Máquinas Corrente Contínua

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MÁQUINAS 
CORRENTE CONTÍNUA
Ícaro Igor Castro de Martins Barros
FUNDAMENTOS BÁSICOS
Uma máquina de corrente contínua elementar está mostrada na figura abaixo.
FUNDAMENTOS BÁSICOS
O uso da corrente contínua no enrolamento de campo de uma máquina CC
produz uma distribuição de fluxo magnético estacionária em relação ao estator. E o
efeito do comutador é tal que, quando uma corrente contínua flui através das
escovas, a armadura cria uma distribuição de fluxo fixa no espaço e cujo eixo é
tipicamente perpendicular ao eixo do fluxo de campo.
Essa interação das duas distribuições de fluxo que cria o conjugado da máquina
CC, que quando atuando como gerador se opõe à rotação e quando atuando como
motor, o conjugado atua no sentido da rotação.
FUNDAMENTOS BÁSICOS
FUNDAMENTOS BÁSICOS
FUNDAMENTOS BÁSICOS
A máquina CC pode fornecer torques de partidas elevados, assim como torques de
aceleração e desaceleração elevados. É capaz de fazer inversões rápidas e controle
de velocidade com facilidade. Essas características fizeram dessas máquinas
responsáveis por grande parte do trabalho “pesado” na indústria.
Mas por que as máquinas de CC não são usuais nos dias de hoje?
A necessidade de utilização de um retificador mecânico (comutador) para
conversão da força eletromotriz CA, induzida nos enrolamentos de armadura, em
uma tensão unidirecional torna esse tipo de máquina extremamente frágil, além de
caras.
FUNDAMENTOS BÁSICOS
As características essenciais de uma máquina CC são mostrados na figura a seguir.
FUNDAMENTOS BÁSICOS
Tanto o conjugado magnético, quanto a tensão que surge nas escovas são
dependentes da forma de onda espacial da distribuição de fluxo, sendo por
conveniência considerada senoidal.
FUNDAMENTOS BÁSICOS
O conjugado eletromagnético Tmec pode ser expresso em termos da interação entre
o fluxo por pólo Φd no entreferro e a componente fundamental espacial Fal da
onda de FMM.
Com as escovas no eixo em quadratura, o ângulo δr é igual a 90º.
raldmec senF
pólos
T 








2
22
aldmec F
pólos
T 






2
22

FUNDAMENTOS BÁSICOS
Utilizando as características construtivas da máquina CC temos:
oenrolamentnoparaleloemcaminhosdenúmero
armaduradeoenrolamentnocondutoresdetotalnúmero
armaduradeexternocircuitonocorrente
2
:











m
C
i
m
Cpólos
K
onde
iKT
a
a
a
a
adamec

FUNDAMENTOS BÁSICOS
A tensão gerada observada entre as escovas é a soma das tensões retificadas de
todas as bobinas em série entre as escovas.
A tensão retificada entre as escovas também é conhecida como tensão de velocidade,
e pode ser determinada por:
mdaa Ke 
CONEXÃO DOS CIRCUITOS DE CAMPO
A possibilidade de diferentes conexões dos circuitos de campo das máquinas CC
permitem que essas máquinas apresentem uma grande variedade de características
de operação, o que se constitui na maior vantagem das máquinas de CC.
(a)Excitação independente, (b) em série, (c) em derivação ou paralelo,
(d) composta ou mista
CONEXÃO DOS CIRCUITOS DE CAMPO
A relação entre a FEM gerada Ea em regime permanente e a tensão de terminal de
armadura Va pode ser expressa por:
)(
)(
motorRIEV
geradorRIEV
aaaa
aaaa


CARACTERÍSTICAS TENSÃO x CORRENTE
GERADORES
CARACTERÍSTICAS VELOCIDADE x TORQUE
MOTORES
PERDAS NAS MÁQUINAS CC
As perdas nos geradores e motores consistem nas perdas no cobre dos circuitos
elétricos e nas perdas mecânicas devidas á rotação da máquina.
• Perdas no cobre
– Perdas na resistência de armadura e de campo
– Perdas de campo
• Perdas mecânicas ou rotacionais
– Perdas no ferro: por correntes parasitas, por histerese, 
– Perdas por atrito: no mancal (rolamento), nas escovas
– Perdas por vento ou atrito com o ar
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Uma máquina CC de excitação independente, 25 kW e 125 V opera com velocidade
constante de 3000 rpm e uma corrente de campo constante tal que a tensão de
armadura em circuito aberto seja de 125 V. A resistência de armadura é 0,02 Ω.
Calcule a corrente de armadura, a potência de terminal, e a potência e o conjugado
eletromagnético quando a tensão de terminal é (a) 128 V e (b) 124 V.
Resp.: 
a) Ia = 150 A; PT=19,20 kW; Pmec = 18,75 kW; Tmec = 59,7 Nm
b) Ia = 50 A; PT=6,20 kW; Pmec = 6,25 kW; Tmec = 19,9 Nm
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Uma máquina CC de excitação independente, 25 kW e 125 V opera com velocidade
constante de 3000 rpm e uma corrente de campo constante tal que a tensão de
armadura em circuito aberto seja de 125 V. A resistência de armadura é 0,02 Ω.
Observa-se que a máquina está operando como motor, para uma tensão de terminal
de 123 V e uma potência terminal de 21,9 kW. Calcule a velocidade do motor.
Resp.: 2866 rpm 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Sabe-se que um motor CC de imã permanente tem uma resistência de armadura de
1,03 Ω. Quando esta operando a vazio, com uma fonte CC de 50 V, observa-se que
a velocidade de funcionamento é de 2100 rpm e a corrente é de 1,25 A.
Encontre (a) a constante de conjugado Km, (b) as perdas rotacionais a vazio do
motor e (c) a potência de saída do motor quando esta operando a 1700 rpm a partir
de uma fonte de 48 V.
Resp.: 
Km = 0,22 V/(rad/s)
Prot = 61 W
Pmec = 335 W
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
Fitzgerald – 6ª Edição
7.1, 7.2, 7.11, 7.21, 7.25, 7.27