Controle de Velocidade em Motores Elétricos: Servodrivers e Encoders, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Elétrica

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CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI

Robson Braga de Andrade Presidente

DIRETORIA DE EDuCAÇÃO E TECNOLOgIA Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor de Educação e Tecnologia

SENAI-DN – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAgEM INDuSTRIAL

Conselho Nacional

Robson Braga de Andrade Presidente

SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor-Geral

Gustavo Leal Sales Filho Diretor de Operações

Lista de ilustrações

Figura 38 - Módulos do inversor .................................................................................................................................

Figura 39 - Interface do inversor.................................................................................................................................

Sumário

Servoacionamentos

A palavra servo é utilizada quando queremos ter uma pessoa que realize todas as nossas ordens. Se procurarmos a definição da palavra, encontraremos que remete a criado, servente ou servo do dever. Assim, podemos definir que a função do servo, neste caso, é responder a um comando externo.

O Servoacionamento é um conjunto formado por dois equipamentos principais: um deles é o servomotor, e outro é o servodriver (também denominado servoconversor). Alguns outros elementos, como o encoder, não serão citados neste momento. Estes elementos têm a capacidade de seguir fielmente uma referência, que pode ser de velocidade, torque ou posicionamento. Uma das grandes vantagens do servo, além das citadas anteriormente, é a repetibilidade e sua precisão em se tratando de posicionamento. Em se tratando do controle de velocidade, o importante não é apenas seguir a velocidade com erro zero, mas acompanhar suas bruscas variações em questão de milésimos de segundo, devendo também suportar nesse mesmo tempo uma excursão de zero até a máxima velocidade.

A Figura 51 ilustra bem um conjunto de servoacionamento, incluindo o servomotor e o servodriver.

Figura 51 - Conjunto de Servoacionamento Fonte: Omron, 2011. Estas são algumas das características fundamentais para o acionamento das máquinas do tipo operatrizes, dos tornos, CNC e outros tipos de máquinas, principalmente as embaladoras, etiquetadoras e envasadoras, entre outras.

4 ServoacionamentoS 65

4.2 ServodrIverS

Com desempenho superior e resposta rápida, as séries de servodrivers e servomotores CA possuem ampla gama de aplicações. Apresentamos algumas características destes tipos de equipamentos:

• Estes equipamentos possuem respostas rápidas, trabalhando com frequências de 400 Hz ou mais. Com altas velocidades de trabalho, os servomotores aceitam velocidades de até 5000 rpm, com precisão no posicionamento.
• Servomotores são equipamentos ótimos para trabalhar em altas velocidades e também onde necessitamos de um alto torque. Outra vantagem é que os servodrivers ocupam pouco espaço para atingir altas potências.
• A maioria dos servomotores utilizam classe de proteção IP67 (à prova de água, exceto nas partes de transmissão), podendo ser instalados em locais onde podem estar expostos à água, sendo necessário verificar se os cabos utilizados também possuem esta proteção; caso contrário, o risco de danos elétricos se aplica ao equipamento.
• Os modelos menores e mais novos já incorporam em sua própria construção eletrônica um processamento de energia regenerativa, ou seja, reutilizam a energia gerada pelo próprio motor. Já os equipamentos de maiores potências necessitam de uma resistência externa, dimensionada para o equipamento a fim de se utilizar esta funcionalidade.
• Os equipamentos possuem conexão para filtros de reatância CC, para controlar a emissão de correntes harmônicas, filtrando, assim, o sinal de entrada. Realizar o controle hoje em dia está mais simples, pois existem funcionalidades que vão se desenvolvendo com o tempo, e uma delas é a função de autoajuste (auto tuning), que pode ser realizada durante a operação normal do equipamento, sem necessidade de seleção de modo.

Além disso, podemos alterar os ganhos do servoacionamento em dois tipos de ajustes e o ganho pode ser alterado durante a mudança de cargas em plena operação. Nos modos de controle, podemos citar algumas funcionalidades disponíveis:

• Controle de velocidade (comandos através de entradas analógicas)
• Controle de posicionamento (comando através do trem de pulso)
• Controle de torque (comandos através de entradas analógicas)
• Ajuste para controle interno de velocidade (sem realimentação externa):
  • Controle de velocidade;

66 aUToMaÇÃo I ndUsTrIal

• Controle de posicionamento (trem de pulso);
• Controle de torque;
• Controle de posicionamento com os seguintes intertravamentos:
• Controle de velocidade (comandos através de entradas analógicas)
• Controle de torque (comandos através de entradas analógicas)
• Controle de velocidade com os seguintes intertravamentos:
• Controle de torque (comandos através de entradas analógicas)
• Controle de velocidade com parada de travamento em posição
• Controle de posicionamento (comando através do trem de pulso), com pulso proibido. As funcionalidades citadas permitem que utilizemos o servodriver para muitas aplicações. O servodriver geralmente possui display, disponibilizando para o usuário as informações de Velocidade do Campo, Comandos de Velocidade, Comandos de Torque, Número de pulsos a partir da origem, Ângulo elétrico, Sinais de Entradas e Saídas (I/O), Comando de Pulsos de Velocidade, Desvio de Posição, Taxa de Carga do Motor, Taxa da Carga Regenerativa, Taxa da Carga Resistiva Dinâmica, Pulsos do Encoder de Entrada, e Retorno de Campo da Contagem de Pulsos. Todos os equipamentos possuem comando manual, para rotação no sentido horário e anti-horário, bem como para a velocidade de rotação. Possuem também função para localização do ponto de origem, que pode ser utilizada para encontrar a origem do servodriver (fase “Z”). O ajuste de velocidade e torque pode utilizar sinais para controlar o valor inicial dos parâmetros, e os mesmos valores podem ser monitorados através de uma saída. O ajuste dos limites para o encoder absoluto pode ser alterado, e o servomotor pode obter o número de pulsos através do recurso de engrenagem eletrônica, que realiza o cálculo através da relação do número de engrenagens virtuais pelo número de pulsos do encoder. Este recurso pode ser utilizado em uma das seguintes situações:
• quando for necessário ajustar o posicionamento e a velocidade enquanto realizamos a sincronização de duas linhas;
• quando utilizamos um controlador com a frequência dos pulsos de comando, com limitação eletrônica para alcançar certas frequências;
• quando o movimento mecânico por pulso for menor que 0,01mm. O valor da engrenagem eletrônica pode ser definido através de parâmetros no servodriver.