Karpaz Bölgesi Kültür Varlıkları

Com o cen´ario atual dos combust´ıveis f´osseis, a busca de novas alternativas tornou-se a principal preocupa¸c˜ao das empresas automotivas, com isso v´arias alternativas surgiram como a c´elula de carga, energia solar, ve´ıculos h´ıbridos, el´etricos e outras op¸c˜oes. Entre- tando, percebe-se que o motor de combust˜ao interna ´e exclu´ıdo que quase todas as novas op¸c˜oes, sendo que em sua substitui¸c˜ao ´e usado o motor el´etrico.

Assim, com uso de motores el´etricos em ve´ıculos de transporte ´e evidente a necessidade de varia¸c˜ao de velocidade. Esse uso iniciou-se com os comboios el´etricos e metros que j´a fazem uso dessas m´aquinas a um longo tempo, mas os ve´ıculos pessoais s˜ao aplica¸c˜oes que exigem mais performance e estabilidade, portanto com os altos investimentos no setor o desenvolvimento dos acionadores espec´ıficos ´e enorme.

Logo, a varia¸c˜ao de velocidade tem um papel essencial nessa ´area, diferente de outros cen´arios de sua aplica¸c˜ao, sendo que a existˆencia de algumas caracter´ısticas espec´ıficas dessa aplica¸c˜ao s˜ao o controle mais apurado do torque, frenagem dinˆamica com a possi- bilidade de regenera¸c˜ao para atingir-se maior eficiˆencia do ve´ıculo.

A produ¸c˜ao acadˆemica ´e muito extensa e o estudo das op¸c˜oes dos controladores e dos acionadores n˜ao ´e o escopo desse trabalho, com isso para informa¸c˜oes espec´ıficas desse tema as referˆencias [30,31,32] s˜ao indicadas.

Fundamentos Te´oricos da Varia¸c˜ao

de Velocidade

O presente cap´ıtulo apresenta os fundamentos te´oricos do controle de velocidade do motor sendo que, primeiramente, s˜ao mostrados os tipos de inversores e suas configura¸c˜oes. Assim, s˜ao apresentados os controles escalar e vetorial e uma an´alise profunda de pontos interessantes para o trabalho. Ainda nesse cap´ıtulo s˜ao citados tipos de estrat´egias do sensorless e adaptativo, e tamb´em a opera¸c˜ao de controle na regi˜ao de fluxo enfraquecido.

3.1

Variadores de Frequˆencia Est´aticos

Os variadores de frequˆencia est´aticos s˜ao os componentes do sistema que possibilita a varia¸c˜ao de velocidade, e s˜ao basicamente de dois tipos: diretos e indiretos. Os conver- sores diretos s˜ao os cicloconversores que transformam a frequˆencia de uma fonte AC em uma variav´el com gama definida. O cicloconversor para uma ´unica fase consiste em um conversor controlado de duas fases em antiparalelo, podendo tamb´em ser para trˆes fases, sendo esse mais comum na pr´atica.

Figura 3.2: Acionador com inversor de PWM alimentando um motor [5]

Figura 3.3: Acionador com tens˜ao vari´avel, frequˆencia vari´avel (VVVF) alimentando um motor [5]

A sua representa¸c˜ao ´e mostrada na Figura 3.1, e a sua gama de frequˆencia de sa´ıda ´e de 0 `a 0.5 frequˆencia da fonte, fs, mas para um melhor controle da onda de sa´ıda a gama

pode ir at´e 0.33fs. As aplica¸c˜oes para os cicloconversores s˜ao as que exigem uma grande

potˆencia para baixas velocidades, tais como forno de cimento e tipos especiais de moagem, que s˜ao sistemas com grande in´ercia.

A maioria das aplica¸c˜oes exigem uma grande gama de frequˆencia, para tal devem ser utilizados os m´etodos de convers˜ao indiretos, os quais consistem em um est´agio de entrada retificador (AC para DC), e uma invers˜ao (DC para AC) como sa´ıda. Dependendo de sua alimenta¸c˜ao: corrente ou tens˜ao, sendo que para ambos a amplitude da onda pode ser ajustada. A frequˆencia de sa´ıda nesses tipos de variadores ´e independente da entrada, isolada a partir do barramento DC.

A Figura 3.2mostra um acionador de alimenta¸c˜ao por modula¸c˜ao por largura de pulso (PWM), na conex˜ao DC existe um condensador que tem como objetivo a manuten¸c˜ao da tens˜ao DC e a suaviza¸c˜ao dos ripples do est´agio de retifica¸c˜ao, sendo que a tens˜ao do barramento DC n˜ao pode ser invertida pois ´e constante, por esse fato o acionador ´e clas- sificado como fonte de tens˜ao. As vantagens de haver uma entrada com ponte retificadora de diodo ´e o fator de potˆencia quase unit´ario visto pela fonte de entrada, mas o problema ´e que a potˆencia n˜ao pode ser recuperada do barramento DC, impossibilitando a parada regenerativa do esse esquema.

Outra configura¸c˜ao possivel ´e a da Figura 3.3. Nesse esquema o controle de amplitude e frequˆencia s˜ao separados entre o retificador e inversor, respectivamente, sendo essa con-

Figura 3.4: Acionador com fonte de tens˜ao regenerativa alimentando um motor [5]

Figura 3.5: Acionador com fonte de tens˜ao regulado por corrente alimentando um motor [5]

hecida como acionador tens˜ao vari´avel, frequˆencia vari´avel (VVVF). A desvantagem dessa configura¸c˜ao ´e o baixo fator de potˆencia apresentado para baixas tens˜oes. Para o uso de parada regenerativa a configura¸c˜ao necess´aria ´e apresentada na Figura 3.4, isso ´e poss´ıvel pela existˆencia de um retificador controlado em antiparalelo, o qual permite a invers˜ao da corrente na conex˜ao DC, e consequentemente, da tens˜ao nessa conex˜ao.

Existe ainda o acionador com fonte de tens˜ao regulado por corrente (Figura 3.5), sendo o controle de corrente realizado por uma realimenta¸c˜ao de corrente de r´apida atua¸c˜ao. A comuta¸c˜ao do inversor ´e baseada no sinal de erro de corrente que busca atingir o valor predefinido, essa configura¸c˜ao ´e alimentada por tens˜ao mas pode ser apenas chamada

Figura 3.6: Acionador com corrente vari´avel, frequˆencia vari´avel (VCVF) alimentando um motor [5]

Figura 3.7: Classifica¸c˜ao de variadores de frequˆencia

acionador controlado por corrente.

Finalmente, os sistemas de corrente vari´avel, frequˆencia vari´avel (VCVF), apresentado na Figura 3.6tˆem funcinamento semelhante ao do VVVF, sendo que a diferen¸ca b´asica ´e que a amplitude de frequˆencia controlada ´e da corrente, mas a retifica¸c˜ao ´e realizada por um sistema com um la¸co interno de corrente, e tamb´em um inversor com comuta¸c˜ao au- tosequenciada (ASCI). Para a manuten¸c˜ao da fonte de corrente ´e usado um filtro indutivo e um la¸co de corrente para fortaceler o comando de corrente, sendo que uma das desvan- tagens dessa configura¸c˜ao ´e a necessidade de grandes valores de indu¸c˜ao e condensadores de comuta¸c˜ao. A Figura 3.7mostra a classifica¸c˜ao dos variadores de frequˆencia.