Figura 1: Ensaio em vazio implementado

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1 Ensaios do Motor Estes ensaios foram indispensáveis, pois foi necessário estimar a resistência por fase e indutância de fugas do motor. Isto foi conseguido operando o motor DC brushless como gerador, com o auxílio de um motor DC de excitação separada acoplado ao motor DC brushless por um veio. Os parâmetros conhecidos do motor DC brushless em questão são a tensão nominal de 12 Vdc e rotor com 3 pares de pólos. O primeiro ensaio efetuado foi o ensaio em vazio que serviu para estimar a constante de velocidade, Kv. O segundo ensaio consistiu na estimação da indutância de fugas, que foi conseguida analisando as formas de onda da corrente e da tensão gerada entre fases. Por fim, para validar os resultados, simularam-se os ensaios em PSIM. Ensaio em vazio experimental O ensaio efetuado encontra-se na figura 1: Figura 1: Ensaio em vazio implementado A tabela 1 apresenta os resultados obtidos pelo ensaio em vazio experimental. A forma de onda das tensões entre fases (VLL) foi analisada através de um osciloscópio e a leitura da velocidade foi obtida por meio de um tacómetro. Ensaio em vazio experimental VLLmax RPM Vmax (fase) VLL/RPM V/RPM V/rad/s 1 164,5 0,58 0, , , ,15 0, , , ,73 0, , , ,31 0, , , ,89 0, , , ,46 0, , , ,04 0, , , ,77 0, , ,01181 Média 0, , , Tabela 1: Resultados obtidos pelo ensaio em vazio experimental

2 A forma de onda obtida da tensão entre fases foi sinusoidal e corrente trapezoidal. Ensaio em vazio simulado Foi então colocado o valor de VLL/KRPM no modelo do motor no PSIM e colocou-se uma carga, definida em RPM, simulando o veio. Verificaram-se os seguintes resultados: RPM: 316RPM:

3 476RPM: 631RPM:

4 787RPM: 946RPM:

5 1260RPM: 1557RPM: Foi então colocado numa outra tabela (tabela 2) todos os resultados obtidos pela simulação para poder comparar os resultados experimentais com os resultados simulados.

6 Ensaio em vazio simulação RPM VLLmax Vmax (fase) VLL/RPM V/RPM V/rad/s 164,5 1,022 0,59 0, , , ,964 1,13 0, , , ,958 1,71 0, , , ,922 2,26 0, , , ,891 2,82 0, , , ,879 3,39 0, , , ,831 4,52 0, , , ,677 5,59 0, , ,01143 Média 0, , , Erro (%) 0,0128 0,0128 0,0128 Tabela 2: Resultados do ensaio em vazio simulado Com estes resultados conclui-se que a constante Kv foi bem estimada. Medição da resistência do motor a 4 fios Foi necessário medir a resistência entre fases do motor, já que o mesmo não é de neutro acessível. Com a ajuda de um multímetro, a leitura foi de 0.3 Ω. Como este método não despreza a resistência dos fios de medição, optou-se por fazer uma medição a quatro fios, de modo a ter uma leitura mais precisa. Com este novo método, o resultado foi de Ω entre fases. Sendo o motor de ligação em estrela, a resistência por fase é metade da resistência entre fases, Ω.

7 Ensaio com carga R Método 1 Este método consiste em medir uma constante de tempo da subida da corrente, ou seja, o intervalo de tempo que a corrente demora a atingir 63.2% do seu valor total. Estimou-se a indutância de fugas com a expressão τ= L R corrente obtida:. A figura seguinte mostra a forma de onda da Figura 2: Resultados obtidos pelo método 1 da estimação da indutância de fugas Com isto, resulta L=1,5 uh. Este método não é o método mais preciso, pois permite ter uma estimação grosseira. Por isso, foi implementado um outro método que se apresenta a seguir.

8 Ensaio com carga R Método 2 Neste método, foi utilizada uma ponte trifásica de díodos e uma carga R. As grandezas medidas foram a tensão entre fases do motor (VLL), tensão retificada à saída da ponte de díodos (Vdc), intervalo de tempo de subida da corrente (Δt), valor máximo da corrente nesse gradiente de subida (I) e o período do sinal. A estimação da indutância de fugas foi obtida pela expressão L=[1 cos(w Δ t)] (2) V LL 2 w I O circuito implementado está apresentado na figura 3: Figura 3: Ensaio com carga R implementado A tabela 3 contém os resultados obtidos experimentalmente neste ensaio: Estimação da indutância de fugas (ponte de díodos 3~ com carga R) experimental RPM Vdc VLLrm s T (s) I (A) Δt (s) R (Ω) L (H) 800 2,83 3,43 0,0250 2,13 0,0008 1,33 9,12E ,85 3,42 0,0250 2,13 0,0009 1,34 1,15E ,43 3,26 0,0250 5,50 0,0014 0,44 1,02E ,94 5,08 0,0168 3,75 0,0008 1,32 9,98E ,94 5,05 0,0167 3,75 0,0008 1,32 1,00E ,26 4,80 0,0167 9,25 0,0012 0,46 9,76E ,08 6,70 0,0125 5,25 0,0006 1,35 8,08E ,07 6,70 0,0125 5,25 0,0006 1,35 8,08E ,01 6,28 0, ,00 0,0010 0,46 8,38E ,12 8,32 0,0100 7,00 0,0006 1,30 Lm édio 7,88E-05 9,2968E-005 Tabela 3: Resultados experimentais da estimação da indutância de fugas Para validar a estimação da indutância de fugas, procedeu-se à simulação do ensaio efetuado. Não foram desprezadas as resistências dos fios, nem quedas de tensão na ponte de díodos, de modo a obter resultados o mais próximo da realidade possível. A resistência dos fios utilizada foi de 0,01 Ω e indutância de 1 uh. Na ponte de díodos, a queda de tensão no díodo foi simulada com 0.7 V e

9 resistência de 0.03 Ω. As formas de onda que se apresentam a seguir referem-se à velocidade de rotação (RPM2), tensão retificada à saída da ponte de díodos (Vdc), tensão entre fases (Vab2) e corrente (Ia2) que resultam da simulação dos ensaios efetuados experimentalmente: 800 RPM e R=1.3 Ω 800 RPM e R=0.4 Ω

10 1200 RPM e R=1.3 Ω 1200 RPM e R=0.4 Ω

11 1600 RPM e R=1.3 Ω 1600 RPM e R=0.4 Ω

12 2000 RPM e R=1.3 Ω Pela observação das formas de onda, pode concluir-se que a resistência por fase e indutância de fugas utilizada encontra-se dentro do satisfatório. Modelo do motor - Resumo Após todas as medições e ensaios feitos, conclui-se que a resistência por fase do motor é de 0.006Ω, a indutância de fugas é de 93 uh, tensão nominal 12 Vdc, 3 pares de pólos.