Controle de velocidade do motor DC

Controle de Velocidade de um Motor CC

O modelo do circuito elétrico do motor CC é ilustrado na figura abaixo:

A Lei de Kirchhoff aplicada ao circuito de armadura resulta em:

Onde: Ua = Tensão de armadura

Ra = Resistência da armadura

Ia = Corrente de armadura

E = Força Eletromotriz induzida ou Força Contra Eletromotriz da armadura.

Pela Lei da Indução de Faraday, a força eletromotriz induzida é proporcional ao fluxo e à rotação, ou seja:

Combinando as eq. (1) e (2), a expressão para a velocidade do motor CC é dada por:

Onde: n = velocidade de rotação

k1 = constante que depende do tamanho do rotor, do número de polos do rotor, e como

essas polos são interconectados.

f = fluxo no entreferro.

Admitindo-se que a queda de tensão na armadura é pequena, ou seja, a expressão (1) se reduz a:

Portanto, a velocidade é diretamente proporcional à tensão de armadura, e inversamente proporcional ao fluxo no entreferro.

O controle da velocidade, até a velocidade nominal1, é feito através da variação datensão de armadura do motor, mantendo-se o fluxo constante.

Velocidades superiores à nominal podem ser conseguidas pela diminuição do fluxo, mantendo-se a tensão de armadura constante.

Sabendo que o fluxo é proporcional à corrente de campo, ou seja:

Onde: k_2 = constante

I_f = corrente de campo

Tais velocidades são atingidas através da diminuição da corrente de campo, mantendo-se atensão de armadura constante.

O conjugado do motor é dado por:

Onde: C = conjugado eletromagnético do motor

k_3 = constante

Como dito anteriormente, o controle de velocidade, até à rotação nominal é feito através da variação da tensão da armadura, mantendo-se o fluxo constante. Dessa forma, observando-se a equação acima, a corrente de armadura se eleva transitoriamente, de forma apreciável, de modo a produzir o conjugado total requerido pela carga, mais o conjugado necessário para a aceleração.

Principais motores de Corrente Continua

Motor em derivação

Também e conhecido como motor paralelo. O torque aumenta proporcionalmente a elevação da intensidade da corrente na armadura, enquanto sua velocidadediminui. Para controlar a velocidade, coloca-se uma resistência variável(reostato) nas bobinas de campo, para controlar a tensão de entrada. ( espaço para a imagem).

Motor serie

As bobinas de campo são conectadas em serie com a armadura; assim, a velocidadevaria inversamente proporcional ao valor da carga aplicada.

Esse tipo de motor gira lentamente com cargas elevadas e rapidamente quando esta vazio, por isso pode se danificar facilmente. E utilizado em guinchos e guindastes, pois fornece torque elevado, porem baixa rotação.

Motor composto

Associa características dos motores em derivação e serie. A eficiência de seu funcionamentodepende do valor da carga. Graças aos avanços da tecnologia, foi possível desenvolver um motor de corrente continua sem escovas (BLDC, siglaem inglês de brushlessdirectcurrent). Nesse modelo, os imas permanentes ficamno rotor e os eletroímãs, no estator. Seu acionamento se faz por meio de umMOSFET de alta potencia, comandado por um computador, que energiza os eletroímãs enquanto o rotor gira. Assim, além de não emitir faíscas e possuir refrigeração mais eficaz, o motor e muito mais preciso. Infelizmente, o alto custo de manufatura desse modelo impede que substitua totalmente o motor CC comum. No entanto, o BLDC e utilizado em hardwares, CDs e DVDs, assim como auxilia na refrigeração de um PC, já que o ventilador (cooler) e um motor CC sem escovas.

Motor de passo

E um motor com posicionamento preciso, de maneira que cada impulso elétricodo sinal de alimentação corresponde a um angulo fixo de rotação.

Para entender o funcionamento desse motor, vamosconsiderar que, ao energizar os enrolamentos, o polo 1 e um polo sul magnético e o polo 3, um polo norte. Nessas condições, o ímã se movimentara ate ficar alinhado com esse campo. Se, no próximo pulso, o polo 2 e sul e o polo 4 e norte, o rotor (ima) executara outro giro de 90°, efetuando mais um passo.

Essa sincronia de passos e possível porque o rotor também e composto por polos, porem em numeroimpar, e não par, como o estator; assim, os polos do estator e do rotor nunca estarão alinhados no mesmo momento. Então, o angulo de passo será determinado pelo numero de polos do estator e do rotor, normalmente entre 1,8° e 30°.

Servomotor

E um motor que funciona geralmente por corrente continua. Ele possui um sensoroptico que assegura que seu posicionamento seja bastante preciso. Entre suascaracterísticas destacam-se:

• rotação, suave e uniforme em todas as velocidades;