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Robótica => Projectos de robótica => Projectos em desenvolvimento => Tópico iniciado por: filipe89 em 05 de Junho de 2015, 20:55

Título: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 05 de Junho de 2015, 20:55
Boa tarde,

Estou a pensar em controlar um motor AC de 230V de indução.
O sistema de dimmer não funciona para estes motores. Tem de ser controlados por frequência.
Vou ter que usar uma ponte H, e usar uma modulação.
Para não haver problemas com o arduino, caso de avaria etc. estava a pensar usar um 555 para a modulação, e em modo manual, usar outro 555 para a frequência de funcionamento

(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikipedia%2Fcommons%2Fthumb%2Fb%2Fb2%2FSingle_Phase_Full_Bridge_Inverter.JPG%2F640px-Single_Phase_Full_Bridge_Inverter.JPG&hash=313a56fe07ee746a71c42cb013657aa2)

estava a pensar neste esquema mas nos sw meter triacs e comandar com optocuouladores

Ideia viável?

PS: a modulação é variável em algum instante?
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 05 de Junho de 2015, 22:10
Com triacs vai ser complicado. Não te esqueças que só desligam quando a corrente passa por 0.
O que tu queres chama-se um VFD (Variable Frequency Drive). Com esse termos deves encontrar vária informação na net. Visto por alto no google parece o que costumam usar para o controlo são IGBTs, pela sua capacidade de corrente e de lidar com tensões elevadas.

Entretanto estava a escrever isto e lembrei-me: motor de quantas fases? Posso estar enganado (não tenho muitos conhecimentos na área, algum expert que me corrija), mas acho que precisas de um motor trifásico para poderes variar a frequência. Os motores monofásicos de indução tem um condensador para atrasar os 50Hz e criar o campo magnético rotativo para o movimento do motor. Se mudas a frequência, mudas o atraso causado pelo condensador, e o motor se rodar não deve ser ficar muito eficiente. Ou estarei errado?
Edit: já vi que estou errado, depende do motor: http://www.electrical4u.com/types-of-single-phase-induction-motor/ (http://www.electrical4u.com/types-of-single-phase-induction-motor/)


Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: artur36 em 05 de Junho de 2015, 22:22
Se bem me lembro das aulas de máquinas eléctricas a 2a fase criada pelo condensador é num enrolamento secundário que serve unicamente para dar ao motor uma direcção de arranque, sendo o seu efeito desprezável durante o funcionamento do motor.
Conheço variadores de velocidade monofásicos mas funcionam apenas com um potenciómetro, no entanto acredito que existam com comando "eléctrico". Será que para o que pretendes n é viável  usar um variador "comercial"?
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 05 de Junho de 2015, 22:24
Estás certo artur36, estava a fazer um edit a dizer isso mesmo quando respondeste.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 05 de Junho de 2015, 22:45
Pensando melhor, não sendo um motor sincrono não precisas de variar a frequencia.
Tens aqui uma AN da Freescale com Triac: http://cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/app_note/AN3471.pdf (http://cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/app_note/AN3471.pdf)
E se procurares no google tens carradas de resultados: https://www.google.pt/search?q=single+phase+induction+motor+speed+control+using+triac (https://www.google.pt/search?q=single+phase+induction+motor+speed+control+using+triac)
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: senso em 05 de Junho de 2015, 23:02
Depende do motor, porque tanto existem motor run caps e motor start caps, depende do sabor da coisa, se é banana ou morango.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 06 de Junho de 2015, 03:28
É um motor monofásico. Sim tem condensador de arranque. mas não tem escovas. quando meti um dimmer ele aninhou e parecia estar a trabalhar em esforço
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 15 de Junho de 2015, 13:27
Conclui que os triacs não iriam dar. Pensei usar mosfet, o IRF822 de canal N funcionava mas tem um Vgs de 20V max. com o complementar penso que daria, mas passei bastante tempo na loja de electronica a procura de canal P que tivesse Vds superior a 350V.

Alguma ajuda?
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: dropes em 15 de Junho de 2015, 21:42
Mosfets em corrente alterna  ???
É possível mas deve levar um bom controlador... e uns IGBTs QGBTs à mistura porque para tensões grandes não se vai com mosfets.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: senso em 15 de Junho de 2015, 22:01
Vais sempre notar o motor em carga, tem menos potência..
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 16 de Junho de 2015, 04:02
No comando dos IGBT levava o sinal com pwm.

Então qual é a forma mais viável de construir um circuito destes?
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: senso em 16 de Junho de 2015, 09:01
Motores AC, idealmente é com um variador de frequência.
Se não, TRIAC's, é para isso que eles existem.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 18 de Junho de 2015, 05:41
A minha ideia com a ponte H é criar o variador de frequência, que os triacs não funcionaram muito bem, perde força não é velocidade.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: dropes em 18 de Junho de 2015, 11:56
Nunca se pode sair da frequência dos 50Hz, para conseguires mexer neste valor tinhas de passar a DC e depois ter um alternador com frequência variável à saída, nada de pontes.

A velocidade está relacionada com a força (binário ou torque), para se controlar a corrente que é aplicada ao motor, esta deve passar por um MOC de forma a se detectar a passagem por zero, depois o tempo que se espera até que a onda chegue novamente ao 0 acionar 1 triac vai depender da corrente que se quer aplicar. (nada de pontes)

É muito semelhante aos dimmers das lâmpadas mas mais elaborado.

Se um motor está projectado para funcionar a 230 xWats, quando queres baixar a velocidade dele é certo que vá perder força, nisso não te safas seja que circuito for.

PWM também não se é aplicado em circuitos AC, detectas a passagem por 0 e controlas a partir daí.

Até podias fazer um circuito mais elaborado mas isso só é aplicado em motores industriais e de certo que ficaria muito mais dispendioso que o próprio motor.

Se estás a detectar que não perde velocidade isso é normal se o eixo estiver livre.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: senso em 18 de Junho de 2015, 12:34
Um alternador?

Uma UPS por exemplo usa uma ponte H para gerar 230v AC a partir das baterias,e  funciona.

O motor é algo muito especifico?
Se não for, montas um motor de máquina de lavar das direct drive que têm os enrolamentos do rotor e estator separados e aquilo para regular a velocidade é efectivamente um dimmer.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 18 de Junho de 2015, 13:47
O que quis dizer com o perder força com o triac é que ele não tem força para acompanhar o campo girante, por isso tem que ser regulado com frequência.

Daquilo que estudei, para se fazer um inversor, passa-se para continuo e depois controla-se a alternada, é feito com IGBT e com uma frequência portadora e simular mais perto de uma onda sinusoidal.
ex:http://www.ewh.ieee.org/soc/es/Nov1998/08/PWMINV.HTM (http://www.ewh.ieee.org/soc/es/Nov1998/08/PWMINV.HTM)

o que não aprendi foi a fazer circuitos para isto, o que se deve usar ou não.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: Njay em 18 de Junho de 2015, 13:52
Existem variadores desses para exaustores (não sei se só vendem o conjunto variador + exaustor), podes procurar numa casa do ramo.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 18 de Junho de 2015, 18:55
O que quis dizer com o perder força com o triac é que ele não tem força para acompanhar o campo girante, por isso tem que ser regulado com frequência.


O problema não será do circuito de controlo do triac? Os dimmers tanto quanto sei não gostam muito de cargas indutivas.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 19 de Junho de 2015, 00:41
poderia ser, mas penso que estes motores sejam mais pelo campo girante do estactor
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: ivitro em 19 de Junho de 2015, 13:56
Que sinal tas a usar para controlar os triacs?

Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 20 de Junho de 2015, 19:13
estava a usar um diac
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: ivitro em 20 de Junho de 2015, 23:32
e estavas a meter um pwm no diac?
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 21 de Junho de 2015, 04:15
não, estava a usar um dimmer normal
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: ivitro em 22 de Junho de 2015, 01:10
Sinal dimmer não conheço...

Na prática os dimmer não são grande espingarda pois só introduzem ruído na rede e se não for isolado tas sujeito a ser mordido!!! Pensa no que acontece quando ligas o carregador do portátil à tomada, quase sempre sentes um clic ou um perturbação de uma luz que esteja acesa. Isto acontece porque quando ligas o carregado a tensão não esta a passar por zero.

Outra coisa que deves saber é que o triac e tiristos (não me lembro se há outros), estes deixam de estar em condução QUANDO a corrente passa por zero. Se tens uma carga indutiva a corrente irá estar em atraso relativamente à tensão. Logo para controlares torna-se mais difícil por causa do desfasamento.
Tens uns componentes chamados GTOS (não são os carros) que consegues controlar quando liga e quando desliga.

Uma coisa que podes fazer é pesquisar a ver se há IC que já fazem o controlo completo do motor. A IRF tem uns que fazem o controlo de motores trifásicos.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 22 de Junho de 2015, 01:47
Não vou discutir de criam perturbações na rede se não, eu penso que não. desisti da ideia do triacs porque depois de dar sinal à gate não é suposto a corrente voltar a 0, porque a entrada é tensão continua.
Com mosfet, que aguentam grandes tensões não tenho problema de controlar a gate e são rapidos surge que não encontro os complementares do IRF822, para poder ter um Vgs <20V por até a essa tensão já consegui fazer, e funciona... basta um 555 a dar sinal, com optocupuladores e dá.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 22 de Junho de 2015, 10:39
Cuidado com que optoacopladores usas. A maioria que já vi são relativamente lentos nas transições  para fazer PWM a frequências decentes, é necessário algum condicionento de sinal a seguir aos mesmos se não vão-te aumentar as perdas nas transições e podem aquecer demasiado os MOSFETs.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 22 de Junho de 2015, 13:09
Para 50Hz não há de haver problema, pelo menos até aos 20V não deu. Se passo daí o Vgs já fica acima do limite.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 22 de Junho de 2015, 13:58
Acho que tá aí a falhar qualquer coisa: Num variador usa-se PWM a uma frequência elevada (kHz) com duty cycle variável  por forma ao seu valor médio ser uma onda sinusoidal da frequência pretendida, neste género:
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2F4.bp.blogspot.com%2F-6si2VovsuZ0%2FTe6MfwawypI%2FAAAAAAAAAQ8%2FPe2AHO3eyW4%2Fs1600%2Factual%2Bpwm%2Band%2Boutput.png&hash=879c0f31b6c8d7487919ce1b48b61d2a)
A azul o PWM, a verde a onda sinusoidal média. O próprio motor trata da integração. Precisas de um micro para gerar esse PWM, não vais lá com 555.


Se metes um PWM a 50Hz o controlo que vais ter é em tudo semelhante ao que já conseguiste com o triac, e com mosfets prepara-te para algumas dificuldades porque não são tão resistentes.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: Njay em 22 de Junho de 2015, 15:53
Se tás a fazer PWM a 50Hz num motor que é AC de ligar à rede, o que provavelmente vai acontecer é que ele fica mais barulhento e menos eficiente aquecendo mais. Estes motores tipicamente são desenhados para levar ondas sinusoidais.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: dropes em 22 de Junho de 2015, 16:09
http://www.marcotomas.eu/electronica/motor1.htm (http://www.marcotomas.eu/electronica/motor1.htm) ?
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: ivitro em 22 de Junho de 2015, 17:26
Ainda não percebi como vai ligar o motor ao Mosfet!

Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 23 de Junho de 2015, 00:56
Esse tipo de pwm era uma questão que também tinha, se podia ser quadrado invariável se não. mas ainda não cheguei a essa parte.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fobrazki.elektroda.pl%2F6494485700_1361778411.png&hash=8db426c075046f7061c398491260b5ca)

falta me saber quais as referências dos mosfet a usar, porque são 325V não 9V
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: Njay em 23 de Junho de 2015, 00:58
Para essas tensões já costumam ser IGBTs.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: jm_araujo em 23 de Junho de 2015, 01:07
Esse tipo de pwm era uma questão que também tinha, se podia ser quadrado invariável se não. mas ainda não cheguei a essa parte.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fobrazki.elektroda.pl%2F6494485700_1361778411.png&hash=8db426c075046f7061c398491260b5ca)

falta me saber quais as referências dos mosfet a usar, porque são 325V não 9V

Com essa topologia não vais lá... não conheço MOSFETS que aguentem com um VGS de 300V... e mesmo que houvesse, enquanto passas da condução de um mosfet para o outro há uma parte significativa do tempo que vão estar os dois a conduzir, e com 300V de transição, as capacidades parasitas DEMORAM a carregar/descarregar. Tens de ter tempo de guarda entre desligar um mosfet e ligar o outro, não podes simplesmente ligar as gates.

Parece-me que estás um pouco acima dos teus conhecimentos. Aconselho-te ler bastante sobre o assunto e ver muitos exemplos e esquemas do género (se possível com provas dadas) antes de montar o teu primeiro circuito.
Fazer asneiras como esse circuito com mais de 300V da rede doméstica retificada, a juntar à capacidade quase ilimitada de corrente, recomendo-te usar proteção (óculos e roupa), e mantém um extintor por perto. E não, não estou a exagerar...
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: Njay em 23 de Junho de 2015, 01:21
Já recomendei ao filipe um variador de motor de exaustor. Mas se ele quiser mesmo ir pela via DIY, então recomendo uma boa máquina de filmar, hehehe.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: dropes em 23 de Junho de 2015, 16:16
Adaptar uma ponte de 9VDC para 230VAC não tem qualquer cabimento, tens aí umas falhas graves de interpretação em electrónica.
Ao menos fazes ideia de como funciona uma ponte H?

Como já aqui foi referido as hipóteses são:
- Dimmer com 1 TRIAC (adaptado a cargas indutivas)
- IGBT em PWM (não é para inventar, tem de ser um circuito já realizado com acopladores óticos e outras proteções)
- Aproveitamento de um regulador de um berbequim (existem a partir de 20€ novos)

@Njay, não entendi essa da máquina de filmar?!
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: ivitro em 23 de Junho de 2015, 16:41
@Njay, não entendi essa da máquina de filmar?!

Fumo mágico.
Título: Re: comandar motor AC indução
Enviado por: filipe89 em 25 de Junho de 2015, 05:05
o conceito da ponte H é inverter a polaridade aos terminais. se se pode fazer com 9V também é possível com 320V, obviamente que é preciso ter em atenção às características dos componentes.

Com o dimmer vou alterar a tensão de funcionamento.
Já algum tempo que oiço que o ventiladores e bombas de àgua, motores que funcionam sem escovas, tem que ser controlados por variação de frequência.

Tinha a dúvida do funcionamento do pwm no sinal do comando para aproximar a onda de saída numa mais aproximada de sinusoidal. Essa também não é parte problemática, duma onda triangular cruza-se com o sinal sinusoidal de controlo.