Máquinas Elétricas Especiais
Prof. Sebastião Lauro Nau, Dr. Eng.
Set 2017
Motores Síncronos de Ímãs
Permanentes
Motores Brushless AC (Motores CA
sem escovas)
Motor Brushless de Ímãs com Acionamento Senoidal
- fisicamente, este motor e seu controlador são muito parecidos
com o motor BLDC e seu controlador.
- principal diferença em relação ao motor BLDC funciona com
uma distribuição rotativa de amperes-condutores, similar ao
campo girante dos motores de indução e dos motores síncronos
CA.
- deste modo, ele está mais para o motor síncrono CA com
enrolamentos de campo do que para o motor CC com
comutador (como no caso do BLDC) por este motivo ele é
chamado de motor CA sem escovas, ou BLAC (do inglês,
brushless AC motor).
Exemplos de Motores Brushless AC
Magnetização paralela Ímãs com espessura variável
Ímãs internos, com concentração de fluxo Ímãs internos
Características do Motor BLAC
- boa performance de controle
- baixo ripple de torque
- requer sinal contínuo de posição (mas é possível funcionamento
sensorless
- 3 de 6 transistores conduzindo simultaneamente
- pode empregar motores de polos salientes
- enfraquecimento de campo é possível para obter característica de
potência constante
- somente enrolamentos distribuídos eram usados no passado, mas
atualmente enrolamentos concentrados e com número fracionário de
ranhuras por polo têm sido utilizados
- a teoria básica é o diagrama fasorial das máquinas síncronas
clássicas
- os conversores utilizam o princípio do controle vetorial (campo
orientado).
Máquinas de polos Salientes
- a indutância varia com a posição do rotor
- há distinção entre os eixos de simetria d e q
- o eixo d é o eixo do ímã
- o eixo q é o eixo do interpolo
- o eixo d geralmente possui uma alta relutância
- o eixo q geralmente possui uma baixa relutância que aumenta
rapidamente sob carga devido à saturação
- a saliência produz torque de relutância
- o torque de relutância pode ser explorado através do avanço de fase de
corrente em relação à tensão gerada
- o avanço de fase também enfraquece o fluxo de eixo d, tornando possível
atingir maiores velocidades para uma dada tensão do conversor
enfraquecimento de campo.
- o enfraquecimento de campo torna possível uma característica de
potência constante, útil em acionamentos de tração elétrica
- a teoria básica é o diagrama fasorial das máquinas síncronas clássicas
Diagrama Fasorial – polos salientes
Teoria dos Eixos D-Q, ou Teoria dos Dois
Eixos dá origem ao controle vetorial
das máquinas com ímãs
Id < 0 enfraquecimento de campo
MOTORES BLAC
Ranhura Ímã Montagem especial
Devido a geometria
especial do rotor, é
possível obter mais
torque do motor.
A montagem e desmontagem do
motor requer cuidados
especiais devido a forte atração
magnética dos ímãs do rotor.
Ocorre devido à atração ou repulsão entre dois campos magnéticos
(ímãs) e/ou campos eletromagnéticos (bobinas).
Ocorre devido à atração de um campo magnético (ímãs) ou campo
eletromagnético (bobinas) com partes de ferro, buscando a menor
relutância do circuito magnético.
Torque de Alinhamento:
Torque de Relutância:
MOTORES BLAC
Equilíbrio estável
MOTORES BLAC
Equilíbrio instável
Quando um objeto em
equilíbrio é deslocado
da posição inicial, ele
tende a voltar à posição
de origem.
Quando um objeto em
equilíbrio é deslocado
da posição inicial, ele
tende a se afastar da
posição de origem.
polo do estator em 0°
Torque nulo
Equilíbrio estável
polo do estator atrai o
polo do rotor
polo do estator em 90°
Posição de torque máximo
Rotação do rotor
polo do estator atrai o polo
do rotor
TORQUE DE ALINHAMENTO
polo do estator em 180°
Torque Nulo
Equlíbrio instável
polo do estator repele o
polo do rotor
Com ímãs no rotor, interação entre o campo do estator e o campo do rotor.
polo do estator em 0°
Torque nulo
Equilíbrio instável
Relutância máxima
polo do estator em 90°
Torque nulo
Equilíbrio estável
Relutância mínima
TORQUE DE RELUTÂNCIA
polo do estator em 180°
Torque Nulo
Equlíbrio instável
Relutância máxima
Sem ímãs no rotor, atração do campo do estator e partes de ferro do rotor.