Quais são os vários meios para controlar a velocidade dos motores de indução?
Passo 1
O enunciado pergunta “quais são os vários meios para controlar a velocidade dos motores de indução”. O conteúdo envolve teoria de máquinas de corrente alternada (motores de indução) e o conceito de velocidade síncrona
e velocidade de giro
onde
é a frequência,
o número de polos e
o escorregamento. Para controlar
, podemos atuar em
, em
, em
(via resistência do rotor) ou em
(tensão de alimentação), além de técnicas avançadas de eletrônica de potência.
Passo 2
Controle por variação da resistência do rotor (motores de rotor bobinado)
• Insere-se um reostato externo no circuito de rotor para alterar o escorregamento .
• Aumentando a resistência, cresce na mesma carga, reduzindo
.
• É simples, mas tem baixíssima eficiência (perdas no reostato) e só vale para rotor bobinado.
• Insere-se um reostato externo no circuito de rotor para alterar o escorregamento
• Aumentando a resistência, cresce
• É simples, mas tem baixíssima eficiência (perdas no reostato) e só vale para rotor bobinado.
Passo 3
Controle por conversor em cascata no rotor (slip-energy recovery)
• Usa-se um conversor estático (tiristores ou IGBT) para extrair energia do rotor e injetá-la na rede ou no estator.
• Permite controle bidirecional do torque e recuperação de energia do escorregamento, com melhor eficiência que o reostato.
• Mantém tensão e frequência do estator constantes, controlando o torque e, portanto, a velocidade.
• Usa-se um conversor estático (tiristores ou IGBT) para extrair energia do rotor e injetá-la na rede ou no estator.
• Permite controle bidirecional do torque e recuperação de energia do escorregamento, com melhor eficiência que o reostato.
• Mantém tensão e frequência do estator constantes, controlando o torque e, portanto, a velocidade.
Passo 4
Controle por mudança do número de polos
• Motores especiais com enrolamento Dahlander ou com múltiplos enrolamentos permitem troca de (por chaves ou contatores).
• A frequência constante, mas
muda em degraus (por exemplo, duas velocidades:
e
).
• É robusto e barato, porém só oferece velocidades discretas.
• Motores especiais com enrolamento Dahlander ou com múltiplos enrolamentos permitem troca de
• A frequência
• É robusto e barato, porém só oferece velocidades discretas.
Passo 5
Controle por variação de tensão de alimentação
• Usando autotransformador, dimmer de tiristores ou conversor estático de tensão.
• Reduz , diminui o fluxo magnético e, portanto, o torque disponível a determinado escorregamento, alterando
.
• Simples e barato, mas o torque máximo decresce com e a faixa de controle é limitada.
• Usando autotransformador, dimmer de tiristores ou conversor estático de tensão.
• Reduz
• Simples e barato, mas o torque máximo decresce com
Passo 6
Controle por variação de frequência
(inversor de frequência em malha aberta – método V/f)
• Utiliza-se um inversor para ajustar e, simultaneamente, manter a relação
constante, preservando o fluxo no entreferro.
• Permite ampla faixa de velocidades (acima e abaixo de síncrona), bom rendimento e torque relativamente constante.
• É o método mais usado em acionamentos industriais de baixo a médio custo.
• Utiliza-se um inversor para ajustar
• Permite ampla faixa de velocidades (acima e abaixo de síncrona), bom rendimento e torque relativamente constante.
• É o método mais usado em acionamentos industriais de baixo a médio custo.
Passo 7
Controle vetorial (orientado de campo)
• Desacopla o controle de fluxo e de torque, de modo que o motor se comporte como uma máquina de corrente contínua.
• Usa módulo de potência com sensores de corrente e tensão e algoritmo de observador ou sensor de fluxo.
• Proporciona ótimo desempenho dinâmico, alto torque a baixíssima velocidade e excelente regulação.
• Desacopla o controle de fluxo e de torque, de modo que o motor se comporte como uma máquina de corrente contínua.
• Usa módulo de potência com sensores de corrente e tensão e algoritmo de observador ou sensor de fluxo.
• Proporciona ótimo desempenho dinâmico, alto torque a baixíssima velocidade e excelente regulação.
Passo 8
Controle direto de torque (DTC)
• Mede diretamente fluxo e torque no motor e faz comutação do inversor para manter referências instantâneas.
• Dispensa regulador PWM e laços PI externos, reagindo quase instantaneamente a variações de carga.
• É muito rápido e preciso, mas exige eletrônica e controle computacional mais complexos.
• Mede diretamente fluxo e torque no motor e faz comutação do inversor para manter referências instantâneas.
• Dispensa regulador PWM e laços PI externos, reagindo quase instantaneamente a variações de carga.
• É muito rápido e preciso, mas exige eletrônica e controle computacional mais complexos.
Resposta
- Variação de resistência no rotor (reostato)
- Conversor em cascata no rotor (slip-energy recovery)
- Alteração do número de polos
(Dahlander) - Variação de tensão de alimentação
(autotransformador, tiristores) - Variação de frequência
(inversor de frequência – método V/f) - Controle vetorial (orientado de campo)
- Controle direto de torque (DTC)