Eletrônica de potencia Aula 11 - Chopper 4 quadrantes e aplicações

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
EEN502.1
FUNDAMENTOS DE 
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
AULA 11 – CHOPPER 4 QUADRANTES E ACIONAMENTOS
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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE 
MOTORES CC
Prof. Robson Bauwelz Gonzatti 2
• Circuito equivalente de motores CC com 
excitação independente:
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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE 
MOTORES CC
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• Tensão na armadura (características de velocidade):
• Corrente na armadura(características de torque):
• Eg = Força contraeletromotriz, em V;
• KV = constante de tensão em V/A-rad/s;
• ω = velocidade angular do motor, em rad/s;
• If = corrente de campo, em A;
• Ia = corrente de armadura, em A;
• Kt = constante de torque que é igual a KV;
• Td = torque desenvolvido, em N.m;
𝐸𝑔 = 𝐾𝑣𝜔𝐼𝑓
𝑇𝑑 = 𝐾𝑡𝐼𝑓𝐼𝑎
𝑉𝑎 = 𝐸𝑔 + 𝑅𝑎𝐼𝑎
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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE 
MOTORES CC
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• Torque desenvolvido pelo motor do ponto de 
vista mecânico:
• TL = Torque da carga, em N.m;
• B = constante do atrito viscoso, em N.m/rad/s;
• J = momento de inércia, em kg.m²;
• Aceleração: 𝑇𝑑 > 𝑇𝐿 (Torque Acelerante)
• Desaceleração: 𝑇𝑑 < 𝑇𝐿 (Torque de Frenagem)
• Em Regime Permanente: 𝑇𝑑 ≈ 𝑇𝐿
𝑇𝑑 = 𝐽
𝑑𝜔
𝑑𝑡
+ 𝐵𝜔 + 𝑇𝐿
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CARACTERÍSTICAS DE DE MOTORES CC 
COM EXCITAÇÃO INDEPENDENTE
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MODOS DE OPERAÇÃO MCC
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Ação Motora Frenagem regenerativa
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QUADRANTES DE OPERAÇÃO MCC
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ACIONAMENTOS CC
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ACIONAMENTOS CC
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• Diferente dos circuitos com retificadores 
vistos anteriormente, o acionamento com 
conversores CC-CC permitem a frenagem 
regenerativa e a inversão do sentido de 
rotação, sendo amplamente utilizados em:
• Sistema de Transporte com paradas
frequentes;
• Carros Elétricos alimentados por bateria;
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ACIONAMENTO NO 1° QUADRANTE
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Vin
Q1
D1
M
+
-
Eg
Ia
La
Is
Va
Ia
Quadrante
Ra
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EXEMPLO ACIONAMENTO
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• Um motor CC com excitação independente é alimentado 
por um conversor CC-CC, a partir de uma fonte CC de 
600 V. A resistência da armadura Ra = 0,05 Ω. A 
constante do motor Kv= 1,527 V/A rad/s , a corrente 
média da armadura Ia = 250 A e a corrente de campo é 
If = 2,5 A . Se o ciclo de trabalho do conversor CC-CC é 
de 60% determine: 
a. A potência de entrada a partir da fonte.
b. A velocidade do motor.
c. O torque desenvolvido.
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ACIONAMENTO NO 2° QUADRANTE
FRENAGEM REGENERATIVA
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Va
Ia
Quadrante
Vin Q1
D1
M
+
-
Eg
Ia
La
Is
Va
𝑃𝑔 = 𝐼𝑎𝑉𝑎
Ra
𝑉𝑎 = (1 − 𝐷)𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑎 = 𝐸𝑔 − 𝑅𝑎𝐼𝑎
Tensão do conversor
Tensão do motor atuando 
como gerador
Potência regenerada
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EXEMPLO FRENAGEM REGENERATIVA
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• Um motor CC com excitação independente é alimentado 
por um conversor CC-CC, a partir de uma fonte CC de 
600 V. A resistência da armadura Ra = 0,05 Ω. A 
constante do motor Kv= 1,527 V/A rad/s, a corrente de 
campo é If = 1,5 A . No momento da frenagem é aplicado 
um torque no motor de 343 N.m e a velocidade do motor 
é de 1300 RPM. Determine: 
a. A corrente média na armadura.
b. A tensão média gerada e a tensão terminal.
c. O ciclo de trabalho do conversor.
d. A potência regenerada para a fonte.
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CONVERSOR DE 2 QUADRANTES
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Vin Q2 D2
M
+
-
Eg
Ia
La
Is
Q1 D1
Va
Ia
Quadrante
0
Q1 D2Q2 D1
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CONVERSOR DE 4 
QUADRANTES
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Q4 D4
M
La
Is
Q1 D1
Q2D2
Q3D3
Vin
Ia
+ -
Va
Va
Ia
Quadrante
Q1 Q2Q2 Q4
Q3 Q4 Q2 Q4
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REFERÊNCIAS
• Muhammad H. Rashid. “Eletrônica de Potência: 
Dispositivos, circuitos e aplicações”, 4ª Ed., 2015, 
Pearson. Capítulo 14 – Seções 14.1, 14.2, 14.3 e 14.6.
• Muhammad H. Rashid. “Eletrônica de Potência: 
Dispositivos, circuitos e aplicações”, 2ª Ed., 1999, 
Makron Books. Capítulo 14 – Seções 14.1, 14.2, 14.3 e 
14.6
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