robótica
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Solução de acionamento para motores BLDC: com coprocessador para maior desempenho sustentável Devido aos ímanes cada vez melhores, o motor CC sem escovas (BLDC) tornou-se o acionamento favorito para a gama de baixa e média potência, como os utilizados em acionamentos de ventiladores ou acionamentos e sistemas de posicionamento em máquinasferramentas.
“BL” em BLDC significa brushless, ou seja, sem um comutador mecânico, o que significa que a comutação deve ser habilitada por um sistema de sensores que deteta a posição do rotor. “CC” significa que a chamada tensão do link CC, uma tensão a partir da qual o conversor de frequência gera as 3 ondas sinusoidal, é uma tensão CC. Walter Hagner, Gestor de Vendas de Produtos da RUTRONIK, explica os grandes cálculos no nível do microcontrolador que são cruciais para uma condução suave, usando o microcontrolador Toshiba M4K e o seu Advanced Vector Engine Plus integrado como exemplo.
SELECIONE OS SINAIS PWM COM CUIDADO A corrente trifásica é gerada a partir da tensão CC por uma ponte de 6 transístores - controlada com sinais PWM (modulação por largura de pulso) - simulando
uma função sinusoidal e repassando-a para as 3 fases do motor. Um bom valor para os sinais PWM foi encontrado em cerca de 100 pulsos/meia onda. Se o número de pulsos selecionado for muito alto, isso tem uma influência negativa nas perdas de comutação. Como muita energia é então convertida nos transistores, isso prejudica a eficiência. Além disso, a energia eletromagnética irradiada aumenta, pois cada borda de comutação gera um grande espetro de frequência. Se, por outro lado, a frequência de comutação for muito baixa, é difícil simular uma tensão sinusoidal, uma exigência para um bom funcionamento. No motor são utilizadas 3 bobinas conetadas em configuração “estrela”, que possuem um ponto central comum. Essa configuração é chamada de circuito estrela, estrela ou Y. A segunda configuração típica é o circuito delta.
DETERMINAR A POSIÇÃO DO ROTOR PARA COMUTAÇÃO EXTERNA Ao usar um motor elétrico existem 2 requisitos básicos para o sistema de controlo: • Deve ser possível compensar a mudança no setpoint. Isso ocorre, por exemplo, quando a velocidade deve ser aumentada numa aplicação de ventilador porque a temperatura do conjunto que deve ser arrefecido aumenta inadvertidamente; • Deve ser possível controlar uma mudança de carga que surge, por exemplo, quando a espessura do material num centro de maquinagem aumenta, mas a velocidade deve ser mantida constante em qualquer caso. Como não há um comutador mecânico na configuração do motor BLDC, a comutação deve ser feita externamente. É importante saber a posição do rotor. Embora fosse possível, em princípio, forçar o rotor a uma posição energizando as bobinas mais importantes, isso levaria a sobrecargas mecânicas. Para máquinas-ferramentas com redutores a jusante, isso seria muito problemático.
Figura 1. Um motor BLDC é uma máquina síncrona com ímanes permanentes no rotor, que é acionado por 3 ondas sinusoidal com deslocamento de fase de 120 graus e gira na frequência da tensão aplicada às bobinas do estator. Fonte: Toshiba.
Figura 2. Exemplo de motor com os 6 transístores controlados pelos sinais PWM. Fonte: Toshiba.