Slide - Aula 3 - Fund de Máquina de Corrente Contínua - 2023-2

Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Eletrˆonica de Potˆencia Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) Marcelo Suetake Departamento de Engenharia El´etrica Centro de Ciˆencia Exatas e de Tecnologia Universidade Federal de S˜ao Carlos mclsuetake@gmail.com Rev. 2019/2 Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 1 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Conte´udo da Aula 1 Modelagem Matem´atica 2 Caracter´ıstica Operacional 3 Quadrantes de Opera¸c˜ao Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 2 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Princ´ıpios de M´aquinas CC Modelagem Matem´atica ▶ V : Tens˜ao de armadura ▶ Vs: Tens˜ao da fonte ▶ R: Resistˆencia de armadura ▶ L: Indutˆancia de armadura ▶ E: Tens˜ao contraeletromotriz ▶ i: Corrente de Armadura ▶ J: Momento de In´ercia ▶ B: Constante de Atrito Viscoso ▶ Tc: Torque de Carga ▶ Tel: Torque Eletromagn´etico Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 3 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Princ´ıpios de M´aquinas CC Modelagem Matem´atica Equa¸c˜oes El´etricas V = R · i + L · di dt + E E = K · φ · ω Tel = K · φ · i Equa¸c˜oes Mecˆanicas J · dω dt = Tel − Tc − B · ω ▶ K: Constante construtiva da m´aquina CC ▶ φ: Fluxo eletromagn´etico Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 4 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Princ´ıpios de M´aquinas CC Modelagem Matem´atica Equa¸c˜oes El´etricas V = R · i + L · di dt + E E = K · φ · ω Tel = K · φ · i Equa¸c˜oes Mecˆanicas J · dω dt = Tel − Tc − B · ω Se o momento de in´ercia no eixo da m´aquina J for elevado, a varia¸c˜ao da velocidade angular ( dω dt ) tende a um valor muito reduzido. Logo, a tens˜ao contraeletromotriz torna-se aproximadamente constante em um per´ıodo pequeno de tempo. Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 4 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Caracter´ısticas Operacionais Velocidade Angular-Tens˜ao Contraeletromotriz Velocidade Positiva Velocidade Negativa E = K · φ · ω Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 5 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Caracter´ısticas Operacionais Velocidade Angular-Tens˜ao Contraeletromotriz Velocidade Positiva Velocidade Negativa A tens˜ao contra eletromotriz ´e diretamente proporcional `a velocidade da m´aquina de corrente cont´ınua (E = Kφω). Portanto, se a velocidade angular mudar de sentido, a tens˜ao contra eletromotriz tamb´em ter´a o seu sentido alterado. Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 5 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Caracter´ısticas Operacionais Motor/Gerador Corrente Positiva - Motor Corrente Negativa - Gerador Tel = K · φ · i Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 6 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Caracter´ısticas Operacionais Motor/Gerador Corrente Positiva - Motor Corrente Negativa - Gerador Uma MCC com alto momento de in´ercia apresenta uma velocidade aproximadamente constante em um intervalo pequeno de tempo. Portanto, a for¸ca contraeletromotriz tamb´em ser´a constante. Quando a corrente entra nos terminais positivo da for¸ca contraeletromotriz a MCC produz torque no sentido motor, uma vez que est´a consumindo potˆencia do circuito. Na situa¸c˜ao de corrente inversa, a MCC produz torque no sentido de frenagem (gerador), j´a que est´a fornecendo potˆencia ao circuito. Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 6 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Caracter´ıstica Operacionais Fonte de Tens˜ao: Fornecimento - Regenera¸c˜ao de Energia Fornece Energia Recebe Energia (Regenera¸c˜ao) Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 7 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Quadrantes de Opera¸c˜ao Do ponto de vista da m´aquina Aceleração (I) Frenagem (II) Aceleração (III) Frenagem (IV) Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 8 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Quadrantes de Opera¸c˜ao Do ponto de vista do conversor Fornecimento (I) Regeneração (II) Fornecimento (III) Regeneração (IV) Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 9 de 10 Modelagem Matem´atica Caracter´ıstica Operacional Quadrantes de Opera¸c˜ao Fim da Apresenta¸c˜ao Eletrˆonica de Potˆencia Universidade Federal de S˜ao Carlos Aula 03 - Fundamentos de M´aquina de Corrente Cont´ınua (Carga RLE) 10 de 10