VARIAÇÃO DE VELOCIDADE DE MOTORES ELÉCTRICOS

Transcrição

1 VARIAÇÃO DE VELOCIDADE DE OTORES ELÉCTRICOS ACCIONAENTOS A VELOCIDADE VARIÁVEL Rede Coversor de potecia otor Carga Dispositivo de cotrolo Parâmetros O coversor estático trasforma a eergia eléctrica de modo a ter as características desejadas (tesão, correte, frequêcia). O Dispositivo de cotrolo gera os siais para o coversor a partir dos parâmetros de cotrolo do processo e das medidas das diversas gradezas (tesão, velocidade, biário, ) através dos sesores de etrada e de saída do coversor e do veio do motor. 2 1

2 OS QUATRO QUADRANTES Num accioameto eléctrico a velocidade variável, uma característica importate é o úmero de quadrates do plao biário-velocidade em que o motor pode trabalhar. 4 1 O cojuto variador-motor pode ser de 1 quadrate (1.º quadrate), de 2 quadrates (1.º e 2.º ou 1.º e 4.º) ou de 4 quadrates : A máquia fucioa como motor que gira à direita. 2: A máquia fucioa como gerador (freagem por recuperação de eergia) e roda à direita. 3: A máquia fucioa como motor que gira em setido iverso. 4: A máquia fucioa como gerador (freagem por recuperação de eergia) e gira em setido iverso. 3 VARIAÇÃO DE VELOCIDADE DE OTORES ASSÍNCRONOS TRIFÁSICOS Velocidade de rotação do motor de idução 60 f = s(1 s) = (1 s) p ÉTODOS DE VARIAÇÃO DE VELOCIDADE étodos baseados a variação do deslizameto do rótor (s) por modificação da curva biário-velocidade do motor mas matedo a mesma velocidade de sicroismo: - Variação da tesão de alimetação - Variação da resistecia rotórica (motores de rótor bobiado) étodos baseados a mudaça do úmero de pólos do estátor (2p), em motores de gaiola de esquilo de várias velocidades: - otores com comutação do úmero de pólos - otores com erolametos idepedetes étodos baseados a variação da frequêcia de alimetação (f) 4 2

3 VARIAÇÃO VARIACI DE VELOCIDADE POR REDUÇÃO DE TENSÃO Ao dimiuir a tesão de alimetação o motor roda a meor velocidade. A gama de variação de velocidade é baixa. Este sistema apeas se puede utilizar em máquias que apresetem fracos biários resistetes. Um regulador de tesão (à base de tiristores) forece correte alterada, a partir de uma rede moofásica ou trifásica, com a mesma frequecia da rede mas cotrolado o valor eficaz da tesão. Geralmete utiliza-se como arracador progresivo para motores de gaiola de esquilo. r Este procedimeto tede a desaparecer e o seu uso reduz-se práticamete para a variação de velocidade de pequeos vetiladores. 5 VARIAÇÃO DA RESISTENCIA ROTÓRICA E OTORES DE RÓTOR BOBINADO A coexão de resistecias trifásicas em série com o rótor modifica a velocidade do motor. Ao aumetar a resistêcia do rótor o motor gira a meor velocidade. A gama de variação da velocidade é baixa. Durate a marcha a velocidade reduzida produzem-se elevadas perdas as resistêcias coectadas. Para determiados valores de resistêcia adicioal, a velocidade do motor pode variar cosideravelmete com o biário da carga. r As resistêcias dispoem usualmete de várias posições ou etapas para obter uma regulação descotiua e permitir um arraque progresivo do motor. 6 3

4 OTORES CO COUTAÇÃO DO NÚERO DE PÓLOS Estes motores costam de um erolameto especial que permite, segudo o modo de ligação, obter dois valores diferetes de pólos, sedo um o dobro do outro (2 e 4 pólos, 4 e 8 pólos, 6 e 12 pólos, etc.) Só se podem obter duas velocidades (AV e BV), uma dupla da outra. otor de biário costate BV 2p AV p r otor de potêcia costate BV 2p AV p r 7 OTORES C/ ENROLAENTOS ESTATÓRICOS INDEPENDENTES Estes motores costam de dois erolametos estatóricos eléctricamete idepedetes e com diferete úmero de pólos, a que correspodem duas velocidades de sicroismo diferetes. As duas velocidades que se obtêm ligado à rede um ou outro erolameto. A relação etre as velocidades pode ser qualquer pois depede do úmero de pólos de cada erolameto. Também se podem obter motores de três ou quatro velocidades se um ou os dois erolametos permitirem a comutação do úmero de pólos. Só é possivel uma variação discreta de velocidades. 8 4

5 VARIAÇÃO DE VELOCIDADE ATRAVÉS DE INVERSOR DE FREQUÊNCIA f 1 <f 2 <f 3 <f 4 f 1 <f 2 <f 3 <f 4 f 1 f 2 f 3 f 4 f 1 f 2 f 3 f 4 Curvas biário-velocidade de motor asícroo alimetado com frequêcia variável e regulado com fluxo costate Curvas biário-velocidade de motor assícroo alimetado com tesão e frequêcia proporcioais 9 O VARIADOR DE FREQUÊNCIA Alimeta o motor com tesão alterada de frequêcia variável a partir de uma rede alterada moofásica ou trifásica de frequêcia fixa. O ajuste da largura dos impulsos e da sua repetição permite regular a tesão e a frequêcia de alimetação do motor. O cotrolo da modulação da largura de impulso leva-se a cabo mediate microprocessadores Rectificador Filtro Odulador A idutâcia do motor realiza uma certa filtragem da correte, que apreseta coteúdo de armóicos. Tesão e correte do motor 10 5

6 PRINCIPAIS FUNÇÕES DOS VARIADORES DE VELOCIDADE Variação Variaci de velocidade Aceleração e arraque cotrolados Desaceleração e paragem cotroladas Iversão do setido de marcha Protecção itegrada protecção protecci térmica sobretesões e quedas de tesão desequilibrios desequilíbrios de fases fucioameto moofásico curtocircuitos etre fases e etre fase e terra 11 UTILIZAÇÃO DO VARIADOR DE FREQUÊNCIA As curvas defiem, segudo o fabricate do variador, o torque permaete e torque trasitório dispoiveis um motor autovetilado ou um motor motovetilado. 1 Biário útil permaete, motor autovetilado 2 Biário útil permaete, motor motovetilado 3 Biário de sobrecarga trasitório 4 Biário em "sobrevelocidade" a potêcia costate 12 6

7 FRENAGE ELÉTRICA DOS OTORES ASSÍNCRONOS Em algumas aplicações é ecessário aplicar um biário de freagem ao motor que permita pará-lo rápidamete (elevadores, grúas, citas trasportadoras, tracção eléctrica, etc.). A freagem pode efectuar-se através de sistemas mecâicos (freios electromagéticos, peumáticos ou hidráulicos ) ou aproveitado as propriedades da máquia assícroa para gerar um biário que se opõe ao movimeto e que permite alcaçar a freagem ou paragem do motor (freagem eléctrica) Freagem eléctrica dos motores assícroos trifásicos: Freagem a cotracorrete ou cotramarcha Freagem diámica ou por ijecção de correte cotíua Freagem por recuperação de eergía, regeerativa ou por fucioameto hipersícroo 13 FRENAGE A CONTRACORRENTE Realiza-se comutado duas fases para iverter o setido de rotação do campo girate. A correte durate a freagem é muito alta. A solicitação do rótor é muito elevada. A rede deverá desligar-se automáticamete, mal se alcace a velocidade zero. Nos motores de rótor bobiado, a ligação de resistêcias o circuito rotórico modifica a curva de biário e com ele o tempo de freagem. L1 L2 L3 r L1 L2 L3 r r fre 14 7

8 FRENAGE CO CORRENTE CONTINUA A freagem com correte cotíua de motores de gaiola de esquilo ou rótor bobiado realiza-se desligado o estátor da rede e alimetado-o com correte cotíua de baixa tesão. O campo magético gerado permaece fixo o espaço e origia um biário de freagem. Ligações ormais para freagem por correte cotíua: 15 FRENAGE FRENADO POR RECUPERACI RECUPERAÇÃO DE ENERGÍA A freagem por recuperação de eergía (regeerativa ou hipersícroa) pode efectuar-se os motores de duas velocidades quado giram a alta velocidade (AV). Para realizar a freagem modificam-se as ligações do erolameto para passar de p pares de pólos (AV) a 2p pares de pólos (BV). A freagem cosegue-se com a coversão do motor em gerador. Não é possivel a freagem até à velocidade ula. A eergía gerada é devolvida à rede ou dissipada em resistêcias. fre r 16 8

9 TEPO DE FRENAGE r = biário motor r =biário resistete (oposto ao movimeto) Tempo de freagem t freagem ω r = Jtotal = dω 0 r J total dω dt Tempo de freagem cosiderado valores medios de biário Tempo de freagem se existe um biário adicioal de freagem ( fa ) t fre t freagem = = ω J ( + total 0 r fa Jtotal ω - r dω ) 17