AULA 16 - Maquinas Eletricas 02

Prévia do material em texto

ELETRICIDADE C 
Prof. Renan Caron Viero – rcviero@gmail.com 
Adaptado do Material do prof. Sérgio Haffner 
https://sites.google.com/site/rcviero/ 
 
Máquinas Elétricas 
Máquina CC, Motores CC, Máquinas CA 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 2 
MÁQUINA CC 
GERADOR CC – CIRCUITO EQUIVALENTE 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
( )
ta g a a
t g a s a
L a f
t f f
=
V V r I
V V r r I
I I I
V r I
= −
− +
= −
=
ta
g
t
a
f
L
a
tensão no terminal da armadura [V]
tensão induzida na armadura [V]
tensão no terminal do gerador [V]
corrente na armadura [A]
corrente no campo (derivação) [A]
corrente na linha [A]
re
V
V
V
I
I
I
r
−
−
−
−
−
−
−
f
s
sistência do circuito da armadura [ ]
resistência do campo (derivação) [ ]
resistência do campo série [ ]
r
r
Ω
− Ω
− Ω
Aula 15 – Máquinas Elétricas 3 
MÁQUINA CC 
GERADOR CC – EQUAÇÕES 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
g m
g
2
60
a
V k
T k I
p Zk
a
V c n
p Zc
a
ω
π
= Φ
= Φ
=
= Φ
=
g
m
a
tensão induzida na armadura [V]
torque resistente [N.m]
e constantes da máquina
fluxo por polo [Wb]
velocidade angular do rotor [rad/s]
corrente de armadura [A]
número de polos
número de c
V
T
c k
I
p
Z
ω
−
−
−
Φ −
−
−
−
−
[ ]
ondutores da armadura
número de caminhos em paralelo
velocidade 
a
n rpm
−
−
vazio carga nominal
carga nominal
saída entrada perdas
entrada entrada
RegV% 100%
Eficiência% 100% 100%
V V
V
P P P
P P
−
=
−
= =
Aula 15 – Máquinas Elétricas 4 
MÁQUINA CC 
GERADOR CC – PERDAS 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 no cobre (rI2) 
• na armadura 
• no campo série 
• no campo em derivação 
 mecânicas ou rotacionais 
• perdas no ferro 
– correntes parasitas 
– histerese 
• perdas por atrito 
– mancal (rolamento) 
– escova 
– ventilação (atrito com ar) 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 5 
MÁQUINA CC 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
MOTOR CC ELEMENTAR (IMÃ PERMANENTE) 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 6 
MÁQUINA CC 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
MOTOR CC ELEMENTAR 
• Sentido de rotação da armadura 2
aT k I
p Zk
aπ
= Φ
=
Aula 15 – Máquinas Elétricas 7 
MÁQUINA CC 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
MOTOR CC ELEMENTAR – CIRQUITO EQUIVALENTE 
• Circuito equivalente ( )
ta g a a
t g a s a
L a f
t f f
=
V V r I
V V r r I
I I I
V r I
= +
+ +
= +
=
ta
g
t
a
f
L
a
tensão no terminal da armadura [V]
tensão induzida na armadura [V]
tensão no terminal do gerador [V]
corrente na armadura [A]
corrente no campo (derivação) [A]
corrente na linha [A]
re
V
V
V
I
I
I
r
−
−
−
−
−
−
−
f
s
sistência do circuito da armadura [ ]
resistência do campo (derivação) [ ]
resistência do campo série [ ]
r
r
Ω
− Ω
− Ω
Aula 15 – Máquinas Elétricas 8 
MÁQUINA CC 
MOTOR CC – PERDAS 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 no cobre (rI2) 
• na armadura 
• no campo série 
• no campo em derivação 
 mecânicas ou rotacionais 
• perdas no ferro 
– correntes parasitas 
– histerese 
• perdas por atrito 
– mancal (rolamento) 
– escova 
– ventilação (atrito com ar) 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 9 
MÁQUINA CC 
MOTOR CC – EQUAÇÕES 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
g m
g
2
60
a
V k
T k I
p Zk
a
V c n
p Zc
a
ω
π
= Φ
= Φ
=
= Φ
=
g
m
a
tensão induzida na armadura [V]
torque resistente [N.m]
e constantes da máquina
fluxo por polo [Wb]
velocidade angular do rotor [rad/s]
corrente de armadura [A]
número de polos
número de c
V
T
c k
I
p
Z
ω
−
−
−
Φ −
−
−
−
−
[ ]
ondutores da armadura
número de caminhos em paralelo
velocidade 
a
n rpm
−
−
vazio carga nominal
carga nominal
saída entrada perdas
entrada entrada
RegN% 100%
Rendimento% 100% 100%
n n
n
P P P
P P
−
=
−
= =
Aula 15 – Máquinas Elétricas 10 
MÁQUINA CC 
MOTOR CC – EXERCÍCIOS 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
(a) 236V (b) 11,8kW (15,8 hp) (c) 12kW 
Aumenta 1,82 vezes 
5,26% 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 11 
MÁQUINA CC 
TIPOS DE MOTORES 
• Motor derivação 
 torque aumenta linearmente com o aumento da corrente da armadura 
 ajuste na velocidade por intermédio da variação da corrente no campo 
g m g ta a a
a 2
V k V V r I
p ZT k I k
a
ω
π
= Φ = −
= Φ =
Aula 15 – Máquinas Elétricas 12 
MÁQUINA CC 
TIPOS DE MOTORES 
• Motor série 
 com alta corrente de armadura produz torque elevado e baixa rotação (ideal para 
cargas pesadas) 
 sem carga velocidade do motor dispara 
g m g ta a a
a 2
V k V V r I
p ZT k I k
a
ω
π
= Φ = −
= Φ =
Aula 15 – Máquinas Elétricas 13 
MÁQUINA CC 
TIPOS DE MOTORES 
• Motor composto 
 funciona com segurança sem carga 
 com carga a velocidade diminui e o torque é maior que o do motor em derivação 
g m g ta a a
a 2
V k V V r I
p ZT k I k
a
ω
π
= Φ = −
= Φ =
Aula 15 – Máquinas Elétricas 14 
GERADOR CA 
• Corrente 
 contínua no campo 
 alternada na armadura 
• Gerador CA simples 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 15 
GERADOR CA 
• Tensão induzida 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 16 
GERADOR CA 
• Tensão induzida 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 17 
GERADOR CA 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 18 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Gerador síncrono (alternador) 
– Aplicação 
• geração de energia elétrica em larga escala (quase totalidade) 
• Motor síncrono 
– Aplicação 
• cargas que necessitam de velocidade constante 
• correção do fator de potência 
• Enrolamentos 
– Armadura 
• onde são induzidas as tensões alternadas 
– Campo 
• circula corrente contínua 
• Tipos 
– Armadura rotativa e campo estacionário (raramente utilizado) 
– Campo rotativo e armadura fixa 
• pólos salientes → baixa velocidade e muitos polos 
• pólos lisos → alta velocidade e poucos polos 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 19 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Tipos 
 Armadura rotativa 
e campo estacionário 
• raramente utilizado 
 
 
 
 
 
 Campo rotativo 
e armadura fixa 
• pólos salientes 
– baixa velocidade 
e muitos polos 
• pólos lisos 
– alta velocidade 
e poucos polos 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 20 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Poucos polos (2 a 6) 
– alta velocidade 
• Utilizado em 
– usinas termelétricas 
Generator
Exciter
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
Aula 15 – Máquinas Elétricas 21 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Muitos polos 
– média e baixa velocidade 
• Utilizado em 
– hidrelétricas 
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
Aula 15 – Máquinas Elétricas 22 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
Aula 15 – Máquinas Elétricas 23 
LIVROS 
• Fitzgerald - Electric Machinery 6th Edition, 
ou Máquinas Elétricas, 6a. edição 
• Chapman - Electric Machines 
Fundamentals 3rd Edition e 5th Edition 
• Chai – Electromechanical Motion Devices 
• Gourishankar - Electromechanical Energy 
Conversion 
• Kosow - Máquinas Elétricas e 
Transformadores 
	Slide Number 1
	Slide Number 2
	Slide Number 3
	Slide Number 4
	Slide Number 5
	Slide Number 6
	Slide Number 7
	Slide Number 8
	Slide Number 9
	Slide Number 10
	Slide Number 11
	Slide Number 12
	Slide Number 13
	Slide Number 14
	Slide Number 15
	Slide Number 16
	Slide Number 17
	Slide Number 18
	Slide Number 19
	Slide Number 20
	Slide Number 21
	Slide Number 22
	Slide Number 23