ A- A- A0 A+ '0 0 '+ - '+ - '+ - A'+ A'+ A'0 A'- Figura 11 - Posições dos passos do roor de um moor de íman permanene, para accionameno ipo half sep e operação bipolar. inário 2 U2 1 U1 Deslocameno angular Legenda Operação: U Unipolar ipolar Alimenação: 1 Uma fase 2 Duas fases Figura 12 Caracerísica binário moor deslocameno angular. Noa: Qualquer um dos méodos referidos aumena de complexidade com o número de fases do moor de passo. 10

12 Accionameno ipo Mini Passo ou sequência de exciação de mini passo: Os rês méodos de accionameno aé aqui referidos são os mais uilizados, conudo, o accionameno ipo mini passo permie subdividir o passo básico do moor em pequenas fracções aravés de uma sequência de exciação mais complexa. Assim, alimenam-se as fases com aproximações digiais de curvas sinusoidais (figura 13) das quais resulam inerpolações correspondenes a novas posições de equilíbrio. Correne nas fases Figura 13 - Accionameno ipo mini passo. Ese méodo permie ober uma regulação mais eficiene da velocidade do moor de passo em regime permanene e uma elevada precisão de posicionameno. Conudo, necessia de um conrolo bem mais complexo. 5. Especificações Ângulo de passo É o mínimo deslocameno angular, normalmene dado em graus, que o roor pode percorrer. Alguns valores ípicos são: 7.5º (48 passos por roação); 15º (24 passos por roação); 18º (20 passos por roação); ec. Exemplo: ângulo de passo = 15º 360 º Para dar uma vola (360º) o roor deverá andar = 24 passos 15º Precisão É especificada aravés do erro (não - acumulável) associado a cada passo quando o moor funciona sem carga ou com uma carga consane. 11

13 inário O binário produzido por deerminado moor de passo depende de 3 facores: frequência de passos; correne fornecida aos enrolamenos; qualidade dos circuios de alimenação. inário de reenção (holding orque) Quando o moor esá parado (para zero passos por segundo e para a correne nominal), o binário necessário para deslocar o veio o equivalene a um passo é o binário de reenção; ese binário (esáico) é normalmene superior ao binário dinâmico. Para que o roor fique parado com os enrolamenos do esaor energizados, é necessário aplicar uma correne conínua a esses enrolamenos, em vez dos pulsos periódicos que se aplicam para que o roor do moor se mova. No insane em que se preende que o roor fique parado, é necessário maner os inerrupores de poência que esavam a conduzir (nesse insane) no esado de condução permanene, durane odo o empo em que se preende que o roor fique parado nessa posição. Dese modo, os enrolamenos produzem um campo magnéico consane em ampliude e posição. 100 inário de Reenção (%) Passos moor 100 Figura 14 inário dinâmico É o binário obido a parir do gráfico inário Velocidade. Para o moor de passo normalmene são definidas 2 curvas de binário: 12

14 A curva pull-in: mosra o binário disponível no modo paragem/arranque sem que haja perda de passos. A curva pull-ou: mosra o binário disponível quando o moor é acelerado lenamene aé à velocidade final. Ese é o binário dinâmico oal produzido pelo moor. Por forma ao moor ser acelerado lenamene é necessário que, inicialmene, a frequência dos pulsos aplicados aos enrolamenos seja baixa e vá aumenando lenamene aé à frequência desejada. A diferença enre a curva pull-in e a pull-ou dá o binário necessário para acelerar a inércia do roor do moor. Noa: O binário produzido por um moor de passo depende da velocidade do roor, ou seja, depende da frequência dos pulsos de conrolo aplicados aos enrolamenos do esaor (figura 15). Quano maior for a velocidade, menor será o binário produzido pelo moor. Conudo, o binário depende ambém da inensidade da correne fornecida aos enrolamenos do esaor, que é função do projeco do circuio de accionameno do moor. inário (Nm) inário x Velocidade PULL IN PULL OUT Velocidade (pps) Figura 15 - Gráfico com as curvas (pull in e pull ou) do binário dinâmico. inário residual inário disponível sem alimenação (aproximadamene 1/10 do binário do moor, só para moores de passo de íman permanene). 13

15 6. Circuios de Accionameno O circuio de accionameno em uma grande influência sobre o desempenho do moor, nomeadamene sobre as caracerísicas de amorecimeno e binário, pelo que deve ser omado um cuidado especial na sua aplicação. Num moor de passo cada enrolameno consiui um circuio com uma induância L em série com uma resisência R. Assim, a alimenação do moor a frequências de comuação elevadas requer a adopção de écnicas especiais. De faco, a presença da induância impede a injecção ou a drenagem de correne em empo nulo. Assim, ao ser aplicado um pulso de ensão com forma de onda quadrada, a correne nos enrolamenos erá a forma da onda da figura 16. A correne máxima nos enrolamenos 1 dependerá da consane de empo τ = LR. Exemplo: Dado que LR 1 = 10 ms, qual deve ser o empo de duração do pulso de ensão aplicado aos enrolamenos do esaor de um moor de passo, para que a correne nesses enrolamenos alcance 95% do valor que eria se fosse aplicada uma ensão consane? Resposa: O valor da correne em regime permanene é dado por V / R, em que V é o valor da ampliude da ensão aplicada aos enrolamenos. Com pulsos de onda quadrada a correne alcançará 95% do seu valor em regime permanene após 3τ, ou seja 30 ms. U I / 2T = 3τ T = 6τ Figura 16 - Formas de onda do pulso de ensão e correne num enrolameno de um MP. Caso se deseje diminuir o empo do pulos de conrolo aplicado aos enrolamenos (aumeno da frequência de passo), por forma a aumenar a velocidade de roação do moor, er-se-á o valor máximo da correne nos enrolamenos diminuído, ocorrendo assim um decréscimo do binário produzido pelo moor de passo. 14

16 Para se oberem boas caracerísicas de funcionameno a alas velocidades, já que a baixas velocidades os fenómenos ransiórios êm um peso pouco significaivo, é necessário minimizar o empo correspondene a esses fenómenos (figura 17). De faco a exisência de alguma correne na fase alimenada aneriormene origina um binário que ende a maner o roor na posição que lhe corresponde, iso é, origina um binário que se opõe à sequência de passos roóricos. Por ouro lado, a injecção rápida da correne permie um melhor facor de uilização dos enrolamenos, ou seja, permie o aumeno da energia fornecida e o correspondene incremeno do binário moor disponível. i() (a) (b) (c) Figura 17 - Formas de onda ípicas da correne num enrolameno de um moor de passo para velocidades: a) baixas; b) médias; c) alas. A seguir apresenam-se vários circuios de alimenação que visam melhorar os fenómenos ransiórios de drenagem e de injecção da correne nos enrolamenos, bem como o seu efeio nas caracerísicas e no rendimeno do sisema. 6.1 Circuios de Supressão da Correne Os enrolamenos do moor consiuem um circuio induivo. Assim, quando há uma comuação da alimenação são necessários circuios alernaivos, capazes de dissipar a energia magnéica armazenada nos enrolamenos, sob a pena de ocorrerem sobreensões com a consequene desruição do circuio de alimenação. A figura 18 mosra vários circuios que permiem a supressão da correne nos enrolamenos após a comuação da alimenação. O circuio mais simples (figura 18a) consise na adopção de um díodo de roda livre (freewheling). Nese caso, a energia dissipa-se, essencialmene, na resisência inerna do enrolameno. Todavia, a supressão da correne leva um empo considerável, pelo que, uma supressão mais rápida requer a adopção de uma solução mais elaborada. Nese senido, os resanes circuios apresenados na figura 18, aceleram a supressão da correne aravés da inserção de um ou mais componenes elecrónicos capazes de dissiparem a energia. Na figura 19 apresena-se a evolução emporal da correne nos enrolamenos (i()) para os circuios de supressão referidos. 15

17 +Vcc +Vcc +Vcc i() R i() V z i() + v() - + v() - + v() - (a) (b) (c) Figura 18 - Circuios de supressão da correne nos enrolamenos de um moor de passo: a) díodo; b) díodo e resisência; c) díodo e díodo zener. i() (a) (b) (c) Figura 19 - Evolução emporal da correne nos enrolamenos de um moor de passo a alas velocidades, para os circuios de supressão: a) díodo; b) díodo e resisência; c) díodo e díodo zener. Conudo, a adopção desses circuios orna necessário o esudo das ensões no circuio de alimenação a fim de definir as ensões máximas a suporar pelos inerrupores de poência. A figura 20 mosra a evolução emporal da ensão v() para os quaro circuios de supressão da correne apresenados aneriormene. Como se verifica, os circuios mais sofisicados levam ao aparecimeno de maiores ensões o que corresponde à necessidade de um sobredimensionameno dos inerrupores de poência. Resa ainda referir que nos circuios de supressão de correne apresenados a energia magnéica é dissipada sob a forma de calor. v() Vcc + I R s Vcc + V z Vcc Vcc Vcc (a) (b) (c) Figura 20 - Evolução emporal da ensão aos erminais do inerrupor de poência para os circuios de supressão da correne aravés de: a) díodo; b) díodo e resisência; c) díodo e díodo zener. 16

18 6.2 Méodos Usados para Aumenar a Velocidade de Roação sem Diminuir a Correne nos Enrolamenos Circuio de alimenação resisivo Para forçar a injecção de correne nos enrolamenos de um moor de passo, a solução mais simples consise em colocar resisências em série de modo a diminuir a consane de empo. A inserção desa resisência leva a que seja necessário aumenar a ensão de alimenação para maner a correne de alimenação em regime permanene. Assim, para um enrolameno com resisência e induância inernas R e L e um circuio de alimenação com uma resisência em série R s, a consane de empo é reduzida de 1 1 τ = LR para τ L( R + R ). Por ouro lado, a manuenção do mesmo valor da = s correne em regime permanene requer a mudança da ensão de alimenação de Vcc para 1 Vcc( R + Rs ) R. Exemplo: Um moor de passo em os seguines valores nominais para os seus enrolamenos do esaor: U = 5 V; R = 2 Ω; L = 20 mh I = 2.5 A (Noa: O valor de I em regime permanene é dado por U/R) τ = LR -1 = 10 ms Ao ser inserida uma resisência em série com o enrolameno do esaor de R s = 2 Ω (ficando assim a R oal = 2+2 = 4 Ω) é necessário de igual modo aumenar a ensão de alimenação de 5 V para 10 V por forma a maner o mesmo valor da correne em regime permanene, ou seja: U I = R + R s 10 = = 2.5 A Tal como é desejável, ese valor maném-se consane. Relembre-se que quando se preende que o roor fique parado numa dada posição com holding orque, é necessário que os enrolamenos se manenham energizados e nesa ocasião conduziram o valor da correne nominal. Caso essa correne enha valor superior ao nominal os enrolamenos aquecerão, caso conrário o holding orque será inferior ao nominal. L τ = R + R s 20 = = 5 ms A consane de empo foi reduzida para meade, logo pode-se diminuir o inervalo de empo do pulso de ensão aplicado aos enrolamenos para meade (manendo o mesmo valor de correne máximo) o que se raduz num aumeno para o dobro da frequência dos passos. Assim a velocidade do moor será duplicada. 17

19 A figura 21 mosra vários ipos de circuios de alimenação resisivos. A versão bipolar (figura 21b)) é mais eficiene que a unipolar mas requer a exisência de uma fone de alimenação dupla. Esa exigência pode ser ulrapassada à cusa de um circuio com uma só fone, mas com o dobro do número de inerrupores de comuação (figura 21c)). Em qualquer dos casos, a eficiência energéica do circuio de alimenação dese ipo é baixa devido às perdas na resisência colocada em série, pelo que a sua uilização se limia a aplicações de pequena poência. +Vcc +Vcc +Vcc R s R s L R s L L -Vcc (a) (b) (c) Figura 21 - Circuios de alimenação resisivos do ipo: a) unipolar; b) bipolar com alimenação dupla; c) bipolar com alimenação simples Circuio de alimenação com dois níveis de ensão No ipo de circuio represenado na figura 22 são adopados dois níveis de ensão de alimenação: no início do pulso um nível alo de ensão por forma a conseguir-se uma subida rápida da correne nos enrolamenos; depois, a ampliude diminui para o valor nominal por forma a maner o valor em regime permanene da correne nos enrolamenos. Assim, consegue-se um valor máximo de correne num inervalo de empo menor, podendo aumenar-se a frequência de passo do moor. Um circuio de alimenação dese ipo em a vanagem de er uma funcionameno simples e um bom rendimeno Circuio de alimenação Chopper O circuio de alimenação chopper é uma solução que permie ober desempenhos elevados. Para ese ipo de circuio é possível conceber esruuras unipolares e bipolares. Os choppers devem er realimenação das correnes dos 18

20 enrolamenos de modo a maner essas correnes em valores próximos dos nominais durane o inervalo de empo de duração dos pulsos de conrolo. U 1 u() U 1 U2 U 2 + v() - i() i() 1 T/2 (a) Figura 22 - a) Circuio de alimenação com dois níveis de ensão; b) evolução emporal da correne e da ensão num enrolameno. (b) Num circuio chopper unipolar (figura 23) a ensão de alimenação Vcc é aplicada ao enrolameno aravés da condução dos inerrupores de poência I 1 e I 2 e manida aé a correne aingir o limie superior. Quando se ainge o nível superior da correne (a), o inerrupor I 2 deixa de conduzir passando a correne a circular por I 1 e D 1. Devido à ausência de ensão de alimenação a correne decresce suavemene com uma consane de empo elevada. Quando se ainge o limie inferior da correne (b), a ensão de alimenação é aplicada de novo aravés da enrada em condução de I 2, o que força a correne a subir rapidamene. Para comuar a correne no enrolameno, os inerrupores I 1 e I 2 são bloqueados passando a correne a circular pelos díodos D 1 e D 2, aé se anular. Nese pono a correne é forçada a anular-se rapidamene devido à ensão de alimenação er polaridade inverida. Nese circuio o sensor de correne é represenado pela resisência R a qual deve omar valores baixos para minimizar a poência nela dissipada. A alimenação com um circuio chopper pode ambém adopar uma versão bipolar conforme esá represenado na figura 24. O modo de funcionameno descrio corresponde a uma frequência de comuação livre. Conudo, é possível conceber um modo de funcionameno com uma frequência fixa e com conrolo da correne aravés da modulação de largura de impulso (PWM). O circuio de alimenação chopper em um funcionameno mais complexo que os ouros circuios apresenados aneriormene mas, em conraparida, exibe desempenhos elevados e permie sequências de accionameno sofisicadas, como por exemplo, a sequência de mini passo. 19

21 +Vcc u() +Vcc I 2 D 2 D 1 + v() - i() i() a b Vcc R -Vcc R I 1 Sisema de Conrolo I2 D 1 D 2 I 1 (a) (b) Figura 23 - a) Circuio de alimenação chopper unipolar; b) evolução emporal da ensão e correne num enrolameno. +Vcc L R Figura 24 - a) Circuio de alimenação chopper bipolar 7. ibliografia Machado, J.A. Moores de Passo: Conrolo e modo de funcionameno. Publindusria; 1ª edição; Poro, Golieb, I.M. Elecric Moors and Conrol Techniques. McGraw-Hill; 2ª edição; New York, Aponamenos da disciplina de Máquinas Elécricas e Acuadores. Manual do moor de passo, Sepper Moors Series N

22 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DE ALGUNS COMPONENTES UTILIZADOS 21