Mecatrônica Atual

ω = velocidade angular da máquina
I = corrente da armadura
T = torque
Através das equações acima, podemos
concluir que a velocidade de rotação é inversamente
proporcional ao fluxo magnético:
porém, é diretamente proporcional à
tensão de armadura. Isto significa que, para
controlar a velocidade de rotação de um
motor CC, basicamente, podemos atuar em
duas variáveis: tensão da armadura (ddp nas
escovas do motor), e corrente da bobina por
excitação do campo magnético (estator).
Quanto maior Eg, maior será ω, e
quanto maior a corrente de magnetização,
menor ω, uma vez que o fluxo magnético
no entreferro diminui.
A melhor alternativa para controle, entretanto,
é manter o fluxo constante, e o maior
possível, uma vez que sua diminuição acarreta
um decréscimo de torque (T = K . Ø . i).
A figura 2 ilustra uma curva de controle
pela armadura e pelo campo.
O controle da velocidade pelo fluxo de
entreferro é utilizado em acionamentos independentes,
mas quando se quer velocidade
acima da velocidade nominal da máquina.
Tipicamente, opera-se com campo pleno (para
maximizar o torque) e, ao ser atingida a velocidade
nominal, inicia-se o enfraquecimento
do campo (para se ter maior velocidade), às
custas, é claro, de uma redução de torque.
Quadrantes de Operação
Considerando o fluxo magnético constante,
basicamente, pode-se dizer que “o
torque está para a corrente de armadura (Ia),
assim como a velocidade para a tensão (Eg).”
Conforme podemos observar na figura 3,
há quatro modos possíveis de um conversor
CC atuar. Na verdade, esses “modos” são
chamados de quadrantes.
a) Quadrante I
No quadrante I temos torque e velocidade
positivos, o que significa que a máquina
está se comportando como motor e girando
em um sentido concordante como uma
referência (figura 4).
b) Quadrante III
Analogamente à operação em I, no quadrante
III tanto o torque como a velocidade
são negativos. Isso quer dizer que o sistema
F1. Circuito elétrico da máquina de corrente contínua.
F2. Controle pela armadura e pelo campo.
continua funcionando como motor, porém,
houve uma inversão no sentido da rotação.
Este, agora, passa a girar ao contrário da
referência. Figura 5.
c) Quadrante II
O quadrante II é a operação de frenagem
da situação anterior, ou seja,estando
a máquina no quadrante III, esta passa a
frear. Dessa forma teremos uma velocidade
negativa (sentido contrário ao da referência),
porém com torque positivo. Figura 6.
d) Quadrante IV
Na situação em II o motor tenderá a parar
e inverter o sentido de rotação. Agora, em
concordância com o sentido de referência.
Supondo que a velocidade já esteja positiva,
se aplicarmos um torque negativo, novamente,
estaremos realizando uma frenagem. Este
é o último quadrante, onde a velocidade é
positiva, porém, o torque é negativo (figura
7). Resumindo, temos a tabela 1.
Os conversores são classificados em
categorias quanto ao quadrante de operação:
• Classe A: opera somente no I quadrante.
F3. Quadrantes de operação.
Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual
automação
• Classe B: opera somente no IV quadrante.
• Classe C: opera no I e IV quadrante.
• Classe D: opera no I e II quadrante.
• Classe E: opera nos quatro quadrantes.
Topologias dos Conversores CC
A maioria dos acionamentos emprega
conversores abaixadores de tensão, isto é,
aqueles nos quais a tensão média aplicada
à carga é menor do que a tensão de alimentação
do conversor.
Os conversores elevadores de tensão são
utilizados apenas quando se deseja frear a
máquina, com a recuperação (envio) de
energia para fonte. Esses conversores são
chamados “choppers”, e a operação de enviar
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