Este documento descreve um projeto de um inversor de baixo custo para motores monofásicos. Apresenta uma análise teórica do motor de indução monofásico e estratégia de controle, além de circuitos propostos para o inversor e resultados experimentais obtidos. Conclui que a viabilidade econômica do acionamento de motores monofásicos por inversor foi verificada, com redução de custos de 33% em relação a um inversor trifásico.

1. Universidade Federal de Itajubá Projeto de um inversor VSI de baixo custo para motores monofásicos Aluno: Arao Hayashida Filho Número:13401

2. Tópicos: Análise teórica do motor de indução monofásico Estratégia de controle Circuito proposto para o inversor Resultados experimentais Conclusões Agradecimentos

3. Fig. 3 - Circuito equivalente Circuito Equivalente do Motor Monofásico Eq. 3 - FMM no estator Eq. 4 – Escorregamento no mesmo sentido do rotor Eq. 5 – Escorregamento no sentido contrário ao do rotor

4. Fig. 4a-Circuito equivalente aproximado Eq. 10 à Eq. 12-Relações obtidas no equivalente de Thévenin Fig. 4b-Circuito equivalente aproximado Circuito Equivalente do Motor Monofásico

5. Fig. 5 -Relação Vxf Estratégia de controle Eq. 14 -Torque Eletromagnético Eq. 12 -Tensão no equivalente de Thévenin Tabela 1 – Resultados do ensaio com o motor r 1 r 2 x 1 x 2 X m 8,20Ω 12,86Ω 7,54Ω 7,54Ω 57,56Ω

6. Fig. 6- Diagrama em blocos Diagrama de blocos -CPU: Microcontrolador AVR 8 bits: ATMEGA48 -Driver para IGBT’s: IR 2110 -Circuito de Dead Time: Comparadores de tensão -Acionamento dos enrolamentos por IGBT’s em meia ponte H

7. Implementação Fig. 7a – Vista frontal Fig. 7b – Vista lateral

8. Fig. 8 - Dobrador de tensão Fig. 9 - Circuito de tempo morto Circuitos Desenvolvidos A retificação da concessionária de energia é feita por meio de um dobrador de tensão, com dois diodos, onde D1 conduz no semiciclo positivo e D2 no negativo O tempo morto é gerado por meio de um comparador de tensão para cada IGBT da meia ponte H.

9. Fig. 11 - Etapa de potência – enrolamento principal Circuitos Desenvolvidos – Etapa de Potência Neste circuito, cada enrolamento é acionado por dois IGBT’s, conectados ao circuito de tempo morto por meio de um circuito integrado, do tipo driver para MOSPower e/ou IGBT, que é o IR2110 da International Rectifier [6].

10. Fig. 12 -Fluxograma dos modos de operação Modos de operação

11. Fig. 13 -Tensão de saída a 30Hz Fig. 15 -Corrente de saída a 30Hz Resultados experimentais a 30Hz -Canal 1 – Tensão no enrolamento principal -Ponta de prova 1:10 -Canal 2 – Tensão obtida com filtro passa-baixas digital sob o sinal do Canal 1 -Canal 1 – Corrente no enrolamento principal -Obtida com resistor de 0,22Ω em série com o enrolamento principal

12. Fig. 14 -Tensão de saída a 60Hz Fig. 16 -Corrente de saída a 60Hz Resultados experimentais a 60Hz -Canal 1 – Tensão no enrolamento principal -Ponta de prova 1:10 -Canal 2 – Tensão obtida com filtro passa-baixas digital sob o sinal do Canal 1 -Canal 1 – Corrente no enrolamento principal -Obtida com resistor de 0,22Ω em série com o enrolamento principal

13. Comparações de custos da solução monofásica Tabela 3 – Custos do inversor monofásico e trifásico Nesta comparação, exceto o dissipador que poderá ser mais barato que na implementação proposta, fica claro que a solução trifásica no bloco de potência têm um custo maior.

14. Conclusões A viabilidade econômica do acionamento do motor de indução monofásico por inversor de frequência foi verificada, onde o custo dos componentes de um inversor trifásico foi muito maior que o monofásico proposto neste artigo. Comparando estes dois inversores, obteve-se para o monofásico, uma redução de custos de 33%. Agradecimentos Ao professor Ângelo José Junqueira Rezek, que contribuiu cedendo as instalações do laboratório de máquinas elétricas para a realização dos ensaios no motor monofásico.