lista de Exercícios - Acionamentos CC

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, DA NATUREZA E DE TECNOLOGIA 
AUT 0203D – ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 
 
 
 LISTA DE EXERCÍCIOS – Acionamentos CC
 
1) Quais são os três tipos de acionamentos CC com base na alimentação de entrada? 
2) O que é a curva de magnetização dos motores CC? 
3) Quais parâmetros devem ser alterados para o controle de velocidade em motores CC com excitação 
independente? E no caso dos motores série? 
4) Por que os motores CC série são os mais utilizados em aplicações de tração? 
5) O que é a regulação de velocidade dos acionamentos CC? 
6) Mostre o circuito típico e explique como funcionam os acionamentos CC através de retificadores ponte 
completa controlados, tanto para os monofásicos quanto para os trifásicos. 
7) Tratando-se de acionamentos via conversores CC/CC, desenhe o circuito para acionamentos de um, dois 
e quatro quadrantes. Explique os modos de operação na aceleração e na frenagem de cada um deles. 
8) Um motor CC com excitação independente é alimentado a partir de uma fonte CC de 600 V para controlar 
a velocidade de uma carga mecânica, e a corrente de campo é mantida constante. A resistência da armadura 
e as perdas são desprezáveis. 
(a) Para um torque de carga TL = 450 Nm a 1500 rpm, determine a corrente da armadura Ia. 
(b) Para uma corrente da armadura que permanece a mesma que em (a) e uma corrente de campo reduzida 
de tal forma que o motor funciona a uma velocidade de 2800 rpm, defina o torque de carga. 
9) Repita o problema anterior para uma resistência da armadura R = 0,11 Ω. O atrito viscoso e as perdas sem 
carga são desprezáveis. 
10) Um motor CC com excitação independente, de 30 hp, 440 V, 2000 rpm, controla uma carga que requer 
um torque de TL = 85 Nm a 1200 rpm. A resistência do circuito de campo é Rf = 294 Ω, a resistência do 
circuito da armadura, Ra = 0,02 Ω e a constante de tensão do motor, K= 0,7032. A tensão do campo é Vf 
= 440 V. O atrito viscoso e as perdas sem carga são desprezáveis. A corrente da armadura pode ser 
considerada contínua e sem ondulações. Determine: 
(a) a tensão induzida; 
(b) a tensão de armadura; 
(c) a corrente nominal de armadura do motor; 
(d) a regulação de velocidade à plena carga. 
11) Um motor CC com excitação independente, de 120 hp, 600 V, 1200 rpm, controla uma carga que requer 
um torque de TL = 185 Nm a 1100 rpm. A resistência do circuito de campo é Rf = 0,06 Ω, a resistência do 
circuito da armadura, Ra = 0,02 Ω e a constante de tensão do motor, K = 0,032. O atrito viscoso e as perdas 
sem carga são desprezáveis. A corrente da armadura é contínua e sem ondulações. Determine: 
(a) a tensão induzida; 
(b) a tensão necessária para a armadura Va; 
(c) a corrente nominal da armadura do motor; 
(d) a regulação de velocidade à plena velocidade. 
12) A velocidade de um motor com excitação independente é controlada por retificador monofásico 
semicontrolado. A corrente de campo, que também é monitorada por um semiconversor é ajustada para o 
máximo valor possível. A tensão de alimentação CA para os conversores da armadura e do campo é 
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monofásica de 208 V, 60 Hz. A resistência da armadura é R = 0,1 Ω, a resistência do campo R = 220 Ω e 
a constante de tensão do motor, K= 1,055. O torque da carga é TL = 75 Nm a uma velocidade de 700 rpm. 
O atrito viscoso e as perdas sem carga são desprezáveis. As correntes da armadura e do campo são 
contínuas e sem ondulações. Determine: 
(a) a corrente de campo. 
(b) o ângulo de disparo no conversor conectado a armadura αa. 
(c) o fator de potência de entrada (FP) do circuito da armadura. 
13) A velocidade de um motor com excitação independente é controlada por um conversor monofásico de 
onda completa. O circuito de campo também é monitorado por um conversor completo, e a corrente de 
campo, ajustada para o máximo valor possível. A tensão de alimentação CA para os conversores da 
armadura e do campo é monofásica de 208 V, 60 Hz. A resistência da armadura é R = 0,24 Ω, a resistência 
do circuito de campo, R = 345 Ω e a constante de tensão do motor, K = 0,71. O atrito viscoso e as perdas 
sem carga são desconsideradas. As correntes da armadura e do campo são contínuas e sem ondulações. 
Para um ângulo de disparo do conversor da armadura αa = 45º e uma corrente da armadura Ia = 55 A, 
determine (a) o torque desenvolvido pelo motor Td, (b) a velocidade angular (em rad/s e rpm); e (c) o FP 
de entrada do acionamento. 
14) Se a polaridade da tensão induzida do motor da questão 13 for invertida por meio da reversão da polaridade 
da corrente de campo, determine (a) o ângulo de disparo do conversor do circuito de armadura para manter 
a corrente de armadura constante no mesmo valor de Ia = 55 A e (b) a potência devolvida para a fonte de 
alimentação durante a frenagem regenerativa do motor. 
15) A velocidade de um motor CC com excitação independente de 20 hp, 300 V, 1800 rpm, é controlada por 
um acionamento com conversor completo trifásico. A corrente de campo também é monitorada por um 
conversor completo trifásico e ajustada para o máximo valor possível. A entrada CA é uma alimentação 
trifásica conectada em Y de 208 V, 60 Hz. A resistência da armadura é R = 0,25 Ω, a resistência do campo, 
R = 250 Ω e a constante de tensão do motor, K = 1,15. As correntes de armadura e de campo podem ser 
consideradas contínuas e sem ondulações. O atrito viscoso e as perdas sem carga são desconsiderados. 
Determine 
(a) o ângulo de disparo do conversor da armadura se o motor fornecer potência nominal à velocidade 
nominal; 
(b) a velocidade sem carga se os ângulos de disparo forem os mesmos que em (a) e se a corrente de 
armadura sem carga for 10% do valor nominal; 
(c) a regulação de velocidade. 
16) A velocidade de um motor com excitação independente de 20 hp, 300 V, 900 rpm, é controlada por um 
conversor completo trifásico. O circuito de campo também é monitorado por um conversor completo 
trifásico. A tensão de alimentação CA para os conversores de armadura e de campo é trifásica conectada 
em Y de 208 V, 60 Hz. A resistência da armadura é Ra = 0,12 Ω, a resistência do circuito de campo Rf 
vale 145 Ω e a constante de tensão do motor K = 1,15. O atrito viscoso e as perdas sem carga são 
desconsiderados. As correntes de armadura e de campo são contínuas e sem ondulações. (a) Para um 
conversor do campo operando à máxima corrente de campo e um torque desenvolvido Td = 106 Nm a 750 
rpm, determine o ângulo de disparo do conversor da armadura. (b) Para um conversor do circuito de campo 
ajustado para a máxima corrente de campo, um torque desenvolvido Td = 108 Nm e um ângulo de disparo 
do conversor da armadura = 0, determine a velocidade. (c) Para a mesma demanda de carga que em (b), 
defina o ângulo de disparo do conversor do circuito de campo se a velocidade for aumentada para 1800 
rpm. 
17) Repita o problema 16 para o caso em que ambos os circuitos, de armadura e de campo, são controlados 
por um conversor trifásico de ponte completa semicontrolado. 
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18) Um conversor CC/CC controla a velocidade de um motor CC série. A resistência da armadura é Ra = 0,04 
Ω, a resistência do circuito de campo é Rf = 0,06 Ω e a constante do motor vale 0,035. A tensão CC de 
entrada do conversor CC/CC é Vs = 600 V. Para o caso em que é necessário manter um torque 
desenvolvido constante de Td = 547 Nm, faça o gráfico da velocidade do motor em função do ciclo de 
trabalho (duty cycle) k do conversor CC/CC. Obs: Pode-se fazer no matlab ou manualmente através do 
cálculo para diferentes valoresde k. 
19) Um conversor CC/CC controla a velocidade de um motor com excitação independente. A resistência da 
armadura é Ra = 0,04 Ω, a constante do motor é 1,527 e a corrente nominal do campo é If = 2,5 A. A tensão 
CC de entrada do conversor CC/CC é 600 V. Para o caso em que é necessário manter um torque 
desenvolvido constante de Td = 547 Nm, faça o gráfico da velocidade do motor em função do ciclo de 
trabalho k do conversor. 
20) Um motor CC série é alimentado por um chopper a partir de uma fonte de alimentação de 600 V. A 
resistência da armadura é Ra = 0,02 Ω e a resistência do campo Rf é 0,05 Ω. A constante do motor é 15,27 
mV/A rad/s e a corrente média da armadura Ia é 450 A. A corrente da armadura é contínua e tem ondulação 
desprezável. Para um ciclo de trabalho do conversor CC/CC de 75%, determine: 
(a) a potência de entrada a partir da fonte de alimentação; 
(b) a resistência equivalente de entrada do acionamento com conversor CC/CC; 
(c) a velocidade do motor; e (d) o torque desenvolvido do motor. 
21) Considere um chopper que opera em frenagem regenerativa de um motor CC série. A tensão da fonte de 
alimentação CC é 600 V, a resistência da armadura Ra é de 0,02 Ω e a resistência do campo Rf vale 0,05 
Ω. A constante do motor é 12 mV/A rad/s e a corrente média da armadura é mantida constante em Ia = 
350 A. A corrente da armadura é contínua e tem ondulação desprezável. Para um duty cicle do conversor 
CC/CC de 50%, determine 
(a) a tensão média no conversor CC/CC (Vch), 
(b) a potência regenerada para a fonte de alimentação CC Preg; 
(c) a resistência equivalente de carga do motor que atua como um gerador Req; 
(d) as velocidades mínima e máxima permitidas na frenagem; 
(e) a velocidade do motor 
22) Um conversor CC/CC é utilizado na frenagem reostática de um motor CC série. A resistência da armadura 
é Ra = 0,02 Ω e a resistência do campo, Rf = 0,05 Ω. O resistor de frenagem Rb é de 5 Ω. A constante do 
motor é K = 14 mV/A rad/s e a corrente média da armadura é mantida constante em Ia = 250 A. A corrente 
de armadura é contínua e tem ondulação desprezável. Se o ciclo de trabalho do conversor CC/CC for de 
60%, determine (a) a tensão média no conversor CC/CC (Vch); (b) a potência dissipada no resistor de 
frenagem Pb; (c) a resistência equivalente Req de carga do motor que atua como um gerador; (d) a 
velocidade do motor; e (e) a tensão de pico do conversor CC/CC, Vp. 
 
 
 
 
 
 
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