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Introdução
O controlador de velocidade ESD 5111 é um módulo eletrônico projetado para realizar o controle de velocidade de motores com resposta rápida e precisa. A partir de um sistema de malha fechada, quando conectado a um atuador elétrico proporcional e provido de um sinal do sensor de rotação magnético, pode exercer o controle sobre uma larga escala de motores em modo isocrono ou modo droop. Este equipamento foi desenvolvido para possuir alta confiabilidade e suportar o ambiente do motor. Simplicidade na instalação e no ajuste é a principal característica de projeto.
Outras funções incluídas: operação de Idle e Droop ajustáveis, entradas para acessórios utilizados em aplicações de múltiplas máquinas ou aplicações especiais, proteção contra tensão reversa de bateria, transientes de tensão, curto-circuito acidental do atuador e proteção contra erros no caso de perda do sinal do sensor de rotação ou de alimentação de bateria.
Descrição
A informação do estado do motor para o regulador de velocidade geralmente é recebida de um sensor de rotação magnético. Qualquer outro gerador de sinal pode ser utilizado, desde que a frequência gerada seja proporcional à velocidade do motor e atenda a especificação de banda de frequência de entrada de tensão. O sensor de rotação é tipicamente instalado próximo à coroa dentada, de modo a possibilitar que, à medida que os dentes da coroa passam pelo sensor, seja gerado um sinal, o qual é proporcional à velocidade da máquina.
A intensidade do sinal deve estar dentro da escala do amplificador de entrada. Uma amplitude de 0,5 a 120 volts RMS é necessária para permitir que o regulador funcione de acordo com as especificações de projeto. O sinal do sensor é aplicado aos terminais C e D da placa de controle. Entre estes terminais existe uma impedância de entrada em torno de 33 Kohms. O terminal D é internamente conectado ao terminal E, negativo da bateria. Apenas uma ponta do cabo blindado deve ser conectada.
Quando um sinal do sensor de rotação é recebido pelo controlador, este é amplificado e moldado por um circuito interno para fornecer um sinal de rotação analógico. Se o monitor do sensor não detecta um sinal, o circuito de saída do regulador de velocidade irá impedir que circule corrente pelo atuador.
Um circuito somador recebe o sinal do sensor juntamente com a entrada de set-point de ajuste de velocidade. A escala de velocidade possui uma relação de 8:1 e é ajustada com um potenciômetro de 25 voltas. A saída do circuito somador é a entrada da seção de controle dinâmico do regulador de velocidade. O circuito de controle dinâmico, do qual os ajustes de ganho e estabilidade fazem parte, possui uma função de controle que proporciona desempenho estável e isocrono para a maioria dos tipos de motor e sistemas de combustível.
O circuito de saída do controlador de velocidade é influenciado pelos ajustes de desempenho de ganho e estabilidade. A sensibilidade do sistema pode ser aumentada rotacionando-se, em sentido horário, o potenciômetro de ajuste de ganho, que possui uma relação de 33:1. O ajuste de estabilidade, quando rotacionado em sentido horário, aumenta a taxa de tempo de resposta do sistema, de modo a alcançar as variadas constantes de tempo de uma larga escala de motores. O controlador de velocidade é um dispositivo PID. O “D”, a porção derivativa, pode ser variada quando necessário (veja seção Instabilidade).
Durante a partida do motor, o atuador é totalmente energizado e move a alavanca para a posição de máximo combustível, mantendo-se neste estado durante a partida e aceleração. Enquanto o motor está em carga constante, o atuador é energizado com corrente suficiente para manter o set-point do controlador.
O circuito de saída fornece corrente a uma frequência por volta de 500 Hz para comandar o atuador. Assim que esta frequência estiver bem além da frequência natural do atuador, não existirá movimentos visíveis do eixo do atuador. A troca dos transistores de saída reduz a dissipação de potência interna para um controle de potência eficiente. O circuito de saída pode fornecer corrente contínua de até 10A a 25°C para sistemas com bateria de 12Vdc e 24 Vdc. O atuador responde à corrente média para posicionar a alavanca de controle de combustível da máquina.
Em operação padrão, o desempenho do controlador de velocidade é isocrono. O controle de droop pode ser selecionado conectando-se os terminais K e L e o percentual de controle de droop pode ser variado com o controle de ajuste de droop.
O controlador possui uma série de funções de desempenho e proteção. Um circuito de antecipação minimiza o disparo da velocidade na partida do motor ou quando grandes incrementos de carga são aplicados à máquina. A velocidade de idle pode ser selecionada remotamente e é ajustável. Entradas de acessórios, para alcançar operação de velocidade variada e controle de múltiplas máquinas, provenientes de módulos de equilíbrio de carga, sincronizadores automáticos, módulos de rampa e outros acessórios, são aceitas pelo ESD 5111. Possui proteção contra tensão reversa de bateria. tensão transiente.
da coroa, sendo que este espaço não deve ser menor do que 0.45 mm. Geralmente, voltando o sensor em 3/4 de volta após tocar os dentes da coroa irá implicar em um espaço de ar satisfatório. O sensor de rotação deve apresentar, pelo menos, 1 Vac RMS durante a partida.
Ajustes
Antes da partida do motor:
Confira os ajustes de ganho e estabilidade e, se utilizado, verifique se o controle de velocidade externo (trim) está na posição central.
Partida do motor:
O set-point do regulador é ajustado de fábrica aproximadamente igual à velocidade de idle (1000 Hz – sinal do sensor).
Realize a partida da máquina com tensão cc aplicada ao regulador. O atuador será energizado à posição de máximo combustível até que a máquina arranque. O sistema regulador deve controlar o motor a uma velocidade de idle baixa. Se o motor se mostra instável após a partida, ajuste o ganho e estabilidade até que a máquina se mostre estável.
Ajuste de set-point:
O set-point de velocidade do regulador pode ser aumentado rotacionando-se, em sentido horário, o potenciômetro de speed. O ajuste de velocidade remoto pode ser obtido com um potenciômetro conectado aos terminais G e J.
Desempenho do regulador:
Uma vez que o motor está na velocidade de operação e sem carga, o seguinte ajuste de desempenho pode ser feito:
a) mova o potenciômetro de ganho até que ocorra a instabilidade. Gradualmente rotacione, em sentido anti-horário, até que retorne a estabilidade. Mova novamente uma divisão mais, em sentido anti-horário, para garantir um desempenho estável. b) mova o potenciômetro de estabilidade até que ocorra a instabilidade. Gradualmente rotacione, em sentido anti-horário, até que retorne a estabilidade. Mova novamente uma divisão mais, em sentido anti-horário, para garantir um desempenho estável.
c) Pode ser que estes ajustes necessitem pequenas alterações após a carga ser aplicada. Normalmente, os ajustes feitos sem carga produz um desempenho satisfatório.
Se a instabilidade não puder ser corrigida ou se forem necessárias melhorias quanto ao desempenho, consulte a seção Problemas no Sistema. Nesta seção podem ser encontradas providências a serem tomadas quanto a determinados tipos de problemas.
Ajuste de velocidade de idle (marcha lenta):
Após a velocidade do regulador ter sido ajustada, coloque a chave opcional externa na posição idle. Este set-point é aumentado rotacionando-se o potenciômetro em sentido horário. Quando a máquina está em velocidade de idle, o controle de velocidade aplica um droop ao sistema controlador para garantir uma operação estável.
Operação de droop (queda) de velocidade:
O droop é tipicamente usado no paralelismo de geradores movidos por motores.
Posicione a chave opcional externa na posição droop. Este set-point é aumentado rotacionando-se o potenciômetro em sentido horário. Quando em operação de droop, a velocidade da máquina tende a cair à medida em que a carga aumenta. A porcentagem de droop é baseada na mudança de corrente do atuador ocorrida entre o motor sem carga e com carga total. Está disponível uma larga escala de droop no controle interno. Se for necessário mais droop, adicione um jumper entre os terminais G e H para dobrar o droop disponível. A necessidade de um nível de droop acima de 10% não é comum.
Após ter ajustado o nível de droop, pode ser necessário reajustar a velocidade da máquina. Verificar a velocidade do motor e ajustar o set-point adequadamente.
Entrada de acessórios:
O terminal auxiliar N (AUX) aceita sinais de entrada de equilibradores de carga, sincronizadores e outros acessórios, no caso os da GAC são conectados diretamente a este terminal. É recomendado que esta conexão seja blindada, já que se trata de um terminal sensível de entrada.
Se o sincronizador é utilizado sozinho, sem estar em conjunto com um repartidor de carga, deve ser conectado um resistor de 3 Mohms entre os terminais N e P.
Problemas no Sistema
Sistema inoperante
Se o controlador não está funcionando, a falha pode ser determinada realizando- se os testes de tensão descritos nos passos 1, 2, 3 e 4 abaixo. (+) e (-) se referem à polaridade de medição. Se os testes indicarem valores normais, a falha pode estar no atuador ou em sua conexão.
Passos Terminais Leitura normal Provável causa
1 F(+) e E (-) Tensão de bateria c)
- A bateria não está conectada.
- Baixa tensão de bateria.
- Erro de leitura
2 C e D 1 Vac RMS min., na partida
- O espaço entre o sensor e os dentes da coroa é muito grande.
- Problemas no cabeamento ou conexão do sensor.
- Sensor com defeito.
3 P(+) e G(-) 10 Vdc, alimentação interna
- Curto no terminal P (irá causar danos ao equipamento).
- Controlador com defeito
4 F(+) e A(-) partida 1. Ajuste de velocidade muito baixo.
- Curto/aberto nos cabos do atuador.
- Controlador com defeito
- Atuador com defeito.
Desempenho insatisfatório
Se o controlador não funciona adequadamente, realize os seguintes testes.
Sintoma Teste Provável falha
Sobre velocidade 1. Não arranque. Alimente o controlador
- Manualmente leve o motor até a velocidade desejada. Meça a tensão entre os terminais A(-) e F(+). 1. O atuador vai ao máximo combustivel. Desconecte o sensor Se o atuador se mantém na posição máxima, o controlador está com defeito. Se o atuador vai ao mínimo, há um erro no sinal do sensor. 2. Se a tensão está em 1- Vdc: a) o ajuste de velocidade está acima do desejado; b) controlador com defeito. 3. Se a tensão está acima de 2 Vdc, o atuador ou link desligado. 4. Se a tensão está abaixo de 1 Vdc, o controlador está com defeito. 5. Ganho muito baixo.
O atuador não é energizado totalmente
- Meça a tensão de bateria na partida.
- Por um momento conecte os terminais A e F. O atuador deve ir à posição máxima 1. Se a tensão está abaixo de 7V para 12V de bateria ou 14V para 24V, substitua a bateria se estiver fraca ou abaixo de dimensão. 2. Erro na conexão do atuador ou bateria. 3. Atuador ou link desligado. 4. Atuador com defeito. 5. Fusível aberto.
