AULA PRÁTICA MCC OK

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CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – EGE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA I
MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA
Santa Rosa 2017
1
LABORATÓRIOS
 
DE
 
CONVERSÃO
 
ELETROMECÂNICA
 
DE
 
ENERGIA
 
II
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
A máquina de corrente contínua é uma máquina muito versátil tendo seu uso muito disseminado na indústria. O que valoriza ainda mais o estudo de suas características externas e operacionais.
Os experimentos que são descritos neste relatório tem por objetivo apresentar as partes componentes da máquina e identificar seus terminais, assim podendo identificar a carcaça, peças polares, núcleo de armadura, enrolamento de armadura, comutador, escovas e porta-escovas e enrolamento de campo. Também fazer a identificação da linha neutra e posicionar as escovas na mesma, para que a máquina tenha uma comutação perfeita.
Com a máquina CC com excitação independente, operando como gerador a vazio, o objetivo é fazer o levantamento de suas características, através da obtenção da curva de saturação ascendente e descendente. Para isso é utilizado uma máquina síncrona como máquina primária mantendo a velocidade constante no acionamento.
Também para estudar as consequências da operação sob carga, seu circuito elétrico equivalente e levantar as características de carga para os geradores de excitação independente e shunt, fez-se a operação da máquina, sob carga, nessas duas configurações.
MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA 1 EXPERIÊNCIA I
APRESENTAÇÃO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA E IDENTIFICAÇÃO DE TERMINAIS
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
Figura 1 Identificação dos Terminais
Entretanto, se 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. SEQÜÊNCIA DE OPERAÇÃO
a – Separar os bornes pertencentes a um mesmo circuito;
b – Medir a resistência de cada circuito, o que apresentar maior resistência será o circuito do campo “shunt”(CD);
c – Levantar as escovas do comutador e verificar qual dos circuitos perde a continuidade, este será o circuito da armadura (AB);
d – Aplicando-se uma pequena tensão (cerca de 5,0 Vcc) em uma das bobinas não identificadas (GH ou EF1), e controlando-se a corrente (em cerca de 1,0A), com um reostato de campo, assim, ao energizar um destes circuitos, o mesmo comporta-se como um ímã;
e – Coloca-se uma lâmina no interior do motor, sob um dos polos (sabe-se que o campo série possui uma dimensão física maior que o bobinado de interpolo), logo, a lâmina será atraída pelo polo no qual seu circuito está energizado, descobre- se assim qual é o campo série (EF1) e os interpolos (GH), ou polos de comutação.
Resistência de campo	645 []
Resistência de armadura	7.9 []
Resistência dos interpolos ............................. 5.1 []
Resistência do campo série ........................... 4.8 []
4. PERGUNTAS
Quais as principais partes da máquina de corrente contínua? Ilustre e faça um breve comentário.
A máquina de corrente contínua apresenta duas partes principais, que são parte fixa e parte móvel, onde a parte fixa é o estator e a parte móvel o rotor. Sendo cada um deles constituídos por várias partes, descritas a seguir:
Partes que constituem o estator: carcaça, pólos de excitação principal, enrolamento principal de campo, enrolamento auxiliar de campo, pólos de comutação, enrolamentos de comutação, enrolamento de compensação, escovas.
Partes de constituem o rotor: núcleo magnético, enrolamento da armadura, comutador, eixo.
Figura 2 Principais partes da Máquina CC
Como podemos identificar os terminais de uma MCC?
Nos casos onde a máquina possuir uma placa com os bornes terminais, basta fazer a leitura da mesma, caso a máquina não possuir a placa de identificação, isto poderá ser feito através da determinação dos bornes de cada circuito e da comparação dos valores de resistência de cada um. Esse processo tem como referencia o valor da resistência de cada circuito. Basta separar os bornes de cada circuito e medir a resistência dos mesmos, aquele que obtiver a maior resistência é o circuito de campo shunt (CD). Em sequencia levanta-se a escova do comutar e observa qual circuito perde a continuidade, este é o circuito de armadura (AB). Restando apenas o campo série e o bobinado de interpolos aplica-se uma pequena tensão em um dos enrolamentos desconhecidos, sendo que a corrente deve ser controlada por um reostato. Logo o circuito energizado vai comportar-se
como um imã, dessa forma, colocando-se uma lamina no interior do motor, esta será atraída pelo circuito energizado e como a dimensão física do enrolamento é maior do que os interpolos conseguem-se fazer tal identificação.
Para que servem as escovas? Quais os tipos existentes e aplicações?
Ilustre.
As escovas são partes condutoras da máquina, responsáveis pela conexão dos enrolamentos de armadura através de um contato elétrico deslizante permanente com comutador, ligando o circuito externo com o enrolamento da armadura. O conjunto formado por escovas e comutador equivale a um retificador. Podem ser de carvão, carvão grafitado, grafita, eletrografita, metal-carvão e metal. As escovas de carvão possuem elevada resistividade elétrica, são usadas nas maquinas de pequena potência, com difícil comutação e baixa velocidade periférica do comutador.
Figura 3 Escovas da Máquina CC
Cite aplicações das MCC (motores e geradores).
Uma das principais aplicações das máquinas de corrente contínua, são utilizadas quando se deseja obter controle de torque e velocidade. Esse é o caso de tração elétrica em geral. Cabe ressaltar que o uso desse tipo de máquina tende a reduzir cada vez mais, pois máquinas de indução e máquinas síncronas alimentadas por conversores estáticos permitirem igualmente variação de velocidade de forma muito eficiente.
Como são construídos a carcaça e os polos das MCC? Que tipo de material é utilizado e o que é feito na parte de projetos para minimizar os problemas de harmônicos em acionamentos controlados?
A carcaça (de modo geral) é uma estrutura cilíndrica constituída de aço ou ferro fundido ou laminado. Já os polos são feitos de ferro laminado, os quais são parafusados ou soldados na carcaça. Devido a estarem sujeitos a campo magnético, os polos são construídos em chapa magnética empilhada de forma que as perdas pelas correntes de Foucault sejam reduzidas ao mínimo possível. Referente ao controle das máquinas de corrente contínua, os problemas de harmônicos podem ser reduzidos com a utilização de conversores estáticos de potência, os quais são projetados de tal forma que praticamente anulam a inserção de harmônicos no sistema. Também há a possibilidade de utilizar filtros ativos no próprio sistema de controle.
EXPERIÊNCIA II
IDENTIFICAÇÃO DA LINHA NEUTRA
INTRODUÇÃO
Um dos problemas graves que afetam as máquinas de corrente contínua (MCC) é o efeito da comutação. Sabe-se que as escovas devem comutar as teclas do comutador na linha neutra (LN). Neste ponto, as escovas, no momento da comutação, deverão curto-circuitar teclas nas quais estarão conectadas espiras sem tensão induzida. Não havendo tensão entre elas não haverá circulação de corrente naquele circuito. Afigura 1 esclarece o exposto.
Figura 4 Posição da linha neutra na máquina de corrente contínua.
Caso não sejam feitas as devidas correções, a corrente circulante no circuito entre espiras com tensão induzida, ou seja, fora da LN; provocarão um fenômeno denominado faiscamento ou "Flashover". Deve-se, no entanto ressaltar que não só a comutação fora da LN provoca tal efeito, mas defeitos no comutador, escovas mal ajustadas, ou mesmo problemas no acionamento são alguns dos fatores causadores deste fenômeno.
(c) Distorção resultante do fluxo polar produzido pelo fluxo da armadura
Figura 5 Reação da armadura de uma máquina de corrente contínua.
O caso ilustrado na figura 2.1 é o caso genérico, quando existe circulação de corrente no circuito da armadura, forma-se um campo transversal ao campo principal, resultando em distorção do campo principal e, consequentemente um deslocamento da LN conforme mostra a figura 2.2
Se a MCC está funcionando como motor, o deslocamento da LN se dará no sentido contrário ao sentido de giro do motor. No caso de gerador o será no mesmo sentido de giro, de acordo com a figura 2.3.
Figura 6 Linha neutra da MCC funcionando como motor ou como gerador
 
 
L
A
B
O
R
A
T
Ó
R
IOS
 
DE
 
C
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E
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E
L
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OME
C
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C
A
 
DE
 
ENE
R
GIA
 
II
58
PREPARAÇÃO
AJUSTE DA LINHA NEUTRA
tem:
Para efetuar-se o ajuste da LN recorre-se à lei de Faraday-Lenz, onde se
e = - N . d/dt	(2.1)
Baseado em (2.1), aplica-se uma tensão contínua pulsante nos terminais das bobinas de campo da MCC, instala-se um voltímetro (de preferência de zero central), nos terminais da armadura, verificando-se o ocorrido.
Caso as escovas estejam fora da LN haverá deflexão do ponteiro do voltímetro na mesma frequência das pulsações da tensão aplicada no campo. Para ajustar-se as escovas na LN gira-se o porta-escovas, sempre observando a deflexão dos ponteiros do voltímetro. Se o sentido de giro tender a afastar as escovas da LN a intensidade das deflexões aumentará, e no sentido de aproximação da LN, diminuirá a intensidade. Quando as escovas estiverem posicionadas exatamente sobre a LN não haverá deflexão no voltímetro.
PROCEDIMENTOS PARA O ENSAIO
Alimentar o circuito de campo da MCC com uma fonte DC de aproximadamente 100 [V], inserindo em série um interruptor tipo campainha;
Instalar em paralelo com o circuito de armadura um voltímetro DC, de preferência de zero central. O esquema esta ilustrado na figura 2.4;
Efetuar movimentos de liga-desliga no interruptor, de forma a obter-se deflexão no ponteiro do voltímetro. Gire o parafuso de forma a controlar a posição das escovas localizado ao lado da MCC, procurando ajustar a LN;
Quando o voltímetro não mais deflexionar, isto é, quando o ponteiro ficar sobre o zero central, apesar das pulsações de tensão no circuito de campo estará efetuado o ajuste da LN;
Após o ajuste ligue a MCC como gerador alimentando uma carga. Verifique o coletor da MCC e anote o ocorrido;
Gire levemente o parafuso de ajuste da LN observando o ocorrido,
anote.
Figura 7 Identificação da linha neutra.
RESULTADOS E CONCLUSÕES
A linha neutra é um parâmetro que constituí o momento ideal para a ocorrência da comutação, e que se não feitas às devidas correções, a corrente circulante no circuito entre espiras com tensão induzida, ou seja, fora da linha neutra, provocarão o faiscamento.
 QUESTÕES
Faça um breve comentário sobre a metodologia empregada.
A metodologia empregada é bastante simples, pode ser utilizada em laboratório e a campo, pois, necessita apenas de um voltímetro, a fonte DC e um interruptor para simular um interruptor, no nosso caso foi utilizado uma contatora. O ajuste é fundamental, pois, constitui um momento ideal para a ocorrência da comutação.
Propor outra metodologia para ajuste da LN.
Uma outra metodologia, tambem bastante simples, limita-se em soltar os parafusos da porta escovas e aplicar uma tensão reduzida (mais ou menos 20% da tensão nominal) no enrolamento de armadura de forma que a corrente fique de em torno de 50 a 80 % da nominal. Esse procedimento deve ser realizado num breve período de tempo, aproximadamente 30 segundos. Após aplicada a tensão observa-
se o comportamento do rotor. Se esse tender a girar significa que a linha neutra está desajustada. Logo para realizar o ajuste desloca-se a porta escovas no sentido contrario a tendência de giro. Fazendo esse procedimento sucessivamente até que não haja mais tendência de giro.
Porque é necessário o ajuste da linha neutra?
O ajuste da linha neutra indica se a máquina opera de forma satisfatória ou não, ou seja, a linha neutra desajustada provoca danificações em várias peças da máquina, como bobinas e comutador. Outra consideração do mau ajuste da linha neutra corresponde o faiscamento. A partir das enunciações expostas acima se percebe a necessidade da linha neutra estar bem ajustada.
Faça um comentário sobre o ocorrido nos ítens (e) e (f) efetuados nos procedimentos.
O ajuste da linha neutra foi realizado sem carga. No momento que está sendo acionada uma carga ocorre um deslocamento da linha neutra o que vai necessitar de um novo ajuste. Quando foi ligada a carga nota-se um faiscamento e conforme se gira o botão de ajuste esse faiscamento ficava mais intenso ou mais suave, dependo se descolava para mais distante ou mais próximo da linha neutra.
Figura 8 Esquema de ligação
EXPERIÊNCIA III
MEDIDA DA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA
 1. GENERALIDADES
	 O ensaio de resistência de isolamento tem o objetivo de verificar o comportamento do isolante com o decorrer do tempo. Assim tem-se previsão de até quando o equipamento poderá permanecer em funcionamento sob o aspecto isolante (a vida útil é função do isolamento); é importante também para verificar se o equipamento está em condições de entrar em operação.
	Fatores como elevação de temperatura, sobrecargas sofridas, isolação insuficiente entre bobinas, umidade e impurezas dentro da máquina influem na resistência de isolamento.
	Se a máquina apresentar baixa resistência de isolamento deve-se tomar as seguintes providências:
 a) Limpeza com produtos apropriados,
 b) Bobinas - Se detectar umidade exces-siva, secar em estufa, fazer um rejuvenes-cimento (submeter o bobinado ao verniz isolante, para uma nova impregnação) e em casos extremos, rebobinar.
 2. O MEGGER
	 É um aparelho que serve para medir a resistência de isolamento de equipamentos tais como transformadores, motores e geradores em geral.
 Princípio de funcionamento: É uma fonte de tensão ligada em série com um amperímetro, como a corrente registrada é proporcional a resistência a ser medida, a graduação do amperímetro é feita diretamente em Ohm, ou M.
 3. PROCEDIMENTOS PARA MEDIÇÕES
 3.1. TERMINAIS
	 Os terminais positivo e negativo devem ser ligados às partes que se quer medir a resistência de isolamento, o cabo Guard (se houver), deve ser ligado as partes que não estão em teste para escoar a corrente de fuga. Desta forma, esta não influe sobre as medidas; e sempre que possível, o terminal positivo deve ser conectado a massa (carcaça) do equipamento.
 3.2. TENSÃO DE ENSAIO 
 Geralmente os testes são executados com corrente contínua à tensão de 500 a 1.000 [V]. O valor da resistência pode diminuir um pouco com a tensão aplicada, contudo, para isolamento em boas condições e rigorosamente limpo e seco, o resultado do teste é substancialmente o mesmo para qualquer tensão. Usualmente os fabricantes utilizam um limite de tensão definido por:
	UAC = (2.UN + 1000) 
	UDC = 1.7 x UAC
 Onde: 
 - UN - Tensão nominal do motor em teste;
 - 1.7 - Fator multiplicativo que compara os valoresAC com DC.
	Para máquinas normalmente empregadas, usar 75% deste valor.
 3.3. MÉTODOS COMUNS DE TESTE
 a) Teste de leitura imediata;
 b) Método da resistência versus tempo;
 c) Método das tensões.
 
 3.4. ÍNDICE DE ABSORÇÃO E 
 
 POLARIZAÇÃO
	Índice de absorção: é a relação inversa entre as resistências medidas após 30 e 60 segundos, ou seja:
		IA = R60/R30
	Índice de polarização: é a relação entre as resistências medidas após 1 minuto e 10 minutos, ou seja:
		IP = R10/R1
 
	CONDIÇÕES DE ISOLAMENTO
	ABSORÇÃO
	POLARIZAÇÃO
	PERIGOSO
	 -------------
	< 1,0
	POBRE
	< 1,1
	< 1,5
	REGULAR
	1,10 A 1,25
	1,5 A 2,0
	BOM
	1,25 A 1,40
	2,0 A 3,0
 3.5. RESISTÊNCIA MÍNIMA DE 
 
 ISOLAMENTO
	O resultado mínimo pode ser considerado tomando como base a seguinte regra: 
	 
 Onde: kVN - Tensão nominal da máquina expressa em kV.
 
 4. PARTE PRÁTICA
 a - Anotar os dados de placa da máquina em ensaio na respectiva tabela.
 Tab. 1 - Dados de placa do motor
	GRANDEZA
	VALOR
	V
	220
	kW
	0,37
	A
	1.7
	No
	11169
	Iexc
	0,3
	Vcampo
	220
	FAB/MOD
	Equacional EGC1 80 MB
 
 
 b - Medir a resistência de isolamento entre:
 Tab. 2 - Valores das resistências de isolamento
	
	Campo Série e
Massa
	Campo Shunt e 
Massa
	Armadura e Campos
	Armadura e Massa
	30 s
	1,2
	1
	500
	10
	60 s
	1,4
	1,1
	570
	9,7
	10 min
	1,6
	1,3
	700
	7,6
 
 
 5. PERGUNTAS
 a) Fazer um esquema ilustrativo da máquina de corrente contínua ilustrando as partes componentes que foram submetidas ao ensaio de resistência de isolamento.
 b) Diante do exposto anteriormente e com relação ao ensaio de resistência de isolamento, comentar os resultados obtidos no ensaio.
 
 Após, coletados os dados de resistência com o decorrer do tempo, percebe-se que para Campo série e massa, Campo shunt e massa e Armadura e campos os valores de resistência foram muito elevados. Já para a resistência entre armadura e massa ficaram na casa dos mega ohms.
 c) Calcular o índice de absorção e o índice de polarização, e a seguir, comparar com a tabela fornecida, para classificar as condições de isolamento.
 Para campo série e massa: Ia=1,167
 Para campo shunt e massa: Ia= 1,1
 Para armadura e campos: Ia= 1,14
 Para armadura e massa: Ia= 0,97
 Índice de polarização:
 Para campo série e massa: Ip= 1,33Para campo shunt e massa: Ip= 1,3
 Para armadura e campos: Ip= 1,4
 Para armadura e massa: Ip= 0,76
 
 A partir dos resultados obtidos percebe-se que o isolamento da máquina testada encontra-se, de uma maneira geral, em uma boa situação em índices, exceto para a armadura. Em virtude destes resultados, deverá ser efetuada uma análise nos enrolamentos a fim de suprir as necessidades de isolamento da mesma evitando danos secundários.
 d) Citar outras formas práticas de se obter a medida da resistência de isolamento de uma máquina elétrica.
 Existem várias outras formas de se obter a medida de isolamento da máquina, como por exemplo, o teste utilizando o degrau unitário, que consiste na aplicação do mesmo nas extremidades das partes que se deseja obter a medida da resistência. Deve aplicar o degrau por cinco vezes com intensidade crescente com duração de um minuto cada. Se caso o valor medido variar numa proporção maior do que 1,25 de uma medida pra outra, a resistência pode estar comprometida. Outra forma que pode ser considerada é o ensaio dielétrico que são realizados na própria instalação do fabricante com a utilização de tensão alternada com frequências pré estabelecidas
 e) Quais os benefícios de se efetuar este ensaio?
 O ensaio de isolação da máquina está diretamente ligado com a vida útil da mesma. E efetuar tal ensaio tem os benefícios de antecipar alguns cuidados com a parte de isolação se caso os resultados obtidos não esteja dentro dos ideais. Tais cuidadoscompreendem a limpeza da máquina, bem como o possível rejuvenescimento do bobinado e, em casos extremos realizar um rebobinamento. Outra questão muito importante que deve ser levado em primeira instância é a questão da segurança, pois operar uma máquina com a sua isolação comprometida pode gerar consequências irreversíveis.
4. EXPERIÊNCIA IV
LEVANTAMENTO DA CARACTERÍSTICA A VAZIO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA
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 (), 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.
PREPARAÇÃO
Montar o grupo MCC - MS conforme figura 1, que representa o esquema básico de uma máquina de corrente contínua de excitação independente, funcionando como gerador à vazio, acionado por uma máquina síncrona.
Figura 9 Esquema geral do ensaio
Para a velocidade do sistema já definida, medir a tensão remanescente.
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 ]
	
8
	
8
	
27
	
50
	
69
	
84
	
99
	
09
	
19
	
25
	ie
xc [mA]
	
0
	
0
	
0
	
00
	
30
	
50
	
80
	
00
	
30
	
50
Tensão Remanescente: 	8,8	[ V ]	Velocidade:	1800	[rpm] Corrente de Excitação Decrescente
	E
o [ V ]
	
26
	
21
	
10
	
02
	
88
	
76
	
54
	
33
	
02
	
8
	ie
xc [mA]
	
50
	
30
	
00
	
80
	
50
	
30
	
00
	
0
	
0
	
0
Velocidade: 1800 [rpm]
OBS:
- Ao se aumentar ou diminuir a corrente de excitação, não voltar o reostato de campo para acertar os valores pré-definidos.
- 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'
QUESTÕES
Justificar a existência do fluxo remanescente e, no caso de uma máquina perdê-lo, qual o recurso a se usar para operar como auto-excitada?
Os polos do campo retêm certa quantidade de magnetismo resultante de uso anterior. Quando a máquina começa a girar, existe um campo magnético que, embora fraco, pode induzir FEM na armadura. Essa FEM induzida produz corrente através das bobinas de campo, reforçando o campo magnético inicial e intensificando o magnetismototal. A perda do magnetismo residual pode ser remediada pela magnetização dos polos, ou seja, pela aplicação de corrente contínua ao circuito de campo altamente indutivo e remoção da mesma, o que produz uma centelha indutiva, assim o magnetismo residual é recuperado.
No caso de não existir uma máquina primária para acionar o gerador de corrente contínua, é possível efetuar o ensaio de levantamento da característica a vazio desta máquina? Como?
Dificilmente, pois tem-se a necessidade de manter a velocidade constante para realizar o ensaio a vazio e sem o uso de uma máquina primária com essa capacidade torna-se de difícil valia obter uma velocidade constante através de algum fenômeno natural ou algo parecido.
Traçar a curva a vazio do gerador em operação, mostrando, curvas ascendente, descendente e de saturação (média das duas).
Figura 10 Curva EA×Iexc ascendente.
Figura 11 Curva EA×Iexc descendente.
Figura 12 Curva EA×Iexc de Saturação.
	GRANDEZA
	VALOR MCC
	V
	220
	kW
	0.37
	A
	1.7
	rpm
	1800
	Iexc
	0.3
	Vcampo
	220
	FAB/MOD
	09/92/EGC180 MB 3/2
	GRANDEZA
	VALOR MS
	V
	220/380/440/760
	kW
	0,5
	A
	1,3/0,76/066/0,38
	rpm
	1800
	Iexc
	3 A
	Vcampo
	12 V
	FAB/MOD
	Equacion al/EGI1.80 M
5.EXPERIÊNCIA V
Levantamento das características de carga dos geradores de corrente contínua com excitação independente, shunt e série.
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.
CURVAS CARACTERÍSTICAS DAS MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA
As curvas características de uma máquina são as curvas que mostram gra- ficamente 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:
Característica de magnetização;
Característica interna;
Característica externa;
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 os tipos 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.
PREPARAÇÃO
Anotar as características de placa da máquina de corrente contínua.
	GRANDEZA
	VALOR MCC
	V
	220
	kW
	0.37
	A
	1.7
	rpm
	12115
	Iexc
	0,3
	Vcampo
	220
	FAB/MOD
	09/92 Equacional/ EGC180MB3/2
Relacione os equipamentos utilizados para a realização do ensaio.
PROCEDIMENTO
Montar o grupo Motor de Indução-Gerador de Corrente Contínua (MIT/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
Figura 13 Montagem do gerador como auto-excitado shunt.
Mantendo-se a corrente de carga, para cada carga acionada, anotar na tabela 1 as tensões [V] e correspondentes correntes de excitação [mA].
i
EX
C 
[mA]
Tensão [V]
0.25
245
0.1
166
0.06
123
0.03
 
99
0.03
 
83Tab. 1 - Característica Interna ICG =0.97 [A]
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 = 30 [mA]
	ICG [A]
	Tensão [V]
	0.32
	81
	0.46
	79
	0.6
	76
	0.73
	75
	0.85
	73
	
	
	
	
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]
	iEXC [mA]
	ICG[A]
	50
	0
	51
	0.20
	52
	0.40
	53
	0.60
	54
	0.80
	55
	1
	56
	1.20
Montando o grupo motor de indução-gerador de corrente contínua (MIT/GCC), alimentando o campo desta última como auto-excitado série, como ilustra a figura 2.
Conexão do Campo Série
Figura 14 Montagem do gerador como auto-excitado série.
Anotar para cada carga adicionada os valores de corrente de carga e de tensão na tabela 4.
I
CG[A]
Tens
ão [V]
0
14
0.03
16
0.08
19
0.16
27
0.53
66
1.28
128Carga: cada resistência de carga de 500 ohm’s. Tab. 4 - Gerador Série
Análise e Questões
Com relação ao ponto D da característica externa do gerador shunt, por que o mesmo não coincide com a origem? Por que a denominação de corrente de curto-circuito para tal ponto?
 O ponto D não coincide com a origem devido a fluxo remanescente que é a característica fundamental para o gerador shunt conseguir a auto-excitação. Tal ponto é denominado de corrente de curto-circuito porque se caso ocorre uma elevação muita alta na corrente de carga (devido a algum curto circuito) a tensão terminal reduz-se de tal forma que se reduzir abaixo do ponto D a máquina perde sua auto-excitação e se desliga automáticamente.
B) Discutir o efeito da variação da velocidade para as características interna, externa e de regulação, ilustrando graficamente.
Como o torque eletromagnético desenvolvido no condutor do gerador percorrido por corrente se opõe á rotação, esta oposição tem uma tendência de diminuir a velocidade da máquina primária com a aplicação da carga. A tensão gerada de qualquer gerador é proporcional ao fluxo e a velocidade. Para um dado fluxo mútuo constante no entreferro, um aumento de velocidade produzirá um aumento de tensão, e uma velocidade infinita produzirá uma tensão infinita. Infelizmente não é possível manter constante o fluxo no entreferro, exceto usando um campo magnético permanente, mas é possível manter constante a corrente de campo. O efeito da corrente de campo, figura 16(a), para dois valores diferentes da velocidade, N1 e N2. Para a mesma corrente de campo If1, a velocidade mais elevada produzirá menos saturação, pois a inclinação no ponto e é mais vertical que a inclinação do ponto1. Mas quanto menos saturado dor um dado gerador-shunt, mais rapidamente ele será dês-excitado. Assim, podemos esperar que uma máquina de velocidade mais elevada tenha uma dêsexcitação mais rápida e tenha uma característica de carga mais megulhante que uma máquina de velocidade menor. O efeito é verificado e mesmo mais pronunciado na figura 16(b), onde em vez de manter a corrente de campo num valor constante, nós comparamos as duas velocidades da máquina numa mesma tensão nominal. Na velocidade mais baixa N1, necessitamos uma corrente de campo If2 maior para produzir a tensãonominal do que a para a velocidade mais elevada, N2, que requer uma corrente de campo If1. Assim, na velocidade mais baixa, nós estamos trabalhando na porção, mais saturada (ponto 3) da curva de magnetização, ao passo que, para a velocidade mais elevada, nós estamos operando na porção menos saturada (ponto 2) da curva de magnetização. Na velocidade nominal, portanto, como se mostra na figura 16(b), a velocidade mais baixa produzirá a característica tensão-carga mais satisfatória.
 (a) Características a Vazio (b) Características sob Carga.
 
Figura 15 Efeito da Velocidade Sobre a Saturação e a Tensão de um Gerador Shunt.
Portanto, se a velocidade da máquina primária decresce, tende-se a melhorar a regulação de tensão do gerador shunt. Se, além disso, devido a queda na velocidade e a redução da tensão terminal, nós restauramos a tensão no seu valor original, pelo incremento da corrente de campo, a regulação de tensão é melhorada ainda mais, como resultado do acréscimo de saturação do campo. O termo regulação de tensão é usado para indicar o grau de variação na tensão da armadura produzida pela aplicação da carga. Se há pouca variação, desde a vazio até plena carga, diz-se que o gerador ou fonte de suprimento de tensão possui boa regulação de tensão. Se a tensão varia apreciavelmente com a carga, é considerado como tendo pobre regulação.
C) Analisar o problema da queda de tensão nas escovas, ilustrando as características de uma escova de carvão. Que vantagem tem a escova de cobre sobre a de carvão, e por que as de carvão são usadas quase que universalmente. Qual o valor normalmente adotado nos cálculos para queda de tensão por escova?
 
O problema da queda de tensão nas escovas depende de vários fatores, tais como o tipo de comutador, efeito da temperatura e da umidade, bem como da velocidade de operação da máquina, dentre outros. Comparando a escova de carvão com a de cobre nota-se que materiais possuem características bem distintas como a “temperatura Cury” que determina a máxima temperatura que o material ainda mantém suas características. No caso o carvão pode ser submetido à temperatura de até 3000º C que ainda mantém suas características (não possui o efeito “solda” mesmo com um arco elétrico). Tal fato que justifica o uso quase universal de escovas de carvão, mesmo possuindo menor rendimento do que o uso de escova de cobre.
 D) 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?
O enfraquecimento de campo pode ser corrigido com a inserção de enrolamentos compensatórios em série com a armadura. Tal enrolamento deve ser composto de baixo número de espiras de fio grosso para suportar a alta corrente de armadura, o que diferencia das espiras shunt, pois estas devem ser em grande número e de fio fino, pois drenam baixa corrente e alta tensão.
 E) Baseado nas características dos gera-dores estudados, analisar suas aplicações.
 O gerador shunt é utilizado quando deseja-se obter velocidades constantes mesmo com variação de carga, e além disso, quando se deseja uma melhor regulação para baixas velocidades. O gerador série é utilizado quando se opera sempre com carga, pois a falta desta não possibilita que o gerador se auto excite. Suas aplicações mais tradicionais são em tração elétrica e solda elétrica.
 F) Qual o efeito da iEXC nos geradores auto-excitados shunt, no que se refere a sua influência na queda por reação da armadura e Ra.Ia, para as características obtidas ?
 Como a carga possui um resistência relativamente baixa em comparação com o campo shunt, pode-se lembrar que se uma carga demasiadamente grande for ligada através de um gerador shunt, e se a máquina acelerar, o gerador poderá não conseguir auto-excitar-se. A razão está em que a maior parte da corrente da armadura é drenada para carga em vez de para o campo, e pouca corrente de campo adicional está disponível, para produzir a fmm adicional para iniciar o processo do aumento de tensão. Assim, para se conseguir a atoexcitação é necessário que o gerador shunt não tenha a carga conectada enquanto a tensão não tenha alcançado seu valor nominal. Se a aplicação de carga reduz a tensão de armadura, a redução da corrente de campo deve reduzir, por sua vez, a tensão da armadura, reduzirá ainda mais a corrente de campo, e assim por diante até que a máquina retorne à sua tensão residual.
Assim como foi analisado o problema da linha de resistência de campo para o gerador shunt, faça o 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. Como apresentado, a corrente não apresenta variação, no entanto, a variação da resistência de campo provoca variação na tensão para conseguir manter a corrente constante.
Construir a característica interna, externa e de regulação do gerador auto excitado shunt.
Construir a característica externa do gerador auto excitado série.
 Figura 16 Esquema geral do ensaio
 
.
EXPERIÊNCIA V
CARACTERÍSTICAS DOS GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA “COMPOUND”
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, como mostra a figura 1.
Figura 17 Gerador “Compound”
PREPARAÇÃO
Anotar as características da MCC.
Relacione os equipamentos utilizados para a realização deste ensaio.
EXECUÇÃO
Montar o grupo motor de indução - gerador de corrente contínua (MIT/GCC) conforme a (figura 3), alimentando o campo como auto-excitado compound adi-tivo, shunt curto, como indica a figura 2.
Figura 18 Compound aditivo-shunt curto
Acionar o gerador em vazio e verificar o amorsamento para o shunt (anotar a tensão no quadro de valores para Icg = 0).
Ligar uma das resistência e verificar como foi efetuada a ligação do campo série, através do indicado no voltímetro.
Inverter a ligação do campo série, e, para a mesma carga observar o voltímetro.
Comparando as indicações do voltí-metro pelos itens (d) e (e), verificar em que condições teremos compound aditivo.
Para a condição aditiva, colocar carga e anotar:
	
cg [A]
	
0
	
0.18
	
0.62
	
0.99
	
1.45
	
1.89
	
a [V]
	
9
	
9
	
54
	
64
	
80
	
188
Inverter a ligação para obter a condição subtrativa completando a tabela abaixo:
	
cg [A]
	
	
0.05
	
0.07
	
0.08
	
0.09
	
0.09
	
0.10
	
a [V]
	
42
	
25
	
17
	
14
	
11
	
	
GUIA DE ANÁLISE
Traçar a característica externa para o compound aditivo.
Traçar a característica externa para o compound subtrativo.
Comparar as características obtidas com as dos geradores série e
shunt.
A característica série do gerador composto aditivo se assemelha com o gerador série, pois com aumento da corrente de carga também ocorre um aumento no fluxo que consequentemente aumenta a tensão terminal. Já o gerador composto subtrativo tem maior semelhança com o gerador shunt, pois um aumento na corrente de carga gera um aumento do fluxo, e como este está subtraindo do campo shunt, logo ocorre uma queda na tensão terminal.
Comentar a respeito das curvas obtidas (compound)
Analisando os gráficos obtidos percebe-se que um aumento da corrente de carga faz com que o gerador composto aditivo tenha sua tensão terminal apresentando elevação, porémessa tensão não tende a infinito porque com o aumento da carga a parte correspondente ao enrolamento shunt tende a predominar. Considerando esse mesmo aumento de carga para o composto subtrativo, o aumento da carga implica em uma redução da tensão terminal, chegando a um ponto de ruptura que faz com que ocorra a perda da auto-excitação. Dessa forma tornando tal configuração protegido contra curto-circuito acidental, como a configuração shunt.
PERGUNTAS E PROBLEMAS
Analisar a influência do compound aditivo e subtrativo nas características de regulação.
A regulação do gerador mede a capacidade de sustentar o valor da tensão a vazio, quando lhe é adicionada carga. Entretanto, quando a tensão cai, para elevá-la tem-se de aumentar a corrente de campo. Assim, para ter sempre o mesmo valor de tensão nos terminais, para cada aumento de corrente de carga, deve-se aumentar a corrente de excitação.
Qual a diferença nas características externas se efetuar shunt longo
ou shunt curto. Por que? É comum não considerar tal efeito?
As características de funcionamento dos dois tipos de ligação do campo shunt são muito semelhantes. Diferem na forma de ligação, pois na ligação shunt longa a corrente de armadura excita o campo série, enquanto que na ligação shunt curto o campo série é excitado pela carga.
Figura 19 Esquema geral do ensaio
EXPERIÊNCIA VI
características dos motores de corrente contínua shunt e série
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.
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
	1.7
	rpm
	1800
	Iexc
	0.3
	Vcampo
	220
	FAB/MOD
	09/92Equacional
/ EGC1 80 MB
3/2
	GRANDEZA
	VALOR (MS)
	V
	220 /380 /440
/760
	kW
	0.5
	A
	1,3 /0,76 /0,66
/0,38
	rpm
	1800
	Iexc
	3A
	Vcampo
	12V
	FAB/MOD
	09/95
Equacional/ EGI 1.80 M
EXECUÇÃO
MOTOR SHUNT
Efetuar as ligações dos esquema da figura 1.
Conexão do Campo-Shunt
Figura 20 Esquema de ligações para MCC “Shunt”
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 = 21.5 [m] MOTOR SHUNT
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kg]
	
	0.48
	1784
	0.235
	
	0.50
	1780
	0.246
	
	0.56
	1773
	0.272
	
	0.63
	1735
	0.305
	
	0.72
	1712
	0.339
	
	0.82
	1787
	0.382
	
	0.93
	1650
	0.415
	
	1.15
	1600
	0,503
	
OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m
MOTOR SÉRIE
partidaAlterar a conexão do MCC para série, conforme ilustra a figura 2. Conexão do Campo Série
Figura 21 Esquema de ligação para MCC Série.
Partir o MCC, tomando o cuidado de manter a MS com carga, ou seja, manter um valor de iexc desta.
Promover algumas variações na carga da MS (iexc), obtendo-se pontos necessários para traçar as curvas características.
	d = 21.5[m] MOTOR SÉRIE
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kg]
	
	0.90
	3392
	0.292
	
	1.04
	2890
	0.334
	
	1.14
	2592
	0.364
	
	1.24
	2405
	0.392
	
	1.43
	2156
	0.450
	
	1.63
	1906
	0.503
	
	1.73
	1815
	0.550
	
	1.85
	1721
	0.600
	
OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m
ANÁLISE E QUESTÕES
Traçar as curvas M = f (n), M = f (IA) e n = f (IA), para os dois tipos de motores.
Com relação a tais características, citar aplicações para este motores.
Motores série aplicam-se a sistemas que necessitem de elevados níveis de torque inicial. Aplica-se em sistemas como partida de motores de combustão interna, sistema de tração de trens e ônibus elétricos, guinchos, guindastes, pontes vagonetas e basculantes. Os motores shunt são aplicados em sistemas como em bombas centrífugas,ventiladores, prensas de impressão, máquinas para trabalho em madeira, transportadores e dentre outros.
Analisar o comportamento do motor série com relação a carga.
Pode-se notar que o torque do motor-série para cargas extremamente leves (baixos valores de Ia) é menor que o do motor-shunt, porque desenvolve menor fluxo. Para uma mesma corrente na armadura a plena carga, contudo, o seu torque é maior.
Determinar a regulação de velocidade para o motor shunt para IA = 1.7 ou 5,6 A, conforme a MCC utilizada (dado de placa).
Para a corrente de armadura de 1,7 A, a velocidade de rotação do motor será de aproximadamente 1320 RPM.
Qual a diferença fundamental em termos de velocidade entre o motor série e “shunt”?
Que o shunt mantém a velocidade constante mesmo sob variação de carga, sem provocar elevadas variações de corrente na fonte. No motor série, a variação no conjugado implica em variação da velocidade, na proporção inversa.
Demonstrar matematicamente porque na partida a corrente fica muito elevada e quais as táticas para contornar este problema.
A corrente de partida é elevada visto que quando a máquina está em repouso, a armadura está totalmente parada e o valor da força contra eletromotriz Eg é zero, ou seja, a velocidade é nula.
Assim ao aplicar a tensão nominal da máquina, esta será aplicada totalmente sobre a resistência de armadura Ra, e sendo esta bem baixa, gera altos níveis de corrente. Para comprovação matemática, é possível visualizar através da equação, onde após a partida, os valores de Eg aumentam e acorrente de partida Ia diminui.
Para minimizar os efeitos da sobre corrente de partira, são utilizadas técnicas de redução de corrente, como a variação da tensão de armadura com a utilização de reostatos. Em motores CC é possível a utilização da técnica PWM para o controle de partida, visto que é possível aplicar sinais de tensão variados na máquina e ir aumentando gradativamente até o regime permanente.
Figura 22 Esquema total de ligação
EXPERIÊNCIA VII
CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES “COMPOUND”
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.
PREPARAÇÃO
7.3.1 Anotar os dados de placa das máquinas a serem utilizadas neste ensaio, bem como a relação de todo o material.
EXECUÇÃO
Montar o conjunto Motor de Corrente Contínua - Máquina Síncrona (figura 2), ligando a excitação da MCC conforme a figura 1.
Figura 23 Ligação compound
Verificando a condição de compound aditivo, colocar carga, para diversos valores, completando a tabela abaixo.
Tab. 1 - Características motor Compound Aditivo
	d = 0.22 [m] MOTOR ADITIVO
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kgf]
	M [N.m]
	1.01
	1780
	0,137
	0,295
	1.03
	1675
	0,131
	0,283
	1.07
	1480
	0,120
	0,258
	1.14
	1212
	0,101
	0,217
	1.25
	903
	0,065
	0.141
	1.43
	570
	0
	0
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
OBS: Não foi possível a realização dos ensaios na configuração composto subtrativo devido ao fluxo do campo série se sobrepor ao campo shunt, invertendo o sentido de rotação do motor.
	d =	[m] MOTOR SHUNT
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kgf]
	M [N.m]GUIA DE ANÁLISE
Construir as curvas n x IA e M x IA, para o motor compound aditivo.
Idem para a condição subtrativa.
Não foi possível a realização dos ensaios na configuração composto subtrativo devido ao fluxo do campo série se sobrepor ao campo shunt, invertendo o sentido de rotação do motor.
7.4.7.3 Comparar as curvas do aditivo com as obtidas para o mesmo motor sob operação como shunt e série.
Através dos gráficos é possível observar que a relação da carga com a corrente de armadura tende a aumentar nas configurações shunt e série, porém na composto aditivo chega-se a um ponto onde a corrente de armadura aumenta, porém não aumentando o torque. Outra característica importante diz respeito a rotação do motor, onde as configurações shunt e série possuem uma queda acentuada conforme é aumentada a carga, o que ocorre com menor intensidade nos motores composto aditivo.
Idem para a condição subtrativa.
Não foi possível a realização dos ensaios na configuração composto subtrativo devido ao fluxo do campo série se sobrepor ao campo shunt, invertendo o sentido de rotação do motor.
Através das curvas obtidas (compound), destaque algumas aplicações para os motores ensaiados.
Os motores composto aditivos são utilizado em situações onde se deseja pouca variação da velocidade de rotação, ou seja, operando em velocidade constante mesmo com o aumento de carga. Algumas de suas aplicações podem ser citadas como drives de tesouras e prensas industriais as quais geralmente operam em velocidades constantes.
Determinar a regulação de velocidade dos motores compound aditivo e subtrativo para IA = 1,7/5,6 A, (dado de placa). Comparar com o resultado obtido para o mesmo motor operando como shunt.
Tendo-se a corrente de armadura em Ia=1,7 A, para o motor composto aditivo, se tem a regulação de velocidade próxima de 1070 RPM. Já para Ia=1,7 na configuração shunt se tem a velocidade do motor próxima de 1320 RPM. Observa- se que o motor na configuração composto aditivo tem sua corrente variando na mesma proporção que a velocidade varia, da mesma forma para a corrente e o torque. Já nos motores série e o shunt, a corrente varia de modo linear com a velocidade, mas estas são inversamente proporcionais. Assim um motor aditivo possui características de velocidade pela carga intermediárias as das configurações shunt e série, sendo utilizadas em situações que não demandem velocidades intermediárias, possuindo ainda as facilidades e vantagens da excitação série.
PERGUNTAS
Analisar, fazendo um esboço, sobre a característica M x IA para a condição subtrativa.
Como descrito anteriormente, não foi possível a realização do ensaio com o motor composto subtrativo devido a alteração do sentido de rotação que ocorria no mesmo.
O que poderia afetar sobre uma maior ou menor inclinação da característica?
n x IA, para 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.
Fazer um resumo, sobre as vantagens do motor compound aditivo, em relação aos motores série e shunt.
O motor composto aditivo apresenta melhor regulação de velocidade em relação ao outros tipos, não possuindo as desvantagens dos motores série como elevados níveis de velocidade com pouca carga. Possui respostas mais suaves e lineares dos motores série com a confiabilidade e estabilidade dos motores shunt.
Figura 24 Esquema total de ligação
EXPERIÊNCIA VIII
CONTROLE	DE	VELOCIDADE	DE	MOTORES	DE	CORRENTE CONTÍNUA
OBJETIVOS
Devido as suas características, os motores de C.C. são os que apresentam melhores condições para o controle de velocidade, o que os torna indispensáveis em alguns casos.
Este ensaio tem como objetivo analisar e comparar os diversos métodos de controle através dos resultados obtidos e de suas principais aplicações.
PREPARAÇÃO
A equação de velocidade de um motor C.C. é dada abaixo:
n  UA   RA  IA  E 
C 	C 
Desta forma, existem três maneiras para a variação de velocidade:
Controle de tensão (variação de UA);
Controle reostático (variação do R);
Controle de campo (variação do ).
a. Anotar a relação de material utilizado para a realização deste ensaio;
b. Anotar os dados de placa das máquinas utilizadas: Tab. 1 - Motor de Corrente Contínua:
	GRANDEZA
	VALOR (MCC)
	V
	220
	kW
	0.37
	A
	1.7
	rpm
	1800
	Iexc
	0.3
	Vcampo
	220
	FAB/MOD
	Equacional/ EGC1	80	MB
3/2
Tab. 2 - Máquina Síncrona
	GRANDEZA
	VALOR (MS)
	V
	220	/380	/440
/760
	kW
	0.5
	A
	1,3 /0,76 /0,66
/0,38
	rpm
	1800
	Iexc
	3A
	Vcampo
	12V
	FAB/MOD
	Equacional/ EGI 1.80 M
EXECUÇÃO
CONTROLE DE CAMPO
Conectar os bornes do motor C.C. como auto-excitado “shunt” conforme mostra a figura 1.
Figura 25 Ligação “Shunt”
Montar o conjunto MCC - MS - Carga Resistiva (fig. 2). Ligar o motor (com auxílio do reostato de partida), e colocá-lo em operação com tensão e fluxo nominais.
Figura 26 Esquema geral do conjunto com carga resistiva
Dar carga mínima no motor. Estando o conjunto em operação, atuar no reostato de campo, anotando os valores na tabela 3:
CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVÉS DA VARIAÇÃO DA TENSÃO DE ARMADURA
O método atualmente mais utilizado para variação da tensão de armadura é através de conversores estáticos CA/CC, os quais vem a substituir o sistema WARD-LEONARD. O princípio de funcionamento de ambos é o mesmo.
Montar o conjunto WARD-LEONARD como mostra a figura 3.
Figura 27 Sistema WARD-LEONARD
Ligar o conjunto fazendo com que o motor parta com tensão baixa. Em seguida, aumentar a tensão aplicada no motor. Para diversos valores de tensão, medir e anotar os valores da tabela 4:
Tab. 3 - Controle de campo
	Iexc [mA]
	0.25
	0.22
	0.2
	0.18
	0.16
	0.14
	0.13
	0.12
	0.11
	
	n [rpm]
	
470
	
520
	
600
	
626
	
670
	
770
	
800
	
850
	
908
	
	IA [A]
	0,45
	0,43
	0,42
	0,41
	0,39
	0,37
	0,37
	0,36
	0,36
	
Tab. 4 - Controle WARD-LEONARD.
	UA [V]
	13
	52
	110
	181
	220
	220
	220
	220
	220
	220
	iexc [mA]
	
0.28
	
0.26
	
0.24
	
0.22
	
0.2
	
0.18
	
0.16
	
0.14
	
0.12
	
0.1
	n [rpm]
	
450
	
500
	
550
	
600
	
650
	
700
	
750
	
800
	
850
	
900
	IA [A]
	
0,35
	
0,36
	
0,37
	
0,38
	
0,39
	
0,4
	
0,41
	
0,42
	
0,43
	
0,44
GUIA DE ANÁLISE
Traçar a curva n = f (iexc) e IA = f (Iexc).
A partir das curvas, descreva porque a corrente IA aumenta com a redução de Iexc.
Traçar a curva n= f (UA).
Comparar a eficiência do controle dos dois métodos utilizados, para os quais foram traçadas as curvas.
PERGUNTAS
Em que condições a análise efetuada para um motor “shunt” pode ser aplicada a um compound aditivo?
A diferença está que o controle do fluxo de campo também depende da corrente de armadura, consequentemente a curva de torque e velocidade não é tão linear como a do motor shunt.
No controle WARD-LEONARD, o que acontece com a potência desenvolvida e o torque durante e após o período transitório, para uma diminuição de UA.
É possível ter o controle da corrente de partir da variação do valor de resistência do reostato, ou ainda aplicando uma tensão baixa no motor, uma vez que estando em repouso, o único limitador de corrente é o valor baixo da resistência interna da máquina. Logo é possível aplicar gradativamente níveis de tensão até elevar ao valor nominal conforme a velocidade da mesma vai aumentando.
Por que para este sistema, as respostas são bastantesrápidas? Porque como o fluxo de campo está operando na nominal, quando se altera a tensão na armadura a corrente da armadura cresce instantaneamente, estabilizando rapidamente o torque do motor.
Quando os dois tipos de controle de velocidade são usados e qual a faixa de velocidade recomendada para cada um deles? Por que?
O controle de WARD-LEONARD é empregado quando se deseja um controle de velocidade de zero até a velocidade nominal do equipamento, é o método mais antigo para o controle de velocidade de motores CC. Já a utilização do método por controle de campo é empregado quando se deseja pouca variação de velocidade ou ainda para elevar a velocidade acima dos valores nominais.
Qual o incoveniente no controle reostático?
O inconveniente nesse método de controle é a grande dissipação térmica de energia na resistência do reostato e assim diminuindo o rendimento do sistema. É possível aplicar esse método para baixas potências, porém conforme essa aumenta, as perdas aumentam consideravelmente. Em certos casos, é ainda utilizado reostatos juntamente com sistemas de arrefecimento, reduzindo ainda mais o rendimento do sistema como um todo. Outro inconveniente e a redução do torque devido à resposta lenta que esse sistema dispõe.
CONCLUSÃO
Ao final do presente relatório conclui-se que o gerador produz uma tensão CC por conversão de energia mecânica em energia elétrica e a diferença entre os tipos de geradores surge na maneira pela qual é produzida a excitação do enrolamento de campo polar. As máquinas de corrente contínua são constituídas de duas partes fundamentais. O estator destinado a criar e manter um campo magnético uniforme, constituído de vários elementos fixados a carcaça. E o rotor, onde se processa a conversão de energia, é o conjunto de elementos em torno do eixo móvel.
No gerador shunt, onde o circuito de campo está em paralelo com o circuito da armadura, a excitação é produzida por um enrolamento de campo conectado através da tensão de linha produzida entre as escovas da armadura. No gerador série a excitação é produzida por um enrolamento de campo ligado em série com a armadura. O campo série é excitado apenas quando a carga é ligada completando o circuito. A corrente do gerador série é única para todo o circuito.
O gerador com excitação independente combina a autoexcitação do campo- série e a excitação separada do campo shunt, com as vantagens da operação dos geradores compostos juntamente com as vantagens da excitação de campo independente, sendo as relações de corrente destes geradores são as mesmas dos geradores séries. As máquinas CC são altamente versáteis, podem ser projetadas de modo a apresentar uma ampla variedade de características de tensão, corrente ou velocidade, para operações dinâmicas e em regime permanente. Graças a essa facilidade de controle é amplamente utilizada em aplicações que requerem uma ampla faixa de velocidade e precisão da saída do motor.
Com a aplicação de carga nos terminais da armadura, a tensão na armadura e tensão gerada são reduzidas ocasionadas pela queda interna na tensão da armadura, o efeito da reação da armadura e a redução na corrente de campo.
Como o torque eletromagnético desenvolvido no condutor do gerador percorrido por corrente se opõe á rotação, esta oposição tem uma tendência de diminuir a velocidade da máquina com a aplicação da carga.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Kosow, Irving L., Máquinas Elétricas e Transformadores / Irving L. Kosow
; tradução de Felipe Luiz Ribeiro Daiello e Percy Antônio Pinto Soares. – 15. Ed. – São Paulo : Globo, 2005.
TORO, Vincent Del. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: Prentice-Hall do Brasil, 1990.
Motores CC de excitação composta – Parte 2; Gustavo Roberto. Disponível em: http://www.gustavoroberto.blog.br/2011/05/01/motores-cc-de- excitacao-composta-parte-2 Acesso em 10/06/2017.
Magnetismo Residual e Correntes de Eixo em Equipamentos Rotativos não Elétricos; José Antônio Prado Valladares e Wiriton Silva de Matos. Disponível em: <http://www.tecvib.com.br/trabalhos/magnet.pdf>. Acesso em 12/06/2017.
Tipos	de	geradores	CC;	Jaime	Luiz	Dilburt.	Disponível	em:
<http://meusite.mackenzie.com.br/dilburt/anotacoesdemaquinaseletricas03.pdf> Acesso em 12/06/2017.