Máquinas Elétricas: Motor CC

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Máquinas Elétricas
Prof. Me Alexandre Coelho
Agenda da Aula
• Motor de Corrente Contínua.
Motor de Corrente Contínua
• Circuito equivalente:
Equivalente Thévenin
da estrutura completa do rotor.
Motor de Corrente Contínua
• Circuito equivalente:
Motor de Corrente Contínua
• Curva de magnetização:
• Tensão interna de um motor ou gerador CC: · · .
• A corrente de campo de uma máquina CC produz uma força eletromotriz de campo
que é dada por: · .
Motor de Corrente Contínua
• Excitação independente e em derivação (shunt):
· ·
Motor de Corrente Contínua
• Característica terminal de um motor CC em derivação:
• Gráfico que envolve as grandezas de saída da máquina.
• Para o motor estas grandezas são o torque (conjugado) no eixo e a velocidade.
• Analisando como um motor CC responde a uma carga:
→ ↓· · ↓↓· · ↑ até que
Motor de Corrente Contínua
• Característica terminal de um motor CC em derivação:
• Obtenção das características de saída do motor CC:·
• A tensão induzida é · · :· · ·
• Como o torque induzido é: · ·· · · ·
• Isolando a velocidade:
· · ·
Motor de Corrente Contínua
• Característica terminal de um motor CC em derivação:
• Obtenção das características de saída do motor CC:
· · ·
Motor de Corrente Contínua
• Característica terminal de um motor CC em derivação:
• Obtenção das características de saída do motor CC:
· · ·
Motor de Corrente Contínua
• Reação da armadura na Máquina CC:
• Máquina CC operando como gerador, sem carga elétrica conectada.
• Conectando uma carga elétrica no terminais de armadura, temos agora uma
corrente elétrica, que produzirá um campo magnético próprio, que distorce o
campo magnético original dos polos da máquina.
• Esta distorção do fluxo de uma máquina quando a carga é aumentada é
denominada REAÇÃO DE ARMADURA.
• A reação da armadura causa dois problemas nas máquinas CC:
• Deslocamento do plano neutro magnético (neutro magnético).
• Enfraquecimento de fluxo.
Motor de Corrente Contínua
• Reação da armadura na Máquina CC:
• A solução para reduzir/eliminar os problemas causados pela REAÇÃO DE
ARMADURA é a utilização de enrolamentos de compensação.
• Com a utilização do enrolamento de compensação o fluxo se mantém constante
independentemente da carga.
Motor de Corrente Contínua
• Exemplo 1:
• Um motor CC em derivação de 50 HP, 250 V e 1200 rpm, com enrolamento de
compensação, tem um resistência de armadura (incluindo as escovas, os
enrolamentos de compensação e os interpolos) de 0,06 Ω. Seu circuito de campo
tem uma resistência total de 50 Ω, produzindo uma velocidade a vazio de
1200 rpm. Há 1200 espiras por polo no enrolamento do campo em derivação.
a) Encontre a velocidade desse motor
quando a corrente de entrada é 100 A.
b) Encontre a velocidade desse motor
quando a corrente de entrada é 200 A.
Motor de Corrente Contínua
• Solução 1:
a) Encontre a velocidade desse motor
quando a corrente de entrada é 100 A.
· ·
Corrente de campo da máquina é constante,
sem efeitos da reação de armadura,
o fluxo nesse motor é constante.
· ·· ·
·
A vazio, a corrente de armadura é zero,
de modo que 250	 , assim 1200 rpm.
Se 100	 , então a corrente de armadura será:
100	 	25050 95	
Portante para essa carga será:·250 95 · 0,06 244,3	
·
244,3250 · 12001173 rpm
Motor de Corrente Contínua
• Exemplo 1:
b) Encontre a velocidade desse motor quando a corrente de entrada é 200 A.
Resposta: 1144 rpm.
Motor de Corrente Contínua
• Exemplo 2:
Um motor CC em derivação de 50 HP, 250 V e 1200 rpm, sem enrolamento de
compensação, tem um resistência de armadura (incluindo as escovas, os enrolamentos
de compensação e os interpolos) de 0,06 Ω. Seu circuito de campo tem uma
resistência total de 50 Ω, produzindo uma velocidade a vazio de 1200 rpm.
Há 1200 espiras por polo no enrolamento do campo em derivação. A reação de
armadura produz uma força magnetomotriz desmagnetizante de 840 A·e para uma
corrente de campo de 200 A. A curva de magnetização é apresentada.
a) Encontre a velocidade desse motor quando a sua corrente de entrada é 200 A.
Motor de Corrente Contínua
• Solução 2:
Com 200	 , a força magneto motriz desmagnetizante
vinda da reação da armadura é 840 A·e, assim a corrente
efetiva do campo em derivação do motor é:
A vazio, a corrente de armadura é zero,
de modo que 250	 , assim 1200 rpm.
Se 100	 , então a corrente de armadura será:
200	 	25050 195	
Portante para essa carga será:·250 195 · 0,06 238,3	
∗
∗ 5,0 8401200∗ 4,3	
Motor de Corrente Contínua
• Solução 2:
Da curva de magnetização, vemos que a corrente efetiva de campo,
produz uma tensão interna gerada de de 233 V,
para uma velocidade de 1200 rpm.
·
, · 1200 1227 rpm
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
• Dois métodos comuns em uso e um método menos comum:
1. Ajuste da resistência de campo (consequentemente o fluxo de campo).
2. Ajuste da tensão terminal aplicada à armadura.
3. Inserção de um resistor em série com o circuito de armadura (método menos comum).
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
1. Ajuste da resistência de campo:
• Considerando uma elevação na resistência de campo ( .↓ ↑ →	↓↓ · ↓ ·↑ ↓
• Como se comporta o toque induzido nesta situação?· ·· ↓ · ↑
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
1. Ajuste da resistência de campo:
• Como se comporta o toque induzido nesta situação?· ·· ↓ · ↑
• Para entender o que o ocorre, analisaremos um exemplo prático.
• Considere um motor CC em derivação com uma resistência de armadura de
0,25 Ω, operando com uma tensão terminal de 250 V e uma tensão induzida
interna de 245 V. O que acontecerá nesse motor se houver uma diminuição de
fluxo de 1%?
Uma diminuição no fluxo de 1% produziu um aumento de 49% na corrente de
armadura.
Motor de Corrente Contínua
• Analisando o exemplo prático:
250 2450,25 20	
Se o fluxo diminuir 1%, então deverá diminuir 1%,
visto que · · :0,99 · 0,99 · 245 242,55 V.
Assim a corrente de armadura se eleva para:250 242,550,25 29,8	
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
1. Ajuste da resistência de campo:
• Como se comporta o toque induzido nesta situação?· ·· ↓ · ↑
• Para entender o que o ocorre, analisaremos um exemplo prático.
• Considere um motor CC em derivação com uma resistência de armadura de
0,25 Ω, operando com uma tensão terminal de 250 V e uma tensão induzida
interna de 245 V. O que acontecerá nesse motor se houver uma diminuição de
fluxo de 1%?
Uma diminuição no fluxo de 1% produziu um aumento de 49% na corrente de
armadura.
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
1. Ajuste da resistência de campo:· ↓ ·↑↑
• Como , velocidade do motor aumenta.
• Com o aumento da velocidade, a tensão gerada interna também aumenta
( · · .
• Com o aumento da tensão interna, a corrente de armadura diminuí,
ocasionando uma queda também no torque induzido, até que se iguale
novamente com o torque de carga, em uma velocidade de regime permanente
superior à original.
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
1. Ajuste da resistência de campo:
• Resumo do comportamento de causa e efeito envolvido neste método de controle de
velocidade:
Motor de Corrente Contínua
• Controle de velocidade de um motor CC em derivação:
1. Ajuste da resistência de campo: