ATPS Eletronica

ATPS

Metodos de Pesquisa

7º SEMESTRE - ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Vinicius Cesar Arcanjo RA:

1. INTRODUÇÃO

As máquinas de corrente contínua podem ser utilizadas tanto como motor quanto como gerador. Porém, uma vez que as fontes retificadoras de potência podem gerar tensão contínua de maneira controlada a partir da rede alternada, pode-se considerar que, atualmente, a operação como gerador fica limitada aos instantes de frenagem e reversão de um motor.

Atualmente, o desenvolvimento das técnicas de acionamentos de corrente alternada (CA) e a viabilidade econômica têm favorecido a substituição dos motores de corrente contínua (CC) pelos motores de indução acionados por inversores de freqüência. Apesar disso, devido às suas características e vantagens, que serão analisadas adiante, o motor CC ainda se mostra a melhor opção em inúmeras aplicações, tais como:

• Máquinas de Papel

• Bobinadeiras e desbobinadeiras

• Laminadores

• Máquinas de Impressão

• Extrusoras

• Prensas

• Elevadores

• Movimentação e Elevação de Cargas

• Moinhos de rolos

• Indústria de Borracha

• Mesa de testes de motores

2. Objetivos:

• Abordar conceitos sobre eletrônica de potência e a importância da sua aplicação no controle de velocidade em motores CA;

2.1 Eletrônica de Potência:

Eletrônica de Potência é uma tecnologia utilizada no processamento da energia elétrica visando obter maior eficiência (menores perdas nos processos de conversão de energia) e qualidade (energia limpa em termos de impacto ambiental). Os métodos empregados em Eletrônica de Potência baseiam-se na utilização de dispositivos semicondutores operados em regime de chaveamento para realizar o controle do fluxo de energia e a conversão de formas de onda de tensões e correntes entre fontes e cargas.

Várias outras técnicas e diversos dispositivos foram utilizados no passado para realizar estas funções. A título de exemplo, podemos citar: válvulas a vácuo, amplificadores magnéticos, conversores rotativos, etc. Contudo, tais dispositivos apresentavam desvantagens como pouca confiabilidade e baixa eficiência, além de requerer manutenção freqüente.

Os componentes de Eletrônica de Potência são normalmente usados apenas no modo de chaveamento (liga / desliga), sendo geralmente otimizados para este tipo de operação. A maioria deles não deve ser usada em operação linear.

O aparecimento da Eletrônica de Potência proporcionou uma alternativa vantajosa para o processamento de energia, devido à baixa perda de energia no chaveamento somada a pouca necessidade de manutenção das chaves semicondutoras. A idéia de se fazer conversão de energia através do chaveamento surgiu nos anos 20, mas durante as três décadas subseqüentes teve pouca evolução. Isto foi devido à tecnologia dos dispositivos chaveadores então disponíveis (thyratrons, retificadores de arco de mercúrio, etc.), que eram caros, muito volumosos e pouco confiáveis. Com a invenção do tiristor, ao fim dos anos 50, iniciou-se um grande surto de evolução tecnológica da Eletrônica de Potência, que se estendeu pelos anos 60.

Durante esta fase foram lançadas bases teóricas da Eletrônica de Potência, com a realização de inúmeros trabalhos de pesquisa e desenvolvimento. Desde então, o campo de aplicações da Eletrônica de Potência vem crescendo acentuadamente, apresentando-se atualmente a tendência de que todo aparelho elétrico venha a ser interfaceado com o sistema elétrico através de conversores eletrônicos de potência (fontes chaveadas).

Nos anos 70, foi iniciada a implantação da Eletrônica de Potência em escala industrial. Daí em diante, o desenvolvimento paralelo da Microeletrônica tem contribuído significativamente para a contínua evolução da Eletrônica de Potência

3. Controle e velocidade de motores de indução trifásica em malha fechada

Os motores elétricos exercem um importante papel na sociedade moderna industrial, estando presentes em diversos setores, tais como: a indústria, o comércio, a agricultura entre outros. Tal ideia é facilmente confirmada quando se observa que eles utilizam quase 50% de toda energia consumida no mundo. Portanto o aperfeiçoamento e aprimoramento dos motores e acionamentos elétricos têm importância não só do ponto de vista tecnológico-científico, mas também, econômico-financeiro. Os motores de corrente contínua (CC) exerciam forte predomínio em sua utilização, haja vista que possui ampla faixa de controle de velocidade, torque e posição e com métodos de controle mais baratos que os acionamentos em corrente alternada (CA). No entanto os motores CA possuem algumas vantagens sobre os motores CC: são mais leves (20% a 40% que os motores CC equivalentes), de menor custo, necessitam de pouca manutenção e são construtivamente mais simples e robustos.

Quanto ao acionamento e controle de velocidade, pode-se dizer que com o desenvolvimento da eletrônica de potência, houve uma significativa diminuição nos custos do acionamento CA. Desta forma, o motor CA passa a ter preferência em uma série de aplicações onde se exija controle de velocidade como no funcionamento de motores em malha fechada para um fluxo constante com o funcionamento dos motores em sincronismo evitando erros e acidentes nas linhas de produção.

Desenvolvimento dos circuitos de controle e potência do inversor

O microcontrolador PIC 16F877 da Microchip foi utilizado na geração do sinal PWM para o inversor trifásico utilizado no acionamento do MIT. Esse microcontrolador possui saídas PWM que podem ser configuradas através de uma apropriada programação gerando as três saídas PWM para a alimentação das fases do motor. A Figura 1 mostra a saída da configuração PWM do microcontrolador, a qual é definida pelo contador TMR2 que define sua razão cíclica. Como esse microcontrolador possuía