O documento descreve os principais conceitos relacionados a máquinas de corrente contínua, incluindo seu princípio de operação, tipos de geradores e motores, conexões, características e aplicações. As máquinas de corrente contínua funcionam com base na interação entre um campo magnético e uma corrente elétrica de acordo com a lei de Lorentz.

1. Má i d C tMáquinas de Corrente
C tíContínua

2. Principio de Operaçãop p ç
d
N

F I B 
  

dt
d
Ne


F I B 
Máquinas CC 2

3. Principio de Operaçãop p ç
 Gerador (regra da mão direita)( g )
d
dt
d
Ne


dt
Máquinas CC 3

4. Principio de Operaçãop p ç
d.B S 
dt
d
Ne


2 sin( )e B r t  
 2 nS r
dt
Máquinas CC 4
2 sin( )e B r t 
cos( )BS t 

5. Principio de Operaçãop p ç
2 i ( )NB
Máquinas CC
5
2 sin( )e NB r t  

6. Principio de Operaçãop p ç
 Motor (regra da mão esquerda)( g q )
F I B
  

Máquinas CC 6
F I B 

7. Principio de Operaçãop p ç
 Motor (regra da mão esquerda)( g q )
F I B
  
 0j j 
 
Máquinas CC 7
F I B  0j j 

8. Principio de Operaçãop p ç
 Motor (regra da mão esquerda)( g q )
d F Id B 
  

 2 sinF NBI  2 sinF NBI
Máquinas CC 8

9. Ação do Comutadorç
 Gerador CA
9
2 sin( )e B r t  
Máquinas CC
2 sin( )e B r t  

10. Ação do Comutadorç
 Gerador CA
Máquinas CC 10

11. Ação do Comutadorç
 Gerador CC
2 sin( )e B r t  
Máquinas CC 11

12. Ação do Comutadorç
 Gerador CC
2 sin( )e NB r t  
Com o comutador, ocorre a
i ã d id dinversão do sentido da
corrente na espira do rotor
e o binário de forças atuae o binário de forças atua
sempre no mesmo sentido
de rotação.
Máquinas CC 12
ç

13. Ação do Comutadorç
 Motor
A cada meia volta, há troca das laminas do comutador emA cada meia volta, há troca das laminas do comutador em
relação as escovas
Máquinas CC 13

14. Vista em corte do motor CC
Máquinas CC 14

15. Vista lateral do motor CC
Máquinas CC 15

16. Vista lateral do motor CC
Máquinas CC 16

17. Conexões das máquinas CCq
 Conexão do campo derivaçãop ç
A existência de duas
bobinas uma nobobinas, uma no
rotor e outra no
estator, originouestator, originou
diferentes conexões
no MOTOR c.c.
Máquinas CC 17

18. Conexões das máquinas CCq
 Conexão do campo série
O t ãO motor com conexão
série possibilita o seu
funcionamento tantofuncionamento tanto
com corrente contínua
como com corrente
alternada, sendo
denominado motor
i luniversal.
Máquinas CC
18

19. Tensão nos geradores CCg
R I E V i it d d  .......a a g aR I E V circuito dearmadura
Máquinas CC 19

20. Tensão nos geradores CCg
   

60
g
N P
E
60
g
donde:
 é a velocidade da armadura em RPM
é fl f Wb é o fluxo no entreferro em Wb
N é o número de espiras
é ú d ól
Máquinas CC 20
P é o número de pólos

21. Tensão nos geradores CCg
   gE Kg
onde:onde:
K é uma constante
Eg é chamada de f.e.m. forçag
contraeletromotriz, em caso de motor.
Máquinas CC 21

22. Conjugado e Potência nos motores CCj g
Nos motores, a tensão aplicada é maior
que a f e m gerada na armadura do motorque a f.e.m. gerada na armadura do motor
  a g a aV E R Ig
Máquinas CC 22

23. Conjugado e Potência nos motores CCj g
Nos motores, a tensão aplicada é maior
que a f e m gerada na armadura do motorque a f.e.m. gerada na armadura do motor
  a g a aV E R Ig
Máquinas CC 23

24. Conjugado e Potência nos motores CCj g
A corrente de armadura é:
 
 a g a
V E V K
I  a
a a
I
R R
A corrente de armadura aumenta quandoA corrente de armadura aumenta quando
há diminuição da velocidade.
Máquinas CC 24

25. Conjugado e Potência nos motores CCj g
A velocidade angular torna-se:

 
 a a a aV I R V

 

 K K
A velocidade angular é proporcional àA velocidade angular é proporcional à
tensão aplicada no motor.
Máquinas CC 25

26. Conjugado e Potência nos motores CCj g
A potência no motor é uma função doA potência no motor é uma função do
conjugado eletromagnético C:
nCP 2
Onde:
nCP 2
Onde:
P é a potência mecânica em W
C é j d NC é o conjugado em N.m
n é a velocidade angular em rps
Máquinas CC 26
g

27. Conjugado e Potência nos motores CCj g
Enquanto a potência desenvolvida é:Enquanto a potência desenvolvida é:
ag IEP 
Igualando as potências:
g
Igualando as potências:
IEnC2 ag IEnC 2
Máquinas CC 27

28. Conjugado e Potência nos motores CCj g
E o conjugado é:E o conjugado é:
g a a
E I K I
C

 
 
2 2
g a a
C
n n 2 2n n
É í l li i l id d dÉ possível eliminar a velocidade da
equação do conjugado.
Máquinas CC 28

29. Conjugado e Potência nos motores CCj g
O conjugado é portanto proporcional àO conjugado é portanto proporcional à
corrente de armadura e ao fluxo:
IK aIK
C 
120
C
Máquinas CC 29

30. Excitação dos motores CCç
 Excitação independenteç p
Máquinas CC 30

31. Excitação dos motores CCç
 Excitação em derivaçãoç ç
Máquinas CC 31

32. Excitação dos motores CCç
 Excitação sérieç
Máquinas CC 32

33. Excitação dos motores CCç
Composto cumulativo  Composto diferencial Composto cumulativo  Composto diferencial
Máquinas CC 33

34. Características Eletromecânicas
Motor derivação Motor derivação
V K V I R     ' .AA a a aV K V I R

 
 a a aV I R

K
O motor derivação é um motor de velocidade
angular praticamente constante com a carga.
Máquinas CC 34
g p g

35. Características Eletromecânicas
Motor derivação Motor derivação
a
IK
IK
C '

aIKC .
120


S d f i d ã d d (I R )Se desprezarmos o efeito da reação da armadura (IaRa)
o conjugado será praticamente linear em relação à
corrente de armadura
Máquinas CC 35
corrente de armadura.

36. Características Eletromecânicas
Motor série Motor série
 
 
 a a S aV R R I
K
A corrente de armadura é a mesma do circuito de
excitação e o fluxo criado pelo campo série é
proporcional a essa corrente.
K I K I
Máquinas CC
36
1 1e aK I K I  

37. Características Eletromecânicas
Motor série Motor série
   SV R R I 


 1
a a S a
a
V R R I
K K I1 a
 a SR RV    
 1 1
a S
aK K I K K
O termo mais a direita é um valor constante.
Máquinas CC 37

38. Características Eletromecânicas
Motor série Motor série
IK 2
'.
120
a
a
IK
IK
C 

120
a

( )I I
Esta propriedade do motor série torna-o indicado para
( )e aI I
Esta propriedade do motor série torna o indicado para
serviços que demandam um grande conjugado de
partida, como na tração elétrica.
Máquinas CC 38

39. Características Eletromecânicas
Motor composto Motor composto
O fluxo magnético no motor composto é o resultado doO fluxo magnético no motor composto é o resultado do
fluxo derivação com o série.
 a S aV R R I

 

 d SK

 


cumulativo
Máquinas CC 39

40. Características Eletromecânicas
Motor composto Motor composto
No motor composto cumulativo devido ao campo sérieNo motor composto cumulativo, devido ao campo série,
o efeito da diminuição da velocidade angular com o
aumento da carga é mais acentuado .aumento da carga é mais acentuado .
 V R R I 
 
a S aV R R I
K

 
 

 d SK  
Máquinas CC 40

41. Características Eletromecânicas
Motor composto Motor composto
No motor composto diferencial o enrolamento série éNo motor composto diferencial o enrolamento série é
invertido e o campo série se opõe ao campo derivação.
Isso origina um aumento de velocidade angular com a
carga.
 SV R R I  
 
a S a
d S
V R R I
K

 


 d S 
diferencial
Máquinas CC 41
diferencial

42. Características Eletromecânicas
Motor composto Motor composto
  IK Cumulativo Conjugado sempre 


120
aSd IK
C


Cumulativo. Conjugado sempre
maior que o conjugado do motor
derivação.derivação.
  aSd IK
C


Diferencial. Conjugado sempre
menor que o conjugado do120
C menor que o conjugado do
motor derivação.
Máquinas CC 42

43. Características Eletromecânicas
 Resumo Resumo
Máquinas CC 43

44. Regulação de velocidadeg ç
 Variação da velocidade angular desde a plena
carga até a situação de carga nula expressa em
percentagem da velocidade angular nominal n.
1000 nn
R

100.0
n
Rv 
Máquinas CC 44

45. Dispositivos de partidap p
 Pode-se inserir um resistor externo em série com
a armadura para limitar a corrente durante a
partida.
gEV
I

exta
g
a
RR
I


Máquinas CC 45

46. Dispositivos de partidap p
 Motor derivação
Máquinas CC 46

47. Dispositivos de partidap p
 Motor série
Máquinas CC 47

48. Dispositivos de partidap p
 Motor composto
Máquinas CC 48

49. Aplicaçõesp ç
Motor série Motor série
 Alto torque de partida
 Tração elétrica
 Ferramentas de alta velocidade
Máquinas CC 49

50. Aplicaçõesp ç
 Motor série
Máquinas CC 50

51. Aplicaçõesp ç
 Motor série
Máquinas CC 51

52. Aplicaçõesp ç
Motor série Motor série
Ferramentas
Motor de Arranque
Máquinas CC 52

53. Aplicaçõesp ç
Motor série Motor série
Tração elétricaTração elétrica
Máquinas CC 53

54. Aplicaçõesp ç
Motor derivação Motor derivação
 Baixo torque de partida
 Velocidade constante
Máquinas CC 54

55. Aplicaçõesp ç
Motor derivação Motor derivação
TornoTorno
Máquinas CC 55

56. Aplicaçõesp ç
Motor derivação Motor derivação
Bombas centrífugasBombas centrífugas
Máquinas CC 56

57. Aplicaçõesp ç
Motor composto Motor composto
 Alto torque de partida
 Velocidade aprox. constante
Máquinas CC 57

58. Aplicaçõesp ç
Motor composto Motor composto
Esteira
Máquinas CC 58

59. Aplicaçõesp ç
Motor composto Motor composto
Elevador (obsoleto)
Máquinas CC 59

60. Exemplosp
A. Um motor desenvolve um conjugado de 10Nm e está sujeito a uma redução de
10% no fluxo de campo, que produz um acréscimo de 50% na corrente de
armadura. Calcule o novo conjugado como resultado desta variação.j g ç
Máquinas CC 60

61. Exemplosp
B. Um motor serie absorve uma corrente de 5 A e desenvolve um conjugado de
40Nm. Calcule:
a) O conjugado quando a corrente aumenta para 10 A, se o campo permanece na) j g q p , p p
região linear da curva de saturação.
b) O conjugado quando a corrente aumenta para 20 A e esse aumento produz um
acréscimo de 60% no fluxo..
Máquinas CC 61

62. Exemplosp
C. Um motor cc derivação possui uma resistência de armadura de 0,25  e uma
queda de tensão nas escovas de 3,0 V, é alimentado por uma tensão de 120V
através dos terminais da armadura. Calcule a corrente de armadura quando:q
a) A velocidade produz uma fem de 110 V, para uma dada carga
b) Há queda de velocidade (devido a aplicação adicional de carga) e a
fem tem um valor de 105 V.
c) Calcule a variação porcentual na fem e na corrente de armadura
Máquinas CC 62

63. Exemplosp
D. Um gerador cc derivação, 125V, possuindo uma resistência de armadura de
0,15 é carregado progressivamente até que a tensão na carga seja nula. Se a
corrente de carga é 96A e a corrente de campo 4A. Qual é a fem gerada nag p Q g
armadura? Despreze a queda de tensão nas escovas.
Máquinas CC 63

64. Exemplosp
E. Um gerador serie CC, 10kW, 250V, tem uma queda de tensão nas escovas de
2 V, uma resistência do circuito da armadura de 0,1 Ω e uma resistência de campo
serie de 0,05 Ω. Quando entrega a corrente nominal na velocidade nominal,g
calcule:
a) Corrente de armadura.
b) Tensão gerada na armadura.
Máquinas CC 64