O documento discute princípios de máquinas elétricas, incluindo: (1) fundamentos de máquinas de corrente contínua, (2) regra da mão direita para força magnética, (3) tensão induzida em espiras rotativas, e (4) transformação de sistemas trifásicos em bifásicos usando a transformada de Clarke.
4. Regra da Mão Direita
Mão Direita
GERADOR
f J B
F i l B
5. Espira Rotativa Entre dois Pólos Curvos
f J B
F i l B
Vetor resultado
Força F
primeiro vetor
Campo B
Mão Direita
GERADOR
segundo vetor
Comprimento l
e
v B l
15. Ajustando a Tensão de Armadura
1.
O Aumento de VA causa um aumento de IA
2.
Aumentando IA aumenta o
3.
Aumentando
4.
O aumento de
ind
(
ind> load)
ind
ind
K
aumenta
IA
VA
IA
EA
K
aumenta EA
5.
Aumentando EA cai
IA I A
6.
Caindo IA cai
até
ind
VA
EA
RA
ind= load
em um
maior
EA
RA
16.
17.
18. Variáveis de entrada e de saída
Malha aberta
Corrente de
Campo
Torque da
Carga
Tensão de
Armadura
Motor CC
Velocidade
do Eixo do
Motor
19. Variáveis de entrada e de saída
Malha fechada
Corrente de
Campo
(constante)
Torque da
Carga
Referência
de
velocidade
Motor CC
Controlador
Velocidade
do Eixo do
Motor
Tensão de
Armadura
Pensar no diagrama de blocos do Sadowski
20. Variação da Carga e Controle da Velocidade
1. Máquina CC – malha aberta
2. Máquina CC – malha controle PI
22. O campo magnético girante [1]
Dois campos magnéticos tendem a se alinhar
Correntes defasadas de 120º
iaa ' (t ) = I M × ( × - 0°)
sen
t
A
ibb ' (t ) = I M × ( × - 120°) A
sen
t
icc ' (t ) = I M × ( × - 240°) A
sen
t
49. Aplicação Mecânica da Transformada
v qd 0
K s v abc
PR
PR
t
Plano de Referência
cos
v qd 0
cos
2
3
2
3
1cos 2 60t 30
1cos 2 60t 30 120
2
2
2
sin
sin
sin
3
3
3
1cos 2 60t 30 120
1
1
1
v abc
2
2
2
Ks
0,866
v qd 0
cos
0,500
0, 000
57. Elementos Resistivos
v abcs
v qd 0 s
rs i abcs
K srs K s
1
i qd 0 s
rs
1
0
rs
0
rs
0
0
K s rs K s
0
0
rs
vqs
v qd 0 s
K s rs K s
1
i qd 0 s
rs
0
0
iqs
vds
0
rs
0
ids
v0 s
0
0
rs
i0 s
58. Elementos Indutivos
v abcs
v qd 0 s
dλ abcs
dt
Ks
d λ qd 0 s K s
dt
d
v qd 0 s
Ks
1
Ks
dt
1
λ qd 0 s
Ks
1
d λ qd 0 s
dt
59. d
v qd 0 s
Ks
Ks
1
λ qd 0 s
dt
cos
Ks
Ks
d Ks
1
dt
d Ks
dt
1
2
sin
3
1
2
Ks Ks
1
d λ qd 0 s
t
dt
cos
2
3
cos
2
3
sin
2
3
sin
2
3
0 1 0
1 0 0
0 0 0
1
2
1
2
sin
cos
0
sin
2
3
cos
2
3
0
sin
2
3
cos
2
3
0
60. d
v qd 0 s
Ks
Ks
1
dt
λ qd 0 s
Ks Ks
1
d λ qd 0 s
0
v qd 0 s
1 0
qs
1 0 0
1 0 0
ds
0 1 0
0s
0 0 1
0
0 0
λ dqs
dt
d
qs
dt
d ds
dt
d 0s
dt
dλ qd 0 s
dt
d
vqs
ds
vds
v0 s
qs
d
0s
dt
qs
dt
d ds
dt
62. d
i qd 0 s
Ks
i dq 0 s
Ks
dt
q qds
qqs
q dqs
iqs
ids
i0 s
qds
qqs
dq0 s
dt
qds
q0 s
dqqs
dt
dqds
dt
1
q qd 0 s
Ks Ks
1
d q qd 0 s
dt
dq qd 0 s
dt
Ks
d Ks
dt
1
0
1 0
1 0 0
0
0 0
63. vas
rs ias
vas
d
as
dt
ias
dqas dt
vbs
rs ibs
vbs
d
bs
dt
ibs
dqbs dt
vcs
rs ics
vcs
d
cs
dt
ics
dqcs dt
vqs
rs iqs
vds
rs ids
v0 s
rs i0 s
vqs
vds
v0 s
d
ds
qs
d 0s
dt
qs
dt
d ds
dt
iqs
ids
i0 s
qds
qqs
dq0 s
dt
dqqs
dt
dqds
dt
64. Enrolamento trifásico com indutâncias
mútuas
rs
rs
Ls
0
0
0
0
rs
0
0
rs
Ls
M
M
M
Ls
M
ics
vcs
M
M
Ls
rs
rs
Ls
M
Ls
vbs
M
M
Ls
vas
rs
ias
ibs
65. Ls
Ls
M
M
M
M
Ls
M
M
Ls
Ls
K sLs K s
1
M
0
0
0
Ls
M
0
0
0
Ls 2 M
rs
vas
vasR
vasL
vbs
vbsR
vbsL
vcs
vcsR
vcsL
ids
vds
Ls M iqs
Ls M ids
vqs
vqsR
vqsL
qs
rs iqs
vds
vdsR
vdsL
rs ids
v0 s
v0 sR
v0 sL
r0i0 s
ds
d ds
qs
dt
Ls 2 M i0 s
0s
d
qs
dt
Ls
M
66. cos
2
3
cos
2
3
2
sin
3
Ls
cos
sin
2
3
sin
2
3
1
2
LS cos
2
Ls
L sin
3 s
LS cos
1
2
M
1
2
2
3
M cos
M cos
2
M sin
M sin
3
1
1
1
L
M
M
2 S 2
2
M cos
2
3
LS cos
2
Ls
L sin M sin
3 s
1
L M
2 S
LS sin
LS M cos2
Ls
2
L M cos sin
3 S
LS M sin
0
0
0
0
0
0
3
L 3M
2 S
0
0
0
LS M
0
0
LS 2 M
Ls
sin
2
3
sin
2
3
1
cos
2
3
sin
2
3
1
LS cos
M in
2
3
LS sin
M cos
1
cos
2
3
M cos
M sin
2
3
M cos
2
3
M sin
1
1
1
M
L
M
2
2 S 2
M cos
2
cos
3
1
L M cos
2 S
3
L M
2 S
LS M
0
2
3
cos
M
M
2
M sin
3
1
L M
2 S
3
L M
2 S
Ls
2
3
M
Ls
M
LS M cos2
1
L M cos
2 S
2
Ls
3
Ls
M
2
3
M cos
M sin
3
2
3
2
3
LS sin
3
1
L M
2 S
LS M cos2
2
3
2
3
LS cos
LS M sin
1
L M cos
2 S
2
3
2
3
2
3
2
3
cos
sin
cos
2
3
2
3
cos
2
3
sin
cos
2
3
cos
2
3
1
sin
2
3
1
sin
2
3
1
1
sin
2
3
1
sin
2
3
1
LS M cos sin
2
3
2
3
LS cos
2
M sin
LS sin
3
1
1
1
M
M
L
2
2
2 S
cos
2
3
2
cos
3
M cos
LS M sin
2
3
2
3
cos
LS M sin 2
LS M sin 2
2
3
1
L M sin
2 S
1
L M sin
2 S
2
3
LS M sin
LS M sin 2
1
L M sin
2 S
2
cos
3
2
3
2
3
2
3
LS M cos
LS M cos
2
3
LS M cos
2
3
LS M sin
LS M sin
2
3
LS M sin
2
3
3
L 3M
2 S
69. λ abcs
λ dq 0 s
L s i abcs
K sLs K s
Lls
Ls
Lls
1
Lls
3
Lms
2
0
indutância de magnetização
1
Lms
2
1
Lms
2
Lms
0
indutância de dispersão
Lms
i dq 0 s
1
Lms
2
Lls
K sLs K s
Lls
1
Lms
2
Lms
1
Lms
2
1
Lms
2
1
Lms
0
Lls
3
Lms
2
0
0
0
Lls
70. d
qs
vqs
rs iqs
ds
vds
rs ids
ds
v0 s
rs i0 s
vqr
rr iqr
r
dr
vdr
rr idr
r
qr
v0 r
rr i0 r
dt
d ds
dt
d 0s
dt
d
d 0r
dt
qs
Lls iqs
LM iqs iqr
ds
Lls ids
LM ids idr
0s
Lls i0 s
qr
Llr iqr
LM iqs iqr
dr
Llr idr
LM ids idr
0r
Llr i0 r
qr
dt
d dr
dt
72. Equações de estado – Parte Eletromagnética
í
d
d
ï
ï vqs = ri + w (Ll i + LM (i + i¢ )) + Ll (i ) + LM
(i + i¢)
s qs
s ds
ds
dr
s
qs
qs
qr
ï
ï
dt
dt
ï
ï
ï
ï v = ri - w L i + L (i + i¢ ) + L d (i ) + L d (i + i¢ )
ì ds
( ls qs M qs qr ) ls dt ds M dt ds dr
s ds
ï
ï
ï
ï
ï v = ri + L d (i )
ï 0s
s 0s
l
s
0s
ï
dt
ï
î
í
d
d
ï ¢
ï vqr = ri + (w - wr )(Ll i + LM (i + i¢ )) + Ll (qr )+ LM
¢¢
¢ dr
¢
¢ i¢
(qs +
i
r qr
r
ds
dr
r
ï
ï
dt
dt
ï
ï
ï
ï v¢ = ri - ( - w ) L ¢i¢ + L (i + i¢ ) + L ¢ d (i¢ ) + L d (i +
¢¢
w
ì dr
r dr
r ( l qr
r
M
qs
qr )
l
r
dr
M
ds
ï
dt
dt
ï
ï
ï
ï v ¢ = ri + L ¢ d (i¢ )
¢¢
ï 0r
r 0r
l
r
0r
ï
dt
ï
î
i¢)
qr
i¢ )
dr
73. Equações de estado – Parte
Eletromagnetomecânica
í dwr æ öæ ö
ï
ïJ
ç3÷çP ÷LM (qsi ¢ - i i ¢ )- T L
= ç ÷ç ÷ i dr
ï
ds qr
ç2øè 2 ø
ï dt
è ÷ç ÷
ï
ì
ï
ï w = dqr
ï r
ï
dt
ï
î
74. Equações de estado [1]
&
U = A X + BX
&
X = B - 1 (U - A X )
é qs ù
v
ê ú
ê ds ú
v
ê ú
ê 0s ú
v
ê ú
v
U = ê qr¢ ú
ê ú
ê ú
v
ê dr¢ ú
ê ú
ê 0r¢ ú
v
ê ú
êL ú
T
ë û
éqs ù
i
ê ú
êds ú
i
ê ú
ê0s ú
i
ê ú
i
X = êqr¢ ú
ê ú
ê ú
i
êdr¢ ú
ê ú
ê0r¢ ú
i
ê ú
ê rú
w
ë û
•
éqs ù
i
ê ú
êds ú
i
ê ú
ê0s ú
i
ê ú
& i
X = êqr¢ ú
ê ú
ê ú
i
êdr¢ ú
ê ú
ê0r¢ ú
i
ê ú
ê rú
w
ë û
75. Equações de estado [2]
&
U = A X + BX
&
X = B - 1 (U - A X )
é
r
w (Ll + LM )
0
0
s
s
ê
ê w (Ll + LM )
r
0
- wLM
s
s
ê
ê
0
0
r
0
s
ê
ê
0
0
r¢
(w - wr )LM
ê
r
A = ê
ê (w - w )L
0
0 - (w - wr )(Ll ¢ + LM
r
M
ê
r
ê
ê
0
0
0
0
ê
êæ öæ ö
æ öæ ö
êç3÷çP ÷LM i ¢ - ç3÷çP ÷LM i ¢ 0
0
÷ç ÷ dr
ç ÷ç ÷
ç ÷ç ÷
ç ÷ç ÷
êç2øè 2 ø
è
è2øè 2 ø qr
ë
wLM
0
0
(w - wr )(Llr + LM
¢
)
r¢
r
r
s
0
)
0 0ù
ú
0 0ú
ú
0 0ú
ú
ú
0 0ú
ú
0 0ú
ú
ú
0 0ú
ú
ú
0 0ú
ú
û
76. Equações de estado [3]
&
U = A X + BX
&
X = B - 1 (U - A X )
é M + Ll
L
0
0
s
ê
ê 0
LM + Ll 0
s
ê
ê 0
0
Ll
s
ê
B = ê LM
0
0 LM
ê
ê 0
LM
0
ê
ê 0
0
0
ê
ê
0
0
ê 0
ë
LM
0
0
0
LM
0
0
0
0
+ Ll ¢
r
0
0
0
LM + Ll ¢
r
0
0
0
Ll ¢
r
0
0
0
0ù
ú
0ú
ú
0ú
ú
0ú
ú
0ú
ú
0ú
ú
ú
- Jú
û