Atuadores 2006 2

Atuadores
Grandes movimentos(milímetros a metros):
• motores elétricos
• cilindros e motores hidráulicos

Pequenos movimentos (nanômetros a milímetros):
• atuadores eletromagnéticos (voice coil, solenóide)
• piezelétrico
• SMA (liga metálica com memória de forma)
• atuadores capacitivos, magneto-estrictivo, hidráulicos

Atuadores Eletromagnéticos
F
Princípio de funcionamento: lei de Lorentz

I

F=IxB
Motor de corrente contínua (CC)

B

Núcleo de ferro

aumenta o fluxo magnético

(elevada permeabilidade magnética)

Enrolamentos no rotor

comutação através de escovas

Motor CC
Torque, velocidade e potência
Torque x velocidade

Potência

Motor de corrente contínua sem escovas (brushless)

Enrolamentos no estator e imãs permanentes no rotor sensores de posição no rotor para comutação no estator

geração de calor

Características de torque x velocidade angular

Motor brushless

Principais problemas nos 2 tipos de motores
Motor CC
Uso de escovas: desgaste, produção de detritos e centelhamento.
Enrolamento no rotor: aquecimento devido a perdas nos condutores elétricos e conseqüente aquecimento dos componentes mecânicos ligados ao eixo do motor.
Motor Brushless
Imãs permanentes no rotor: passível de desmagnetização quando submetido a correntes elétricas ou temperaturas elevadas.
Torque de retenção devido aos imãs permanentes, quando acionado com formas de ondas quadradas ou trapezoidais. Desaparece quando acionado com forma de onda senoidal (difícil de implementar). Dimensionamento
Torque, rotação, inércia do rotor, potência, dimensões, massa, etc.
Constante de tempo: inércia de massa do sistema mecânico e rigidez do atuador.
Constante de tempo do controlador: pelo menos a metade da constante de tempo mecânica (na prática, 10 a 20 vezes menor)
Casamento de inércias: inércia da carga = inércia do motor potência do motor pelo menos 2 vezes a potência da carga.
Taxa de potência: PR =T2/J (W/s)
Significa: quão rápido o motor consegue acelerar sua própria inércia