BR102012016450B1 - Método de conexão de um motor adicional sobre um variador de velocidade - Google Patents
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Abstract
método de ligação a quente de um motor sobre um variador de velocidade. a presente invenção refere-se a um método de conexão de um motor adicional (m2) sobre um variador de velocidade (d) em paralelo de pelo menos um primeiro motor (m1) em carga comandado por esse variador de velocidade (d). o método, de acordo com a invenção, se caracteriza pelo fato de compreender as seguintes etapas: a desconexão de pelo menos um primeiro motor (m1) do variador de velocidade (d); a utilização de um estimador de estado de pelo menos um primeiro motor (m1), baseado em um modelo de carga previamente estabelecido de pelo menos um primeiro motor (m1), esse estimador de estado estando apto a calcular a evolução no decorrer do tempo de um estado estimado de pelo menos um primeiro motor (m1), esse estado estimado compreendendo pelo menos a velocidade de pelo menos um primeiro motor (m1): a conexão do motor adicional (m2) sobre o variador de velocidade (d); o acionamento do motor adicional (m2), com, para senha, atingir o estado estimado de pelo menos um primeiro motor (m1); quando o estado do motor adicional (m2) atinge o estado estimado de pelo menos um primeiro motor (m1), a reconexão de pelo menos um primeiro motor (m1).
Description
[0001] A presente invenção se refere a um método de ligação de um motor adicional sobre um variador de velocidade já em carga e conectado a pelo menos um outro motor. O método, de acordo com a invenção, prevê a ligação a quente do motor adicional, sem curto- circuito - ou by pass,segundo o termo inglês consagrado - desse variador de velocidade para a alimentação de pelo menos um primeiro motor.
[0002] De maneira conhecida, um único variador de velocidade pode gerar vários motores em paralelo, pelo menos motores assíncronos.
[0003] O pedido de patente EP1426620 descreve um exemplo desse sistema. Para permitir a conexão a quente de um motor adicional em paralelo de um primeiro motor já em carga sobre um mesmo variador de velocidade, o documento EP 1426620 divulga um método que compreende notadamente a desconexão do primeiro motor do variador de velocidade e sua ligação à rede. Em seguida, o motor adicional é conectado ao variador de velocidade. Esse método é representativo do estado da técnica e apresenta vários inconvenientes.
[0004] Inicialmente, segundo esse documento conhecido, a necessidade de conectar um motor adicional aparece, quando o primeiro motor está em plena carga e maior potência é requerida. Nesse caso, quando de uma primeira fase, o primeiro motor é desconectado do variador de velocidade e conectado à rede de alimentação elétrica, de modo que funciona em contínuo em regime pleno. Quando de uma segunda fase, o motor adicional é conectado ao variador de velocida- de. Esse método implica uma perda de controle do primeiro motor, a partir do variador de velocidade. Além dos distúrbios, quando da primeira fase, um pico de corrente é gerado pela conexão do primeiro motor sobre a rede.
[0005] Uma variante conhecida do estado da técnica consiste em ter todos os motores ligados sobre a saída de um variador de velocidade. Nesse caso, os motores permanecem comandáveis permanentemente. O estado da técnica sobre esse tipo de esquema prevê o acréscimo ou a supressão dos motores, passando por uma fase de parada desses motores. Sem sequência particular, a ligação direta do motor adicional sobre o variador de velocidade a quente acarreta um pico de corrente que pode ser importante e que corre o risco de acarretar uma deterioração desse motor adicional.
[0006] A finalidade da invenção é, portanto, propor uma solução de ligação a quente de um motor adicional sobre um variador de velocidade que não necessita, por definição, de parada do sistema, não implicando by passdo variador de velocidade para o(s) motor(es) já em carga, e sobretudo não acarretando pico de corrente importante que corre o risco de deteriorar o motor adicional.
[0007] Para isso, a presente invenção tem por objeto um método de conexão de um motor adicional sobre um variador de velocidade em paralelo de pelo menos um primeiro motor em carga comandado por esse variador de velocidade; o método, de acordo com a invenção, compreende vantajosamente as seguintes etapas: • a desconexão de pelo menos um primeiro motor do variador de velocidade; • a utilização de um estimador de estado de pelo menos um primeiro motor, baseado em um modelo de carga previamente estabelecido de pelo menos um primeiro motor, esse estimador de estado estando apto a calcular a evolução no decorrer do tempo de um estado estimado de pelo menos um primeiro motor, esse estado estimado compreendendo pelo menos a velocidade de pelo menos um primeiro motor; • a conexão do motor adicional sobre o variador de velocidade; • o acionamento do motor adicional com, para senha, atingir o estado estimado de pelo menos um primeiro motor; • quando o estado do motor adicional atinge o estado estimado de pelo menos um primeiro motor, a reconexão de pelo menos um primeiro motor.
[0008] Vantajosamente, o método, de acordo com a invenção, pode ser, além disso, compreender, previamente à etapa de reconexão de pelo menos um primeiro motor, uma etapa de desconexão do motor adicional seguida de uma etapa de reconexão do motor adicional sensivelmente de modo simultâneo à reconexão de pelo menos um primeiro motor.
[0009] De acordo com um modo de realização da invenção, o es- timador de estado de pelo menos um primeiro motor está apto a calcular a evolução no decorrer do tempo do estado estimado de pelo menos um primeiro motor, esse estado estimado compreendendo, além de sua velocidade, o fluxo elétrico de pelo menos um primeiro motor.
[00010] De acordo com um modo de realização da invenção, o es- timador de estado de pelo menos u m primeiro motor está apto a calcular a evolução no decorrer do tempo do estado estimado de pelo menos um primeiro motor, esse estado estimado compreendendo, além de sua velocidade, o ângulo do rotor de pelo menos um primeiro motor.
[00011] De acordo com a invenção, pelo menos um primeiro motor pode consistir em uma pluralidade de motores conectados em parale- lo.
[00012] Outras características e vantagens vão aparecer na descrição detalhada que se segue feita com relação aos desenhos anexados que representam: - a figura 1: o esquema de princípio de um sistema que compreende um variador de velocidade que controla pelo menos dois motores em paralelo;/ - a figura 2: o esquema de sequência temporal do método, de acordo com a invenção.
[00013] Com referência à figura 1, um variador de velocidade D, alimentado por uma rede de alimentação P, é conectado a dois motores M1, M2 em paralelo por intermédio de dois contactores respectivos S1, S2. O método, de acordo com a invenção, se situa no contexto em que o primeiro motor M1 está em carga, conectado ao variador de velocidade D, quando uma ordem de acionamento de um motor adicional M2 é dada. A invenção propõe uma sequência que permite chegar a uma situação, na qual o primeiro motor M1 e o motor adicional M2 são conectados ao variador de velocidade D, sem que a conexão a quente do motor adicional M2 gere pico de corrente potencialmente perigoso para esse motor adicional M2.
[00014] A figura 2 apresenta a sequência temporal do método, de acordo com a invenção.
[00015] Conforme mencionado anteriormente, o método, de acordo com a invenção, é aplicado no contexto em que pelo menos um primeiro motor M1 está em carga, acionado a partir de um instante t1 e controlado por um variador de velocidade D, e no qual uma ordem de acionamento de um motor adicional M2, em paralelo de pelo menos um primeiro motor M1, é dada em um instante t2.
[00016] O estado completo de um motor, tal como o primeiro motor M1 ou o motor adicional M2 é dado pelas equações abaixo. Com referência ao estado mecânico (velocidade, ângulo) e o estado elétrico (fluxo, corrente) desse motor, as seguintes equações são verificadas:
E: ωr: a velocidade de trilho de orientação do rotor Θ: o ângulo do rotor ωs:a velocidade de rotação estatórica is', a corrente estator Ps', a tensão aplicada (pr. o fluxo rotor Os parâmetros motores são: Rs', a resistência estatórica LF: a indutância de escapamento Rreq'. a resistência rotor equivalente
com Rr. a resistência rotor LM', a indutância mútua Lr: a indutância rotor Tr: a constante de tempo rotor 
J-.inércia do rotor np: o número de pares de pólos.
[00017] Nesse contexto, o método, de acordo com a invenção, compreende um conjunto de etapas sucessivas, cuja sequência está representada na figura 2.
[00018] A primeira etapa consiste em desconectar pelo menos um primeiro motor M1 no momento em que a ordem de acionamento do motor adicional M2 é dada, no instante t2. Por conseguinte, conforme mostram os diagramas da figura 2, a velocidade de pelo menos um primeiro motor M1 diminui, seu fluxo elétrico diminui muito rapidamente e sua corrente se anula.
[00019] Devido à anulação da corrente presente no primeiro motor M1, as equações (1), (2) e (3) se tornam:
[00020] Um estimador, previamente estabelecido por métodos conhecidos, calcula a evolução no decorrer do tempo de um estado estimado de pelo menos um primeiro motor M1. Esse estado estimado apresenta pelo menos uma componente mecânica, compreendendo pelo menos a velocidade de pelo menos um primeiro motor M1. Essa componente mecânica é estimada, a partir de um modelo de binário de carga da aplicação considerada. Por exemplo, o binário de carga de um ventilador apresenta uma forma de k*wi2, com wi a velocidade do motor desse ventilador. O estado mecânico pode também compreender o ângulo do rotor de pelo menos um primeiro motor M1 para um funcionamento ótimo da sequência proposta, não gerando nenhum pico de corrente, quando das mudanças de fases.
[00021] O estado estimado calculado pelo estimador pode também apresentar uma componente elétrica, que compreende o fluxo elétrico de pelo menos um primeiro motor M1 e/ou a intensidade da corrente de pelo menos um primeiro motor M1.
[00022] Sensivelmente no mesmo instante t2 no qual a ordem de acionamento do motor adicional M2 é dado, isto é, simultaneamente ou exatamente antes ou exatamente após, o motor adicional M2 é conectado ao variador de velocidade D, com uma velocidade convencional inicialmente nula, depois um convenção global de tender para o estado estimado do de pelo menos um primeiro motor M1. Tender para o estado estimado de pelo menos um primeiro motor M1 consiste para o motor adicional M2 no mínimo a atingir em um instante deter-minado, via uma convenção adaptada, uma velocidade igual à velocidade de pelo menos um primeiro motor M1 no mesmo instante.
[00023] Para um funcionamento ótimo, tender para o estado estimado do primeiro motor M1 consiste para o motor adicional M2 a atingir a velocidade, o ângulo e o fluxo estimados do primeiro motor M1. Assim, nenhuma sobre corrente é produzida, quando o fechamento dos contactores e o estado do primeiro motor M1 e do motor adicional M2 (corrente, fluxo, velocidade, ângulo) é controlado a qualquer momento.
[00024] Quando da reconexão sensivelmente simultânea do primeiro motor M1 e do motor adicional M2, as equações (1), (2) e (3) se escrevem:
[00025] No âmbito de motores à indução, a amplitude do fluxo elétrico caia bem rapidamente, quando de uma desconexão, a sincronização única da velocidade permite já reduzir consideravelmente os picos de corrente, à condição que a ligação do motor adicional M2 se faça suficientemente durante muito tempo após a primeira desconexão de pelo menos um primeiro motor M1, a fim de garantir que o fluxo elétrico residual de pelo menos um primeiro motor M1 seja menor. No âmbito de motores síncronos com imã permanente, a amplitude do fluxo elétrico sendo fixa, é necessários sincronizar o ângulo e ave do motor adicional M2 sobre o ângulo e a velocidade de pelo menos um primeiro motor M1, o fluxo não sendo controlado, mas suposto idêntico.
[00026] Desde o instante t3' em que o estado do motor adicional M2 atinge o estado estimado devido pelo menos a um primeiro motor M1, pelo menos um primeiro motor M1 é reconectado sobre o variador de velocidade D.
[00027] De acordo com um modo de realização preferido, antes de reconectar pelo menos um primeiro motor M1 sobre o variador de velocidade D, o motor adicional M2 é brevemente desconectado do variador de velocidade D no instante t3, antes que pelo menos um primeiro motor M1 e o motor adicional M2 sejam simultaneamente reconec- tados sobre o variador de velocidade D, no instante t3'. Dessa maneira, no momento da reconexão, pelo menos um primeiro motor M1 e o motor adicional M2 apresentam uma intensidade de corrente que os atravessa igual, pois esta última foi levada e zero pela desconexão. Os dois estados completos dos motores M1 e M2 (velocidade, ângulo, fluxo corrente) são, portanto, inteiramente iguais.
[00028] A contar do instante t3', em que pelo menos um primeiro motor M1 e o motor adicional M2 são ambos conectados ao variador de velocidade D, estes são simultaneamente controlados por esse variador de velocidade D.
[00029] Em resumo, a invenção apresenta um método de ligação a quente de um motor adicional sobre um variador de velocidade em paralelo de pelo menos um primeiro motor já em carga.
[00030] Deve ser observado que para a aplicação do método, de acordo com a invenção, pelo menos um primeiro motor pode ser um conjunto de motores considerados como um motor equivalente.
Claims (5)
1. Método de conexão de um motor adicional (M2) sobre um variador de velocidade (D) em paralelo com pelo menos um primeiro motor (M1) em carga comandado por esse variador de velocidade (D), caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: • desconectar pelo menos um primeiro motor (M1) do variador de velocidade (D); • utilizar um estimador de estado de pelo menos um primeiro motor (M1), baseado em um modelo de carga previamente estabelecido de pelo menos um primeiro motor (M1), esse estimador de estado estando apto a calcular a evolução no decorrer do tempo de um estado estimado de pelo menos um primeiro motor (M1), esse estado estimado compreendendo pelo menos a velocidade de pelo menos um primeiro motor (M1); • conectar o motor adicional (M2) sobre o variador de velocidade (D); • acionar o motor adicional (M2) com instruções para atingir o estado estimado de pelo menos um primeiro motor (M1); • quando o estado do motor adicional (M2) atinge o estado estimado de pelo menos um primeiro motor (M1), reconectar pelo menos um primeiro motor (M1).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, além disso, previamente à etapa de reconexão de pelo menos um primeiro motor (M1), uma etapa de desconexão do motor adicional (M2) seguida de uma etapa de reconexão do motor adicional (M2) sensivelmente de modo simultâneo à reconexão de pelo menos um primeiro motor (M1).
3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o estimador de estado de pelo menos um primeiro motor (M1) estar apto a calcular a evolução no decorrer do tempo do estado estimado de pelo menos um primeiro motor (M1), esse estado estimado compreendendo, além de sua velocidade, o fluxo elétrico de pelo menos um primeiro motor (M1).
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o estimador de estado de pelo menos um primeiro motor (M1) estar apto a calcular a evolução no decorrer do tempo do estado estimado de pelo menos um primeiro motor (M1), esse estado estimado compreendendo, além de sua velocidade, o ângulo do rotor de pelo menos um primeiro motor (M1).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de pelo menos um primeiro motor (M1) consistir em uma pluralidade de motores conectados em paralelo.
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