Corrente e tensão no motor utilizando partida direta

A Internet das Coisas (IoT - Internet of Things) pode ser definida como a conexão entre o mundo físico e o digital, ou seja, uma rede global entre objetos de uso rotineiros, pessoal ou industrial, que possuem tecnologia embarcada capaz de coletar, transmitir e tomar decisões baseada em banco de dados. O trabalho proposto visa desenvolver e implementar um sistema de aquisição de baixo custo, seguindo as tendências da indústria 4.0, que está inserindo a IoT em ambientes industriais. Utilizando microcontroladores ESP32, do fabricante Espressif Systems®, para mo- nitorar sobrecorrente, sobretensão e temperatura alta do motor de indução trifásico. As grande- zas elétricas são aquisicionadas pelo Módulo de Aquisição e Condicionamento de Sinais de Tensão e Corrente. A temperatura é supervisionada por um sensor de temperatura interno ao motor. Estes dados são lidos, processados e transmitidos por dois ESP32, e aplicando a tecno- logia IoT os valores de sobrecorrente, sobretensão e temperatura alta são salvos em nuvem. Os dados são disponibilizados para visualização, em forma de gráfico, na plataforma ThingSpeak® e alarmes são disparados para smartphones de usuários cadastrados, por meio do aplicativo

Considerando que a corrente elétrica é definida pelo fluxo de carga, é importante definir o sentido de deslocamento das cargas. À época dos experimentos de Ampére, o modelo atômico ainda não estava estabelecido e acreditava-se que as cargas positivas que se deslocavam, assim, foi definido que o sentido convencional de deslocamento da corrente é do maior para o menor potencial elétrico. Tensão

Força do Medidor 6 AA baterias ou adaptador CA Desligamento de Força Automático O medidor desliga automaticamente a força após 10 minutos de inatividade Capacidade da Corrente de Saída 24mADC em 1000 ohms Impedância de entrada de tensão 10kohms minimo Temperatura de Operação 5ºC a 40ºC (41ºF a 104ºF) Temperatura de Armazenamento -20 o C a 60 o C (- 4 o F a 140 o F)

Eletrônica Experimental Fontes de Tensão e Corrente – Cap.2- 7 2.3.2 Diodo Zener O diodo zener é um dispositivo especialmente projetado para operar reversamente polarizado em uma região de ruptura controlada por efeito zener. Para que o efeito zener ocorra, devemos ter uma junção P-N abrupta com concentrações de dopantes elevadas em cada lado da junção. Como resultado, a barreira de potencial torna-se bastante abrupta de modo que a aplicação de uma pequena tensão reversa (alguns volts) é suficiente para provocar o tunelamento dos elétrons diretamente da faixa de valência para a faixa de condução. Assim, numa tensão de zener característica, observa-se um aumento substancial da corrente reversa.

No atual cenário mundial, a crise do setor elétrico está cada vez mais evidente, e para se manter um nível de desenvolvimento econômico compatível com este crescimento, muitos países estão investindo no aumento da produção de energia elétrica a partir de diversas fontes, sejam estas renováveis e limpas ou não, para suprir a crescente demanda. A integração dessas novas fontes de energia demanda coordenação em tempo real. Desta forma, unidades confiáveis de monitoramento, processamento e transmissão de dados são necessárias. Neste trabalho propõe-se a implementação de um sistema para aquisição de dados para sinais de tensão e corrente, por meio de uma plataforma de desenvolvimento embarcado de baixo custo associado com foco na programação de hardware, aliado a um módulo de aquisição e condicionamento de sinais para aplicação do conceito de Redes Elétricas Inteligentes - REI (do inglês Smart Grid). O sistema é responsável por realizar a leitura da tensão e da corrente fornecidos pela rede elétrica e transformar- los para informações analisáveis pela plataforma de desenvolvimento, possibilitando assim, a manipulação por sistemas supervisórios. Em posse destes dados, os sistemas supervisórios podem, além de analisar, tomar decisões baseadas nas informações fornecidas pela plataforma e utilizar-las para aplicar em diversos conceitos presentes nas REIs, tais como controle do fluxo de energia, minimização dos efeitos da falta da energia elétrica, concepção de geração distribuída a partir de fontes renováveis, identificação de furtos de energia, redução de perdas técnicas, monitoramento da qualidade de energia e outros. Para o desenvolvimento deste sistema foi utilizado a plataforma de desenvolvimento Beaglebone Black © , associada a uma unidade de condicionamento de sinais de tensão e corrente desenvolvido pelo Progama de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica no Laboratório de Otimização de Sistemas de Energia (LOSE) do Departamento de Engenharia Elétrica (DEE), da Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Este módulo é reponsável por condicionar os sinais de tensão e corrente fornecidos pela rede elétrica adequando-os às especificações necessárias para leitura e conversão na plataforma de desenvolvimento Beaglebone Black © .

Fig. 7. Análise dos valores dos indicadores de desequilíbrio de tensão e corrente em sistema com subtensão em duas fases. Da Fig. 7 é possível notar que o nível do desequilíbrio de corrente chegou a patamares bem superiores ao do desequilíbrio monofásico, antes de ocorrer o trip do relé de proteção. Tal fato possibilita afirmar que o desequilíbrio bifásico do módulo da tensão é mais perturbador para o motor. Outro ponto a se destacar, foi a correta atuação do sistema de proteção. Isso se deve ao fato que este atuou conforme programado, ou seja, 15% de desequilíbrio de corrente com tempo de atraso de 10 segundos. Tal fato pode ser comprovado a partir do decaimento dos fatores de desequilíbrio em torno de 125 s após o início do ensaio. Diante dos gráficos ilustrados nas Figs. 6 e 7, é possível notar também que, conforme estabelecido nas normas, um desequilíbrio de tensão inferior à 2 [%] não culmina em valores significativos de desequilíbrio de corrente.

Dentro das estratégias de sincronismo utilizadas para com este método de controle, deve se ressaltar as que utilizam observadores de corrente, (TAKESHITA; KOBAYASHI; MATSUI, 1994; ITO; KANNO; KAWAUCHI, 1994; KNAPCZYCK; PIENKOWSKI, 2005; BOLSENS et al., 2005; AHMED et al., 2008; AHMED et al., 2009; MOHAMED; EL-SAADANY; EL-SHATSHAT, 2007; MOHAMED; EL-SAADANY, 2008; MOHAMED; EL-SAADANY; SALAMA, 2009) e (MOHAMED; EL-SAADANY, 2011). Essas estraté- gias são muito eficazes na obtenção da posição angular do vetor estimado de tensão da rede, porém alguns desses trabalhos necessitam de algoritmos para obtenção da posição angular inicial da rede. Quando são consideradas questões de distúrbios na rede, esses métodos acabam se tornando complexos e na sua grande maioria exigem um grande es- forço computacional. Outra questão é que alguns são desenvolvidos em tempo contínuo e acabam perdendo sua validade em aplicações reais. Assim surge a motivação para desenvolvimento desta dissertação dentro desta linha, onde o observador deve ser proje- tado em tempo discreto, ser de entendimento simples e não necessitar de grande esforço computacional.

Quanto mais componentes de Fourier são considerados na série, mais o somatório se aproxima da função f (t). Graficamente é possível observar que, mesmo para um número n elevado, este[r]

Figure 4.11  (a) An n‐channel  enhancement‐type MOSFET with v GS and v DS applied and with the normal  directions of current flow indicated. (b) The i D –v DS characteristics for a devic[r]

 Poupança e ar-condicionado: o calor produzido pelo ha- ORJ«QHR«LQͤQLWDPHQWHVXSHULRUDR/('SHORTXHDLQVWD- lação destes projetores não só deve gerar conforto para expositores e[r]

Keywords  Superconductivity, Induction motor, Current limiter, Power quality. Resumo  Com a crescente demanda por energia elétrica eficiente e de qualidade deve-se cuidar para que os transitórios de par- tida de motores elétricos não introduzam significativas quedas de tensão na rede de alimentação sem, contudo, superdimensionar o sistema elétrico. Este trabalho apresenta um método de limitação de corrente de partida de motor de indução trifásico (MIT) baseado em um supercondutor cerâmico resistivo de alta temperatura crítica (HTSC) HgRe-1223. A metodologia de projeto dos parâmetros elétricos do supercondutor é mostrada juntamente com uma comparação, via simulação computacional, entre o mé- todo proposto e as principais técnicas de limitação de corrente de partida de MIT existentes.

- O conjugado de partida é elevado. Destinada à manobra e proteção de motores trifásicos acoplados as mais variadas máquinas. É recomendada para motores que partem em vazio. Essa chave permite que o motor parta com valores plenos de conjugado e de corrente de partida e suas bobinas recebam a tensão nominal de serviço. Consiste em um sistema simples e seguro, recomendado para motores de gaiola. Deve ser utilizada nos seguintes casos: - Baixa potência do motor de modo a limitar as perturbações originadas pela corrente de pico.

Este capítulo tem o objetivo de apresentar as etapas realizadas no projeto de um contro- lador para controle de velocidade de um motor de corrente contínua. Um circuito de controle de corrente foi usado com o fim de ajustar a tensão aplicada no motor: um conversor buck. Esse conversor mantém a tensão de acordo com uma escala prédefinida. A leitura da tensão e o sinal de referência foram feitos pelo arduino. A velocidade do motor é medida em radianos por segundos em um encoder ótico que usa um disco com frestas acoplado ao eixo do motor. Essa velocidade é a saída do processo y(t). A tensão aplicada ao motor é a variável manipulada u(t). Um motor de corrente corrente contínua é um equipamento já bastante conhecido. Quando o propósito é controlar sua velocidade, geralmente o que se faz é modelar uma função de transferência de segunda ordem que representa suas duas principais dinâmicas: parte mecânica e elétrica. A dinâmica elétrica tende a ser muito mais rápida que a mecânica, o que frequentemente motiva o uso de um modelo simplificado de primeira ordem. Mas essa simplificação pode não ser adequada para aplicações que exigem maior desempenho. Se trabalharmos sob a suposição que o processo de controle da velocidade é propriamente representado por um modelo na forma discreta de segunda ordem, ou seja, que a função de transferência do processo é da forma

[rd], pontos onde o campo se anula). Desta forma a distribuição da indução magnética em função de θ segue a Fig. 2. Fig. 2 Distribuição espacial de indução magnética no entreferro da máquina da Fig. 1 Em resumo, a distribuição espacial de indução magnética resulta em uma forma que se assemelha à trapezoidal e por vezes será assumida, por simplicidade como quadrada. Ao se impor movimento ao rotor, tem-se tensão elétrica induzida nos condutores do rotor. Por este motivo ela é denominada mocional. Conforme veremos esta é condição necessária para a conversão eletromecânica de energia. É possível deduzir o valor médio desta força eletromotriz de origem mocional por variação de fluxo, ou seja, utilizando a lei de Faraday-Lenz, tal qual foi feito com os transformadores.

O retificador realiza a transformação da tensão alternada trifásica (que alimenta o módulo) para tensão contínua, a qual é filtrada pelo banco de capacitores. O circuito de pré carga permite a redução do pico de corrente na carga inicial dos capacitores do filtro, por meio da conexão de uma resistência em série, a qual é depois curto circuitada para operação normal do conversor de freqüência. A plataforma está configurada para trabalho em 220 V, operando com o motor em ligação triângulo. O Inversor PWM é composto por um módulo contendo IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor), os quais recebem o comando de acionamento por meio da modulação PWM gerada pela interface.

em vazio e com uma certa excitação no campo, sua armadura permanece isenta de fluxo de dispersão. Ao entrar em carga, a reação de seu induzido produz fluxo de dispersão na armadura e modifica a força magnetomotriz resultante de excitação. No caso em apreço, de carga indutiva, essa modificação consiste em redução na força magnetomotriz resultante e, para mantê-la no mesmo valor inicial, torna-se necessário reforçar a excitação de campo. Como consequência, ao operar em carga indutiva com uma força magnetomotriz resultante F, a máquina permanece mais saturada do que ao operar em vazio e com a mesma força magnetomotriz, a razão principal é a saturação adicional proveniente do aumento dos fluxos dispersos no indutor, cuja corrente de excitação deve ser aumentada para fazer face ao efeito desmagnetizante das correntes na armadura. Este último efeito é mais pronunciado nas máquinas de polos salientes, a Figura 2.9 mostra diferença entre a reatância de dispersão e a reatância de Potier (JORDÃO, 1980).

As chaves de partidas softstart, é uma chave que utiliza equipamentos eletrônicos capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, assim como sua frenagem. Nessas chaves, para que a partida do motor ocorra de modo suave, o usuário deve parametrizar a tensão inicial de modo que ela assuma o menor valor possível, suficiente apenas para começar o movimento da carga. A partir desse ponto a tensão começa a subir a partir de um tempo parametrizado no próprio aparelho, até atingir seu valor nominal. Para o seu dimensionamento, além de detalhes técnicos dos motores, faz-se necessário também os detalhes técnicos das cargas que serão acionadas. Algumas empresas, como a WEG, oferecem sistemas que o usuário fornece os dados do motor e da carga, e o próprio site dimensiona e indica a chave ideal.

2 Partida de motor de indução a partir de inversores Durante a partida, motores elétricos solicitam da rede de alimentação uma corrente de valor elevado, da ordem de 6 a 10 vezes a sua corrente nominal. Nestas condições, o circuito, que inicialmente fora projetado a transportar a potência requerida pelo motor, é solicitado agora pela corrente de acionamento, durante certo período de tempo. Como conseqüência, o sistema fica submetido a uma queda de tensão normalmente muito superior aos limites estabelecidos para o funcionamento em regime, podendo provocar sérios distúrbios operacionais nos equipamentos de comando, controle e proteção.

chaves estáticas e respectivos diodos de roda livre. No intuito de reduzir custos, volume do conversor, complexidade de hardware e perdas (melhoria no rendimento), alguns autores têm proposto a utilização de topologia de conversor com quatro chaves, como apresentado na Figura 2, para o acionamento de mo- tores de trifásicos (Blaabjerg, 1999) e (Kim, 1996). Nesse caso, uma fase é conectada ao ponto central da alimentação, normalmente, provido por dois capaci- tores conectados em série e submetidos à tensão do barramento de corrente contínua. Esses conversores são conhecidos como conversores com número redu- zido de chaves (reduced count converters). Como é de se esperar, a redução na complexidade do conver- sor resulta em acréscimo nas exigências do algoritmo de controle. Essa demanda adicional pode ser efeti- vada com técnicas digitais. Microprocessadores, atualmente, disponíveis no mercado se adequam bem a essas necessidades.

Foi especificado para o projeto um motor CC de ímã permanente a fim de realizar o movimento horizontal dos sete espelhos previstos no projeto Concentrador Fotovoltaico. Seu torque foi estimado para suportar o peso dos espelhos em conjunto com seus respectivos suportes metálicos sujeitos a condições externas às quais o sistema possa ser submetido em campo, como por exemplo, ventos fortes. Fez-se então uma estimativa das características de um conjunto motor (com escovas) + redutor, que se encaixaria no projeto: torque na saída do redutor de, aproximadamente, 100 =. >, velocidade na saída do redutor cerca de 13 \> e tensão nominal do motor igual a 24 .