Os valores de torque nos acionamentos

Os testes de acionamento no conjunto motor e inversor tiveram, num primeiro momento, o objetivo de caracterizar suas curvas de velocidade e aceleração, traçando o perfil das mesmas e avaliando sua aplicabilidade ao proposto para o padrão. Além disso, durante os acionamentos foram realizadas também as aquisições dos valores de torque no transdutor. Com um valor disponível de torque medido é possível realizar a avaliação do princípio físico de geração do torque inercial de referência, conforme definido na equação fundamental do princípio.

Porém, antes de confrontar os dois valores de torque, realizou-se uma avaliação quanto ao comportamento metrológico das curvas de dados do torque medido no transdutor em separado às respostas e resultados das curvas de aceleração e, consequentemente, dos torques de referência. Essa avaliação em separado das grandezas é importante pois, como será mostrado mais a frente, as características metrológicas de ambas grandezas terão contribuição também individual ao modelo metrológico que definirá a calibração, ou seja, as dispersões de cada grandeza constituem importante informação do sistema padrão e do instrumento em calibração, com reflexos na estimativa das incertezas de medição.

Durante os acionamentos, o canal de leitura do torque no DAQ foi ajustado para as mesmas taxas de aquisição utilizadas no canal de leitura dos valores de velocidade angular. Por se tratar de um sensor com princípio de funcionamento por circuito de ponte extensométrica, que trabalha com o equilíbrio e as variações da tensão elétrica neste circuito, as oscilações e ruídos estão mais presentes que nas leituras de velocidade, que são realizadas pelo método ótico discreto do encoder. Da mesma forma que para a velocidade, os dados originais de torque do sensor foram tratados off-line por um filtro tipo FFT, Bessel, passa-baixa com mesma frequência

de corte dos dados de velocidade, neste caso, 20 Hz. Utilizando a mesma frequência de corte para ambos os sinais evita-se o atraso de um sinal em relação ao outro em decorrência da filtragem

O valor de torque medido a ser usado deve, conforme Equação 13, corresponder à diferença entre o valor medido bruto durante a aplicação da aceleração e o valor de torque inicial, estimado como constante no patamar de velocidade constante. Este patamar deveria gerar um torque inercial nulo mas, devido aos resíduos de medição e instrumentação, o valor inicial de tara ( ) é

considerado. Cada conjunto de curvas, numa mesma sequência de acionamentos, terá um único valor de que deve ser debitado do valor bruto lido no transdutor para obtenção de cada valor de da curva.

(13)

Para a obtenção de são utilizados os valores medidos de torque no

patamar anterior à curva de acionamento, em regime de velocidade inicial constante

. Pela existência de oscilações mesmo após a filtragem a 20 Hz dos dados de

torque no período total dos acionamentos, os dados de torque do patamar devem ser referenciados por um valor único, o qual pode ser obtido pela média desses dados, equivalente à aplicação de um filtro digital DC através da ferramenta de filtro Bessel passa-baixa e frequência de corte em 0 Hz. A Figura 4.9 mostra como exemplo a região de aplicação do filtro DC para obtenção do valor de da primeira rampa do Ac#2, neste caso o valor de -0,174 N·m.

Importante destacar que, no contexto da calibração, o procedimento apresentado na Figura 3.8 para obtenção do é um pouco diferente deste procedimento apresentado no tratamento da diferença de torques inerciais gerados pelo momento de inércia de massa inicial do eixo e aquele gerado a partir da colocação do corpo inercial de referência. Deve-se entender que, no procedimento da Figura 3.8, tanto e devem ter passado por esse mesmo procedimento de débito de um valor de tara do sinal total medido.

Figura 4.9 – Aplicação de filtro digital DC (FFT Bessel, passa baixa de frequência de corte igual a zero) no trecho que antecede a curva de torque gerada no acionamento Ac#2 para obtenção

do valor inicial do torque medido .

A Figura 4.10 mostra as curvas com as médias dos torques medidos em cada acionamento e os desvios padrões relativos para quantificar a dispersão desses valores de torque entre as rampas. Fazendo uma comparação qualitativa entre a Figura 4.10 e a Figura 4.7 pode-se notar uma forte semelhança entre os comportamentos de torque e de aceleração não somente quanto aos perfis das curvas mas também quanto ao perfil de distribuição dos valores de desvio padrão das grandezas em cada índice de cada acionamento, ou seja, assim como para os dados analisado de aceleração, os valores de torque se mostraram menos dispersos em determinada região da curva de torque, como nos valores próximos ao centro da curva, correspondendo ao pico de torque. No entanto, tomando-se o valor de desvio padrão da média dos picos de torque, como mostra a Tabela 4.8, observa-se que, em comparação às dispersões dos picos de aceleração (Tabela 4.6), as dispersões relativas do torque são maiores. Ainda sobre esta tabela, observa-se que, da mesma forma que ocorreu na análise das acelerações, para o torque medido no acionamento Ac#3, a configuração da taxa de aquisição comprometeu uma melhor avaliação do comportamento dos dados medidos. Com isso, o desvio padrão da média dos picos de torque correspondente alcançou um valor muito acima daqueles dos demais acionamentos.

Tabela 4.8 - Médias dos picos de torque e desvios padrões das médias dos picos de torque em cada acionamento.

Acionamento Pico de torque medido Média Desvio padrão / N·m / % Ac#1 1,802 0,64 Ac#2 3,980 0,43 Ac#3 4,720 2,95 Ac#4 1,797 0,51 Ac#5 1,509 0,58 Ac#6 1,223 0,66

As avaliações das taxas de variação do torque medido e do correspondente comportamento das dispersões dos valores de torque em função dos picos crescente e decrescente dessas taxas não serão demonstradas individualmente, como foi realizado para a aceleração, sendo mais producente a inclusão dessas análises nas próximas abordagens que avaliam comparativamente os valores de torque medido e os valores do torque de referência.