Algumas das vantagens, como baixo custo, design robusto menos complexo e fácil de manter resultados de motores CA em muitas das operações industriais, são realizadas com o uso de Drives AC do que drives DC. O motor de indução CA é um tipo especial de motor elétrico com suas próprias características típicas e desempenho em termos de partida, controle de velocidade, proteções e assim por diante.

Motor de indução AC

O desempenho em uma ampla gama de aplicações faz motores de indução trifásicos responsável por 85 por cento da capacidade instalada dos sistemas de acionamento industrial. Vamos discutir as informações básicas sobre este motor e sua técnica de controle especial de SVPWM.

Motor de indução trifásico AC

O motor de indução CA trifásico é uma máquina elétrica giratória projetada para operar com alimentação trifásica. Este motor trifásico também é chamado de motor assíncrono. Esses motores AC são de dois tipos: esquilo e motores de indução do tipo anel deslizante . O princípio de funcionamento deste motor é baseado na produção de um campo magnético giratório.

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Construção de motor de indução trifásico

Esses motores trifásicos consistem em um estator e um rotor e entre os quais não existe nenhuma conexão elétrica. Esses estator e rotores são construídos com o uso de materiais de núcleo altamente magnético para reduzir a histerese e as perdas por correntes parasitas.

Construção de motor de indução trifásico

A estrutura do estator pode ser construída em ferro fundido, alumínio ou aço laminado. A estrutura do estator fornece a proteção mecânica necessária e o suporte para o núcleo laminado do estator, enrolamentos e outros arranjos para ventilação. O estator é enrolado com enrolamentos trifásicos que são sobrepostos uns aos outros em uma mudança de fase de 120 graus encaixados em laminações ranhuradas. As seis extremidades dos três enrolamentos são retiradas e conectadas à caixa de terminais de modo que esses enrolamentos sejam excitados pela alimentação principal trifásica.

Esses enrolamentos são de fio de cobre isolado com verniz encaixado em laminações isoladas com fenda. Em todas as temperaturas de trabalho, este verniz impregnado permanece rígido. Esses enrolamentos têm alta resistência de isolamento e alta resistência à atmosfera salina, umidade, vapores alcalinos, óleo e graxa, etc. O que for adequado ao nível de tensão, esses enrolamentos são conectados em qualquer conexões estrela ou delta .

Motor de indução em gaiola de esquilo

O rotor do motor de indução CA trifásico é diferente para os motores de indução de anel coletor e gaiola de esquilo. O rotor do tipo anel deslizante consiste em barras pesadas de alumínio ou cobre em curto em ambas as extremidades do rotor cilíndrico. O eixo do motor de indução é apoiado em dois rolamentos em cada extremidade para garantir a rotação livre dentro do estator e reduzir o atrito. Consiste em uma pilha de ranhuras de laminação de aço com espaçamento uniforme que são perfuradas ao redor de sua circunferência, nas quais barras pesadas de alumínio ou cobre não isoladas são colocadas.

Um rotor do tipo anel deslizante consiste em enrolamentos trifásicos estrelados internamente em uma extremidade e as outras extremidades são trazidas para fora e conectadas aos anéis deslizantes montados no eixo do rotor. E para desenvolver um alto torque de partida esses enrolamentos são conectados ao reostato com a ajuda de escovas de carvão. Este resistor externo ou reostato é usado apenas no período inicial. Assim que o motor atinge a velocidade normal, as escovas entram em curto-circuito e o rotor enrolado funciona como um rotor de gaiola de esquilo.

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Princípio de operação do motor de indução trifásico

Quando o motor é excitado com uma alimentação trifásica, o enrolamento do estator trifásico produz um campo magnético giratório com 120 deslocamentos de magnitude constante que gira em velocidade síncrona. Este campo magnético variável corta os condutores do rotor e induz uma corrente neles de acordo com o princípio das leis de indução eletromagnética de Faraday. À medida que esses condutores do rotor estão em curto, a corrente começa a fluir através desses condutores.
Na presença do campo magnético do estator, os condutores do rotor são colocados e, portanto, de acordo com o princípio de força de Lorenz, uma força mecânica atua sobre o condutor do rotor. Assim, toda a força dos condutores do rotor, ou seja, a soma das forças mecânicas produz torque no rotor que tende a movê-lo na mesma direção do campo magnético giratório.
A rotação deste condutor do rotor também pode ser explicada pela lei de Lenz, que diz que as correntes induzidas no rotor se opõem à causa de sua produção, aqui essa oposição é o campo magnético rotativo. Como resultado, o rotor começa a girar na mesma direção do campo magnético de rotação do estator. Se a velocidade do rotor for maior do que a velocidade do estator, então nenhuma corrente irá induzir no rotor porque a razão para a rotação do rotor é a velocidade relativa do rotor e dos campos magnéticos do estator. Este estator e a diferença de campo do rotor são chamados de escorregamento. É assim que um motor trifásico é chamado de máquina assíncrona devido a esta diferença de velocidade relativa entre o estator e os rotores.
Como discutimos acima, a velocidade relativa entre o campo do estator e os condutores do rotor faz com que o rotor gire em uma direção particular. Assim, para produzir a rotação, a velocidade do rotor Nr deve ser sempre menor que a velocidade do campo do estator Ns, e a diferença entre esses dois parâmetros depende da carga do motor.

A diferença de velocidade ou o escorregamento do motor de indução CA é dado como

Quando o estator está estacionário, Nr = 0, então o escorregamento torna-se 1 ou 100%.
Quando Nr está em velocidade síncrona, o escorregamento torna-se zero, de forma que o motor nunca funciona em velocidade síncrona.
O escorregamento no motor de indução trifásico de sem carga para carga total é de cerca de 0,1% a 3%, por isso os motores de indução são chamados de motores de velocidade constante.

Controle SVPWM do motor de indução trifásico

Mais comumente, para controlar os motores de indução, são usados inversores PWM. Em comparação com drives de frequência fixa, estes Controle de mergulho PWM a magnitude da tensão e da frequência da corrente, bem como a tensão aplicada ao motor de indução. Ao alterar os sinais PWM aplicados às portas da chave liga / desliga, a quantidade de energia fornecida por esses inversores também é variada de modo que o controle de velocidade do motor de indução trifásico seja alcançado.

Controle SVPWM de motor de indução trifásico por Edgefxkits.com

Vários esquemas de modulação por largura de pulso (PWM) são usados para controlar acionamentos de motores trifásicos. Mas mais amplamente Sine PWM (SPWM) e vetor espacial PWM (SVPWM) são usados. Em comparação com o SPWM, o controle SVPWM oferece um nível mais alto de tensão fundamental e conteúdo harmônico reduzido. Aqui, fornecemos uma implementação prática deste controle SVPWM usando Microcontroladores 8051 .

No circuito abaixo, um inversor de tensão de três níveis é usado para obter três tensões de saída que dependem da tensão do barramento CC. A alimentação monofásica é retificada para fornecer energia DC tanto para o circuito do microcontrolador quanto para os circuitos do inversor.8051 O microcontrolador é programado para produzir sinais SVPWM que são fornecidos ao IC do gate-driver.

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Diagrama de blocos do controle SVPWM do motor de indução trifásico por Edgefxkits.com

O circuito inversor compreende seis MOSFETs para produzir uma alimentação trifásica variável, para cada fase dois MOSFETs são implantados. Essas portas MOSFETs são conectadas ao IC do driver da porta. Ao receber os sinais PWM dos interruptores do controlador de porta do microcontrolador os MOSFETs de modo que a tensão de saída CA variável seja produzida. Portanto, esta variável AC com uma mudança na tensão e frequência varia a velocidade do motor .

Esta é a informação básica sobre motor de indução CA com construção e princípio de funcionamento. Além disso, a técnica SVPWM de controlar a velocidade do motor tem muitas vantagens do que outras técnicas PWM como vimos acima. Se você tem dúvidas sobre o microcontrolador de programação para implementar a técnica SVPWM nele, você pode entrar em contato conosco comentando abaixo.

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