Experimento Motor Shunt

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Universidade Federal do Paraná
Departamento de Engenharia Elétrica
Conversão de Energia I
Análise linear em Motor Shunt de corrente contínua
Eduardo Vinicius Ransolin Pigoso 
Curitiba
 2013
Introdução
Motores CC – breve introdução
Motores de corrente continua são maquinas elétricas rotativas assim como as síncronas e as de indução. Estas máquinas funcionam pelo mesmo principio básico: a geração de tensão devido ao movimento de um campo magnético em relação a um enrolamento e a produção de uma força denominada conjugado que é gerada pela interação dos campos magnéticos das diferentes partes do motor. Em geral, as máquinas rotativas possuem as mesmas peças porém com diferentes funções. As duas partes elementares de qualquer máquina rotativa são o rotor e o estator.
Figura 1: Rotor e Estator
O rotor é a parte rotativa do motor e é feito de material ferromagnético; no caso dos motores cc, sobre o rotor está montado o enrolamento de armadura. O rotor é alimentado através das escovas de carvão, estas se encontram em contato com o anel comutador, que tornará a corrente continua que alimenta o rotor em corrente alternada, para que assim o movimento do rotor possa completar vários ciclos. 
No estator é a parte estática do motor que envolve o rotor. Nele estão enroladas as bobinas de campo em cada polo, a função deste enrolamento é gerar o campo magnético.
1.2 TIPOS DE MOTORES CC
Apesar do desenvolvimento de técnicas de acionamento de corrente alternada (CA), o motor de corrente contínua (CC) ainda se mostra a melhor opção em inúmeras aplicações, devido às suas características e vantagens.
A ampla utilização desse tipo de motor proporcionou a otimização da tecnologia de motores visando melhor desempenho. Hoje em dia, para diferentes aplicações, existem disponíveis diversos tipos de motores de corrente contínua. Os tipos de motores variam de acordo com o tipo de excitação, tipos de enrolamento, ambiente em que se encontra o motor, grau de proteção, tipo de refrigeração necessária, etc.
1.2.2 Classificação enquanto Excitação
As máquinas de corrente contínua são classificadas de acordo com as conexões do enrolamento de campo: máquinas de campo separado, de campo paralelo, de campo série e de campo composto.
1.2.2.1 Motor com Excitação Independente
Se o enrolamento de campo tem seus terminais ligados a uma fonte separada da fonte do circuito de armadura, o motor é dito de excitação separada, ou independente. A figura 4 mostra o circuito equivalente para este tipo de excitação, com as especificações detalhadas do motor.
Figura 4 – Motor CC com excitação independente.
1.2.2.2 Motor Shunt 
Nesse tipo de motor os enrolamentos de campo e de armadura são conectados em paralelo e alimentados por uma mesma fonte de tensão contínua. Diferentemente do motor de excitação independente, o motor shunt ou com campo paralelo tem sua corrente de campo dependente da tensão de armadura, porque os enrolamentos de campo e de armadura são conectados em paralelo.
1.2.2.3 Motor com excitação em serie
Se o enrolamento de campo é conectado em série com a armadura, o motor é denominado motor campo série e o projeto do enrolamento deve ser diferente daquele utilizado na excitação independente, pois, sendo as correntes de armadura elevadas, há a necessidade de condutores com área maior e um enrolamento de menor número de espiras para produzir a mesma força magnetomotriz de excitação do equivalente motor de excitação independente. Como a corrente de campo é a corrente de armadura, qualquer variação na corrente de armadura significa variação no fluxo por polo que atravessa o entreferro, apesar de que na prática existe uma limitação do fluxo por causa do fenômeno da saturação magnética. Esse tipo de motor é utilizado em aparelhos elevatórios e de tração mecânica.
1.2.2.4 Motor de excitação composta
A combinação das características de desempenho das máquinas de campo paralelo e de campo série é obtida ao se conectar os circuitos de campo separado e série, e, por essa razão, são denominadas máquinas de campo composto. Para o enrolamento do campo série ligado em série com a armadura, a ligação é conhecida por ligação paralela-longa; se o enrolamento série for ligado externamente ao circuito da armadura, a ligação é dita ligação paralela-curta.
Experimental
2.1 Materiais 
- Motor Shunt (2 polos) 
- Multímetro Digital 
- Regulador de corrente
- Regulador de tensão
- Reostato
- Tacômetro Digital
2.2 Procedimentos
O Motor foi ligado da seguinte forma:
O primeiro passo para a realização deste experimento foi o ajuste da corrente de campo aplicada no motor C. Para isso, conectamos o ohmímetro na ligação do enrolamento de campo vista pela fonte fixa de 76Volts e ajustamos o valor da resistência do circuito através do reostato de acordo com a equação abaixo, tendo em vista que a corrente no circuito é mantida constante a 200mA, nesse momento nosso motor gira a 793rpm.
Logo após, conectamos aumentamos a tensão de entrada pra 150Volts ao circuito e mantivemos a corrente 200mA para o circuito do enrolamento de campo da máquina C, o numero de rotações encontrado foi de 1050rpm.
Mas como queremos obter uma linearidade para motores tipo Shunt, realizamos a seguinte onda de experimentos:
Ligamos varias tensões mantendo a corrente constante, ajustando essa corrente com um reostato, são válidos os dados da tabela:
	Vt (V)
	If (A)
	nx (rpm)
	no (rpm)
	Vreal (v)
	75
	0,2
	792
	800
	75,8
	100
	0,27
	868
	800
	92,2
	125
	0,34
	937
	800
	106,7
Sabendo que o Vreal foi calculado através da formula: 
Conclusão
Verificou-se que a proporção é altamente aproximada, mas que pode ser válida, tornando possível que motores CC tenham maior facilidade de uso, visto que os erros são pequenos para correntes baixas, suas aplicações podem ser diversas. 
Em contrapartida, ao se aplicar uma tensão de terminais maior que a tensão nominal do motor, pode ocorrer saturação, e perdas internas no motor gerando perdas ôhmicas.
Referências Bibliográficas 
- EDSON BIN, Apostila de Máquinas Elétricas e Acionamento – Uma introdução. Unicamp, Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação. http://adjutojunior.com.br/maquinas_eletricas/livro_maquinas_eletricas_edson_bin.pdf (Acessado 11/06/12)
- FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Charles; UMANS, Stephen D. Máquinas Elétricas. 6ed. Bookman, Porto Alegre, 2006.
- PEDRO ORNELAS, Apostila de Motores Elétricos de Corrente Contínua. Universidade Federal da Bahia, Escola Politécnica, 2000. http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf (Acessado 11/06/12)
- Motores de Corrente Contínua: Guia Rápido para uma especificação precisa. Publicação Técnica, Ed. 01.2006, SIEMENS http://www.deg.ufla.br/site/_adm/upload/arquivos/motorcc-siemens.pdf (Acessado 11/06/12)
- CLODOMIRO UNSIHUAY VILA, Apostila de Máquinas de Corrente Contínua – aula 5.1. Universidade Federal do Paraná, Departamento de Engenharia Elétrica. http://clodomirovilaunsihuay.weebly.com/uploads/1/0/2/1/10218846/aula_5_1_-_conversao_de_energia_i.pdf (Acessado 11/06/12)