prática 03
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pratica de motores elétricosTRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – CAMPUS DE SOBRAL CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Controle de Sistemas Dinâmicos Professor: Vandilberto Pereira Pinto 03
Laboratório 3 – Resposta Transitória do Motor
Introdução Teórica
As características descritas até o presente momento definiram o comportamento do motor no
estado estacionário (ou permanente). Devido à existência de parâmetros não ideais nos motores
reais, o motor não responde instantaneamente a uma entrada degrau. Em vez disso, ele responde em
uma exponencial crescente de velocidade. Quando as entradas são removidas, o motor diminui sua
velocidade linearmente para zero. Esta relação é ilustrada na Figura 3.1.
Figura 3.1 – Velocidade do motor vs. Tempo (Inércia
Pequena)
Figura 3.2 – Velocidade do motor vs. Tempo (Inércia
Grande)
Sabe-se que a inércia no motor afeta a taxa de atraso na resposta. Quando uma carga com
inércia considerável é adicionada ao eixo de rotação, a resposta do motor é significativamente lenta
como mostra a figura 3.2.
Abaixo pode ser observado a forma de onda da tensão que será aplicado na entrada do
motor.
Figura 3.3 – Sinal na entrada do motor.
Com a maior inércia da carga acoplada ao eixo do motor, maior será o tempo de estado
transitório da curva. A modelagem matemática no domínio do tempo dos parâmetros do motor CC
a uma resposta em função degrau, envolvendo a velocidade é entendida por:
)1()( m
t
eKmtV
Onde
bta
am
bta
t
KKfR
JRe
KKfR
KKm
Kt é a constante de fluxo magnético
Ra é a resistência elétrica do circuito de armadura.
J o momento de inércia equivalente do motor e da carga referido ao eixo do motor.
Kb é uma constate relacionada a força contra eletromotriz.
Sendo maior o momento de inércia, maior será a constante tempo do transitório, que cresce
exponencialmente e reduz a velocidade da máquina.
Material Utilizado
Fonte de Tensão Contínua;
Servo Motor: 12 V, 4,5 W
Taco gerador (acoplado ao Motor): Aproximadamente 3Vp-p/4000rpm
Driver Amplificador para o Motor
Potenciômetro de Referência
Pré-amplificador (ganho 20db)
Atenuador
Taco amperímetro
Tacômetro
Gerador de Funções
Osciloscópio
1. Com os módulos do kit ED-4400B, monte o circuito mostrado na Figura 3.4.
Figura 3.4 – Esquema de ligação: Circuito 1
2. Coloque a freqüência do Gerador de Função (U-162) para o mínimo valor, e regule a chave
seletora para 0.1 X1 (menor freqüência); Coloque a chave do ATT-2 (U-151) para 6 e o 153-
B para zero;
Obs.: Os terminais do bloco drive amplificador U154 devem estar conectados ao da fonte de
alimentação pois assim se fará a leitura do valor da corrente que passa pelo motor, na fonte U-156;
3. Ajuste o ganho no Canal 1 e no Canal 2 do osciloscópio para uma adequada visualização no
display.
4. Observe as curvas no Osciloscópio. (Se possível, guarde os valores) e anote os tempos de
subida da resposta do motor, assim como o período da onda quadrada.
Tempo
Período da onda quadrada
Subida do motor
5. Desligue a fonte de alimentação (U-156). Anexe o disco de maior inércia dentre os
disponíveis ao eixo de alta velocidade do U-161. Ligue a fonte, e observe as curvas no
osciloscópio.
Tempo
Subida do motor
6. Mova o disco de inércia para o eixo de baixa velocidade do U-161, e repita o experimento
acima.
7. Retire o disco e mude a entrada do sistema para uma onda quadrada alternada; Verifique o
efeito da resposta do motor. Nessa situação, o motor é acionado no sentido horário, rotaciona e
então tentar inverter imediatamente o giro para o sentido anti-horário, alternando o movimento;
Figura 3.5 Diagrama com as entradas do gerador de função
8. Coloque o disco de inércia no eixo de alta velocidade do motor e tome nota do tempo
transitório de resposta da máquina; (Guarde o valor da forma de onda no osciloscópio).
Tempo
Subida do motor
Figura 3.6 – Diagrama equivalente do sistema da Figura 3.4.
Questões adicionais (colocar no relatório)
1. Analisando os dados obtidos nos itens 5 e 6, como a inércia rotacional afeta a resposta transiente
do motor? (Obs: descreva com detalhes)
Referências Bibliográficas:
[ 1 ] Manual de Práticas da ED-4400B da ED CO., LTD.
[ 2 ] SIMONE, Gílio Aluisio. Máquinas de corrente contínua: teoria e exercícios. 9 ed. São
Paulo: Érica, 2002.