Aula 3 - Máquina de corrente contínua.ppt

1. Máquinas de corrente
contínua
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
CAMPUS JOINVILLE
DEPARTAMENTO DO DESENVOLVIMENTO DO ENSINO
COORDENAÇÃO ACADÊMICA
EletroEletronica
Prof. Luis S. B. Marques

2. Aplicações diversas

3. Partes integrantes de uma
máquina CC

4. Estrutura da máquina de corrente
contínua

5. O enrolamento no qual uma fem
induzida.... enrolamento de armadura
O enrolamento responsável por produzir o
fluxo... enrolamento de campo

6. Geração de tensão em um
gerador CC elementar

7. Processo de retificação mecânica.
A escova B1, posicionada próxima ao pólo norte magnético, sempre estará
em contato com o segmento positivo do comutador.

8. Formas de onda para a tensão
induzida e a tensão retificada.

9. Comutador e as escovas
Toda vez que ocorre a
comutação as escovas
curto circuitam a espira,
pois a escova fica em
contato com duas
partes do anel
comutador.
O comutador é responsável por fazer a
inversão da corrente, mantendo a corrente
na carga sempre no mesmo sentido.

10. Comutação adequada
Dessa forma é possível
comutar entre as
espiras sem correr o
risco de danificar o
gerador.
Existe uma situação na qual não existe fem induzida na bobina. Esta
sempre ocorre quando o plano da espira fica perpendicular ao campo
magnético.

11. Princípio de funcionamento
Força eletromagnética

12. Princípio de funcionamento
Atração e repulsão entre campos

13. Equações da máquina de
corrente contínua
m
a
a K
E 
 


a
a I
K
T 

 
m
a
a T
I
E 



60
2 n
m





14. Exemplo: Considere uma máquina de corrente contínua de quatro pólos,
funcionando a 150 rotações por minuto, com constante de máquina igual a 73,53 e
fluxo por pólo igual a 27,6mWb. Determine a tensão gerada e o torque desenvolvido
pelo motor quando a corrente de armadura for igual a 400A. Qual a potência de
entrada para esta máquina?
m
a
a K
E 
 


V
Ea 86
,
31
60
150
2
10
6
,
27
53
,
73 3





  
m
N
T 




 
8
,
811
400
10
6
,
27
53
,
73 3
a
a I
K
T 

 
kW
I
E a
a 7
,
12
400
86
,
31 




15. Responda as questões abaixo:
1. Descreva o princípio de funcionamento do motor CC.
2.Cite as partes principais da máquina de corrente contínua.
3.Qual o componente que define se o gerador será CC ou CA.

16. Reação de armadura
Corrente de armadura igual a zero
Corrente de campo estabelece o fluxo resultante na máquina

17. Se uma corrente circula pelo enrolamento de armadura, a distribuição
original de fluxo na máquina é alterada. O fluxo produzido pela armadura se
opõe ao fluxo produzido pelo enrolamento de campo em uma metade de pólo
e se soma ao fluxo produzido pelo enrolamento de campo na outra metade
deste mesmo pólo
Reação de armadura

18. • A densidade de fluxo em uma metade de
pólo aumenta e na outra metade diminui.
Reação de armadura
• Este aumento na densidade de fluxo pode causar
saturação magnética e provocar como resultado líquido
uma diminuição do fluxo por pólo.
• A diminuição do fluxo por pólo resultante implica em
redução de torque e da força contra eletromotriz.

19. Deslocamento do plano neutro
Dessa forma a comutação entre as espiras não ocorre sob tensão nula, o
que pode vir a danificar o gerador.

20. • Para compensar o efeito da reação de armadura
em um motor, as escovas podem ser
deslocadas para trás, até que o centelhamento
seja mínimo.
• Neste ponto, a bobina posta em curto-circuito
pelas escovas está no plano neutro e não há
força eletromotriz induzida nela.
Reação de armadura
compensação método manual

21. • A reação de armadura também pode ser
corrigida por meio de enrolamentos
compensadores, de modo que o plano
neutro fique sempre exatamente no meio
do espaço entre os pólos principais.
• Assim, as escovas não têm de ser
movidas manualmente.
Reação de armadura
compensação método automático

22. Enrolamento de compensação

23. Geradores CC
• Gerador com excitação de campo
composta
Gerador com excitação de campo paralela
• Gerador com excitação de campo serie
Gerador com excitação de campo independente

24. Gerador com excitação
independente
a
a
a
t R
I
E
V 



25. Gerador com excitação de campo
paralela
a
a
a
t R
I
E
V 


f
t
a I
I
I 


26. Escorvamento em geradores CC
com excitação de campo paralela

27. Gerador com excitação de campo
série
)
( fs
a
a
a
t R
R
I
E
V 




28. Gerador com excitação de campo
composta
fs
a
c
a
a
a
t R
I
R
I
E
V 



 arg
f
t
a I
I
I 


29. Regulação de tensão em
geradores CC

30. Considere um gerador cc com enrolamento de campo em paralelo cuja
resistência é igual a 80Ω. A resistência do enrolamento de armadura é igual
a 0,1 Ω. A potência nominal da armadura é igual a 12kW, a tensão gerada
igual a 100V e a velocidade nominal igual a 1000rpm. Determine:
O circuito elétrico equivalente.
A tensão nos terminais do gerador.

31. Considerando a máquina do exercício anterior, determine a
corrente total fornecida à carga quando o gerador fornece
potência nominal.

32. Classificação dos motores de
corrente contínua
Motor série.
Motor derivação.
Motor de excitação composta.

33. Motor derivação
a
a
a
t E
R
I
V 


f
a
t I
I
I 


34. Motor série
)
( f
a
a
a
t R
R
I
E
V 



sr
sr
a
a
sr
t
m
K
R
R
I
K
V )
( 





35. Motor série
• Se a carga for retirada completamente, a
velocidade aumentará perigosamente, podendo
até despedaçar o motor, pois a corrente
requerida será muito pequena e o campo muito
fraco.
• Os motores tipo série nunca devem funcionar
sem carga, e raramente são usados com
transmissão por correias, em que a carga pode
ser removida.

36. Motor de excitação composta
)
(
)
( fs
t
a
a
a
t R
I
R
I
E
V 





37. Um motor de derivação possui uma resistência de armadura igual a 0,2 Ω, uma
resistência de campo igual a 100 Ω, uma força contra eletromotriz igual a 100V e
uma tensão de alimentação igual a 110V. Determine a corrente de armadura,
a corrente de campo e a constante Ka, se o fluxo por pólo é igual a 0,02wb e a
velocidade igual a 1200rpm.

38. Considere um motor série cujo enrolamento de campo possui uma resistência
igual a 0,1 Ω e o enrolamento de armadura possui uma resistência igual a 0,25 Ω.
Se a tensão de alimentação for igual a 230V, determine a corrente de armadura e a
corrente de campo sabendo que a tensão gerada é igual a 225V. Determine a
potência e o torque desenvolvido pelo motor sabendo que a velocidade é igual a
1200 rpm.

39. Velocidade e inversão do sentido
de rotação do motor
• A velocidade de um motor de corrente contínua
depende da carga que ele movimenta.
• O sentido de rotação de um motor depende do
sentido do campo magnético e do sentido da
corrente na armadura.
• Se for invertido o sentido do campo ou da corrente,
a rotação do motor também inverterá. Entretanto,
se os dois forem invertidos ao mesmo tempo, o
motor continuará a girar no mesmo sentido.

40. Variação da velocidade de um
motor
• A velocidade de um motor de corrente contínua depende
da intensidade de campo magnético, do valor da tensão
aplicada e da carga.
• Se a intensidade de campo diminui, a velocidade
aumenta, tentando manter o valor de força contra eletro
motriz.
• Se o enrolamento de campo se abrisse, restaria apenas
o magnetismo residual e a velocidade aumentaria
perigosamente, tentando manter a força contra eletro
motriz necessária para limitar a corrente de armadura.

41. • Controle da velocidade do motor de
corrente continua

42. Um motor derivação de 50cv, 250V é conectado a uma fonte de
alimentação de 230V e fornece potência à carga drenando uma
corrente igual a 200 A e girando a uma velocidade igual a 1200rpm. A
resistência de armadura é igual a 0,2Ω. Determine o circuito elétrico,
a tensão gerada, o torque sabendo que as perdas rotacionais são
iguais a 500W e a eficiência se a resistência de campo for igual a
115Ω.

43. Um gerador derivação, 250V, 150kW, possui resistência de campo
igual a 50Ω e resistência de armadura igual a 0,05Ω. Calcule a
corrente de plena carga, a corrente de campo, a corrente de armadura
e a tensão gerada.

44. Supondo excitação de campo constante, calcule a tensão a vazio de
um gerador com excitação independente cuja tensão de armadura é
150V em uma velocidade de 1800 rpm, quando: a velocidade aumenta
para 2000 rpm e quando a velocidade é reduzida para 1600 rpm.

45. A regulação de tensão de um gerador CC de 250V é 10,5%. Calcule a
tensão do gerador sem carga.

46. A tensão sem carga de um gerador CC é 135V, e sua tensão a plena
carga é 125V. Calcule a regulação de tensão para o gerador.

47. Considere uma máquina cc funcionando como gerador. Se a potência
eletromagnética for igual a 15kW, determine a tensão nos
terminais considerando a configuração gerador derivação.

48. Considere a do exercício anterior. Determine o conjugado resistente.

49. Um motor 220V, 20kW, com excitação de campo independente aciona uma
carga mecânica desenvolvendo um torque igual a 80Nm a uma
velocidade de 1200 rpm. Calcule a corrente de armadura sabendo que
a força contra eletro motriz é igual a 198V.