Motores dc

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
LABORATÓRIO DE CONTROLE (PEE/COPPE)

RELATÓRIO TÉCNICO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA

INTRODUÇÃO AO FUNCIONAMENTO E AO ACIONAMENTO DE MOTORES DC

André Euler Torres
Orientador: Prof. Liu Hsu
Revisão: José Paulo V. S. da Cunha
Janeiro de 1995
Última revisão: 21 de abril de 2004

I − INTRODUÇÃO

Com a evolução da automação, que se encontra emprocesso acelerado, precisa−se a
cada dia ultrapassar novos obstáculos. Um dos sonhos dos cientistas, que até algum tempo
era considerado ficção mas que começa a se tornar realidade é a criação de um robô bípede,
imagem do próprio homem.

Contudo, isso ainda é tarefa árdua e que encontra muitos

obstáculos a serem transpostos. Pode−se citar, por exemplo, um problema ainda sem solução
completa masque já está em estudo: como equilibrar este robô? Como poderia uma máquina
bípede se manter de pé ou até andar? Analisando−se esta questão mais a fundo vê−se que o
robô, bem como um foguete de lançamento de satélites, comporta−se como um pêndulo
invertido. Assim, caso a técnica de controle de pêndulos invertidos fosse dominada poderia
se dizer que o controle do equilíbrio do robô não estariamuito longe de ser conseguido.
Aqui se coloca este trabalho: implementar o controlador de um pêndulo invertido
simples, isto é, com apenas um grau de liberdade. O tema foi proposto e defendido por Lin
Jwo Min (1994).
Este relatório descreve o funcionamento e o controle de um servomotor DC. Um
motor deste tipo será usado no acionamento do pêndulo. Enfatiza−se o controle do torque
que o motorfornecerá ao pêndulo.

II − CLASSIFICAÇÕES BÁSICAS DE MOTORES DC

Segundo KUO [1] há alguns anos os servomotores do tipo AC eram os mais utilizados
para fins de controle onde pequenos servomotores eram necessários. Os motores AC foram
sendo substituídos pelos servomotores DC, que apesar de mais caros e de geralmente
exigirem manutenção mais freqüente, demonstraram ser mais vantajosos pelosseguintes
aspectos: maior facilidade de controle, especialmente de posição e características mais
lineares. Atualmente a tendência volta a se inverter levando a uma substituição dos motores
DC por AC, mas ainda se usam os servomotores DC em larga escala.

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Os motores DC são classificados em várias categorias, de acordo com a forma de
produção do campo magnético e conforme o projeto econstrução da armadura. De maior
interesse é a classificação quanto à forma de produção do campo magnético, sendo
classificados como Motores de Fluxo Magnético Variável e Motores de Fluxo Magnético
Constante.

II.1 − Motores de Fluxo Magnético Variável:

O campo magnético é produzido pelo enrolamento de campo que é conectado a fontes
externas, e pode ser classificado em Campo Série (figura1)e Campo Independente (figura 2),
dentre outras categorias (e.g., shunt e composto).

Campo Série: O Fluxo magnético é proporcional a corrente de campo, assim tem−se
uma relação não−linear entre corrente de armadura, torque e velocidade. São usados em
aplicações onde são necessários torques grandes em velocidades baixas.

Campo Independente: O fluxo magnético é independente da corrente dearmadura,
tornado o controle do motor bastante flexível.

Figura 1 − Campo série.

Figura 2 − Campo Independente.

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II.2 − Motores de Fluxo Magnético Constante:

São conhecidos como motores de Ímã Permanente (PM − Permanent Magnet), pois o
campo magnético é constante e produzido por um ímã permanente, gerando características de
torque, de corrente e de velocidade bastante lineares.Com o desenvolvimento da tecnologia de terras raras tornou−se possível fabricar ímãs
com grande campo magnético, permitindo a obtenção de relações torque/volume muito altas.
Outras tecnologias recentes têm tornado as partes mais delicadas (escovas e comutadores)
praticamente livres de manutenção.

Produziram−se também motores com rotores sem

enrolamento e com inércia muito baixa,...
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