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Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Características construtivas Campo Armadura • Enrolamento de campo: produção de fluxo (enrolamento concentrado ou a imãs permanentes); • Enrolamento de armadura: conversão de energia (enrolamento distribuído) Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Funcionamento do comutador Orientação da FMM de armadura: Produção de força: Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Funcionamento do comutador Produção de f.e.m. Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Tensão Induzida: raartart rt rt wKEw a PN e a NEwPe r P A BrwBe rwBe .... . . .. . 2 .)(...)(.2 ..).(.2 Φ=⇒Φ pi ==⇒ pi Φ = pi Φ = Φ =θ⇒θ= θ= l l l Conjugado Eletromagnético: aa .pipi aaeace aa cc cacccc IKTI a PNNTT a IP r a IBrfT aiIrfTiBf .... . . .2. 2 .. ...)(. . & ..).( Φ=⇒Φ pi === pi Φ =θ== ==→θ= l l Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Tipos de Máquinas C.C. •Maq. Excitação Independente •Máq. Excitação Derivação •Máq. Excitação Série •Maq. Excitação Composta Aplicações: • Motor em acionamentos de alto desempenho: laminadores, elevadores, máquinas ferramentas, etc. • Geradores em aplicações específicas: • Geração em automóveis e aviões; • Sistemas de Excitação para geradores síncronas; • Tacogeradores, etc. • Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Reação de Armadura em Máquinas C.C. • Apesar dos campos de armadura e da bobina de excitação estarem com eixos magnéticos de- fasados de 90o, existe um acoplamento magné- tico devido a distribuição espacial destes cam- pos; • Há um aumento de densidade de fluxo em um lado da sapata polar e um decréscimo no lado oposto da mesma;oposto da mesma; • Consequências: � Desalinhamento da linha neutra. � Distorção da onda de distribuição espa- cial dos campos; • Problemas: � Faiscamento entre escova e lâminas (tensão induzida na bobina em comu- tação); � Redução do fluxo médio polar; � Possibilidade de “flashover” entre lâminas. Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Reação de Armadura em Máquinas C.C. Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Reação de Armadura em Máquinas C.C. Soluções Tecnológicas Utilizadas: • Enrolamento de comutação ou interpolos: �Minimizar faiscamento através do alinhamento automático da linha neutra; • Enrolamento de compensação: �Minimizar a distorção de fluxo e suas consequências; • Atuações no processo de comutação: � Defasamento de escovas; � Linha neutra; �Material das escovas; • Efeitos da alimentação por conversores estáticos Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Motor Excitação Independente • Duas fontes independentes para campo e armadura; • Equivalente ao motor derivação se fonte de armadura for de impedância interna desprezível; { } básica e velocidad .K V w .K T I I..KT If I.RV w..K E I.REV a a o a e aaae fffwf raaaaaa ⇒ Φ = Φ =⇒Φ= =Φ⇒= Φ=⇒+= [ ] e2a a a a r T .K R .K V w Φ − Φ = Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Motor Excitação Independente Características: • Queda de velocidade devido a perda na resistência de armadura Tensão de armadura variável Resistência de armadura variável Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Métodos de Partida e Frenagem de Motores C.C. Critérios de Partida/Frenagem: • Reduzir níveis de corrente na partida/frenagem evitando perturbações no sistema elétrico; • Garantir rapidez nos processos de partida/frenagem (produtividade); • Conservação de energia: eficiência Métodos de Partida: • Partida Resistiva : inclusão de resistências na armadura • Partida a Tensão de Armadura Variável Métodos de Frenagem: • Frenagem Dinâmica: inclusão de resistências na armadura • Frenagem por Contra-corrente: inversão da fonte de alimentação • Frenagem Regenerativa: a tensão de armadura variável Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Partida Resistiva de Motores C.C. [ ] [ ] anoma a noma anom r I .K RR .K V w Φ + − Φ = S1 S2 S3 S4 R1 R2 R3 R4 Observação: A partida sempre é feita com campo pré-excitado em seu valor máximo Ia Wr Iamax Iamin Característica natural w1 w2 w3 w4 Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Métodos de Partida e Frenagem a Tensão Variável Características: • Partida e frenagem a corrente constante; • Pressupõe o uso de conversores estáticos; • Frenagem regenerativa Ia Característica naturalIa Wr Ianom Característica natural -Ianom Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Frenagem Dinâmica de Motores C.C. S1 S2 S3 S4 R1 R2 R3 R4 Wr Ia -Iamax -Iamin Característica natural w1w2w3w4 Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Frenagem por Contra-Corrente de Motores C.C. S1 S2 S3 R1 R2 R3 -Vt Ia Característica natural -Iamax -Iamin w1w2w3 Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Métodos de Variação de Velocidade de Motores C.C. Figuras de Mérito: • Garantir capacidade de conjugado; • Ampla faixa de variação de velocidade (adequação ao processo); • Conservação de energia: eficiência [ ]RRV + Métodos de Variação de Velocidade: • Variação de Resistência de Armadura • Variação de Tensão de Armadura • Variação de Tensão de Campo [ ] [ ] aa a a a r I .K RR .K V w Φ + − Φ = R Va Φ Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Variação da Resistência de Armadura [ ] [ ] e2noma a noma anom r T .K RR .K V w Φ + − Φ = Característica natural • Perda da capacidade de conjugado • Perda de energia 0≤wr≤wrnom Ia Wr Ianom w2 w1 wnom Característica da carga Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Variação da Tensão de Armadura [ ] e2noma a noma a r T .K R .K V w Φ − Φ = Garantia de Capacidade de Conjugado Ia Característica natural VanomVa2 Va1Va3Va4Va5Va6 Ia Wr Ianom w2 w1 wnom Característica da carga 0≤wr≤wrnom Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Variação da Tensão de Campo [ ] e2a a a anom r T .K R .K V w Φ − Φ = Ia Φnom Φ1 • Enfraquecimento de campo • Limitado pela reação de armadura Ia Wr Ianom w2w1wnom wr>wrnom Φ1 Φ2 carga Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Operação a Conjugado Constante e Potência Constante Características: • Limite Térmico: Ia = constante • Limites Elétricos: Va = constante Φ =mínimo Conjugado Constante: 0≤wr≤wrnom: fluxo constante Va variável Potência Constante: wr > wrnom: fluxo variável Va constanteTe Va constanteTe Wr Ea.Ia=cte Ea.Ia=cte Te=cte
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