Aula 04 Conv. Eletromecanica I Geradores CC Excitação Independente

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UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO 
ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL – UNIJUÍ
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS - DCEENG 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – EGE
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Conversão Eletromecânica de Energia I
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Aula 04 
“GERADORES DE CORRENTE DE CONTÍNUA”
Disciplina: Conversão Eletromecânica de Energia I - IJ-EGE71A
Prof. Moises M. Santos
moises.santos@unijui.edu.br
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1. Aspectos Gerais 
1.1 Revisão
Lei de Faraday-Lenz.
Lei de faraday
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1. Aspectos Gerais 
1.1 Revisão
Comutação:
 Um comutador mecânico garante a inversão/retificação da corrente no/do rotor.
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2. Sistemas de Excitação
2.1 Tipos
Excitação independente: quando o enrolamento de campo é ligado em uma fonte CC separada, que é independente da tensão da armadura do gerador.
Auto-excitação: utiliza-se a própria tensão gerada para excitar seu próprio campo magnético
b) Série 
d) Shunt (paralelo) 
d) composto (aditivo e subtrativo)
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2. Sistemas de Excitação
2.1 Tipos
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2. Gerador com excitação Independente 
2.1 Circuito equivalente
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2. Gerador com excitação Independente 
2.1 Circuito equivalente
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2. Gerador com excitação Independente 
2.1 Circuito equivalente
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2. Gerador com excitação Independente 
2.1 Circuito equivalente
onde:	IF = corrente de campo (field)
	VF = tensão de alimentação do campo
	RF = resistência do enrolamento de campo 	 combinada com resistor variável
	VT = tensão nos terminais do gerador
	EG = tensão gerada na armadura
	IA = corrente na armadura
	RA = resistência da armadura
	IL = corrente na carga (load)
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2. Gerador com excitação Independente 
2.2 Controle de Tensão nos Terminais
Modificar a velocidade de rotação. Quando a velocidade aumenta, EG e consequentemente VT aumentam, ou vice-versa.
Modificar a corrente de campo. Quando a resistência RF diminui ou a tensão VF aumenta, ocorre um aumento da corrente de campo e o fluxo polar aumenta. Com isso, ocorre um aumento de EG e VT.
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2. Gerador com excitação Independente 
2.3 Curva de Magnetização
 Obtida através de ensaio à vazio
Máquina primária girando em uma velocidade constante
Aumentar a corrente de excitação gradualmente
Diminui a corrente de excitação até zero.
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2. Sistemas de Excitação
2.4 Característica Externa (Vt x Ia)
Com enrolamentos compensadores
Sem enrolamentos compensadores
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2. Sistemas de Excitação
2.4 Característica Externa (Vt x Ia)
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(Exemplo 9-9 Chapman p. 572)
(Exemplo 9-9 Chapman p. 572) Um gerador CC com excitação independente de 172 kW, 430V, 400A e 1800 rpm é mostrado abaixo. Esta máquina apresenta as seguintes características: RA = 0,05 ohms, RF = 20 ohms, Radj = 0 à 300 ohms, VF = 430 V e NF = 1000 espiras por pólo.
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(Exemplo 9-9 Chapman p. 572)
Se o resistor variável Radj é ajustado para 63 ohms e a velocidade da máquina primária é 1600 rpm, qual é a tensão nos terminais do gerador para operação a vazio?
Qual a tensão nos terminais do gerador ao conectar uma carga de 360 A? Desconsidere a reação da armadura.
Qual a tensão nos terminais do gerador ao conectar a mesma carga de 360 A, mas considerando uma reação da armadura de 450 ampere-espiras?
Qual o valor da corrente de campo necessária para que a tensão nos terminais do gerador com uma carga de 360 A seja igual a tensão a vazio original? Qual deve ser o valor de Radj para obter essa corrente de campo? Novamente desconsidere a reação da armadura.
Para resolver essas questões, considere a seguinte curva de magnetização, obtida com uma velocidade de 1800 rpm.
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(Exemplo 9-9 Chapman p. 572)
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Exercício
A curva de magnetização de um gerador CC, com excitação independente é apresentada a seguir. As características nominais do gerador são: P=6kW; Vf=120V; IA=50A e n=1800rpm, Nf=1000 espira pólo. 
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Exercício
a) Se corrente de armadura do gerador é 50A e a velocidade 1700 rpm e a tensão terminal é de 106V, determine qual será a corrente de campo da máquina nessa condição de operação (Resposta: IF=4,1A).
b) Se o gerador opera a 1800 rpm e a tensão terminal a vazio é 120V, qual o valor de ajuste de Radj. Qual será tensão terminal se o valor de Radj for reduzido de 5 ohms (Resposta: Radj=6 ohsm, Vt=128V)
c) Assumindo-se que o gerador tenha uma reação de armadura de 400a.e. com carga nominal, qual será a tensão terminal se If=5A, n=1700rpm e Ia=50A (Resposta: Vt 109,5 V).
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Exercício
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Referências
FITZGERALD, A. E. Máquinas Elétricas. São Paulo: McGraw-Hill, 1975.
KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. São Paulo: Globo, 1995.
Rech C. Apresentações – Máquinas Elétricas de Corrente Contínua. Ijuí: Unijuí, 2005.
Rodrigues A. L., Apresentações Máquinas Eléctricas de Corrente Contínua. Nova de Lisboa, Universidade Nova de Lisboa, 2006.
CHAPMAN, Stephen J. Electric machinery Fundamentals. New York : McGraw-Hill ,1991.
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