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).

Eixos de Simetria

polos salientes polos salientes polos não salientes

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 não salientes

Diagrama Fasorial – polos não salientes

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

Diagrama Fasorial – polos salientes

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

Torques de alinhamento e relutância Construção especial

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.

TORQUE DE ALINHAMENTO + RELUTÂNCIA

polo do estator em posição que

soma torque de alinhamento e

torque de relutância.