Lista de Exercícios 2 (L2) - Batlab

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ACIONAMENTO ELETRÔNICO DE MOTORES
Professor: Marcio Luiz Magri Kimpara
Lista de Exercícios 2 (L2)
1) Um motor de indução de 400V, 50Hz, 4 polos, 1370rpm possui os seguintes parâmetros referenciados
ao estator:
A velocidade do motor é controlada através da amplitude da tensão de estator.
R S  2
Sabe-se que este motor aciona uma carga tipo ventilador ( TL  K  (1  s) 2 ) e
Rr'  5
quando operado com tensão nominal, fornece torque nominal na velocidade
X S  X r'  5
nominal. Calcule:
X m  80
a) A tensão terminal do motor e o torque para a velocidade de 1200 rpm
b) A velocidade e torque do motor quando a tensão aplicada é de 300V
2) Comente sobre as características do controle de velocidade do motor de indução quando realizado por
meio do controle da frequência da tensão de alimentação do estator. Esboce uma família de curvas para o
gráfico de torque x velocidade para diferentes frequências.
3) Considere o controle de um motor de indução de rotor bobinado através da variação da resitência
rotórica. Sabendo que o MIT tem 4 polos, Vn=230V, f=60Hz (379,9911rad/s), Rs= 0.1 ohm, Rr=0.1 ohm,
Ls=0.002 Henry, Lr=0.02 Henry, faça Rext variar de 0.1 a 0.5 ohm e plote a família de curva torque x
escorregamento utilizando o MATLAB.
4) Esquematize por meio de diagrama de blocos e explique a função de cada bloco para a estratégia de
controle escalar (V/f) para o motor de indução trifásico.
5) Durante uma rotina de inspeção em uma indústria, um oscoloscópio foi conectado em uma das fases de
saída de um inversor apresentando a medição conforme a figura abaixo. Sabendo-se que este inversor
utiliza a estratégia de controle escalar em malha aberta para fazer o acionamento deste motor e que
medição feita quando a rotação no eixo era de 1.455 rpm:
a.
Quanto a forma de onda lida no osciloscópio, pode-se dizer que o inversor está fornecendo a
alimentação adequada ao motor? Porque?
b.
Determine o valor do escorregamento.
Dados de placa do motor:
0
escala vertical: 223,8V/div
escala horizontal: 5ms/div
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Tensão: 380Vrms
Frequência: 60Hz
Pólos: 4
ɳ = 80%
Corrente nominal: 7.9A
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6) Compare o controle vetorial com o controle escalar para o motor de indução.
7) No controle escalar, qual o objetivo de manter a relação V/f constate?
8) Comente sobre o princípio básico do controle vetorial
9) Esquematize por meio de diagrama de blocos e explique a função de cada bloco para a estratégia de
controle vetorial direto com estimador de fluxo para o motor de indução trifásico.
10) Explique em que situação o motor de indução entra em cada uma das regiões da figura abaixo
11) No controle vetorial, qual componente da corrente é responsável pela geração do torque?
12) No controle vetorial direto, quais cite 2 maneiras de se obter o fluxo no rotor e comente sobre as
vantagens e desvantagens de cada método.
13) Um motor acionado através do controle vetorial tem, num determinado instante, correntes de
referência no eixo síncrono que formam um vetor de corrente do estator (Is) de magnitude 5.4A conforme
a figura abaixo. Determine o módulo das correntes de referência para o inversor (ia*, ib* e ic*) sabendo
que neste instante a posição do fluxo do rotor em relação ao eixo d do referencial bifásico fixo é de 20°.
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14) Compare o acionamento da máquinas CC com o acionamento de máquinas CA.
TESTE SEU CONHECIMENTO - QUESTÕES DE CONCURSOS / ENADE
* As questões a seguir foram retiradas exatamente como apareceram no caderno de questões dos
concursos
1) (CESGRANRIO) QUESTÃO N° 42 - Concurso Petrobrás 2010 - Engenheiro (a) de Equipamentos Junior
- Elétrica - Prova 6
No acionamento de máquinas de indução, estão disponíveis várias tecnologias com objetivos diversos.
Entre eles, situa-se a redução da corrente de partida de motores de elevada potência através da
diminuição da tensão de alimentação de maneira controlada, com o auxílio de conversores estáticos de
potência (CEP). A figura acima apresenta o circuito simplificado de partida de um motor trifásico conectado
em Y, acionado através de um CEP, onde, através da variação de α, ângulo de disparo dos tiristores Tk (k
=1, 2, ..., 6), a tensão, nos terminais da máquina, pode ser controlada. O conversor é alimentado por uma
tensão trifásica e equilibrada de fases R, S e T. Nesse contexto, o circuito acima representa o
acionamento do motor através de um(a)
(A) conversor CA-CC.
(B) conversor step down.
(C) chave estrela-triângulo.
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(D) inversor de frequência.
(E) soft starter
2) (NCE-UFRJ) - Concurso Eletronuclear 2006 - Engenheiro (a) Eletricista
Um motor de indução trifásico de gaiola aciona uma carga de conjugado constante. Se ocorrer uma
redução simultânea da amplitude e da frequência da tensão de alimentação, ambas na mesma proporção,
o seu conjugado:
(A) reduzirá na mesma proporção da redução;
(B) reduzirá no quadrado da proporção da redução;
(C) não alterará;
(D) aumentará no inverso da proporção da redução;
(E) aumentará no quadrado do inverso da proporção da redução.
3) (CEMIG) - Concurso 2002 - FUMARC/Operação do Sistema
O conjugado máximo desenvolvido por um motor de indução é independente:
(A) do valor da resistência rotórica;
(B) da tensão aplicada em seus terminais;
(C) da reatância de dispersão do rotor;
(D) do valor da resistência de estator;
4) (CESGRANRIO) - Concurso Petrobrás 2006 - Engenheiro(a) de equipamentos pleno - Elétrica
Nas últimas décadas do século XX, com o desenvolvimento de dispositivos de eletrônica de potência e
com o advento de microcontroladores de baixo custo, foi possível implementar técnicas de controle de
velocidade e posição de motores de indução com elevado desempenho dinâmico. Essas técnicas são
classificadas como técnicas de controle vetorial. Nesta perspectiva, assinale a afirmação correta.
(A) Com as técnicas de controle vetorial, os motores de indução podem apresentar um desempenho
dinâmico equivalente ao desempenho dinâmico dos motores de corrente contínua.
(B) As técnicas de controle vetorial mantêm, essencialmente, a razão entre o módulo da tensão de
alimentação e a freqüência de alimentação constante, sendo conhecidas também como controle V/f
constante.
(C) As técnicas de controle vetorial não são aplicáveis aos motores síncronos, sendo exclusivas dos
motores de indução.
(D) Por mais precisas que sejam as técnicas de controle vetorial, o desempenho dinâmico de um motor de
corrente contínua ainda não pode ser superado pelo apresentado pelas máquinas de indução.
(E) O SCR ou tiristor é o dispositivo de eletrônica de potência mais empregado nos sistemas comerciais de
controle vetorial para motores de indução.
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5) (CESPE-UNB) - Concurso Petrobrás 2004 - Engenharia Elétrica
Com relação ao acionamento de um motor de indução trifásico com rotor em gaiola mostrado na figura
abaixo, julgue os itens seguintes:
I. Esse acionamento permite variar a velocidade de rotação do campo magnético girante do estator e, com
isso, a velocidade de rotação do rotor.
II. Com esse acionamento, a aplicação de tensão inferior à tensão nominal do motor produzirá,
necessariamente, redução do conjugado desenvolvido pela máquina proporcional ao quadrado da tensão
aplicada por fase.
Podemos afirmar que:
(A) I e II são falsas
(B) apenas I é verdadeira
(C) apenas II é verdadeira
(D) I e II são verdadeiras
6) (CESGRANRIO) - Concurso Petrobrás 2010 - Engenharia Elétrica
Um motor de indução bobinado deverá ser empregado para acionar uma carga com conjugado de partida
elevado e constante. É sabido que o conjugado máximo do motor é suficiente para atender a essa carga e
que ele se encontra perto de sua velocidade síncrona. Para acionar essa carga sem alterar o valor do
torque máximo do motor, deve-se
(A) partir o motor com tensão reduzida e aumentá-la a medida que a velocidade do motor se aproxima da
velocidade de regime.
(B) partir o motor com velocidade reduzida e aumentá-la linearmente, até que seja atingida a velocidade
de regime.
(C) aplicar tensão nos terminais do motor com frequência acima da frequência nominal
(D) curto-circuitar os terminais do motor, de modo a diminuir a resistência de partida, e abrir os terminais
ao alcançar a velocidade de regime.
(E) aumentar a resistência do rotor do motor no momento da sua partida, reduzindo-a, gradativamente até
chegar à velocidade de regime.
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7) (IFAL) - Concurso Público - Docente 2011 - Eletrotécnica
8) (COPEL) - Concurso Público - COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA 2011
QUESTÃO 40 - Conversores de frequência, também denominados “inversores de frequência”, em uma
primeira etapa, convertem tensão alternada senoidal de alimentação em tensão contínua e, em uma
segunda etapa, convertem tensão contínua em tensão alternada senoidal com amplitude e frequência
variáveis. Sobre esse tipo de conversor, considere as seguintes afirmativas:
1. Os inversores de frequência, por serem dispositivos dotados geralmente de um circuito retificador a
diodos, comportam-se como carga não linear, gerando harmônicas e tornando necessário o uso de filtros.
2. Após a desernegenização (da rede elétrica de alimentação) dos inversores de frequência, deve-se
aguardar um tempo adequado para o manuseio dos mesmos, a fim de evitar risco de choque elétrico, uma
vez que eles constituem dispositivos dotados de capacitor de filtro.
3. Escalar, Vetorial Sensorless e Vetorial com Encoder são técnicas de controle empregadas nos
inversores de frequência.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
b) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
c) As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
9) (ENADE 2011) - ENGENHARIA GRUPO II
QUESTÃO 33 Uma instalação elétrica possui motor de indução trifásico (60Hz) com 6 polos e com
escorregamento nominal de 0,05. Considerando que esse motor é alimentado na sua tensão e frequência
nominais, analise as afirmações abaixo.
I. Esse motor em vazio (sem carga mecânica no seu eixo) gira a, aproximadamente, 1 800 rpm.
II. Esse motor com carga mecânica nominal colocada no seu eixo gira com velocidade de,
aproximadamente, 1 140 rpm.
III. A frequência das correntes que circulam nos enrolamentos do rotor, na condição de operação nominal,
é, aproximadamente, igual a 3Hz.
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IV. Se esse motor, alimentado inicialmente na sequência de fases A, B, C, for alimentado na sequência de
fases C, A, B, terá o sentido de rotação do seu rotor invertido.
É correto apenas o que se afirma em:
(A) I.
(B) III.
(C) I e IV.
(D) II e III.
(E) II e IV.
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