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MÁQUINAS ELÉTRICAS Máquina de Corrente Contínua - MOTOR DC

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Apresentação em tema: "MÁQUINAS ELÉTRICAS Máquina de Corrente Contínua - MOTOR DC"— Transcrição da apresentação:

1 MÁQUINAS ELÉTRICAS Máquina de Corrente Contínua - MOTOR DC Os motores de corrente contínua são máquinas cc/dc usadas como motores. Como discutido nas leituras sobre gerador, a mesma máquina física pode atuar tanto como motor quanto gerador. A diferença está na direção do fluxo de potência. ESTUDAREMOS NESSA SEÇÃO OS VÁRIOS TIPOS DE MÁQUINAS CC UTILIZADAS COMO MOTOR.

2 TIPOS DE MOTORES DC Motor cc de excitação separada Motor cc shunt Motor cc de ímã permanente Motor série Motor composto

3 TIPOS DE MOTORES DC Circuito equivalente de um motor dc Como o motor cc é a mesma máquina física do gerador cc, seu circuito equivalente é exatamente o mesmo do gerador com exceção da direção do fluxo de corrente.

4 A tensão interna gerada na máquina é dada abaixo:
EA=KΦω O torque desenvolvido pela máquina é dado por: T=KΦIA As duas equações acima, juntamente com a lei de Kirchhoff do circuito de armadura e a curva de magnetização da máquina são ferramentas necessárias para analisar o comportamento e o desempenho de um motor cc.

5 MOTORES SHUNT E DE EXCITAÇÃO SEPARADA
Um motor cc de excitação separada pode ser definido como aquele cujo circuito de campo é suprido a partir de uma fonte de potência constante. No caso de um motor shunt, o circuito de campo é alimentado diretamente através dos terminais de armadura do motor. A Fig.1 mostra o circuito equivalente de um motor cc de excitação separada, enquanto a Fig.2 mostra o do shunt. Obs: Quando a tensão de alimentação do motor é assumida constante não existe diferença real entre o comportamento das duas máquinas.

6 MOTORES SHUNT E DE EXCITAÇÃO SEPARADA

7 Características terminais de um Motor Shunt CC
A característica de terminal (saída) é um gráfico que relaciona as variáveis de saída entre si. Para o motor, as variáveis de saída são o torque no eixo e a velocidade. Ou seja, é o gráfico do torque de saída versus velocidade. A pergunta é: Como um motor shunt responde a aplicação da carga ? Suponha que a carga no eixo do motor é elevada. Então o torque da carga excederá o torque desenvolvido da máquina, e dessa forma ocorrerá uma redução da velocidade.

8 Acontece que quando a velocidade do motor diminui, há uma queda na tensão interna EA = KΦω Entretanto, a corrente de armadura IA = (VT – EA )/RA aumenta. Como a corrente de armadura aumenta, o torque desenvolvido no motor aumenta Tdes = KΦIA . E finalmente, o torque desenvolvido igualará ao torque da carga em uma velocidade mecânica de rotação menor.

9 A dedução da equação que relaciona a velocidade e o torque interno desenvolvido é mostrada abaixo:

10 GRÁFICO QUE ILUSTRA O COMPORTAMENTO
DA CARACTERÍSTICA x VELOCIDADE No gráfico (a) a máquina apresenta enrolamento de compensação que tem o objetivo de anular o efeito causado pela reação de armadura. No gráfico (b), apresenta o comportamento com o fenômeno da reação de armadura que reduz o fluxo na máquina. Essa redução provoca aumento da velocidade.

11 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT Como é possível controlar a velocidade de um motor cc shunt ? Ajuste da resistência de campo ( e assim o fluxo de campo) Ajuste da tensão terminal aplicada a armadura Inserindo resistores em série no circuito de armadura Mudança na resistência de campo Para compreender o que acontece quando a resistência de campo é variada, assuma que a resistência de campo aumenta. Se a resistência de campo aumenta, então a corrente de campo diminui.

12 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT IF = VT / RF Com a redução da corrente de campo,o fluxo também diminui. Uma redução no fluxo causa uma redução instantânea na tensão interna gerada EA=KΦω, causando um grande aumento na corrente de armadura da máquina. IA = (VT – EA )/RA O torque no motor é dado por Tdes=KΦω. Desde que o fluxo na máquina diminui enquanto a corrente de armadura aumenta, o que prevalecerá ?

13 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT O aumento da corrente predomina sobre o decréscimo no fluxo, e o torque desenvolvido aumenta: Tdes=KΦIA Desde que o torque desenvolvido é maior que o torque de carga, a velocidade do motor aumenta. Entretanto, quando a velocidade aumenta a tensão interna também aumenta o que provoca uma redução da corrente de armadura.

14 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT A redução da corrente de armadura faz com que o torque desenvolvido também se reduza. E finalmente, mai uma vez o torque se iguala ao torque de carga numa velocidade mais alta que a velocidade inicial.

15 RESUMO DO CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVÉS DO REOSTATO DE CAMPO

16 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT Variação da tensão de armadura Nesse método, envolve a mudança na tensão aplicada à armadura sem mudar a tensão aplicada ao campo. Semelhante ao caso de excitação separada.

17

18 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT Quando a velocidade aumenta, a tensão interna gerada EA aumenta, o que provoca a redução da corrente de armadura. A redução da corrente de armadura provoca a redução do torque desenvolvido internamente, fazendo com que o torque desenvolvido seja igual ao torque resistente (torque da carga), entretanto numa velocidade superior.

19 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT RESUMO SOBRE O CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVÉS DA TENSÃO DE ARMADURA

20 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT O gráfico acima mostra o efeito na velocidade quando aumenta-se a tensão de armadura.

21 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT Inserindo um resistor em série com o circuito de armadura .

22 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT No controle através da resistência de campo, quanto menor a corrente de campo mais rápido o motor gira. Isto se aplica também ao motor de excitação separada. Já o aumento da corrente de campo causa um decréscimo da velocidade e por este motivo existe uma velocidade mínima que se consegue atingir através deste controle. O aumento da corrente de campo será limitada pelo limite de aquecimento dos enrolamento de campo. .

23 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT VELOCIDADE BASE Se o motor estiver operando com sua tensão terminal nominal, potência e corrente de campo então ele está funcionando na velocidade nominal, também conhecida como velocidade base. Através da resistência de campo pode controlar a velocidade do motor acima da velocidade base, mas não para velocidades abaixo da base. Por que? .

24 CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT Através da armadura, pode-se controlar a velocidade do motor para velocidades abaixo da velocidade base, mas não para velocidade acima da base. Por que? .

25 MOTOR SÉRIE Torque desenvolvido no motor cc série Sabemos que o torque desenvolvido pela máquina é dado por: De maneira simplificada, o fluxo é proporcional a corrente de armadura.

26 De maneira simplificada, o fluxo é proporcional a corrente de armadura.
Substituindo a equação acima na equação do torque desenvolvido. Como podemos interpretar a equação acima? Característica terminal de um motor cc série Para encontrar a característica terminal de um motor cc série, a análise será feita baseando-se no comportamento linear da curva de magnetização.

27 A suposição para curva de magnetização linear implica que o fluxo no motor é dado por:
A dedução da característica torque-velocidade é estabelecida a partir da lei de Kirchhoff: Da equação , a corrente de armadura é dada por: Como , substituindo na equação geral da máquina:

28 A corrente de armadura é dada por:
O torque desenvolvido é dado por: O fluxo pode ser calculado como: .

29 .

30 Gráfico que ilustra a característica velocidade x torque de um motor série.
Quais conclusões podemos tirar sobre o gráfico?

31 MOTOR COMPOSTO CUMULATIVO
. Shunt longa Shunt curta

32 MOTOR COMPOSTO CUMULATIVO
A lei Kirchhoff para o motor composto: A força magnetomotriz resultante é dada por: O sinal positivo está associado com o motor composto cumulativo e o sinal negativo com o composto diferencial. .

33 MOTOR COMPOSTO CUMULATIVO


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