Máquinas Elétricas I Aula 13 Prof.: Samuel Bettoni

Partida de Motores de CC

Partida de Motores de CC Introdução Um dos instantes mais críticos na operação de um motor é no momento de sua partida. Nesse momento um motor solicita uma corrente muito maior (geralmente entre 6 a 10 vezes) do que na operação normal, devido à mudança do estado de inércia do motor. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Introdução Há duas exigências durante a partida de um motor: Tanto o motor quanto as linhas de alimentação devem estar protegidos contra um alto valor de corrente durante o período da partida, colocando-se uma resistência externa em série com o circuito de armadura; O torque de partida no motor deve ser o maior possível para fazer o motor atingir sua velocidade máxima em menor tempo possível. Existem duas formas simples de limitar a corrente de partida. A primeira é a inserção de resistores em série com a armadura. A outra é o controle da tensão aplicada. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC No instante em que aplicamos a tensão V nos terminais da armadura, para iniciar a rotação do motor, não existe força contra-eletromotriz, já que a velocidade é nula. Os únicos fatores que limitam a corrente são a queda de tensão nos contatos das escovas e a resistência no circuito de armadura, Ra. Onde, BD : queda de tensão nas escovas Ist: corrente de partida Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Exemplo 1: Um motor shunt CC de 120V possui uma resistência de armadura de 0,2 Ω e uma queda no contato das escovas de 2V. A corrente nominal a plena carga é de 75 A. Calcule a corrente no instante da partida, e o seu percentual em relação à situação nominal. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Exemplo 2: Motor CC independente: 5 HP ; 240V ; Ia nominal = 16,2 A; Ra = 0,73 Ω; Para este motor Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Os exemplos anteriores servem para ilustrar o dano que pode acontecer no motor durante uma partida; Mas isso pode ser corrigido quando limitamos essa corrente de partida através de uma resistência externa (dispositivo de partida) Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC A corrente nos exemplos acima, são excessivas devido à falta de FCEM no instante da partida; À medida que o motor inicia a rotação, a FCEM cresce proporcionalmente a velocidade; Para se limitar a corrente utilizamos um reostato para diminuir a corrente de partida; Essa resistência é progressivamente reduzida à medida que o motor adquire velocidade. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC A equação da corrente de armadura (ou corrente de partida) é então modificada e tem a seguinte forma: O valor do resistor de partida, na velocidade nula ou em qualquer outra velocidade, pode ser calculado a partir da equação dada acima. Onde, Rs : resistor externo Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Exemplo 3: Um motor shunt CC de 120V possui uma resistência de armadura de 0,2 Ω e uma queda no contato das escovas de 2V. A corrente nominal a plena carga é de 75 A. Calcule os valores da resistência de partida para limitar a corrente do motor dada as seguintes situações: a) na partida, para uma carga de 150% superior ao valor nominal; b) com uma FCEM igual a 25% do valor da tensão terminal e uma carga 150% superior ao valor nominal; c) com uma FCEM igual a 50% do valor da tensão terminal e uma carga 150% superior ao valor nominal; Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Solução do Exemplo 3: a) na partida, para uma carga de 150% superior ao valor nominal; Na partida, Ea = 0, b) com uma FCEM igual a 25% do valor da tensão terminal e uma carga 150% superior ao valor nominal; c) com uma FCEM igual a 50% do valor da tensão terminal e uma carga 150% superior ao valor nominal; Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Pelo exemplo 3, podemos ver que foi requerido um valor decrescente de resistência à medida que o motor desenvolvia uma força contra-eletromotriz (Ea) devido a aceleração do rotor. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Partida de Motores de CC Abaixo é apresentado os três tipos básicos de motores CC com o dispositivo de partida: Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura

Reação da Armadura Até agora consideramos apenas que a força magnética atuando num motor CC é devida a excitação do enrolamento de campo. Motor operando sem carga Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura Entretanto, a corrente fluindo nos condutores da armadura também criam uma força magnética que distorce e enfraquece o fluxo vindo dos pólos da máquina. Essa distorção e enfraquecimento do campo magnético ocorre tanto nos motores quanto nos geradores. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura Quando o motor está operando sem carga, não há fluxo distorcendo o fluxo principal da máquina; Mas quando a armadura conduz a corrente nominal, esses condutores criam uma força magnética considerável. Se considerarmos somente essa força atuando temos a seguinte situação: Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura O resultando desses dois fluxos atuando na máquina é a distorção e o enfraquecimento do campo resultante. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura As consequências práticas dessa situação é: Comutação pobre com faíscas nas escovas; Para grandes máquinas, a diminuição do fluxo pode chegar a 10% e isso causa uma redução considerável na velocidade (aumento) da máquina com carga. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura É necessário algum método no qual os efeitos da reação da armadura sejam compensados, ou os fatores que a causam sejam neutralizados. Os métodos que se destacam são: Enrolamento de comutação ou interpolos Minimizar faiscamento através do alinhamento automático da linha  neutra; Enrolamento de compensação Minimizar a distorção de fluxo e suas consequências. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura Enrolamento de comutação ou interpolos Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Reação da Armadura Enrolamento de compensação Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

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Referências Bibliográficas [1] Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; “Máquinas Elétricas”, 6ª ed., Bookman, 2006. [2] Del Toro, V.; Fundamentos de Máquinas Elétricas; Prentice-Hall; 1994. [3] Kosov, Irving L.; Máquinas Elétricas e Transformadores; Globo; 2005. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Aula 13 Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete