Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Teoria e aplicações do Controle Avançado de Máquinas à Engenharia de Controle e Automação. Conceitos e topologias envolvendo controle avançado de máquinas, voltado para máquinas cc, síncrona de imã permanente e de indução.

JUSTIFICATIVA

A aplicação do controle de máquinas é difundido no meio industrial, sendo de fundamental importância o aprendizado deste tema ao aluno de graduação em Engenharia de Controle e Automação.

OBJETIVO

PROGRAMA

5.1 Dinâmica da máquina cc

5.1.1 Introdução aos motores de corrente contínua

5.1.1.1 Componentes principais

5.1.1.2 Classificação dos motores de corrente contínua

5.1.2 Modelagem matemática de um motor c.c. com excitação independente

5.1.2.1 Circuito de armadura

5.1.2.2 Força contra-eletromotriz (Back EMF)

5.1.2.3 Torque eletromagnético

5.1.2.4 Circuito de campo

5.1.2.5 Carga mecânica

5.1.3 Características de resposta transitória dos motores c.c. com excitação independente

5.1.3.1 Introdução

5.1.3.2 Características dinâmicas no domínio (s)

5.3.3 Diagrama de blocos.

5.3.4 Função de transferência para ω_m(s)/V_a(s).

5.3.5 Resposta de velocidade em função do fator de amortecimento (ζ). 

5.1.4 Dinâmica do motor c.c. com excitação independente.

5.1.4.1 Introdução.

5.1.4.2 Resposta de I_a(s) para entrada de V_a(s) e de T_L(s).

5.1.4.3 Resposta de ω_m(s) para entrada de V_a(s) e de T_L(s).

5.1.5 Exemplos de estudos de casos.

5.1.5.1 Simulação para as respostas de I_a e ω_m para motor com ζ < 1 (subarmortecido).

5.1.5.2 Simulação para as respostas de I_a e ω_m para motor com ζ >1 (superamortecimento).   

5.2 Controle de velocidade para motor c.c. com excitação independente

5.2.1 Topologias clássicas de controle para motores ccei.

5.2.1.1 Introdução.

5.2.1.2 Controle realimentado (feedback control).

5.2.1.3 Controlador proporcional (controle P).

5.2.1.4 Controlador integral (controle I).

5.2.1.5 Controlador proporcional integral (Controle PI).

5.2.1.6 Controle antecipativo (feedforward control).

5.2.2 Projeto do sistema de controle do motor de ccei.

2.2.1 Introdução.

5.2.2.2 Estabilidade.

5.2.2.2.1 Margem de ganho e margem de fase.

5.2.2.3 Velocidade de resposta.

5.2.2.4 Erro de regime permanente.

5.2.2.5 Projeto do controlador de corrente.

5.2.2.5.1 Controlador anti wind-up.

5.2.2.6 Projeto do controlador de velocidade.

5.2.3 Simulação computacional.

5.2.3.1 Dados do motor.

5.2.3.2 Dados do conversor de potência.

5.2.3.3 Ganho dos controladores de corrente e velocidade.

5.2.3.4 Simulação.

5.3 Introdução a topologia de controle ZDC para motores síncronos de imã permanente

5.3.1 Apresentar resumidamente as aplicações dos motores síncronos nos sistemas de acionamentos.

5.3.2 Comparativo entre os motores síncronos de imã permanente em relação aos motores de indução trifásicos (rotor em gaiola).

5.3.3 Revisar as transformações de coordenadas e ferramentas matemáticas utilizadas no desenvolvimento das topologias de controle para motores síncronos de imã permanente.

5.3.3.1 Vetor espacial.

5.3.3.2 Sistemas de referência (eixo de referência estacionário, síncrono e arbitrário).

5.3.3.3 Transformações de domínio (abc → αβ0), (abc → dq0), (αβ → dq) e variância de potência.

5.3.3 Apresentar os tipos de motores síncronos de imã permanente e as modelagens matemáticas nos sistemas de referência síncrono e estacionário.

5.3.4 Apresentar os conceitos envolvidos no desenvolvimento da topologia de controle ZDC (Zero d-axis Current Control), juntamente com o diagrama de controle utilizado no acionamento de motores síncronos de imã permanente.

5.4 Introdução ao controle por orientação de campo da máquina de indução (método direto)

5.4.1 Apresentar de forma resumida as técnicas de controle utilizados no acionamento de motores de indução trifásicos com o rotor em gaiola (MITs).

5.4.1.1 As vantagens e circunstâncias que levaram os MITs substituírem os motores CC.

5.4.1.2 Comparação entre as técnicas de controle escalar e vetorial.

5.4.1.3 Analogia entre o controle de torque nos motores CC e nos MITs; Revisar as equações envolvidas nas modelagens matemáticas dos MITs (sistemas de referência arbitrário e síncrono).

5.4.2 Apresentar a topologia de controle por orientação de campo (método direto).

5.4.3 Princípio de funcionamento, estrutura detalhada dos diagramas de blocos utilizados para obtenção do módulo e do ângulo do vetor espacial de fluxo do rotor.

5.4.4 Exemplos de resultados obtidos por meio de simulação computacional e resultado experimental.

METODOLOGIA

O presente componente curricular será ministrado no formato presencial. Porém, recursos e plataformas de comunicação como MCONF, e-mail, OneDrive, aplicativos de mensagens, poderão ser utilizados para otimizar a relação entre o professor e o estudante extraclasse.
Cronograma previsto para desenvolvimento do conteúdo:

AVALIAÇÃO

Serão três avaliações:
Avaliação 1: Valor de 30 pontos. Entrega e apresentação de trabalho. Conteúdo: Dinâmica da máquina cc.
Avaliação 2: Valor de 30 pontos. Entrega e apresentação de trabalho. Conteúdo: Controle de velocidade para motor c.c. com excitação independente.
Avaliação 3: Valor de 40 pontos. Entrega e apresentação de trabalho. Conteúdo: Introdução a topologia de controle ZDC para motores síncronos de imã permanente e Introdução ao controle por orientação decampo da máquina de indução (método direto).
Avaliação Substitutiva.
A avaliação substitutiva se aplica somente nos casos previstos no guia do estudante(normas da PROGRAD).
Data a ser definida oportunamente.
Atividade de Recuperação.
Será aplicada ao estudante que não obteve o aproveitamento mínimo necessário(60 pontos) e que possuir, no mínimo, 75% de presença. Esta atividade consisti rá em uma prova que irá substituir a nota de apenas uma das avaliações semestrais, ou seja, a avaliação que o estudante obteve o pior desempenho. O estudante que realizar a atividade de recuperação terá limitada a sua nota final em 60 pontos.

BIBLIOGRAFIA

Básica

1.Bim, E.; Máquinas elétricas e acionamentos. 4ª ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2018.
2.Rashid, M. H.; Eletrônica de Potência: Dispositivos, Circuitos e Aplicações. 4ª edição. Pearson Universidades; 2014.
3.WEG-W22Magnet Drive System. Catálogo técnico mercado Brasil.

Complementar

1.Kovacs, K. P.; Transient Phenomena in Electrical Machines. Elsevier. 1984.
2.Krishnan, R.;Electric motor drives: modeling, analysis, and control. First edition. Pearson; 15fevereiro, 2001.
3.Novotny, D. W.; Lipo, T. A.; Vector Control and Dynamics of AC Drives. Clarendon Press, 1996.
4.Vas, P.; Sensorless Vector and Direct Torque Control. Oxford University Press, USA; 1998.
5.Wu, B., Narimani, M.; High-Power Converters and AC Drives. Second edition. John Wiley & Sons,New Jersey, 2017.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

---

Documento assinado eletronicamente por Fernando Bento Silva, Professor(a) do Magistério Superior, em 13/02/2023, às 13:42, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

---

A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 4262385 e o código CRC 56C38344.

---