exercicio6-2 - Coversão Eletromecanica de Energia II

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Podemos considerar que existem três tipos de perdas nos geradores e motores. Sejam elas:
- perdas no cobre dos circuitos elétricos (enrolamento da armadura e enrolamento de campo);
- perdas no ferro dos circuitos magnéticos (núcleo do rotor e estator). 
As perdas mecânicas produzidas pela rotação da máquina podem ser descritas como:
Nos tempos atuais, é constante a exigência de aperfeiçoamento nos métodos de produção, bem como
racionalização deles, mediante a automação e o controle dos processos envolvidos. Devido a este fato,
mais e mais há a necessidade de controle e variação de velocidade e torque em máquinas elétricas
acionantes.
Analise as frases abaixo e marque a incorreta:
 
1.
Perdas no campo em derivação;
Perdas rotacionais ou Perdas por atrito;
Perdas por histerese;
Perdas no campo em série;
Perdas por corrente parasitas;
 
 
 
Explicação:
 
 
 
2.
Os motores de corrente contínua são utilizados para solucionar os problemas de variação de
velocidade;
Os motores CC apresentam torque constante em toda a faixa de velocidade;
Aplicações onde o controle de rotação é feito mediante o uso de motores de indução (gaiola) e
acoplamentos magnéticos, apresenta um alto rendimento, causado pelas baixas perdas elétricas do
acoplamento;
Os motores de corrente contínua podem controlar sua velocidade continuamente alternando mediante
a variação da tensão de alimentação;
Inicialmente conseguiu-se variações de velocidade mediante o uso de sistemas mecânicos, como
caixas de engrenagens, correias e polias, o que muito limita os processos e as máquinas;
 
 
 
Explicação:
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No enrolamento de excitação a corrente flui do número característico 1 para o número 2 (F1 ligado no "+" e
F2 ligado no "-"). No sentido de rotação à direita, A1 deverá ser positivo. Para uma máquina com apenas
uma ponta de eixo, ou com duas pontas de eixo de diâmetro diferente, vale como sentido de rotação aquele
do rotor que se pode observar quando se olha do lado frontal da ponta de eixo ou da ponta de eixo de maior
diâmetro. Em pontas de eixo de diâmetro igual, deve-se observar a partir do lado afastado do comutador.
Analisando a figura abaixo, podemos considerar como verdadeiras, exceto uma:
 
 
 
 
3.
Com relação à rotação do motor, a mesma pode ser alterada, mantendo o fluxo (F) constante e
variando a tensão de armadura (controle de armadura);
Operação como motor ocorre quando a corrente flui no enrolamento da armadura da escova (+) para
(-);
Operação como gerador ocorre quando a corrente flui no enrolamento da armadura de escova (-) para
a (+);
Operação como motor ocorre quando a corrente flui no enrolamento da armadura da escova (-) para
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O induzido de uma máquina de corrente contínua de 8 pólos rodando a 1200 rpm e circula em cada um dos
seus condutores uma corrente de 50A, tem as seguintes características:
- Número de condutores ativos = 300,
- Superfície de entreferro sob um pólo = 250 cm2,
- Indução magnética média no entreferro = 1T.
Admitindo um enrolamento ondulado simples (p = 4 e a = 1), qual a f.e.m. e o valor da corrente do induzido.
Analisando a figura abaixo onde mostra um corte de uma máquina CC comercial típica, simplificada para
dar ênfase às partes principais, escolha qual opção descreve a função do comutador:
(+);
Com relação à rotação do motor, a mesma pode manter a tensão de armadura fixa e alterar o fluxo
(controle pelo campo);
 
 
 
Explicação:
Excitação Independente
A rotação do motor pode ser alterada, mantendo o fluxo (F) constante e variando a tensão de armadura
(controle de armadura), ou mantendo a tensão de armadura fixa e alterando o fluxo (controle pelo campo).
Sentido de Rotação
No enrolamento de excitação a corrente flui do número característico 1 para o número 2 (F1 ligado no (+) e
F2 ligado no (-)). No sentido de rotação à direita, A1 deverá ser positivo.
Para uma máquina com apenas uma ponta de eixo, ou com duas pontas de eixo de diâmetro diferente, vale
como sentido de rotação aquele do rotor que se pode observar quando se olha do lado frontal da ponta de
eixo ou da ponta de eixo de maior diâmetro. Em pontas de eixo de diâmetro igual, deve-se observar a partir
do lado afastado do comutador.
OPERAÇÃO COMO MOTOR: A corrente flui no enrolamento da armadura da
escova (+) para (-).
OPERAÇÃO COMO GERADOR: A corrente flui no enrolamento da armadura da escova (-) para a (+).
 
 
 
4.
100 V e 600 A;
10 V e 6 A;
600 V e 10 A;
60 V e 10 A;
600 V e 100 A;
 
 
 
Explicação:
Explicação:
O fluxo por pólo é:
φ = B S = 1 x 250 x10-4 = 2.5 x 10-2 Wb
Enrolamento ondulado
Neste caso p = 4 a = 1, donde
E = 4 x 150 = 600V , Ia = 100A
Como a corrente é 4 vezes menor e a relação p/a é 4 vezes maior resulta um binário idêntico ao caso
anterior.
OBSERVAÇÃO:
Aos terminais de uma máquina com enrolamentos ondulados existe, em geral, uma tensão mais elevada e
uma corrente mais baixa do que aos terminais de uma máquina equivalente de enrolamentos imbrincados.
 
 
 
5.
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O induzido de uma máquina de corrente contínua de 8 pólos rodando a 1200 rpm e circula em cada um dos
seus condutores uma corrente de 50A, tem as seguintes características:
Número de condutores ativos = 300,
Superfície de entreferro sob um pólo = 250 cm2,
Indução magnética média no entreferro = 1T.
Admitindo um enrolamento imbrincado simples (p = a), qual a f.e.m. e o valor da corrente do induzido.
É constituído de umas poucas espiras de fio grosso para o campo-série ou muitas espiras de fio fino
para o campo-shunt (em derivação);
É construído de camadas laminadas de aço, provendo uma faixa de baixa relutância magnética entre
os pólos;
Serve para converter a corrente alternada (induzida) que passa pela sua armadura em corrente
contínua liberada através de seus terminais (no caso do gerador);
O comutador é constituído por segmentos de ferro, onde os segmentos são montados em torno do eixo
da armadura e são isolados do eixo e de cobre da armadura;
Servem de contato entre os enrolamentos da armadura e a carga externa (no caso do gerador);
 
 
 
Explicação:
Comutador
Uma máquina CC tem um comutador para converter a corrente alternada (induzida) que passa pela sua
armadura em corrente contínua liberada através de seus terminais (no caso do gerador). O comutador é
constituído por segmentos de cobre, com um par de segmentos para cada enrolamento da armadura. Cada
segmento do comutador é isolado dos demais por meio de lâminas de mica. Os segmentos são montados em
torno do eixo da armadura e são isolados do eixo e do ferro da armadura.
Armadura
Em um motor, a armadura recebe a corrente proveniente de uma fonte elétrica externa. Isto faz a armadura
girar. Em um gerador, a armadura gira por efeito de uma força mecânica externa. A tensão gerada na
armadura é então ligada a um circuito externo. Como a armadura gira, ela é também chamada de rotor.
O núcleo da armadura é construído de camadas laminadas de aço, provendo uma faixa de baixa relutância
magnética entre os pólos. As lâminas servem para reduzir as correntes parasitas no núcleo, e o aço usado é
de qualidade destinada a produzir uma baixa perda por histerese.
Escovas
São conectores de grafita fixos, montados sobre molas que permitem que eles deslizem (ou ¿escovem¿)
sobre o comutador no eixo da armadura. Assim, as escovas servem de contato entre os enrolamentos da
armadura e a carga externa (no caso do gerador).
Enrolamento de Campo
Este eletroímã produz o fluxo interceptado pela armadura. É constituído de umas poucas espiras de fio
grosso para o campo-série ou muitas espiras de fio fino para o campo-shunt (em derivação).6.
1500 V e 40 A;
400 V e 150 A;
40 V e 15 A;
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150 V e 40 A;
150 V e 400 A;
 
 
 
Explicação:
O fluxo por pólo é:
φ = B S = 1 x 250 x10-4 = 2.5 x 10-2 Wb
Enrolamento Imbrincado
Neste caso p = a = 4 (8 pólos)
E = (p/a). Z. φ. n = 1 x 300 x 2.5 x 10-2 x (1200/60) = 150 V
A corrente no induzido será: Ia = 2.a. Icondutor = (2 x 4 x 50) = 400A