APLICAÇÕES ATUAIS
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1. Resistência de Campo
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  1. 1. APLICAÇÕES ATUAIS  Indústria  Carros  Aeronaves  Metrôs  Trens TIPOS  Excitação Separada  Derivação  Imã Permanente  Motor Série  MotorComposto
  2. 2. 2 T A A A ind T A T A ind V E I R V K R K V R K K
  3. 3.  Um motor CC em derivação de 50hp, 250V, 1200rpm com enrolamentos de compensação tem uma resistência de armadura (incluindo as escovas, enrolamentos de compensação e interpólos) de 0,06 . O circuito de campo tem uma resistência total Radj+RF de 50 , a qual produz uma velocidade de 1200 rpm sem carga. Existem 1200 espiras por pólos no enrolamento em derivação. Encontre: a. A velocidade do motor quando a corrente de entrada é 100 A. b. A velocidade do motor quando a corrente de entrada é 200 A. c. A velocidade do motor quando a corrente de entrada é 300 A. d. Plote a característica torque-velocidade deste motor.
  4. 4. 190, 1173 388, 1144 587, 1115 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 200 400 600 800 Rotação[rpm] Torque Induzido [Nm]
  5. 5. net ARF F N I * AR F F F I I N 2 1 2 1 A A E n E n 0 50 100 150 200 250 300 350 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 TensãodaArmadura,EA(V) Corrente de Campo, IF (A) Curva de MagnetizaçãoTípica de um Motor CC 250 hp a 1200 rpm
  6. 6.  Um motor CC em derivação de 50hp, 250V, 1200rpm sem enrolamentos de compensação tem uma resistência de armadura (incluindo as escovas e interpólos) de 0,06 . O circuito de campo tem uma resistência total Radj+RF de 50 , a qual produz uma velocidade de 1200 rpm sem carga. Existem 1200 espiras por pólos no enrolamento em derivação e a reação de armadura produz uma força desmagnetizante de 840 Ae com uma corrente de carga de 200 A. A curva de magnetização na máquina é mostrada no slide anterior. Encontre: a. A velocidade do motor quando a corrente de entrada é 200 A. b. Este motor é na sua essência idêntico ao do Ex 9.1, exceto pela ausência dos enrolamentos de compensação. Compare a velocidade deste motor com a do Ex 9.1 com a corrente de 200 A. c. Plote a característica torque-corrente deste motor.
  7. 7. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 50 100 150 200 250 300 Curva de Magnetização Típica de um Motor CC 250 hp a 1200 rpm Corrente de Campo, IF (A) TensãodeArmadura,EA (V)
  8. 8. 0 100 200 300 400 500 600 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 Característica Velocidade versus Torque ind (N-m) nind (rpm)
  9. 9. 1. OAumento de RF causa a redução de IF 2. Caindo IF cai o 3. Reduzindo o cai EA 4. Caindo EA sobe IA 5. Aumentando IA sobe ind 6. Aumentando ind ( ind> load) aumenta 7. O aumento de aumenta EA 8. Aumentando EA cai IA 9. Caindo IA cai ind até ind= load em uma maior T A A A V E I R T F F V I R A E K ind A K I A E K
  10. 10. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0 10 20 30 40 50 60 Torque Rotação w1 w2 w3 w4 Corrigir
  11. 11. 1. OAumento de VA causa um aumento de IA 2. Aumentando IA aumenta o ind 3. Aumentando ind ( ind> load) aumenta 4. O aumento de aumenta EA 5. Aumentando EA cai IA 6. Caindo IA cai ind até ind= load em um maior A A A A V E I R ind A K I A E K A A A A V E I R
  12. 12. Adicionando Resistências à Armadura
  13. 13. Tem-se um motor shunt de 100 hp, 250V, 1200 rpm com resistência de armadura de 0,03 e resistência de campo de 41,67 . O motor tem enrolamentos de compensação. As perdas mecânicas e no núcleo podem são desprezíveis para os propósitos deste exercício. Suponha que o motor esteja trabalhando com uma corrente de carga de 126 A e com velocidade inicial de 1103 rpm. Para simplificar o problema, suponha que a corrente drenada pela armadura é constante. 0 50 100 150 200 250 300 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 TensãodaArmadura,EA(V) Corrente de Campo, IF (A) Curva de Magnetização Típica de um Motor CC 100 hp a 1200 rpm
  14. 14. a. Qual a velocidade do motor de a resistência de campo subir para 50 . b. Plote a característica da velocidade do motor versus a Resistência de Campo, assumindo constante a corrente de carga. 1 1 1 250 126 120 A 41,67A L F I I I 1 1 250 120 0,03 246,4 VA T A A E V I R 2 250 5 A 50 T F F V I R 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 1 1 2 1 A A E K n n E K 1 2 2 268 1,076 1,076 1103 1187 rpm 250 n Tensão de armadura proporcional a corrente de campo
  15. 15. 40 45 50 55 60 65 70 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Velocidade vs. Resistência de Campo Resistência de Campo ( ) Rotação(rpm)
  16. 16. O motor do Ex. 9.3 é agora conectado com excitação separada.O motor inicialmente está rodando com VA = 250V, IA = 120 A e n = 1103 rpm, enquanto está fornecendo um torque constante.O que ocorre com a velocidade deste motor quando VA é reduzido para 200V?
  17. 17. VANTAGENS  Não requerem um circuito de campo externo  Não ter perdas no enrolamento de campo  Tamanho  Custo DESVANTAGENS  Fluxo de campo pequeno  Menor ind porAmpère  Correm o risco de desmagnetização
  18. 18. ind A K I A c I 2 ind AK c I Maior torque por Ampère de armadura!
  19. 19. O motor CC série mostrado é de 250V com enrolamentos de compensação e com uma resistência série RA + RS de 0,08 . O campo série consiste de 25 espiras por pólo, com a curva de magnetização dada abaixo.
  20. 20. a. Qual a velocidade do motor e o torque induzido se a corrente de armadura é 50 A? b. Plote a característica velocidade X torque. 0 100 200 300 400 500 600 700 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Velocidade vs. Torque em um Motor CC Série ind (N-m) n(rpm)
  21. 21. T A A A S A L F V E I R R I I I net SE AR * SE AR F F F A F F N I I I N N
  22. 22. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 25 50 75 100 125 150 175 200 Torque Rotação f1 f2 f3 f4 f5 f6 1 2 3 4 5 6
  23. 23. Um motor CC composto, de 100 hp, 250V com enrolamentos de compensação tem resistência interna, incluindo o enrolamento em série, de 0,04 . Há 1000 espiras por pólo no campo shunt e 3 espiras no campo série. AVazio, o resistor de campo é ajustado para fazer o motor girar a 1200 rpm.
  24. 24. a. Qual a corrente no campo em derivação nesta máquina sem carga? b. Se o motor está ligado com polaridade aditiva, encontre a velocidade quando IA = 200 A. c. Se o motor estiver ligado com polaridade subtrativa, encontre a velocidade quando IA = 200 A.
  25. 25. 1. Resistência de Campo 2. Tensão de Armadura 3. Resistência de Armadura
  26. 26.  Controle e Proteções  Curto Circuitos  Sobrecarga  Excessivas Correntes de Partida  Forma Conveniente deVariar aVelocidade
  27. 27. A figura anterior mostra um motor CC shunt 100 hp, 250V, 350 A, com uma resistência de armadura de 0,05 . É desejado para projetar o circuito de partida que a máxima corrente de partida seja limitada a duas vezes a corrente nominal. a. Quantos estágios de resistência são necessários? b. Qual deve ser o valor de cada segmento de resistência?A que tensão cada estagio de partida será tirado?
  28. 28.  Velocidade mecânica fixa  A tensão terminal é variada variando-se a corrente de campo
  29. 29. T V K
  30. 30. T V K
  31. 31.  Proteção  Excessivas correntes de armadura  Subtensões  Perdas de corrente de campo  Energização  Força (Tiristores para Retificação)  Circuito de Comando (Gatilho dosTiristores)
  32. 32.  Cobre  Escovas  Mecânicas  Ferro  Adicionais
  33. 33. Um motor CC shunt de 50 hp, 250V, 1200 rpm tem uma corrente nominal de armadura de 170 A e de campo de 5 A. Quando seu rotor é bloqueado, uma tensão de armadura de 10,2V (excluindo as escovas) produz uma corrente de 170 A. A queda de tensão nas escovas é de 2V. Sem carga com uma tensão terminal de 240V, a corrente de armadura é igual a 13,2 A, a corrente de campo igual a 4,8 A e a velocidade do motor a 1150 rpm. a. Qual a potência de saída deste motor à condições nominais? b. Qual é a eficiência deste motor?
  34. 34.  Excitação Separada  Shunt  Série  Composto Aditivo  Composto Subtrativo VR nl fl nl V V V
  35. 35.  Variando a velocidade Se aumenta, então aumenta, logo aumenta também  Variando a Corrente de Campo Se é diminuído, então aumenta, então aumenta, aumentando A E K T A A A V E I R F R T F F V I R A E K T A A A V E I R Principal Método
  36. 36. net ARF F N I * AR F F F I I N 2 1 2 1 A A E n E n
  37. 37. Um gerador cc de excitação separada tem dados nominais 172 kW, 430V, 400 A e 1800 rpm. Sua curva de magnetização já foi mostrada.
  38. 38. a) Se Radj mudar para 63 e a máquina primária girar a 1600rpm, qual será a tensão terminal sem carga? b) Qual seria tensão se uma corrente de 360 A for conectado aos seus terminais? (o gerador tem enrolamentos de compensação). c) E se o gerador não tivesse enrolamentos de compensação? A reação de armadura com esta carga é de 450 Aesp. d) Quais ajustes devem ser feitos no gerador para que este restaure sua tensão terminal à encontrado em (a). e) Quanta corrente de campo será necessária para restaurar a tensão terminal ao mesmo valor que à vazio? (a máquina tem enrolamentos de compensação). Qual será o valor de Radj para que isto aconteça?
  39. 39. Reduzindo VT que reduz IF que reduz EA que reduz VT
  40. 40.  Variando aVelocidade Se aumenta, então aumenta, logo aumenta também  Variando a Corrente de Campo Se é diminuido, então aumenta, então aumenta, aumentando A E K T A A A V E I R F R T F F V I R A E K T A A A V E I R Principal Método
  41. 41. Redução da tensão devido a queda de tensão Mesma queda de tensão
  42. 42. Grandes reações de armadura são intencionais em cargas como fornos a arco
  43. 43. 1. Incrementando IA a queda aumenta, causa uma queda da tensão terminal 2. Incrementando IA a fmm do campo série aumenta, aumentando a fmm total Um aumento do fluxo, aumenta que aumenta A S A I R R T A A S A V E I R R SE SE A N I tot F SEF A N I N I T A A S A V E I R R A E K Ocorre uma compensação!
  44. 44. Supercomposto Composto Plano Subcomposto Paralelo
  45. 45.  Variando a velocidade Se aumenta, então aumenta, logo aumenta também  Variando a Corrente de Campo Se é diminuído, então aumenta, então aumenta, aumentando A E K T A A A V E I R F R T F F V I R A E K T A A A V E I R
  46. 46. SE AR eq * eq A F F F F N I I N N I I I
  47. 47. SE AR eq * eq A F F F F N I I N N I I I
  48. 48.  Com o aumento de IA aumenta a queda , caindo a  Com o aumento de IA a fmm do campo série também aumenta que reduz a fmm do gerador ( ) que reduz o fluxo que reduz EA que reduz VT T A A A S V E I R RA A S I R R SE SE A N I tot SEF F A N I N I

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