TEMA 1 - MEIIIAutor: Fernando Gonçalves CorralFormação: Engenheiro Eletricista Local: Faculdades Integradas de Araraquara

(LOGATTI)

Profissão: Engenheiro Eletricista / ProfessorEmpresa: Bussola Soldas / ETEC – Matão –

Experiência: Manutenção – Bussola Indústria

Instrumentação – Nestlé

Projetos – Bussola Soldas

TEMA 1 - MEIIIAULA 1:•Motor BRUSHLESS DC e AC•Conhecer a estrutura•Analisar o funcionamento

Motor BrushlessO motor brushless DC (BLDC) é um motor síncrono de imã

permanente, ou seja, o campo magnético do estator gira na mesma frequência do campo magnético do rotor.

• São classificados em Brushless AC e Brushless DC;• Possuem enrolamento com uma, duas ou mais fases, localizado nas

ranhuras do estator.• O rotor é feito com imã permanente e serve como sistema de excitação.

A diferença entre eles é a forma de onda aplicada ao enrolamento de armadura e a distribuição do fluxo magnético gerado.

Motor Brushless ACÉ alimentado por formas de onda senoidal trifásica e opera no princípio

de campos girantes. Normalmente não é necessário uma técnica de controle para a posição do rotor quando são constantes a tensão e a frequência. (GIEIRAS; WING, 2002).

Motor Brushless DCUsam realimentação direta da posição angular do rotor, de modo que a

corrente de armadura seja comutada entre as fases do motor, em sincronismo exato com a posição do rotor (comutação eletrônica).

Características• Alto Rendimento;• Baixo volume e peso;• Baixo nível de ruído e vibração;• Faixa de rotação com torque constante;• Resposta dinâmica rápida;• Nível de eficiência varia de 85% a 90%;

“Colocar mais nas folhas que estão em casa!!!”

Imã PermanenteÉ de grande interesse que os imãs permanentes apresentem um elevado campo

coercitivo (impede a desmagnetização) e uma elevada indução remanente (fluxo magnético elevado) e baixo coeficiente de temperatura.

Os imãs de Neodímio (Nd), Samario-Cobalto (SaCo) e Neodímio-Ferro-Boro (NdFeBr) possui as características citadas mas seu custo ainda é um fator restritivo, devido ao fato da China ser o principal fornecedor mundial deste tipo de material.

Vantagens:• Aumento da eficiência do motor;• Redução do volume físico e melhor resposta dinâmica comparado com eletroímã;• Simplificação na manutenção e construção.

Estator - BLDCConsiste em lâminas de aço empilhadas com enrolamentos colocados

nas ranhuras. O estator se parece com o de um motor de indução porém, as terminações estão distribuídas de um modo diferente.

Uma ou mais bobinas são colocadas nas ranhuras para formar um certo número de pólos.

Estator - BLDCNo estator podemos encontrar duas formas de onda distintas da força

contra eletromotriz (FCEM) que diferem devido ao tipo de excitação.

Estator - BLDC

RotorO rotor é construído com imã permanente e tem diferentes números de

ranhuras, pólos e número de fases. Pode ser interno ou externo.O princípio de operação não se altera. A forma construtiva proporciona

alteração no torque e na relutância da máquina conforme a configuração dos imãs.

Rotor Imã de SuperfícieOs imãs são fixados na superfície por meio de cola epóxi ou Kavilor

Tape (KRISNAN,2009) o que impossibilita a operação do motor em altas rotações.

A posição dos imãs oferece:•Alta densidade de fluxo magnético no entreferro;•Redução na variação da relutância.

Rotor Imã inserido na SuperfícieReforça a robustez mecânica em comparação ao imã de superfície

propiciando a operação em altas rotações.

Rotor com Imã Interno• A robustez mecânica é maior que nos anteriores;• Aplicado diretamente em sistemas que exigem alta rotação;• Construção complexa, o que aumenta o custo.

Rotor Interno• Aplicado quando se exige alto torque em baixas rotações.• Pode-se utilizar um estator do motor de indução CA como armadura de

rotor do motor Brushless DC.(HERDERSHOT; MILLER, 1994).

Rotor Externo• Aplicado em sistemas que necessitam de alta velocidade e constante;• Fácil construção e baixo custo;• O enrolamento de armadura de um motor CC pode ser utilizado como

estator de um motor Brushless DC de rotor externo.

Sensor HallA comutação de um motor Brushless é controlada eletronicamente.

É importante saber a posição do rotor para entender qual enrolamento será energizado para criar a rotação do motor. A Posição do rotor é detectada usando sensores de efeito Hall incorporados no estator.

Sensor HallSempre que os pólos magnéticos do rotor passam perto dos sensores

Hall, gera-se um sinal alto ou baixo, indicando o pólo Norte ou Sul. Baseado na combinação destes três sinais do sensor de efeito Hall, a

sequência exata de comutação pode ser determinada.

Sensor HallPara simplificar o processo de montagem dos sensores Hall sobre o

estator, alguns motores podem ter o sensor Hall sobre o rotor, em adição ao rotor principal ímãs.

Com base na posição física dos sensores Hall, existem duas versões de saída. Os sensores Hall podem estar deslocados entre si 60º ou 120º.

Baseado nisso, o fabricante do motor define a sequência comutação, que deve ser seguida ao controlar o motor.

Acionamento com HallA operação de um BLDC baseia na interação entre o campo magnético do imã permanente e o campo eletromagnético dos enrolamentos.

Acionamento com HallQuando a bobina A é energizada, os pólos opostos do rotor e do estator

são atraídos um para o outro. Como resultado, o pólos do rotor se move para perto do pólo do estator que está energizado.

Acionamento com HallÀ medida que o rotor se aproxima da bobina A, B bobina é energizada.

À medida que o rotor se aproxima da bobina B, C bobina é energizada. Depois disso, uma bobina é ativada com a polaridade oposta.

Acionamento com HallO gráfico abaixo é repetido periodicamente para manter o giro do

motor.

Acionamento com HallAssim como o jumento corre atrás da cenoura, em um BLDC o rotor

corre atrás de o fluxo magnético.

Acionamento com Hall

Acionamento com Hall

Acionamento com Hall

Acionamento SensorlessO motor Brushless DC pode ser comutado através da monitoração da

força contra eletromotriz (FCEM) ao invés dos sensores de efeito Hall.

Acionamento Sensorless

Brushless de RelutânciaO motor síncrono de relutância (Syn-RM) não tem rotor de gaiola

como o motor de indução, imã permanente ou enrolamento de excitação de campo. Ele utiliza o princípio da relutância magnética.

Brushless de RelutânciaFUNCIONAMENTO:

Seu rotor de 4 pólos consiste apenas num núcleo laminado, sem gaiola. As lâminas do rotor possuem uma forma especial, com o objetivo de direcionar o fluxo, ou seja, elas encaminham o campo magnético dentro do rotor numa direção preferencial, para obter o necessário alinhamento. Quando o campo dentro do estator roda a uma determinada velocidade, o princípio da relutância faz com que o rotor siga o campo rotativo em sincronia, sem desfasamento.

Brushless de RelutânciaOs motores síncronos de relutância

apresentam um rotor inovador combinado com a tecnologia convencional do estator. O rotor não tem enrolamentos – ao contrário das concepções síncronas tradicionais – o que significa que as perdas no rotor são virtualmente eliminadas. Isto não só aumenta a eficiência como também garante que o rotor roda a frio, mantendo uma baixa temperatura dos rolamentos e aumentando significativamente a sua fiabilidade.

Brushless de Relutância

Brushless de RelutânciaA ITACO/REEL, empresa do Grupo KSB há cerca de 1 ano, especializada no desenvolvimento e fabrico de motores eléctricos e sistemas de automação, localizada em Itália, desenvolveu um motor síncrono, denominado “SuPremE”

Brushless de RelutânciaMotor Brushless de relutância de dupla excitação. Ele tem dois

enrolamentos no estator: um principal e um de potência que saõ colocados no estator de forma senoidal.

Brushless de RelutânciaO rotor é construído com imã “terra raras” (altamente relutante).

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