Máquinas CC, Mono e Bifásicas Aula 12

Prévia do material em texto

Curso de Graduação em Engenharia Elétrica
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
TEE00125 - 2º Semestre
Universidade Federal Fluminense
Prof.: Bruno Borba
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Corrente contínua no estator e
nos terminais do rotor
 Comutador mecânico garante a
inversão/retificação da corrente
no/do rotor
Máquina de Corrente Contínua
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
 Processo de chaveamento das espiras conectadas
num rotor de uma máquina CC
 Responsável por comutar
a polaridade da espira, de
forma a se obter uma
tensão essencialmente
constante de saída
 Retificação mecânica da
tensão
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutador
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
0
Comutação
 Máquina com 4 espiras
eEout 4
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
45
Comutação
 Máquina com 4 espiras
eEout 2
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
90
Comutação
 Máquina com 4 espiras
eEout 4
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
 Máquina com 4 espiras: Tensão na saída
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
 Existem diferentes formas de ligação das bobinas
entre si e ao comutador. As alternativas básicas
para esta ligação são:
 Enrolamentos em anel de Gramme (não utilizado na
pratica por não ser muito eficiente)
 Enrolamento em tambor:
 Enrolamento imbricado (lap winding)
 Enrolamento ondulado (wave winding)
 Enrolamento perna de sapo (frog leg winding) ou auto
equalizado
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Anel de Gramme
 As espiras são enroladas em volta do anel, possuindo
um condutor interno e outro externo ao anel
 O fluxo magnético não passa pelos condutores internos,
que não contribuem para o conjugado nem para a
indução de tensão
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Tambor
 Os condutores são distribuídos uniformemente pela
periferia de um cilindro ferromagnético
 O problema de condutores inativos é resolvido
 O arranjo de ligação depende da quantidade de pólos e
da quantidade de condutores utilizados no rotor
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Enrolamento imbricado (ou paralelo)
 Imbricado: com sobreposição parcial (Ex.: telhas e escamas)
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Características enrolamento imbricado (para
qualquer número de pólos):
 Condutor embaixo de um pólo é ligado com o condutor embaixo do
pólo adjacente, e depois ligado ao condutor embaixo do primeiro
pólo
 Enrolamento interno possui tantas vias internas quantos forem os
pólos da máquina
 Partindo-se de uma lâmina do comutador e seguindo o
enrolamento, chega-se à lâmina adjacente depois de ter percorrido
uma só espira
 O número de escovas é igual a quantidade de pólos da máquina
 As escovas devem estar equidistantes entre si, sucedendo
polaridade alternadamente + e -
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Características enrolamento imbricado (para
qualquer número de pólos):
 A ddp existente entre os bornes (positivo e negativo) corresponde a
ddp que se gera em cada uma das vias internas
 A corrente que passa nos condutores do induzido corresponde à
corrente que passa pelos bornes dividida pelo número de pólos da
máquina
 Aplicações em máquinas com tensões relativamente baixas e
correntes de elevada intensidade
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Enrolamento ondulado (ou série)
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Características enrolamento ondulado (para
qualquer número de pólos):
 Liga-se o condutor embaixo de um pólo com o condutor embaixo do
pólo seguinte, que por sua vez é ligado ao condutor embaixo do
outro pólo consecutivo, assim sucessivamente
 O enrolamento possui sempre duas vias internas, seja qual for o
número de pólos da máquina
 Partindo-se de uma lâmina do comutador, chega-se à lâmina
adjacente somente depois de se ter dado uma volta ao redor do
induzido, percorrendo um condutor por cada pólo
 O número de escova independe da quantidade de pólos. É possível,
entretanto, usar tantas escovas quanto forem os pólos da máquina
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Características enrolamento ondulado (para
qualquer número de pólos):
 A ddp entre as escovas corresponde a tensão gerada na metade
dos condutores induzidos
 O valor da corrente no circuito será o dobro da corrente que
percorre cada condutor no enrolamento
 Aplicações em máquinas com tensões elevadas e correntes de
baixa intensidade
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Enrolamento ondulado
Tipos de Enrolamento do Rotor
 Enrolamento imbricado
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Enrolamento em tambor
 Enrolamento imbricado (ou paralelo):
 O número de escovas será sempre igual ao de pólos
 Indicado para aplicações com alta corrente e baixa
tensão
 Enrolamento ondulado (ou série):
 O número de escovas independe da quantidade de
pólos
 Indicado para aplicações com baixa corrente e alta
tensão, e em que a quantidade de escovas pode ser
problemática
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Enrolamento triplex
Tipos de Enrolamento do Rotor
 Enrolamento duplex
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
 Exemplo máquina CC 6 pólos, 48kW
Tipos de Enrolamento do Rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Exercício 1
 Uma armadura de enrolamento imbricado duplex
é usada em uma máquina CC com 6 pólos e 6
escovas, cuja escova mede dois segmentos do
comutador cada uma. Há um número total de 72
bobinas na armadura, cada uma contendo 12
espiras. O fluxo por pólo é de 0,039 Wb e a
máquina gira a 400rpm
 Determine a quantidade de caminhos paralelos
 Qual é a tensão induzida?
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Exercício 2
 Um gerador CC de 12 pólos tem um enrolamento
simplex ondulado, cuja armadura contém 144
bobinas com 10 espiras cada. A resistência de
cada espira é de 0,011. O fluxo por pólo é de
0,05Wb. O rotor está girando a 200rpm.
 Determine a quantidade de caminhos paralelos
 Qual é a tensão induzida?
 Qual é a resistência efetiva da armadura?
 Se uma carga de 1k é conectada aos terminais do
gerador, qual é o torque contrário que será induzido
no eixo gerador da máquina?