Exemplo de Aplicação de Controle em Motor de Corrente Contínua

Facens Prof Joel Rocha Pinto email joelrochafacensbr 2 Prof Joel Rocha Pinto 3 1 Um motor de corrente contínua de 460kW 1350RPM 500V tem os seguintes parâmetros resistência do circuito de armadura 00256 indutância do circuito de armadura 08665mH inércia do rotor do circuito de armadura 425kgm 2 potência de excitação 4350W tensão de excitação 250V indutância de excitação 368H corrente nominal 975A EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE Prof Joel Rocha Pinto 4 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE 1 Corrente Nominal In 9750 A Pelet V In 500 975 4875 KW Pmec Pelet 460 4875 9436 2 Constante de Torque k V E RaIn kw RaIn k V RaIn w w 1350 2 60 wn 14137rads kn 500 00256975 14137 kn 336 v rs 3Torque Nominal Tn Tn Pn wn 460E3 14137 Tn 325383Nm 4 Corrente de Rotor Bloqueado Corrente de CurtoCircuito Icc Icc Vn Ra 500 00256 Icc 1953125A Prof Joel Rocha Pinto 5 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE 5 Torque de Rotor Bloqueado Torque de CurtoCircuito Tcc Tcc knIcc 336 1953125 Tcc 65625 Nm 6 Velocidade de Base wo wo Vn kn 500 336 wo 14881rads 7 Va Van 1 pu 8 Tr Tcc 005 pu 9 Limitador de Corrente 2500A Ipico 3 In Icc 0128 pu Prof Joel Rocha Pinto 6 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE Diagrama de Blocos para o Motor CC Excitação Independente n 1 Controle de Velocidade pela Armadura Soma 1 03385s1 MOTOR CC Alimentação Soma 1 09637s Mecânica AutoScale Graph Torque Resistivo Prof Joel Rocha Pinto 7 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE 0 02 04 06 08 1 0 02 04 06 08 1 12 Time second Resposta para o sistema original sem carga velocidade x tempo 0 02 04 06 08 1 0 02 04 06 08 1 12 Time second Resposta para o sistema original com carga nominal Tr Tcc 005pu no tempo t 06 seg Prof Joel Rocha Pinto 8 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE Velocidade 1 009637s Transfer Fcn1 1 003385s1 Transfer Fcn Torque Resistivo Step Corrente ou Torque Eletromagnético MODELAMENTO DO MOTOR CC ORIGINAL Excitação Independente n 1 Controle de Velocidade pela Armadura Prof Joel Rocha Pinto 9 carga nominal no tempo de 25 segundos Prof Joel Rocha Pinto 10 carga nominal no tempo de 25 segundos Prof Joel Rocha Pinto 11 carga nominal no tempo de 25 segundos corrente nominal 005pu 975A corrente de partida 07pu 13672A Prof Joel Rocha Pinto 12 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE Regulador de Corrente PI i OA a 003385s fi 0005s fw 0005s mec 009637s PIi 1 003385s 001s Proporcional Integrador s a s a G s a s a G s e a a c c 2 2 2 0 0 1 0 1 0 1 0 I P s s s G filtro a c 2 1 Prof Joel Rocha Pinto 13 Velocidade Torque Resistivo Step 003385s1 001s Regulador de Corrente 1 003385s1 Motor 1 009637s Mecânica 1 0005s1 Filtro do Regulador de Corrente Corrente ou Torque Eletromagnético MODELAMENTO DO MOTOR CC COM REGULADOR DE CORRENTE Excitação Independente n 1 Controle de Velocidade pela Armadura Prof Joel Rocha Pinto Corrente ou Torque Eletromagnético Velocidade 16 Regulador de Velocidade PIw OS PIw 1 8s0005 3200052s 009637 PIw 1 004s 00083s 2 32 8 1 mec filtro filtro c s s s G Proporcional Integrador s a s a G s a s a G s e a a c c 2 2 2 0 0 1 0 1 0 1 0 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE I P Prof Joel Rocha Pinto 17 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE 1 1 8s fi 1 1 004s PRÉFILTRO NA ENTRADA a 1 8 filtros 1 1 Prof Joel Rocha Pinto 18 Reguladores de Corrente e de Velocidade Torque Resistivo 1 007s1 Filtro do Reg de Vel 03385s1 01s Regulador de Corrente 005s1 1 Filtro do Reg de I Soma Soma 1 09637s Mecânica Soma 1 03385s1 MOTOR CC 04s1 0083s Regulador de Velocidade Soma Alimentação 1 04s1 PréFiltro AutoScale Graph Wref EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE I V Prof Joel Rocha Pinto 19 Reguladores de Corrente e de Velocidade Torque Resistivo 1 007s1 Filtro do Reg de Vel 03385s1 01s Regulador de Corrente 005s1 1 Filtro do Reg de I Soma Soma 1 09637s Mecânica Soma 1 03385s1 MOTOR CC 04s1 0083s Regulador de Velocidade Soma Alimentação 1 04s1 PréFiltro AutoScale Graph Wref EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE CONTROLE I V 𝐺𝑐𝑠 𝑎0 2𝑠 𝑎1 2 𝐺𝑐𝑠 𝑎0 𝑎1𝑠 2𝑠 I P 𝑲𝒑𝑰 003385 001 3385 𝑲𝒑𝑾 004 00083 4819 Prof Joel Rocha Pinto 20 MODELAMENTO DO MOTOR CC SEM PRÉFILTRO Velocidade 1 001s Transfer Fcn Torque Resistivo Step 1 003385s1 Motor 1 009637s Mecânica 4819 Kpw 3385 Kpi 1 00083s Kiw Corrente Prof Joel Rocha Pinto Prof Idal Becha Pinto Prof Idal Becha Pinto 23 MODELAMENTO DO MOTOR CC COM PRÉFILTRO Velocidade 1 001s Transfer Fcn Torque Resistivo Step 1 004s1 PréFiltro 1 003385s1 Motor 1 009637s Mecânica 4819 Kpw 33385 Kpi 1 00083s Kiw Corrente Prof Joel Rocha Pinto Prof Idal Becha Pinto Corrente 26 Velocidade Torque Resistivo Step Saturation 1 004s1 PréFiltro 1 003385s1 Motor 1 009637s Mecânica 4819 Kpw 3385 Kpi 1 00083s Kiw 1 001s Kii Corrente MODELAMENTO DO MOTOR CC COM LIMITADOR DE CORRENTE MAS FILTRO DE VELOCIDADE E PRÉFILTRO NÃO CORRIGIDOS Prof Joel Rocha Pinto Velocidade 28 2500A Ipico 3 In Icc 0128 pu Prof Joel Rocha Pinto Velocidade 186968 30 MODELAMENTO DO MOTOR CC COM LIMITADOR DE CORRENTE COM FILTRO DE VELOCIDADE E PRÉFILTRO CORRIGIDOS Velocidade Torque Resistivo Step Saturation 1 0748s1 PréFiltro 1 003385s1 Motor 1 009637s Mecânica 901 Kpw 3385 Kpi 1 00083s Kiw 1 001s Kii Corrente Prof Joel Rocha Pinto Prof Joel Rocha Pinto Prof Joel Rocha Pinto 33 Um motor de corrente contínua de 175HP 1750RPM 500V 8308 tem os seguintes parâmetros resistência do circuito de armadura 008652 indutância do circuito de armadura 0002118H inércia do rotor do circuito de armadura 08159kgm 2 tensão de excitação 300V indutância de excitação 3896H resistência do circuito de campo 3659 Velocidade em vazio 19383rads PROJETO APLICAÇÃO DE CONTROLE Prof Joel Rocha Pinto 34 PROJETO APLICAÇÃO DE CONTROLE a Projetar um regulador de corrente e analisar o desempenho desta malha do controle b Após incorporar o regulador de corrente projetar o regulador de velocidade e analisar seu desempenho para a referência e perturbação de 01pu de amplitude t5s c Implemente o préfiltro para atenuar o sobre sinal com relação a referência de entrada d Coloque um limitador de corrente 015 pu para essa nova condição e Corrija o préfiltro para essa nova condição Prof Joel Rocha Pinto 35 MODELAMENTO DO MOTOR CC ORIGINAL MODELO DO SIMULINK Excitação Independente n 1 Controle de Velocidade pela Armadura Velocidade Va1 v Va1 Torque Eletromagnético Torque selection Nm TL m A F A F dc Motor CC 460KW1350RPM Ef250 Vcampo E 500 Va Demux Corrente 0 Constant torque Carga Nominal no t1seg Prof Joel Rocha Pinto 36 MODELAMENTO DO MOTOR CC ORIGINAL MODELO DO SIMULINK Excitação Independente n 1 Controle de Velocidade pela Armadura Prof Joel Rocha Pinto 37 MODELAMENTO DO MOTOR CC ORIGINAL MODELO DO SIMULINK Excitação Independente n 1 Controle de Velocidade pela Armadura Prof Joel Rocha Pinto Prof Joel Rocha Pinto Torque Eletromagnético 40 Velocidade Vcampo Va1 v Va2 v Va1 Torque Eletromagnético Torque selection Nm Setpoint do Campo250V Setpoint do Campo1zero Saturation Ramp TL m A F A F dc Motor CC 460KW1350RPM 1 Gain Demux Corrente s Controlled Voltage Source1 s Controlled Voltage Source 0 Constant torque Carga Nominal no t7seg Add MODELAMENTO DO MOTOR CC no SIMULINK CONTROLE DE VELOCIDADE PELA ARMADURA carga nominal em t7seg Prof Joel Rocha Pinto Va1 Velocidade Torque Eletromagnético 44 Velocidade Vcampo Va1 v Va2 v Va1 Torque Eletromagnético Torque selection Nm Setpoint do Campo250v Setpoint do Campo1ZERO Saturation Ramp TL m A F A F dc Motor CC 460KW1350RPM 1 Gain Demux Corrente s Controlled Voltage Source1 s Controlled Voltage Source 0 Constant torque Carga Nominal no t0seg Add MODELAMENTO DO MOTOR CC no SIMULINK CONTROLE DE VELOCIDADE PELA ARMADURA carga nominal em tzero seg Prof Joel Rocha Pinto Va1 Velocidade Corrente Torque Eletromagnético If the gain is too low the output signal will be damped and attain equilibrium eventually after the disturbance occurs as shown below On the other hand if the gain is too high the oscillations become unstable and grow larger and larger with time as shown below 51 MUITÍSSIMO OBRIGADO POR COMPARTILHAR O VOSSO TEMPO CONOSCO ATÉ A PRÓXIMA PAZ E SAÚDE PARA TODOS ABRAÇOS Prof Joel Rocha Pinto