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A modelagem eletromecânica utiliza ferramentas matemáticas (como as equações de Maxwell e as leis de Newton) para criar representações que descrevem como a energia elétrica é convertida em mecânica (e vice-versa). O objetivo é prever a relação entre entrada e saída (ex: tensão/corrente vs. torque/posição) de forma precisa e funcional.

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A modelagem busca representar as interações dinâmicas do sistema real, que pode ser simplificado em diagramas de blocos, estabelecendo as funções e o circuito equivalente elétrico-mecânico da máquina. O objetivo central dessa modelagem matemática é estabelecer uma formulação que relacione a grandeza de saída do sistema (como posição X ou velocidade angular ω) à grandeza de referência ou entrada na malha de controle.

Função de Transferência: Gmalhafechada(s) = Saida(s) / Entrada(s)

A: Modelos simplificados linearizados, como os obtidos na análise de pequenos sinais, permitem justamente avaliar e prever o comportamento dinâmico das variáveis em torno de um ponto de operação em estado estacionário. Esses modelos simplificados são o que viabiliza o uso da teoria de controle linear para observar a resposta dinâmica a degraus, o tempo de acomodação e eventuais distúrbios da carga.

B: As equações elétricas e mecânicas em conversores eletromecânicos encontram-se intimamente acopladas e necessitam obrigatoriamente da dinâmica mecânica. O torque eletromagnético (equação do lado mecânico) depende das correntes elétricas, ao passo que a força contraeletromotriz (equação do lado elétrico) depende da dinâmica da velocidade mecânica da máquina.

D: A modelagem de sistemas eletromecânicos reais considera ativamente as perdas e o sistema não se torna ideal em todas as instâncias. As perdas elétricas convertidas em calor (como o efeito Joule na resistência) e as perdas mecânicas (como o atrito viscoso nos rolamentos) são contabilizadas na modelagem e incorporadas ao sistema, ficando externas apenas ao elemento ou bloco de conversão ideal.

E: Quando o que se deseja é exatamente uma análise linear, os modelos não podem incluir todos os defeitos do mundo real. Para aplicar a teoria de controle linear, assume-se que as perturbações em torno do ponto de operação são tão pequenas que se faz obrigatório linearizar o sistema. Sistemas reais possuem severas não linearidades (como a saturação magnética ou os limites de atuação de tensão do conversor), e incluir todos esses efeitos não lineares anularia a validade de qualquer análise preliminar puramente linear.