PARTE 2 e 3

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PARTE 2 
EXPERIÊNCIA 01 
APRESENTAÇÃO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA E 
IDENTIFICAÇÃO DE TERMINAIS 
 
1. OBJETIVOS 
 
Apresentar as partes componentes da máquina de corrente contínua e identificar seus 
terminais. 
 
2. PARTES COMPONENTES 
 
Constam nas máquinas de corrente contínua (MCC) as seguintes partes: 
- Carcaça 
- Peças polares 
- Núcleo de armadura 
- Enrolamento de armadura 
- Comutador 
- Escovas e porta-escovas 
- Enrolamento de campo 
 
3. PARTE PRÁTICA 
 
3.1. IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS 
 
Se a máquina possuir uma placa com os bornes terminais, o problema consiste na simples 
leitura da mesma. É o caso das máquinas de laboratório, cuja placa é reproduzida a seguir. 
AB - Armadura 
CD - Enrolamento de campo "shunt" EF1 - Enrolamento série 
GH - Interpolos 
 
 
 
Se, entretanto, a máquina não possuir uma placa de identificação dos terminais, isto só 
poderá ser feito através da determinação dos bornes de cada circuito e da comparação dos 
valores de resistência de cada um. 
 
3.2. ATIVIDADE 
 
 
 
Medir a resistência de cada circuito, o que apresentar maior resistência será o circuito 
do campo “shunt”(CD); 
Resistência de campo 0,65K [Ω] 
Resistência de armadura 6,7 [Ω] 
Resistência dos interpolos 4,8 [Ω] 
Resistência do campo série 4,1 [Ω] 
 
EXPERIÊNCIA 02 
LEVANTAMENTO DA CARACTERÍSTICA A VAZIO DA MÁQUINA DE 
CORRENTE CONTÍNUA 
1. GENERALIDADES 
 
Esta experiência tem como objetivo o levantamento da característica a vazio da MCC, 
através da obtenção da curva de saturação ascendente e descendente. Para tal, utiliza-se de 
uma máquina de corrente contínua com excitação independente funcionando como gerador à 
vazio, acionado por uma máquina síncrona (como máquina primária), de forma a manter a 
velocidade constante no acionamento. 
A característica a vazio é obtida através da relação da tensão terminal a vazio em função 
da corrente de excitação, ou seja: 
Eo = f.(IEXC) 
Se a máquina opera a vazio, obviamente não existe corrente circulando no circuito da 
armadura, o que implica a não existência de queda de tensão por qualquer motivo (devido a 
impedância ou reação da armadura, da máquina). Logo, a tensão nos terminais é a própria F.E.M. 
induzida. 
Como a velocidade n é constante, tem-se Eo proporcional ao fluxo (Ø), assim, comprova-
se que a característica à vazio nada mais é do que a curva de saturação da máquina. Devido ao 
magnetismo residual, a tensão inicial, mesmo com iexc = 0, apresenta um pequeno valor, 
denominado de tensão remanescente. 
Grandezas envolvidas: 
Eo - Tensão nos terminais do gerador; 
IEXC - Corrente de excitação; 
nN - Velocidade nominal; 
n' - Velocidade atual do sistema. 
 
2. PREPARAÇÃO 
 
a) Montar o grupo MCC - MS, que representa o esquema básico de uma máquina de 
corrente contínua de excitação independente, funcionando como gerador à vazio, acionado por 
uma máquina síncrona. 
 
 
 
Esquema geral do ensaio 
 
b) Para a velocidade do sistema já definida, medir a tensão remanescente. 
 
c) Aumentar gradualmente a corrente de excitação do GCC, até seu valor nominal 
(300/600mA para 0,37/2kW), registrando na próxima tabela os valores de iexc e Eo. 
Quando chegar no limite da corrente de excitação, decrescer até o início, registrando 
os mesmos valores. 
 
Corrente de Excitação Crescente 
 
E0 [ V] 16,15 60,7 105,4 148,9 192 224 248 266 283 308 
iexc [mA] 0 60 140 220 300 370 450 500 600 730 
 
Tensão Remanescente: 16,15 [ V ] Velocidade: 1786 [rpm] 
 
Corrente de Excitação Decrescente 
 
Eo [ V ] 308 283 266 248 224 192 149 105,4 60,3 17,3 
iexc [mA] 730 570 490 420 350 280 200 130 60 0 
 
Velocidade: 1786 [rpm] 
 
1 - Ao se aumentar ou diminuir a corrente de excitação, não voltar o reostato de campo 
para acertar os valores pré-definidos.
 
 
2 - Se a velocidade do sistema não for a síncrona, os valores lidos de Eo devem ser 
corrigidos, referindo-se às condições nominais: 
Eo = E'o. nN/n' 
 
3. Atividade 
 
Traçar a curva a vazio do gerador em operação, mostrando, curvas ascendente, 
descendente e de saturação (média das duas). 
 
 
 
Curvas a vazio do gerador em operação. 
 
GRANDEZA VALOR MCC 
V 220 
kW 0,37 
A 1,68 
rpm 1800 
Iexc 0,3 
Vcampo 220 
FAB/MOD EGC1.80M 
 
GRANDEZA VALOR MS 
V 380 
kW 0,37 
A 0,9 
rpm 1800 
Iexc 2,7 
Vcampo 12 
FAB/MOD EGT1.80.B3/4 
 
 
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
50
100
150
200
250
300
350
Te
n s
ão
 T
er
m
in a
l (E
O)
 - 
V
Corrente de Excitação (I
EXC
) - mA
 
 
Média
I
EXC
 crescente
I
EXC
 decrescente
5 10 15 20 25 30 35 40
14
16
18
20
22
24
26
28
30
Curva do Gerador a Vazio
T
e
n
s
ã
o
 T
e
rm
in
a
l 
(E
O
) 
- 
V
Corrente de Excitação (I
EXC
) - mA
 
 
Média
I
EXC
 crescente
I
EXC
 decrescente
 
 
EXPERIÊNCIA 03 
 LEVANTAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE CARGA DOS 
GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA COM EXCITAÇÃO 
INDEPENDENTE, SHUNT E SÉRIE. 
 
1. OBJETIVOS 
 
Estudar as consequências da operação sob carga no gerador, seu circuito elétrico 
equivalente, e levantar as chamadas "Características de Carga" para todos os tipos de 
geradores, excluindo o “compound”. O conhecimento de tais curvas é fundamental para a 
seleção adequada de um ou outro tipo de gerador. 
 
2. CURVAS CARACTERÍSTICAS DAS MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA. 
 
As curvas características de uma máquina, são as curvas que mostram graficamente a 
relação de dependência existente entre os valores que caracterizam o funcionamento da 
mesma. As que interessam ao funcionamento dos geradores de corrente contínua são: 
 
a) Característica de magnetização; 
 
b) Característica interna; 
 
c) Característica externa; 
 
d) Característica de regulação. 
 
A característica de magnetização representa a relação existente entre a corrente de 
excitação e a tensão dos bornes da máquina, quando esta funciona em vazio. Por esta razão, 
denomina-se também de característica em vazio. Esta curva mostra as qualidades do sistema 
indutor da máquina. 
 
A característica interna representa a relação entre a tensão nos terminais da carga e a 
corrente de excitação, mantendo-se fixos os valores da velocidade e da corrente de carga. A 
característica interna é de mesma natureza da característica a vazio, porém com um 
deslocamento devido a carga aplicada. 
 
A característica externa representa a relação existente entre a tensão e a corrente que 
a máquina fornece a um circuito externo, isto é, quando funciona com cargas. Por esta razão, 
é chamada também de característica com carga. Esta curva mostra as qualidades do sistema 
induzido da máquina. 
 
A característica de regulação representa a variação dos valores da corrente de 
excitação na máquina com carga, para que a tensão nos bornes da mesma se mantenha 
constante. Esta curva mostra tanto as qualidades do sistema indutor como as do induzido. 
 
As máquinas de corrente contínua, conforme o tipo de excitação existente, apresentam 
um comportamento específico, representado pelas características da própria excitação. Por 
esta razão, estas características são de suma importância para o estudo do comportamento 
 
 
de tais máquinas. No decorrer do projeto de uma máquina, essas curvas são levantadas por 
meio de ensaios executados. 
 
3. PREPARAÇÃO 
 
a - Anotar as características de placa da máquina de corrente contínua. 
 
GRANDEZA VALOR MCC 
V 220 
kW 0,37 
A 1,68 
rpm 1800 
Iexc 0,3 
Vcampo 220 
FAB/MOD EGC1.80M4. PROCEDIMENTO 
 
a - Montar o grupo Motor Síncrono-Gerador de Corrente Contínua (MS/GCC), 
alimentando o campo desta última como auto-excitada shunt (como ilustra a figura 1), em 
seguida insira carga no gerador. 
 
Conexão do Campo-Shunt 
 
 
Montagem do gerador como auto-excitado shunt. 
b - Mantendo-se a corrente de carga, para cada carga acionada, anotar na tabela 1 
as tensões [V] e correspondentes correntes de excitação [mA]. 
 
Tab. 1 - Característica Interna 
ICG = 0,98 [A] 
iEXC [mA] Tensão [V] 
0,279 250 
0,089 168 
0,051 125 
0,035 100 
0,025 84 
c - Mantendo-se a corrente de excitação constante, para cada carga adicionada anotar 
na tabela 2, os valores de tensão [V] e de corrente de carga (ICG) em [A]. 
Tab. 2 - Característica Externa 
iEXC = 0,100 [mA] 
 
 
ICG [A] Tensão [V] 
1,77 151 
1,54 158 
1,28 163 
0,98 169 
0,67 173 
0,33 178 
0 181 
 
 
d - Mantendo-se constante a tensão UAH, para cada carga adicionada, anotar na 
tabela 3 os valores de corrente de carga e de corrente de excitação (iEXC). 
Tab. 3 - Característica de Regulação 
Tensão (UAH) =100 V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e - Montando o grupo motor de indução-gerador de corrente contínua (MIT/GCC), 
alimentando o campo desta última como auto-excitado série. 
 
Conexão do Campo Série 
 
 
 
 
 
 
 
 
Montagem do gerador como auto-excitado série. 
 
 
f - Anotar para cada carga adicionada os valores de corrente de carga e de tensão na 
tabela 4. 
Tab. 4 - Gerador Série 
 
ICG [A] Tensão [V] 
0 30,2 
0,06 34,8 
0,16 42,8 
0,33 58,1 
0,76 98,7 
1,30 133,9 
1,77 151,6 
iEXC [mA] ICG [A] 
0,032 0 
0,033 0,18 
0,034 0,38 
0,035 0,58 
0,036 0,78 
0,039 0,98 
0,041 1,17 
 
 
 
 
5. ANÁLISE E QUESTÕES 
 
a)Discutir o efeito da variação da velocidade para as características interna, externa e 
de regulação, ilustrando graficamente. 
Considerando a equação abaixo da característica interna do gerador percebe-se que 
a tensão interna gerada depende do fluxo e da velocidade da máquina: 
𝐸𝑔=𝐾∗∅∗𝑁 
A tensão gerada em qualquer gerador é proporcional ao fluxo e à velocidade. Portanto, 
tendo um determinado fluxo, o aumento da velocidade resultará no aumento da tensão. Como 
não há como manter um fluxo constante, pode-se manter constante a corrente de campo. 
 
A Figura acima mostra o diferente comportamento da saturação para diferentes 
velocidades. Com uma mesma corrente de campo, uma maior velocidade resulta em menor 
saturação. 
O comportamento com carga mostra que com uma velocidade mais baixa, trabalha-se 
na região mais saturada, e em uma velocidade maior, trabalha-se na porção menos saturada. 
 
b) Como se pode corrigir o inconveniente e característico enfraquecimento do gerador 
shunt (queda de tensão). Como se ligam as espiras adicionais e em que se diferenciam das 
espiras do campo shunt? 
É corrigido com a utilização de um enrolamento série com a armadura, a intensidade 
de campo magnético aumenta proporcionalmente ao aumento de carga, compensando a 
queda de tensão na armadura. Este enrolamento é composto por poucas espiras de fio 
grosso, sendo assim a sua resistência muito baixa. Já as espiras de campo Shunt são muitas 
e possuem fio fino. 
 
c) Baseado nas características dos geradores estudados, analisar suas aplicações. 
O gerador Shunt possui tensão terminal praticamente constante, servindo como 
alimentador de consumidores que necessitam desta característica, ou seja, utilizado quando 
se deseja uma tensão praticamente constante, independente das variações da carga. O 
gerador Série é aplicado em série com a fonte, próximo a carga, compensando a queda de 
tensão da linha. 
 
f) Qual o efeito da iEXC nos geradores auto-excitados shunt? 
Valores elevados de resistência de carga ligados em um gerador shunt podem drenar 
a maior parte da corrente, diminuindo assim a corrente de campo e fazendo com que o 
gerador não consiga se auto-excitar. 
 
g) Assim como foi analisado o problema da linha de resistência de campo para o 
gerador shunt, façao estudo para o gerador série. 
 
 
No caso do gerador série a variação da resistência de campo não influencia na corrente 
do gerador, pois tanto corrente de armadura, como corrente de carga e de excitação, todas 
são iguais por apresentar a conexão entre ambas em série. 
Em circuito aberto, o gerador série não pode se auto-excitar. Existem assim duas 
quedas de tensão, em compensação a tensão Eg também é reduzida pelo efeito de reação 
de armadura. Assim, para uma determinada velocidade da máquina primária, há uma tensão 
máxima como ponto crítico em que o processo de auto-excitação para e nenhuma corrente 
adicional é produzida. 
 
h) Construir a característica interna (gráfico), externa e de regulação do gerador auto-
excitado shunt. 
Gráficos gerados: corrente de carga X corrente de excitação 
 
 
 
 
 
0
50
100
150
200
250
300
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Característica Interna
145
150
155
160
165
170
175
180
185
0 0,5 1 1,5 2
Característica Externa
 
 
 
 
i)Construir a característica externa (gráfico) do gerador auto-excitado série. 
Gráfico gerado: corrente de carga X corrente de excitação 
 
 
 
 
 
 Esquema geral do ensaio 
 
 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045
Característica de Regulação
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 0,5 1 1,5 2
Característica Externa
 
 
EXPERIÊNCIA 06 
CARACTERÍSTICAS DOS GERADORES DE CORRENTE 
CONTÍNUA “COMPOUND” 
1. OBJETIVOS 
 
Demonstrar o funcionamento dos geradores de corrente contínua com excitação 
composta (“compound”). Este gerador, pode ser considerado como a união dos geradores 
auto-excitados. Desta forma, existem dois campos magnéticos distintos, o série e o paralelo 
(shunt), que são enrolados conjuntamente em cada peça polar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gerador “Compound” 
 
2. PREPARAÇÃO 
 
a - Anotar as características da MCC. 
 
b - Relacione os equipamentos utilizados para a realização deste ensaio. 
 
3. EXECUÇÃO 
 
a - Montar o grupo motor de indução - gerador de corrente contínua (MIT/GCC), 
alimentando o campo como auto-excitado compound aditivo, shunt curto, como indica a figura 
abaixo. 
 
Compound aditivo-shunt curto 
 
b - Acionar o gerador em vazio (anotar a tensão no quadro de valores para Icg = 0). 
 
c - Ligar uma das resistência e verificar como foi efetuada a ligação do campo série, 
através do indicado no voltímetro. 
 
 
 
d - Inverter a ligação do campo série, e, para a mesma carga observar o voltímetro. 
 
e - Comparando as indicações do voltímetro pelos itens (d) e (e), verificar em que 
condições teremos compound aditivo. 
 
f - Para a condição aditiva, colocar carga e anotar: 
 
Icg [A] 0 0,36 0,78 1,20 1,62 2,05 
Ua [V] 179,5 191,3 201 206 208 209 
 
g - Inverter a ligação para obter a condição subtrativa completando a tabela abaixo: 
 
Icg [A] 0 0,25 0,37 0,38 0,36 0,35 0,34 
Ua [V] 165,7 134,4 98,6 67,1 48,1 36,8 29,6 
 
 
4. GUIA DE ANÁLISE 
 
a - Traçar a característica externa para o compound aditivo. 
 
 
 
b - Traçar a característica externa para o compound subtrativo. 
175
180
185
190
195
200
205
210
215
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Característica externa Compound Aditivo
 
 
 
 
 
c - Comparar as características obtidas com as dos geradores série e shunt. 
A figura abaixo mostra um comparativo dos geradores CC. Com a plena (ou máxima) 
força magnetomotriz (fmm) do campo shunt é impossívelajustar o gerador compound 
subtrativo para se conseguir tensão nominal com carga e velocidade nominais. Um gerador 
compound aditivo tem características velocidade x carga intermediárias entre as de um 
gerador shunt e um série. Devido a ação do enrolamento em série, o fluxo por pólo de um 
gerador composto pode aumentar com a carga, o que resulta numa tensão de saída que é 
aproximadamente constante (pode até crescer um pouco) com o aumento da carga. 
 
d - Comentar a respeito das curvas obtidas (compound) 
A configuração compound pode produzir uma tensão terminal em carga quase 
constante ou até mesmo maior do que em vazio. O gerador compound subtrativo não 
consegue atingir tensão nominal com carga e velocidade nominais. 
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
Característica externa Compound Subtrativo
 
 
 
 Esquema geral do ensaio 
 
EXPERIÊNCIA 07 
CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA 
SHUNT E SÉRIE 
1. OBJETIVOS 
 
Analisa-se o funcionamento dos motores de corrente contínua excitação “shunt” e 
série, em função de curvas relacionando suas grandezas características. As curvas 
levantadas em função destas características, tais como M = f (n), M = f (IA) e n = f (IA), fornecem 
importantes parâmetros a serem utilizados nos dimensionamentos de sistemas de 
acionamentos das máquinas elétricas. 
De posse destas curvas, pode-se identificar e classificar os Motores de Corrente 
Contínua, pois estas são características de cada máquina; assim como proporcionar um 
acompanhamento em práticas de manutenção. 
 
2. PREPARAÇÃO 
Anotar as características da Máquina de Corrente Contínua e da Máquina Síncrona a 
serem usadas no ensaio. 
 
GRANDEZA VALOR (MCC) 
V 220 
kW 0,37 
A 1,68 
rpm 1800 
 
Iexc 0,3 
Vcampo 220 
FAB/MOD EGC1.80M 
GRANDEZA VALOR (MS) 
V 380 
kW 0,37 
A 0,9 
rpm 1800 
Iexc 2,7 
 
 
Vcampo 12 
FAB/MOD EGT1.80.B3/4 
 
 
3. EXECUÇÃO 
 
3.1. MOTOR SHUNT 
a - Efetuar as ligações dos esquema da figura 1. 
 
Conexão do Campo-Shunt 
 
 
Esquema de ligações para MCC “Shunt” 
 
b - Partir o MCC com a máquina síncrona, alimentando uma carga resistiva, porém, 
inicialmente a excitação desta deve estar zerada (iexc = 0); preencher a tabela 1 a seguir para 
vários valores de iexc da MS. 
 
d = 0,26 [m] MOTOR SHUNT 
IA [A] n [rpm] P [Kg] T [N.m] 
0,62 1816 0,05 0,14 
0,71 1774 0,10 0,27 
0,83 1713 0,18 0,48 
0,93 1556 0,20 0,55 
1,03 1600 0,25 0,68 
1,11 1570 0,30 0,82 
1,28 1502 0,25 0,95 
1,38 1464 0,40 1,09 
OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m 
 
3.2. MOTOR SÉRIE 
 
Alterar a conexão do MCC para série, conforme ilustra a figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conexão do Campo Série 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esquema de ligação para MCC Série. 
 
a - Partir o MCC, tomando o cuidado de manter a MS com carga, ou seja, manter um 
valor de iexc desta. 
b - Promover algumas variações na carga da MS (iexc), obtendo-se pontos necessários 
para traçar as curvas características. 
 
d = 0,26 [m] MOTOR SÉRIE 
IA [A] n [rpm] P [Kg] T [N.m] 
0,71 2100 0,15 0,4095 
0,82 1990 0,15 0,483 
1,1 1775 0,2 0,546 
1,2 1715 0,25 0,682 
1,3 1680 0,3 0,819 
1,4 1638 0,35 0,955 
1,52 1600 0,375 1,02 
1,76 1520 0,45 1,22 
OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m 
 
4. ANÁLISE E QUESTÕES 
 
a) Traçar as curvas T = f (n), T = f (IA) e n = f (IA), para os dois tipos de motores. 
 
Curvas do motor shunt 
Gráfico Torque X Velocidade 
 
 
 
 
Gráfico Torque X Corrente de Armadura 
 
 
Gráfico Velocidade X Corrente de Armadura 
 
 
 
 
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
T = f (n)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
T = f (IA)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 500 1000 1500 2000
n = f (IA)
 
 
Curvas do motor série 
 
Gráfico Torque X Velocidade 
 
 
Gráfico Torque X Corrente de Armadura 
 
 
Gráfico Velocidade X Corrente de Armadura 
 
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
T = f (n)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
T = f (IA) 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 500 1000 1500 2000 2500
n = f (IA) 
 
 
 
b) Com relação a tais características, citar aplicações para estes motores. 
O motor shunt é utilizado em máquinas-ferramenta, por ter uma velocidade 
relativamente estável com a carga e por conseguir uma ampla faixa de velocidade. O 
motor série é adequado para aplicações que exijam elevados torques. 
 
c) Analisar o comportamento do motor série com relação a carga. 
O motor série gira lentamente com cargas pesadas e muito rapidamente com cargas 
leves. Se a carga for retirada completamente, a velocidade aumentará perigosamente, 
podendo até “despedaçar” o motor, pois a corrente requerida será muito pequena e o campo 
muito fraco, de modo que o motor não poderá girar com suficiente velocidade para gerar uma 
força contra-eletromotriz (fcem), capaz de restabelecer o equilíbrio. Os motores tipo série 
nunca devem funcionar sem carga. 
 
d) Determinar a regulação de velocidade para o motor shunt para IA = 1.7 ou 5,6 A, 
conforme a MCC utilizada (dado de placa). 1321 rpm. 
 
e) Qual a diferença fundamental em termos de velocidade entre o motor série e “shunt”? 
Os motores série são de velocidade variável, isto é, sua velocidade varia bastante com 
a variação de carga. Os motores shunt são usados quando se deseja velocidade constante 
com carga variável. 
 
f) Demonstrar matematicamente porque na partida a corrente fica muito elevada e 
quais as táticas para contornar este problema. 
Como na partida 
 0 , 0Eg Eg k n n  
 a corrente de partida. 
 
P P
A A
Vt Eg Vt
I I
R R

  
 
 
Onde AR representa, normalmente, 10 a 15% de AV . 
Para contornar este problema utiliza-se de alguns métodos durante a partida, como: 
 partida resistiva, com a inclusão de resistência na armadura; e 
 partida com tensão de armadura variável (controlada). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esquema total de ligação 
 
 
 
EXPERIÊNCIA 08 
 CARACTE RÍST ICAS DOS MOTORES “COMPOUND” 
1. OBJETIVOS 
 
Analisa-se as características do motor com excitação “compound”, o qual é constituído 
por dois enrolamentos responsáveis pela produção do campo, tal como nos geradores, sendo 
assim, podem ser divididos em compound aditivo ou compound subtrativo. 
 
2. PREPARAÇÃO 
 
a - Anotar os dados de placa das máquinas a serem utilizadas neste ensaio, bem 
como a relação de todo o material. 
 
GRANDEZA VALOR (MCC) 
V 220 
kW 0,37 
A 1,68 
rpm 1800 
 
Iexc 0,3 
Vcampo 220 
FAB/MOD EGC1.80M 
 GRANDEZA VALOR (MS) 
V 380 
kW 0,37 
A 0,9 
rpm 1800 
Iexc 2,7 
Vcampo 12 
FAB/MOD EGT1.80.B3/4 
 
3. EXECUÇÃO 
 
a - Montar o conjunto Motor de Corrente Contínua - Máquina Síncrona, ligando a 
excitação da MCC. 
 
Ligação compound 
 
 
 
b - Verificando a condição de compound aditivo, colocar carga, para diversos valores, 
completando a tabela abaixo. Foi utilizado o enrolamento série muito alto. 
Tab. 1 - Características motor Compound Aditivo 
 
d = 0,26 [m] MOTOR ADITIVO 
IA [A] n [rpm] P [Kgf] T [N.m] 
0,54 1415 0,05 0,1274 
0,74 1343 0,1 0,2548 
0,81 1310 0,125 0,3185 
0,86 1283 0,15 0,3822 
1 1222 1,215 3,0958 
1,23 1165 0,3 0,7644 
1,35 1140 0,34 0,86631,63 1084 0,46 1,1720 
 
c - Para a condição subtrativa, tomando o cuidado de curto-circuitar o campo série na 
partida, anote na tabela 2 os diversos valores de carga adicionada. 
Tab. 2 - Características motor Compound Subtrativo 
 
d = 0,26 [m] MOTOR SHUNT 
IA [A] n [rpm] P [Kgf] T [N.m] 
0,82 970 0,219 0,5580 
0,96 922 0,270 0,6879 
1,11 866 0,325 0,8281 
1,21 831 0,355 0,9045 
1,33 770 0,402 1,0243 
1,50 696 0,473 1,2052 
 
4. GUIA DE ANÁLISE 
a - Construir as curvas n x IA e T x IA, para o motor compound aditivo. 
 
Curva IA x n do motor compound aditivo 
 
 
 
Curva IA x T do motor compound aditivo 
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8
n x IA 
 
 
 
 
b - Idem para a condição subtrativa. 
 
Curva IA x n do motor compound subtrativo 
 
 
Curva IA x T do motor compound subtrativo 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2
IA x T 
0
200
400
600
800
1000
1200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
n x IA 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
IA x T 
 
 
c - Comparar as curvas do aditivo com as obtidas para o mesmo motor sob 
operação como shunt e série. 
O motor compound aditivo produz uma curva de torque que é sempre mais 
elevada que a do motor shunt (para a mesma corrente de armadura). 
 
Comparação da característica torque-carga de uma MCC 
 
 A velocidade do motor série cairá numa razão mais elevada do que a 
velocidade do motor compound aditivo, sendo que este, por sua vez, tem sua 
velocidade decaindo numa razão maior que a motor shunt, como pode ser 
observado na figura abaixo. 
 
Comparação da característica carga-velocidade de uma MCC 
 
d - Idem para a condição subtrativa. 
Este tipo de motor CC associa as características operacionais dos 
motores shunt e dos motores série. O motor composto funciona com segurança 
sem carga. À medida que se adicionam as cargas, a sua velocidade diminui, e o 
torque é maior se comparado com o do motor shunt, como mostra a figura 
abaixo. 
 
 
 
Para pequenas correntes, predomina o efeito do enrolamento em 
derivação, pelo que este motor não apresenta o inconveniente de embalamento 
do motor série. Para grandes correntes, predomina o efeito do enrolamento série, 
pelo que tem binário mais elevado que o motor de excitação em derivação. Outra 
vantagem deste tipo de motor é manter a velocidade relativamente constante 
com o aumento da corrente, de forma semelhante ao motor de excitação em 
derivação. 
e - Através das curvas obtidas (compound), destaque algumas aplicações 
para os motores ensaiados. 
Máquina composta aditiva: 
O fluxo magnético do campo em derivação se soma com o fluxo 
magnético do campo serie o resultado é um motor com as característica 
predominante do motor serie, isto grande torque, mais pouco controle de 
velocidade. O motor composto aditivo é utilizado em trens. 
 
Máquina Composta subtrativa: 
O fluxo magnético do campo em derivação se subtrai com o fluxo 
magnético do campo serie o resultado é um motor com características 
predominante do motor paralelo, isto é bom controle de velocidade, mais menor 
torque respeito à configuração acumulativa. O motor composto subtrativo é 
utilizado em aparelhos elevatórios como empilhadeiras. 
 
 
 
 
f - Determinar a regulação de velocidade dos motores compound aditivo e 
subtrativo para IA = 1,7 ou 5,6 A, (dado de placa). Comparar com o resultado 
obtido para o mesmo motor operando como shunt. 
A velocidade de rotação do motor será de aproximadamente 1257 rpm, 
para a corrente de armadura de 1,7 A. 
A regulação de velocidade para o motor shunt para IA = 1.7 ou 5,6 A, 
conforme a MCC utilizada (dado de placa) foi de 1321 rpm. 
Essa diferença é notada pois a medida que se adicionam as cargas, no 
motor compound a sua velocidade diminui, e o torque é maior se comparado com 
o do motor shunt. 
 
 
5. PERGUNTAS 
 
a) Analisar, usando um gráfico, a característica T x IA para a condição 
subtrativa. 
 
 
b) O que poderia afetar sobre uma maior ou menor regulação de 
velocidade em motores compound aditivo? 
As relações entre as bobinas de campo shunt e campo série. Em geral 
pode-se dizer que o fluxo está diretamente relacionado com as correntes que 
percorrem estes enrolamentos, porém, a que magnitude dependerá do 
enrolamento em si. 
Outro fator que também altera a curva característica é se a ligação é 
composta longa ou composta curta. A ligação composta curta utiliza o campo 
série em série com armadura e campo shunt enquanto a composta longa utiliza 
o campo em série somente com a armadura. 
 
c)Fazer um resumo, sobre as vantagens do motor compound aditivo, em 
relação aos motores série e shunt. 
O motor compound aditivo apresenta uma leve variação da velocidade 
com a variação da carga. O composto aditivo não apresenta as desvantagens do 
motor série, de velocidades muito elevadas com cargas leves, mas mantém as 
vantagens da excitação em série. 
 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2
IA x T 
 
 
 
 
Esquema total de ligação 
 
 
PARTE 3 
Considere o sistema de controle de velocidade para máquinas CC com 
excitação independente, dado por 
 
Proponha um sistema de controle de posição para este sistema 
empregando uma malha adicional externa. Defina se o tipo de controlador 
necessita de ação integral para o rastreamento com erro nulo. 
Para o projeto considere os seguintes parâmetros da máquina: 
 
O sistema controlado resultante deve apresentar um tempo de 
convergência na ordem 10-1 segundos. 
Para a solução do problema deve ser empregado o Matlab, e o script 
disponível no portal. Não é autorizado o uso de SIMULINK, ou das ferramentas 
de solução de equações diferenciais ou de simulação. A solução numérica 
discreta deve ser realizada através das operações básicas matriciais 
disponíveis. O script final deverá perguntar uma referência de posição, e nível 
de perturbação do torque, e apresentar as curvas dos estados elétricos e 
mecânicos do sistema, além das variáveis de erro em cada malha de 
rastreamento. 
 
OBS: O PROGRAMA FUNCIONA, APENAS DEMORA UM TEMPO, QUE DEPENDENDO 
A COMUPUTADOR PODE SER EM MINUTOS. 
 
 
% Máquina de Corrente Contínua 
% Controle de Velocidade e Corrente em Cascata 
% Programa expcascata.m 
 
 
 
% Caroline, Leonardo Rabuske, Mateus, Renan, Silvio 
 
close all 
clear 
clc 
 
% parametros do motor 
ra=0.06; 
la=0.0018; 
Ke=0.8; 
Fm=0.01; 
jm=1.5; 
fi=1; 
ta=la/ra; 
tm=jm/Fm; 
 
hd=100e-6; % passo de amostragem do controle discreto 
tv=ta/20; % constante de tempo da fonte 
h=tv/1000; % passo de calculo contínuo 
 
% parametros contínuos dos controladores 
kii=ra/(4*tv); 
kpi=ta*kii; 
 
% parametros discretos dos controladores 
Bi=kii; 
Fi=1; 
Hi=hd*Bi; 
 
% parametros para simulaçao discreta da fonte 
Fv = 1 - h/tv + (h*h)/(2*tv*tv); 
Hv = h/tv - (h*h)/(2*tv*tv); 
 
% parametros para simulaçao discreta do motor 
A=[-ra/la -(Ke*fi)/la;Ke*fi/jm -Fm/jm]; 
B=[1/la 0;0 -1/jm]; 
 
F = eye(2)+ h*A + h*h*A*A/2; 
H = h*B + h*h*A*B/2; 
 
%condicoes iniciais 
wmr=1; % referencia de velocidade 
xw=0; % variável de estado PI de velocidade (integral) 
xi=0; % variável de estado PI de corrente (integral) 
va=0; % tensao e entrada do motor 
ia=0; % corrente de armadura do motor 
wm=0; % velociade do motor 
cm=0; % conjugado de carga 
pos=0; % posição do rotor 
t=0; % tempo de simulacao 
s=0;% contador para os vetores de vizualizacao 
ts=0; % tempo de vizualizacao 
td=0; % tempo discreto (tempo de amostragem) 
kiw=8; 
kpw=4; 
ewa=0; 
ew=0; 
iara=0; 
iar=0; 
epos=0; 
 
 
Tmax = 20;%tempo da simulação 
 
hs=Tmax/500; %passo de amostragem para vizualizacao 
 
Xf=[ia wm]'; %vetor variavel de estado do motor 
 
cmp=input('Entre com o valor da perturbação do torque = '); 
refpos=input('Entre com o valor da referencia de posicao = '); 
 
 
% vetores com as variaveis para vizualizacao 
Pos=zeros(1,500); 
Ia=zeros(1,500); 
Wm=zeros(1,500); 
Iar=zeros(1,500); 
Vai=zeros(1,500); 
Ei=zeros(1,500); 
Va=zeros(1,500); 
Ts=zeros(1,500); 
Ewm=zeros(1,500); 
Epos=zeros(1,500); 
 
%------------------------------------------------------ 
% início do loop de simulacao 
%------------------------------------------------------ 
 
while t<=Tmax, 
 
 
%-----------início do controle discreto (implementado no 
microprocessador)---------------- 
if t >= td, 
 
td = td + hd; %contador do tempo discreto (tempo de amostragem) 
 
epos=refpos-pos; 
wmr=epos; 
ewa=ew; 
ew=wmr-Xf(2); 
iara=iar; 
iar=((ew*((2*kpw+(kiw*hd))))+(ewa*((-
2*kpw)+(kiw*hd)))+(2*iara))/2; 
 
ei=iar-Xf(1); %controlador de corrente 
xi0=xi; 
xi=Fi*xi+Hi*ei; 
vai=xi+kpi*ei; 
var=vai+Ke*fi*Xf(2); %compensaçao de ea 
 
 
end 
%-----fim do controle discreto----------------- 
 
%---------início da simulaçao do processo (contínuo) ------------
----- 
 
va=Fv*va+Hv*var; %simulacao da fonte de tensão contínua 
 
 
 
U=[va cm]'; %simulacao do motor 
Xf=F*Xf+H*U; 
pos=pos+Xf(2)*h; 
 
%---------fim da simulaçao do processo----------------- 
 
if t>=Tmax/2, %transitório de conjugado mecanico 
 cm=cmp; 
 
end 
 
% amostragem para vizualizacao das variaveis de interesse 
(armazenagem do oscilooscópio digital) 
if t >= ts, 
s=s+1; 
Pos(s)=pos; 
Iar(s)=iar; 
Vai(s)=vai; 
Ei(s)=ei; 
Ia(s)=Xf(1); 
Wm(s)=Xf(2); 
Va(s)=va; 
Ts(s)=ts; 
ts=ts+hs; 
Ewm(s)=ew; 
Epos(s)=epos; 
end 
% 
 
t=t+h; %contador de tempo contínuo 
 
end 
 
%------------------------------------------------------ 
% fim do loop de simulacao 
%------------------------------------------------------ 
 
%---------------------------------------------------------------
- 
%----vizualizaçao das variáveis (vizualização do oscilooscópio 
digital)------------------------------------------------------- 
%---------------------------------------------------------------
- 
 
figure(1),plot(Ts,Iar),grid,zoom 
title('Corrente de Referencia') 
xlabel('t[seg]');ylabel('A'); 
% 
figure(2),plot(Ts,Ia),grid,zoom 
title('Corrente de Armadura') 
xlabel('t[seg]');ylabel('A'); 
% 
figure(3),plot(Ts,Ei),grid,zoom 
title('Erro Corrente Referência') 
xlabel('t[seg]');ylabel('A'); 
% 
figure(4),plot(Ts,Wm),grid,zoom 
title('Velocidade Angular Wm') 
xlabel('t[seg]');ylabel('rad/s'); 
% 
 
 
figure(5),plot(Ts,Va),grid,zoom 
title('Tensao da fonte') 
xlabel('t[seg]');ylabel('volt') 
% 
figure(6),plot(Ts,Pos),grid,zoom 
title('posicao') 
xlabel('t[seg]');ylabel('rad') 
% 
figure(7),plot(Ts,Ewm),grid,zoom 
title('Erro Velocidade Referência') 
xlabel('t[seg]');ylabel('Erro Vel'); 
% 
figure(8),plot(Ts,Epos),grid,zoom 
title('Erro Posição Referência') 
xlabel('t[seg]');ylabel('Erro Pos'); 
% 
%Fim do programa 
 
Telas obtidas ao rodar o programa: 
 
 
Erro de posição referência 
 
 
 
 
Erro velocidade referencia 
 
 
Posição 
 
 
Tensão da fonte 
 
 
 
 
Velocidade Angular Wm 
 
 
Erro corrente referência 
 
 
Corrente de armadura 
 
 
 
 
 
Corrente de referência