Máquinas AC Assíncronas Síncronas Máquinas corrente alternada

Apresentação em tema: "Máquinas AC Assíncronas Síncronas Máquinas corrente alternada"— Transcrição da apresentação:

1 Máquinas AC Assíncronas Síncronas Máquinas corrente alternada
Corrente eléctrica alternada Electromagnetismo Transformadores Máquinas corrente contínua Máquinas corrente alternada Outras máquinas

2 Campo magnético girante
S N S N S N S Campo magnético girante A agulha (magnética) acompanha o movimento do campo  gira com velocidade síncrona

3 N S N S N S N S N S N S N S N S H

4

5 H Temporalmente: sinusoidal Espacialmente: pulsante

6  1 fase  campo magnético pulsante
H  1 fase  campo magnético pulsante

7 hR hS hT Htotal

8 Htotal hS hT hR Htotal Htotal

9 1 conjunto de enrolamentos (3 fases):
H w 2P = 1 n = rpm 2P = 2 n = rpm 2P = 3 n = rpm 1 pólo N pólo S 1 par de pólos 1 conjunto de enrolamentos (3 fases): Campo girante perfaz uma rotação de 360º correntes cumprem 1 ciclo (de frequência f) 2 conjuntos de enrolamentos: Campo girante perfaz uma rotação de 180º correntes cumprem 1 ciclo (de frequência f)

10 A B a

11 A L a Lei de Lenz-Faraday: “Sempre que uma bobine é atravessada por um fluxo magnético variável, gera-se uma f.e.m. induzida, que cria uma corrente induzida, que tende a opor-se à causa que lhe deu origem” Bi Rotação do corpo A (que cria o campo magnético) f variável, que atravessa a bobine L [f = B.S.cosa c/ a variável] f.e.m.i  0 Bi Ii  a bobine L, é um fio com as extremidades curto circuitadas Bi  0

12 N wR wS N’ S’ wS wR S ? wR = wS

13 wR < wS f constante S’ “anda atrás” de N, mas sem nunca o apanhar
Se wR = wS a não varia f constante não existe femi nem Ii não existe Bi não existe N’- S’ wR < wS S’ “anda atrás” de N, mas sem nunca o apanhar

14 Diferença wR – wS ESCORREGAMENTO

15 w [rad/s] n [rpm] Velocidade síncrona – ns Velocidade assíncrona – n
(campo girante) Velocidade assíncrona – n (rotor) Escorregamento:

16 Trocando 2 fases

17 + (0º) (60º) (120º)

18 Circuito eléctrico equivalente
Trf. ideal R1 RC X1 XR RR Xm Redução, ao estator, das impedâncias do rotor R2 = r2 RR X2 = r2 XR0 R1 X1 RC Xm

19 Þ Tind µ g “Thevenin” Equações simplificadas
X1 R1 X2 XTH RTH X2 R2/g VTH ~ “Thevenin” Vfase Xm R2/g Equações simplificadas Xm >> X1 e Xm >> R1 Þ Tind µ g

20 Fonte Estator Rotor Veio Pele = VC IL Pmec = wnTn 3 RRI2R 3 RSI2S
Eléctrica Mecânica Pele = (1 - g).PS-R = wR.T Fonte Estator Rotor Veio Pele = VC IL Pmec = wnTn Perdas Mecânicas Perdas Joule (rotor) Perdas ferro Perdas Joule (estator) 3 RRI2R 3 RSI2S

21 T zona motor TN zona travagem nN nsinc n nsinc nn zona gerador

22 h n h I cosj I T T ns nn cosj [A] [%] [N.m] 20 40 60 80 100 120 40 80
160 200 0,2 0,4 0,6 0,8 1 20 40 60 80 100 I cosj h ns n nn

23 Rotor em gaiola Estator com as bobines

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25 Gaiola externa Gaiola interna segmentos

26 Satisfação da variedade de binários de carga em motores de indução em gaiola
%Tn 300 275 D 250 225 C 200 175 B 150 125 100 75 50 25 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % nS

27 R x TN 2,5 2 1,5 1 0,5 Rext = R6 Rext = R5 Rext = R4 Rext = R3

28 Arranque Em carga Travagem

29 Tmax Ta Tmotor n T Tcarga Ponto de funcionamento estável n n n n n n
ns n

30 Gruas, guinchos, guindastes, tapetes rolantes (carga cte)
Moínhos de rolos, bombas de pistão, plainas, serras de madeira Ventiladores, misturadores, exaustores, bombas centrífugas, compressores T n T n T n 1/8 1/4 1/2 3/4 Fresadoras, mandriladoras Forno rotativo Volantes (binárioa carga  0)

31 (Auto)transformador Directo Resistência(s) (rotóricas) Ta Ia = 5 – 6 x In Estrela – triângulo Resistência(s) (estatóricas) Ta = 1/3 x Tn Ia = 1/3 x Iad Ta = 0,2 – 0,65 x Tn Ia = 5 – 6 x Iad

32 Rotor 2 velocidades Acoplamento Electrónico hidráulico centrífugo
electromagnético Electrónico Gaiola externa – R1 Gaiola interna – R2

33 %Tn % nS %In %Tn % nS %In Tcarga Tcarga 100 50 150 200 250 400 600 800
1000 %In comutação antes deste ponto Tm D Tm Y Im Y Im D Tcarga Consegue-se a redução do pico de corrente 100 50 150 200 250 %Tn % nS 400 600 800 1000 %In comutação antes deste ponto Tm D Tm Y Im Y Im D Tcarga Não se consegue a redução do pico de corrente

34 %Tn %Tn % nS Tacel Tacel = Tmotor - Tcarga Tacel (linearizado) % nS
J [kg.m2] T [N.m] w [rad/s] %Tn Tmotor 200 150 Taceleração Tcarga (se T cte [0, t] ) 100 50 20 40 60 80 100 200 %Tn % nS 20 40 60 80 100 % nS T cte Tacel Tacel = Tmotor - Tcarga Tacel (linearizado)

35 Travagem Paragem do motor: Inércia (atritos) Travão mecânico (Tatrito + Ttrav) – motor freio Injecção de corrente contínua (estator) Contra corrente (troca de fases)

36 Problemas na utilização de motores de indução
danos no arranque correntes elevadas impedir arranque (com carga) manter velocidade correntes elevadas Tamb = 40ºC P = 50 kW h = m P’ = 50 x 0,94 = 47 kW

37 h =100% h < 100% Rendimento do acoplamento: motor / máquina carga
Maximização h: 32% 57% 7% directo correias e polies engrenagens outros (4%) alinhamento paralelismo tensão

38 Valores característicos (motores de indução)
Tensão Y / D V Corrente Y / D A Corrente (rotórica) A Potência W Frequência Hz Velocidade rpm F.P. h % IP Escorregamento % Factor de serviço Classe Isolamento Fabricante, nº de série, modelo, ...