Instituto Federal de Santa Catarina Conversão de Energia Máquinas de Corrente Contínua Instituto Federal de Santa Catarina

Máquina elétricas rotativas CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA A primeira indicação da possibilidade de intercâmbio entre energia elétrica e mecânica foi apresentada por Michael Faraday em 1831. Esta descoberta é considerada por alguns como o maior avanço individual no progresso da ciência para atingir o aperfeiçoamento final da humanidade.

Conversão de energia A energia elétrica produzida através desta conversão eletromecânica de energia pode ser reconvertida várias vezes, antes que a energia seja finalmente convertida à forma que realizará o trabalho útil.

Principais etapas do sistema elétrico

Aplicações diversas

Partes integrantes de uma máquina CC

Estrutura da máquina de corrente contínua

Estágios de Operação 1° Estágio 2° Estágio 4° Estágio 3° Estágio

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

Geração de tensão em um gerador CC elementar

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

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

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

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

Princípio de funcionamento Atração e repulsão entre campos

Equações da máquina de corrente contínua Ea = Tensão gerada ou força contra eletro motriz T = Torque Velocidade angular

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?

Geradores CC Gerador com excitação de campo paralela Gerador com excitação de campo independente Gerador com excitação de campo paralela Gerador com excitação de campo serie Gerador com excitação de campo composta

Gerador com excitação independente

Gerador com excitação de campo paralela

Escorvamento em geradores CC com excitação de campo paralela

Gerador com excitação de campo série

Gerador com excitação de campo composta

Regulação de tensão em geradores CC

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.

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

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

Motor independente

Motor derivação

Motor série

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.

Motor de excitação composta

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.

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.

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.

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.

Controle da velocidade do motor de corrente continua

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.

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. 250V

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.

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

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.