Monitoramento e controle de câmaras de refrigeração via velocidade variável do compressor
Carregando...
Arquivos
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Eduardo Mazoni Andrade Marcal Mendes
Marcio Fantini Miranda
Euler Cunha Martins
Marcio Fantini Miranda
Euler Cunha Martins
Resumo
O sistema de controle liga-desliga convencional comumente empregado em câmaras de refrigeração, apresenta baixo desempenho e elevado consumo energético. Este trabalho apresenta um esquema de controle de temperatura para câmaras de refrigeração baseado na velocidade variável do compressor. Para tanto, foi desenvolvida uma plataforma de experimentos constituída basicamente por três partes: um sistema de monitoramento e controle contínuos (CMUF®), uma câmara de refrigeração e um inversor de frequências capaz de alterar precisamente a velocidade do compressor. No trabalho, são descritas as funcionalidades de cada parte integrante dessa plataforma de ensaios. O controle elaborado incorpora informações sobre a dinâmica do sistema e variáveis mais influentes no processo e opera o compressor a uma velocidade que resulta em maior eficiência e melhor estabilização da temperatura no valor de referência desejada. Para isso o controlador pode operar de três modos distintos: Contínuo, Híbrido e Liga-Desliga Eficiente. Para caracterizar a dinâmica do sistema com modelos matemáticos foram realizados ensaios de resposta ao degrau para duas diferentes condições de carregamento térmico, sendo devidamente validado cada modelo obtido. A capacidade e o potencial da estratégia elaborada são demonstrados e avaliados aplicando-se um controlador PI, devidamente projetado, para duas sintonias distintas que foram obtidas com o conhecido método da Síntese Direta. Para finalizar, são apresentados os resultados experimentais com o controle convencional e com o controle elaborado. São apresentadas comparações e análises entre controladores e entre as sintonias realizadas. Resultados obtidos indicam vantagens como a melhor estabilização da temperatura e aumento da eficiência operacional da câmara.
Abstract
The conventional on-off control system, commonly used in refrigeration chambers, presents a low performance and a high energy consumption. This work presents a control scheme of temperature for refrigeration chambers based on the variable speed of the compressor. For this purpose an experimental platform has been developed. It consists basically of three parts: a continuous monitoring and control system (CMUF®), a refrigeration chamber and a variable-frequency drive capable of accurately changing the speed of the compressor. This work describes the features of each part of this experiment platform. The control developed incorporates information about the dynamics of the system and most influential variables in the process and operates the compressor at a speed that results in greater efficiency and better temperature stabilization in the desired reference value. To accomplish this, the controller can operate on three modes: Continuous, Hybrid and Efficient On-Off. In order to characterize the dynamics of the system with mathematical models, step response tests were performed for two different loading thermal conditions, and each obtained model was properly validated. The capacity and potential of the developed strategy are demonstrated and evaluated by applying a PI controller, suitably designed for two different tunings that have been obtained with the known method of direct synthesis. Finally, the experimental results with both the conventional and the elaborate control are presented. Also presented are the analysis and comparisons between controllers and tunings. The results indicate advantages such as better temperature stabilization and operational efficiency improvement of the chamber.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Engenharia Eletrica