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APOSTILA DE ENSAIOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 2 PROF. ERICKSON BARBOSA (organizador) JULHO DE 2009 BELÉM-PARÁ SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 3 APRESENTAÇÃO "Eu ouço e esqueço, eu vejo e me lembro, eu faço e aprendo”. (Confúcio) O presente trabalho tem como objetivo reunir e sistematizar um conjunto de ensaios realizados em máquinas elétricas - corrente continua, corrente alternada e transformadores - utilizados durante as disciplinas máquinas elétricas I e II, ministradas aos alunos dos cursos técnicos e tecnólogos em eletrotécnica no âmbito do IFPA. A idéia de fazer a apostila surgiu basicamente dos seguintes fatores: a) falta nos livros disponíveis no mercado de conteúdos dedicados a ensaios de laboratório em máquinas elétricas; b) importância da prática no desenvolvimento da aprendizagem; c) e, em especial, a necessidade de uniformizar as aulas de laboratório da disciplina através de material didático adequado. É importante dizer ao aluno que a escolha do equipamento deverá ser feita com base na orientação do professor, nos valores da placa de identificação da máquina a ser ensaiada, na instrumentação adequada e disponível no laboratório; e, sobretudo, na correta observância das normas de segurança por todos na execução do ensaio Por fim, ressalte-se que a apostila é uma modesta contribuição a aulas de laboratório, não tendo a pretensão de incluir todos os ensaios possíveis, no entanto, à medida que for implementada nas aulas, certamente serão incluídos novos ensaios. É um guia de orientação para as aulas de laboratório. Sucesso a você, querido aluno! Prof. Erickson Barbosa SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 4 SUMÁRIO 1. Ensaio 01: Ensaio para a determinação da resistência elétrica dos enrolamentos da máquina cc(p.5) 2. Ensaio 02: Variação da velocidade em um motor cc com excitação independente (p.9) 3. Ensaio 03: variação da velocidade em um motor shunt cc(p.13) 4. Ensaio 04: Inversão do sentido de rotação de um motor cc(p.17) 5. Ensaio 05: Motor trifásico de indução com rotor gaiola de seis terminais operando em 220 V/380 V(p.20) 6. Ensaio 06: Motor trifásico de indução com rotor gaiola (p.25) 7. Ensaio 07: Motor trifásico de indução com rotor bobinado (p.28) 8. Ensaio 08: Identificação dos terminais de um motor de indução trifásico de seis terminais – Através dos métodos A e B (p.31) 9. Ensaio 09: Determinação da relação de transformação em um transformador monofásico (p.33) 10. Ensaio 10: Ensaio a vazio em um transformador monofásico (p.36) 11. Ensaio 11: Ensaio em curto-circuito em transformadores trifásicos (p.39) 12. Ensaio 12: Teste de continuidade e isolação de um transformador (p.42) 13. Ensaio 13: Banco de transformadores monofásicos (p.44) 14. Ensaio 14: Regulação de tensão em transformadores monofásicos e trifásicos (p.46) 15. Ensaio 15: Operação e funcionamento de um motor síncrono (p.49) 16. Ensaio 16: Gerador Síncrono Trifásico – Operação e Sincronização com a rede (p.53) 17. Ensaio 17: Motor monofásico com capacitor de partida (p.60) 18. Ensaio 18: Acionamento de um Motor de Indução Trifásico – MIT utilizando Inversor de Frequência (p.63) 19. Referências bibliográficas (p.66) 20. Nikolas Tesla ( “The Mind”) (p.67) SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 5 ENSAIO Nº 01 TÍTULO: ENSAIO PARA A DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS ENROLAMENTOS DA MÁQUINA CC Objetivo: O objetivo do ensaio consiste na medição e determinação da resistência elétrica dos enrolamentos de uma máquina elétrica de corrente contínua. Comparar os resultados encontrados, realizar as análises necessárias, identificar as características dos enrolamentos em relação aos valores encontrados. Salvar os resultados e as análises, tendo em vista que serão utilizadas nos ensaios seguintes de máquinas elétricas CC. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa da máquina CC a ser ensaiado: potência, tensão, velocidade, etc. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmímetro; b) amperímetro; c) voltímetro. 2. Execução 2.1. Identifique os enrolamentos do motor CC e meça, com um ohmimetro, a resistência dos enrolamentos do motor – anotar os valores na tabela abaixo: Ohmímetro Enrolamento Valor da resistência (Ohm) Série Shunt Armadura SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 6 2.2. Em seguida, para a determinação da resistência dos enrolamentos deve-se montar o circuito elétrico fornecido pelo professor, método voltímetro-amperimetro, para cada enrolamento (armadura, shunt e série), verificando-se a correta ligação dos instrumentos amperímetro (ligação em série) e voltímetro (ligação em paralelo). (Fonte: www.amperis.com/recursos/articulos/medida-baja-resistencia) 2.3. Ligar o circuito a uma fonte variável de tensão, conforme o esquema dado para o enrolamento de armadura, e, para valores crescentes de tensão, anotar os valores correspondentes de tensão e corrente - os valores de tensão serão informados pelo professor, pois cada máquina tem sua especificação. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. Preencha a tabela abaixo; em seguida, utilizando a equação R= V/I, determinar o valor da resistência elétrica do enrolamento em cada caso e, em seguida, calcule a média aritmética das resistências calculadas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 7 Enrolamento da Armadura Tensão (Volt) Corrente (Ampere) Resistência Elétrica (Ohm) Resistência Elétrica Média (Ohm)= 2.4. Refaça o ensaio para os enrolamentos de campo-shunt e campo-série, calculando o valor da resistência elétrica para cada tensão e, em seguida, calcule a média aritmética das resistências calculadas. Lembre-se: Preencha a(s) tabela(s) abaixo. Enrolamento do Campo-Shunt Tensão (Volt) Corrente (Ampere) Resistência Elétrica (Ohm) Resistência Elétrica Média (Ohm) = SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 8 Enrolamento do Campo-Série Tensão (Volt) Corrente (Ampere) Resistência Elétrica (Ohm) Resistência Elétrica Média (Ohm) = 3. Análise Após a execução do ensaio devem-se analisar os resultados do mesmo e, para tanto, sugere-se o seguinte guia: 1. Comparar os valores das resistências elétricas dos enrolamentos da armadura, campo-shunt e campo-série, fazendo a análise correspondente. 2. Faça a análise dos enrolamentos em termos de bitolas dos condutores, bem como em relação ao número de espiras de cada enrolamento. 3. Esboce o gráfico tensão versus corrente, em cada caso, fazendo a análise correspondente. 4. Relatório Entregar um relatório, bem escrito, até o dia da avaliação, contendo os resultados do ensaio, bem como as análises correspondentes. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 9 ENSAIO Nº 02 TÍTULO: ENSAIO DE VARIAÇÃO DA VELOCIDADE EM UM MOTOR CC COM EXCITAÇÃO INDEPENDENTE Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar as formas de variação da velocidade do motor cc excitação independente, tendo em vista a aplicação do referido motor quando se deseja o controle preciso de velocidade. Discutem-se ainda as formas de conseguir variar a velocidade, seja através da variação da tensão na armadura, controle de corrente através de reostato, variação de tensão no campo, controle de corrente no campo através de reostato, etc., bem como detalhar e comparar cada caso. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa da máquina CC a ser ensaiado: potência, tensão, velocidade. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais da máquina. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) voltímetros b) amperímetros c) tacômetro 2. Execução 2.1. Ligar a máquina CC operando como motor com excitação independente (veja a letra a, da figura abaixo), de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 10 (Fonte: www.dsee.fee.unicamp.br/~sato/ET515/img390.gif) INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO Voltímetro 1 : Tensão da fonte CC Voltímetro 2 : Tensão no enrolamento de campo Amperímetro : Corrente no enrolamento de campo 2.2. Manter a tensão na armadura constante, variar a tensão no enrolamento de campo para mais e, em seguida, para menos – os valores serão fornecidos pelo professor. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo: Para Mais INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 11 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 Para Menos INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 2.3. Manter a tensão no enrolamento de campo constante, variar a tensão na armadura para mais e, em seguida, para menos – os valores serão fornecidos pelo professor. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo: Para Mais INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 Para Menos INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 12 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 2.4. Manter a tensão na armadura e a tensão no enrolamento de campo constante, aplicar carga ao eixo do motor – os valores serão fornecidos pelo professor. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo: Para Mais INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 Para Menos INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 3. Análise De posse dos resultados obtidos em 2.2, 2.3, 2.4 e tendo em vista a equação fundamental da velocidade do Motor CC, analisar os resultados obtidos, justificando detalhadamente cada caso. 4. Relatório Entregar relatório do ensaio, bem escrito, até o dia da avaliação. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 13 ENSAIO Nº 03 TÍTULO: ENSAIO DE CONTROLE /VARIAÇÃO DE VELOCIDADE DE UM MOTOR-SHUNT CC Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar as formas de variação da velocidade do motor cc excitação shunt, tendo em vista a aplicação do referido motor quando se deseja o controle preciso de velocidade. Discutem-se ainda as formas de conseguir variar a velocidade, seja através da variação da tensão na armadura, controle de corrente através de reostato, variação de tensão no campo, controle de corrente no campo através de reostato, etc., bem como detalhar e comparar cada caso 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placada máquina CC a ser ensaiado: potência, tensão, velocidade. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais da máquina. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) voltímetros b) amperímetros c) tacômetro 2. Execução 2.1. Ligar a máquina CC operando como motor-shunt (veja a letra c, da figura abaixo), de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. Anotar os valores de tensão, corrente da armadura, corrente de campo e velocidade, preencher a tabela abaixo. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 14 (Fonte: www.dsee.fee.unicamp.br/~sato/ET515/img390.gif) INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERÍMETRO 1 AMPERÍMETRO 2 TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO Voltímetro 1 : Tensão da fonte CC Amperímetro 1: Corrente no enrolamento da armadura Amperímetro 2: Corrente no enrolamento de campo 2.2. Manter a tensão na armadura constante, variar a corrente no enrolamento de campo para mais e, em seguida, para menos – os valores serão fornecidos pelo professor. Anotar os valores de tensão, corrente de campo e velocidade. Preencher a tabela abaixo: Para Mais INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERÍMETRO 1 AMPERÍMETRO 2 TACÔMETRO GRANDEZA SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 15 VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 Para Menos INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERÍMETRO 1 AMPERÍMETRO 2 TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 2.3. Manter a corrente no enrolamento de campo constante, variar a tensão na armadura para mais e, em seguida, para menos – os valores serão fornecidos pelo professor. Anotar os valores de tensão, corrente da armadura e velocidade. Preencher a tabela abaixo: Para Mais INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERÍMETRO1 AMPERÍMETRO 2 TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 Para Menos INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERÍMETRO 1 AMPERÍMETRO 2 TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 16 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 2.4. Manter a tensão na armadura constante, aplicar carga ao eixo do motor, por exemplo, ¼, ½, ¾, nominal, etc. – os valores serão fornecidos pelo professor. Anotar os valores de tensão, corrente da armadura e velocidade. Preencher a tabela abaixo: Carga Aplicada INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERÍMETRO 1 AMPERÍMETRO 2 TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 1 VALOR LIDO 2 VALOR LIDO 3 VALOR LIDO 4 VALOR LIDO 5 3. Análise De posse dos resultados obtidos em 2.2, 2.3, 2.4 e tendo em vista a equação fundamental da fcem e da velocidade do motor CC, analisar os resultados obtidos, justificando detalhadamente cada caso. 4. Relatório Entregar relatório do ensaio, bem escrito, até o dia da avaliação. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 17 ENSAIO Nº 04 TÍTULO: ENSAIO DE INVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO DE UM MOTOR CC Objetivo: O objetivo do ensaio consiste na inversão do sentido de rotação de qualquer motor CC, invertendo o sentido da corrente através da armadura com relação ao sentido do campo magnético, para tanto, simplesmente é feita pela inversão do circuito da armadura com relação ao circuito de campo. Além disso, análises em relação aos diversos tipos de motores devem ser levadas em consideração. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa da máquina CC a ser ensaiado: potência, tensão, velocidade. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais da máquina. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) voltímetros b) amperímetros c) tacômetro 2. Execução 2.1. Ligar a máquina CC operando como motor, de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 18 Anotar o sentido de rotação do motor CC. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo. INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 2.2. Desligar o motor CC, inverter o sentido da corrente de campo em relação ao item 2.1, em seguida, ligar o motor CC. Anotar o sentido de rotação do motor CC. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo. INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 2.3. Desligar o motor CC, inverter o sentido da corrente da armadura em relação ao item 2.1, em seguida, ligar o motor CC. Anotar o sentido de rotação do motor CC. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo. INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 2.4. Desligar o motor CC, inverter o sentido da corrente de campo e da armadura em relação ao item 2.1, em seguida, ligar o motor CC. Anotar o sentido de rotação do motor CC. Anotar os valores de tensão, corrente e velocidade. Preencher a tabela abaixo. INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 VOLTÍMETRO 2 AMPERÍMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 19 3. Análise 3.1. De posse dos resultados obtidos em 2.2, 2.3, 2.4, analisar os resultados obtidos, justificandodetalhadamente cada caso. 3.2. Analisar ainda os resultados obtidos nos seguintes casos: motor-shunt CC, motor-série CC e motor-composto CC. 4. Relatório Entregar relatório do ensaio, bem escrito, até o dia da avaliação. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 20 ENSAIO Nº 05 TÍTULO: MOTOR TRIFÁSICO DE INDUÇÃO COM ROTOR GAIOLA COM SEIS TERMINAIS OPERANDO EM 220/380V Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar o comportamento de funcionamento e operacional do motor trifásico de indução com rotor gaiola com seis terminais em relação às características construtivas e elétricas operando em dois níveis de tensão – 220V e 380V. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados da placa da máquina CA a ser ensaiada (veja na figura abaixo um exemplo típico de placa de identificação de um MIT de seis terminais): número de terminais do motor, número de pólos, potência, tensão, velocidade nominal (Fonte: http://edva.hdfree.com.br/esp%20amg.htm) 1.2. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmimetros b) voltímetros c) amperímetros d) watimetro SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 21 e) tacômetro f) megôhmetro 2. Execução 2.1. Meça a resistência dos enrolamentos com um ohmimetro e anote (fases R, S e T). R fase R = R fase S = R fase T = 2.2. Calcule a R isolação mínima. Com o megometro, meça a resistência de isolação entre bobinas e entre bobinas e carcaça. Anote os valores de R isolação medida. Compare os valores da R medida com a R calculada. Faça a análise correspondente, verificando se o motor está em condições de ser energizado. 2.3. Calcule a velocidade síncrona do motor para frequência da rede igual a 60 Hz, através da equação abaixo: Ns = 120.f / p, onde: Ns = velocidade síncrona f = freqüência da rede elétrica, no caso 60 Hz p = número de pólos do motor – obtido na placa de identificação do motor 2.4. Calcule a corrente nominal do motor de seis terminais considerando a tensão de linha de 220 V, FP = 0.7 e rendimento igual a 0,7, através da equação abaixo: I = P/ 3 V.cosØ Refaça os cálculos, considerando a tensão de linha igual a 380V – anote os valores encontrados, abaixo: I (p/220 V) = A I (p/380 V) = A 2.5. Monte o circuito fornecido pelo professor - as ligações das bobinas devem ser feitas para o motor funcionar em 220 V (ligação em triângulo), . A fonte de tensão deve estar desligada inicialmente. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 22 (Fonte: http://edva.hdfree.com.br/fotos/clip_image002.gif) 2.6. Com o circuito montado, Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. Ligue a fonte de alimentação trifásica a com o motor a vazio. Anote os valores da tensão, corrente de partida, corrente a vazio, potência e a velocidade. Preencha a tabela abaixo INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERIMETRO WATTIMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERIMETRO WATTIMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 2.7. Desligue o motor. De posse dos dados acima, calcule para a situação do motor a vazio: o escorregamento, a percentagem da corrente a vazio em relação à nominal e o fator de potência 2.8. Em seguida, acople o eletrodinamômetro, que só deve ser ligado no momento do ensaio, de acordo com o circuito fornecido pelo professor SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 23 2.9. Com o circuito montado, ligue o eletrodinamômetro para carga plena, em seguida ligue a fonte de alimentação. Refaça os itens 2.6 e 2.7 para essa nova situação – plena carga. 2.10. Desligue a fonte de tensão trifásica e o eletrodinamômetro. 2.11. Refaça todos os itens 2.5 a 2.10 – agora, com as ligações das bobinas feitas para o motor funcionar em 380 V. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. (Fonte: http://edva.hdfree.com.br/esp%20amg.htm) 2.12.. Calcule quantas vezes a corrente de partida foi maior que a nominal, em cada caso – 220 V e 380 V. 2.13. Calcule a potência aparente e o fator de potência para as condições apresentadas, a vazio e com carga plena – em 220 V e 380 V. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 24 3. Análise De posse dos resultados obtidos: a) Calcule a eficiência do motor para a situação nominal – em 220 V e 380 V b) Por que o fator de potência do motor sem carga é muito menor em relação ao fator de potência do motor com carga c) Calcule o escorregamento do motor com carga de acordo com os dados do item – em 220V e 380V d) Compare todos os valores encontrados das grandezas medidas e calculadas para o motor funcionando em 220 V e 380 V. Faça a análise detalhada em cada caso. 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 25 ENSAIO Nº 06 TÍTULO: MOTOR TRIFÁSICO DE INDUÇÃO COM ROTOR GAIOLA Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar o comportamento de funcionamento e operacional do motor trifásico de indução com rotor gaiola em relação às características construtivas e elétricas; grandezas elétricas em funcionamento a vazio, com carga, plena carga, sobrecarga, etc. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados da placa da máquina CA a ser ensaiada: número de terminais do motor, número de pólos, potência, tensão, velocidade nominal 1.2. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar seos instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmimetros b) voltímetros b) amperímetros c) wattímetro d) tacômetro d) megôhmetro 2. Execução 2.1. Meça a resistência dos enrolamentos com um ohmimetro e anote (fases R, S e T). R fase R = R fase S = R fase T = 2.2. Calcule a R isolação mínima. Com o megometro, meça a resistência de isolação entre bobinas e entre bobinas e carcaça. Anote os valores de R isolação medida. Compare os valores da R medida com a R calculada. Faça a análise correspondente, verificando se o motor está em condições de ser energizado. 2.3. Calcule a velocidade síncrona do motor para frequência da rede igual a 60 Hz, através da equação abaixo: Ns = 120f/p, onde: Ns = velocidade síncrona SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 26 f = freqüência da rede elétrica, no caso 60 Hz p = número de pólos do motor – obtido na placa de identificação do motor 2.4. Calcule a corrente nominal para um motor considerando FP = 0.7 e rendimento igual a 0,7, através da equação abaixo: I = P/ 3 V.cosØ 2.5. Monte o circuito fornecido pelo professor. A fonte de tensão deve estar desligada inicialmente. 2.6. Com o circuito montado, Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. Ligue a fonte de alimentação trifásica com o motor a vazio. Anote os valores da tensão, corrente de partida, corrente a vazio, potência e a velocidade. Preencha a tabela abaixo INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERIMETRO WATTIMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO INSTRUMENTO VOLTIMETRO 1 AMPERIMETRO WATTIMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 2.7. Desligue o motor. De posse dos dados acima, calcule para a situação do motor a vazio: o escorregamento, a percentagem da corrente a vazio em relação à nominal e o fator de potência 2.8. Em seguida, acople o eletrodinamômetro, que só deve ser ligado no momento do ensaio, de acordo com o circuito fornecido pelo professor SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 27 2.9. Com o circuito montado, ligue o eletrodinamômetro para carga máxima, em seguida ligue a fonte de alimentação. Para cada valor de carga da tabela (torque) meça as indicações no voltímetro, no wattímetro, no amperímetro e a velocidade (tacômetro) TENSÃO (VOLTS) TORQUE (N.M) CORRENTE (AMPÈRES) POTÊNCIA (WATT) VELOCIDADE (RPM) 2.10. Desligue a fonte de tensão trifásica e o eletrodinamômetro. Retire o wattímetro do circuito. 2.11. Com o circuito sem o wattímetro pré-ajuste o eletrodinamômetro para carga máxima e ligue o motor, religando a fonte de alimentação. Faça a leitura do torque desenvolvido e a leitura da corrente absorvida. Desligue tudo ao terminar as leituras (Nota: o ensaio de torque é realizado com o rotor bloqueado pelo eletrodinamômetro e medimos a força que o motor é capaz de fazer para sair desse bloqueio) 2.12. Com a carga ajustada para carga nominal ligue o motor e registre a corrente de partida. Calcule quantas vezes a corrente de partida foi maior que a nominal. 2.13. Com os resultados obtidos no item 2.9, calcule a potência aparente e o fator de potência para as condições de carga apresentadas. 3. Análise De posse dos resultados obtidos: a) Calcule a eficiência do motor para a situação nominal b) Por que o fator de potência do motor sem carga é muito menor em relação ao fator de potência do motor com carga c) Calcule o escorregamento do motor com carga de acordo com os dados do item 2.9 d) O que aconteceria com o motor se fosse mantido, por um período prolongado, desenvolvendo torque (muito) acima do nominal 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 28 ENSAIO Nº 07 TÍTULO: MOTOR TRIFÁSICO DE INDUÇÃO COM ROTOR BOBINADO Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar o comportamento de funcionamento e operacional do motor trifásico de indução com rotor bobinado em relação às características construtivas e elétricas; grandezas elétricas em funcionamento a vazio, com carga, plena carga, etc.; estabelecer as diferenças construtivas e elétricas em relação ao motor trifásico de indução com rotor gaiola, bem como a aplicação de ambos na indústria. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados da placa da máquina CA a ser ensaiada: número de terminais do motor, número de pólos, potência, tensão, velocidade nominal 1.2. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmimetros b) voltímetros b) amperímetros c) wattímetro d) tacômetro d) megôhmetro 2. Execução 2.1. Meça a resistência dos enrolamentos com um ohmimetro e anote (fases R, S e T). 2.2. Calcule a R isolação mínima e meça a resistência de isolação entre bobinas e entre bobinas e carcaça. Anote os valores de R isolação medida e da calculada. Compare os valores, verificando se o motor pode ser energizado. 2.3. Calcule a velocidade síncrona do motor para frequência da rede igual a 60 Hz 2.4. Calcule a corrente nominal para um motor considerando FP = 0.7 e rendimento igual a 0,7. 2.5. Monte o circuito fornecido pelo professor. A fonte de tensão deve estar desligada inicialmente. 2.6. Com o circuito montado, SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 29 Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. . Ligue a fonte de alimentação trifásico com o motor a vazio e o reostato ajustado para a máxima resistência elétrica. Anote os valores da tensão, corrente de partida, corrente a vazio, potência e a velocidade. Preencha a tabela abaixo( na partida e a vazio) Na partida INSTRUMENTO VOLTIMETRO AMPERIMETRO WATTIMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO A vazio INSTRUMENTO VOLTIMETRO AMPERIMETRO WATTIMETRO TACÔMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 2.7. Desligue o motor. De posse dos dados acima, calcule para a situação do motor a vazio: o escorregamento, a percentagem da corrente a vazio em relação à nominal e o fator de potência 2.8. Em seguida, acople o eletrodinamômetro, que só deveser ligado no momento do ensaio, de acordo com o circuito fornecido pelo professor 2.9. Com o circuito montado, ligue o eletrodinamômetro para carga máxima e o reostato ajustado com resistência elétrica zero, em seguida ligue a fonte de alimentação. Reajuste o eletrodinamômetro para o primeiro valor de carga da tabela abaixo. Em seguida, para cada valor de carga da tabela (torque) meça as indicações no voltímetro, no wattímetro, no amperímetro e a velocidade (tacômetro): TENSÃO (VOLTS) TORQUE (N.M) CORRENTE (AMPÈRES) POTÊNCIA (WATT) VELOCIDADE (RPM) SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 30 2.10. Desligue a fonte de tensão trifásica e o eletrodinamômetro. Retire o wattímetro do circuito. 2.11. Refaça os procedimentos descritos em 2.9, agora com o reostato ajustado na posição de máxima resistência, meça a alteração na velocidade em comparação com a velocidade registrada na tabela para essa carga. Meça também a corrente no estator. Registre esses valores. Desligue todos os equipamentos ao terminar. 3. Análise De posse dos resultados obtidos: a) Qual a relação entre a resistência aplicada ao rotor e a velocidade desenvolvida? b) Estabeleça as diferenças entre o motor com rotor gaiola e o com rotor bobinado c) O que podemos apontar como vantagens do motor rotor bobinado em relação ao gaiola? E as desvantagens? 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 31 ENSAIO Nº 08 TÍTULO: IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS DE UM MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO DE SEIS TERMINAIS – ATRAVÉS DOS MÉTODOS A e B Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em identificar os terminais de um motor de indução trifásico de seis terminais como parte do estudo desses motores, para que o aluno diante da impossibilidade de conhecimento da numeração dos terminais de um determinado motor possa através deste ensaio identificá-los através de métodos simples designados de agora em diante por método A e método B. A figura abaixo é ilustrativa das ligações de um motor de indução trifásico de seis terminais (Fonte: http://edva.hdfree.com.br/esp%20amg.htm) 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados da placa da máquina CA a ser ensaiada: número de terminais do motor, número de pólos, potência, tensão, velocidade nominal 1.2. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmimetros b) voltímetros c) amperímetros SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 32 2. ATRAVÉS DO MÉTODO A 2.1. Execução 2.1. Com um ohmimetro achar as três bobinas/grupo de bobinas das três fases 2.2. Fechar em estrela, conectando três das seis pontas Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.3. Aplicar tensão equivalente à ligação ―triângulo‖, verificar se o Motor entra em funcionamento e medir a corrente no Motor 2.4. Se o Motor ―roncar‖, uma das três bobinas está invertida. É necessário inverter a ligação de uma bobina por vez e repetir o item 2.3. Se o Motor ―roncar‖, volte a bobina à ligação em que estava, pois não é ela que está invertida. Repita esse procedimento com as outras até que o Motor entre em funcionamento 2.5. Numere os terminais da ligação estrela, pois temos as bobinas e seus terminais de saída 2.6. Com a numeração executada, feche o Motor em triângulo e aplique tensão equivalente à ligação triângulo. Meça a corrente no Motor e compare com a corrente nominal em triângulo. Se houver problemas, troque a numeração da bobina da fase S com a da fase R ou T. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 33 3. ATRAVÉS DO MÉTODO B 3.1. Identifique os três circuitos com um testador de continuidade ou com um ohmímetro: cada circuito deverá dois terminais. 3.2. Numere os terminais das bobinas, provisoriamente, conforme a figura abaixo. Fonte: Motores Elétricos: Manutenção e Testes, JASON E. DE ALMEIDA, ED. HEMUS, 3ª. Ed. 2004. 3.3. Feche o terminal 4 com o 5 e ligue o 1 e o 2 a uma rede de 220 V. Ligue uma lâmpada de 150 W na bobina restante – figura abaixo. Se ela permanecer apagada, a marcação estará correta. Se acender, troque o 5 pelo 2 ou o 1 com o 4 de uma das outras duas bobinas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 34 Fonte: Motores Elétricos: Manutenção e Testes, JASON E. DE ALMEIDA, ED. HEMUS, 3ª. Ed. 2004. 3.4. Em seguida, troque a bobina 2-5 pela bobina 3-6 e repita o teste. Se a lâmpada acender, troque o terminal 3 pelo 6. 3.5.Terminado o teste, faça o fechamento de acordo com a tensão escolhida e com o diagrama da placa de dados do motor 4. Análise De posse dos resultados obtidos: a) Explique: Os procedimentos dos métodos A e B, considerando os conhecimentos de máquinas elétricas? b) Pesquise: De que forma poderíamos identificar os terminais de um motor de doze terminais 5. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 35 ENSAIO Nº 09 TÍTULO: DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO EM TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em determinar a relação de transformação em um transformador monofásico, a vazio e com carga; além disso, estabelecer a diferença entre um transformador abaixador e elevador através da relação de transformação. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa do transformador a ser ensaiado: potência, tensões superior e inferior, conexões, freqüência, tap para o qual está ligadoo enrolamento de TS e/ou TI e a temperatura normal de operação. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais do transformador. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) wattímetros (de preferência para baixo cos ) F.P. b) freqüencímetro; c) amperímetro; d) voltímetro; e) termômetro; e f) TCs e TPs (se necessário). 2. Execução Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.1. Considerando o transformador abaixador, ligar o mesmo a uma fonte, de tensão alimentando-o, sob freqüência nominal, pelo lado da TS, e deixando-se a TI em aberto, conforme o esquema dado a seguir: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 36 2.2. Para o valor correspondente às características nominais (tensão e freqüência nominais), anotar: V (TS) =_____Volts V (TI) = _____Volts 2.3. Considerando o transformador elevador, ligar o mesmo a uma fonte, de tensão alimentando- o, sob freqüência nominal, pelo lado da TI, e deixando-se a TS em aberto, conforme o esquema dado a seguir: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 37 2.4. Para o valor correspondente às características nominais (tensão e freqüência nominais), anotar: V (TS) =_____Volts V (TI) = _____Volts 2.5. Refaça os itens anteriores com o transformador alimentando uma carga resistiva (o valor da carga resistiva deverá ser indicada pelo professor). Adicionalmente meça através de um amperímetro o valor da corrente elétrica na carga resistiva para todas as situações propostas nos itens anteriores 3. Análise Após a execução do ensaio devem-se analisar os resultados do mesmo e, para tanto, sugere-se o seguinte guia: 1. Determinar a relação de transformação para o transformador para o caso abaixador, com os valores do ensaio e da placa, justificando os resultados encontrados; em seguida; determinar a relação do número de espiras. 2. Determinar a relação de transformação para o transformador para o caso elevador, com os valores do ensaio e da placa, justificando os resultados encontrados; em seguida; determinar a relação do número de espiras. 3. Compare os resultados obtidos em 1 e 2, justificando os resultados encontrados 4. No caso do transformador operar com carga nominal, o que se poderia esperar dos resultados obtidos em 1 e 2, justifique 5. Em qual dos enrolamentos (TS ou TI) o número de espiras é maior, justifique. 6. Em qual dos enrolamentos (TS ou TI) a corrente elétrica é maior, considerando o transformador carregado, justifique. 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 38 ENSAIO Nº 10 TÍTULO: ENSAIO A VAZIO EM TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar o transformador operando a vazio, bem como através de medições realizadas durante o ensaio medir e calcular a corrente a vazio, as perdas no núcleo (Foucault e histerese), parâmetros do ramo magnetizante,etc. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa do transformador a ser ensaiado: potência, tensões superior e inferior, conexões, freqüência, tap para o qual está ligado o enrolamento de TS e/ou TI e a temperatura normal de operação. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais do transformador. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) wattímetros (de preferência para baixo cos ) F.P. b) freqüencímetro; c) amperímetro; d) voltímetro; e) termômetro; e f) TCs e TPs (se necessário). 2. Execução Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.1. Para a determinação da relação de transformação de tensões, aplicar uma tensão reduzida à TS e anotar: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 39 V (TS) =_____Volts V (TI) = _____Volts 2.2. Ligar o transformador a uma fonte, de tensão alimentando-o, sob freqüência nominal, pelo lado da TI, e deixando-se a TS em aberto, conforme o esquema dado a seguir : b) Para o valor correspondente às características nominais (tensão e freqüência nominais), anotar: INSTRUMENTO AMPERÍMETRO VOLTÍMETRO WATTÍMETRO GRANDEZA VALOR LIDO 3. Análise Após a execução do ensaio deve-se analisar os resultados do mesmo e, para tanto, sugere-se o seguinte guia: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 40 1. Determinar a relação de transformação para o transformador, com os valores do ensaio e da placa, justificando os resultados encontrados; em seguida; determinar a relação do número de espiras. 2. Determinar a corrente a vazio em percentagem da nominal. 3. Calcular o F.P. a vazio e as correntes Ip e Iq. 4. Determinar os parâmetros do ramo magnetizante para uma fase do transformador, utilizando as representações série e paralela. 5. Comparar os valores de Ip e Iq, justificando a resposta. 6. Analisar o problema das perdas em freqüência diferentes. 7. Qual o significado do termo tap para um transformador e sua função, e como é efetuada a mudança? 8. Qual o recurso a ser usado para a medida da tensão se o ensaio fosse realizado no lado TS? 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e En s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 41 ENSAIO Nº 11 TÍTULO: ENSAIO EM CURTO-CIRCUITO EM TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar o transformador operando curto-circuito, bem como através de medições realizadas durante o ensaio medir e calcular a tensão de curto-circuito, as perdas no cobre (Efeito Joule), queda de tensão interna, etc. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa do transformador a ser ensaiado: potência, tensões superior e inferior, conexões, freqüência, tap para o qual está ligado o enrolamento de TS e/ou TI e a temperatura normal de operação. 1.2. Calcular (ou registrar) as correntes nominais do transformador. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se Ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) wattímetros (de preferência para baixo cos ) F.P. b) freqüencímetro; c) amperímetro; d) voltímetro; e) termômetro; e f) TCs e TPs (se necessário). 2. Execução Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.1. Ligar o transformador a uma fonte, de preferência, de tensão variável, sob freqüência nominal, alimentando o lado de TS e curto-circuitando-se o lado de TI, conforme o esquema dado a seguir: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 42 a) Anotar para diversos valores de tensão: b) Para o valor correspondente às características nominais (corrente nominal), anotar: Pcc é obtido da soma algébrica de P1 com P2. Atenção: Neste item deve-se anotar mediante um (ou vários) termômetro(s), o valor da temperatura ambiente média do ensaio. 3. Análise Após a execução do ensaio devem-se analisar os resultados do mesmo e, para tanto, sugere-se o seguinte guia: 1. Construir e comentar sobre a característica de curto-circuito (Vcc X I). 2. Calcular a porcentagem da tensão primária de curto-circuito relativa à tensão primária nominal para I = In SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 43 3. Calcular o valor da impedância, da resistência e da reatância, percentuais. Efetuando as devidas correções para a temperatura normal de trabalho. 4. Determinar para o transformador ensaiado as perdas adicionais. 5. Quais as vantagens e a desvantagem de um transformador que tenha grande Vcc em sistemas elétricos? 6. Apresentar, deduzindo, uma expressão que forneça a corrente de curto-circuito (mantida a tensão nominal) em função da corrente nominal e de Z%. 7. Segundo o tipo de transformador, de acordo com a ABNT, quais os valores normais de Vcc%? 8. Durante o ensaio em curto-circuito, o que ocorre com o valor da indução no núcleo do transformador? Justificar. 9. Quando não for possível realizar o ensaio em curto-circuito com uma tensão que faça circular as correntes nominais, mas, sim, uma parcela destas, perguntar-se-á: a) É possível a realização do ensaio? Por quê? b) Qual a fórmula de correção a se empregar? 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 44 ENSAIO Nº 12 TÍTULO: TESTE DE CONTINUIDADE E ISOLAÇÃO DE UM TRANSFORMADOR 1. Objetivo e procedimentos preliminares Verificar se o transformador está em condições de uso e pode ser utilizado para a realização dos ensaios em laboratório. È necessário o cálculo da resistência de isolação mínima do transformador utilizando a seguinte equação: R isolação = Vnominal + 1 Sendo: Risolação em MΩ V nominal em kVolts Atenção: Esta é uma equação prática, para projetos profissionais e específicos consultar norma ABNT relacionada ao equipamento. O que resulta em menos de 2 MΩ em baixa tensão, alguns profissionais costumam utilizar a seguinte regra prática: 1 kohms por volt. 2. Execução Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.1. Com um megômetro meça a resistência de isolação entre os enrolamentos primário e secundário e registre. 2.2. Meça a resistência de isolação entre o primário e a carcaça e registre. 2.3. Meça a resistência de isolação entre o secundário e a carcaça e registre. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 45 2.4. Calcule a resistência de isolação mínima para um transformador de 220 V/ 110 V e compare com os valores encontrados. Qual a avaliação técnica do transformador testado. 3. Análise De posse dos resultados obtidos: a) Qual a avaliação técnica do transformador testado? b) Refaça o teste para outro transformador. 4. Relatório Ao final do ensaio, apresente ao professor, para o devido visto e freqüência, o seguinte: os dados obtidos, os cálculos realizados e as questões apresentadas resolvidas. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 46 ENSAIO Nº 13 TÍTULO: BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS Objetivo: O objetivo do ensaio consiste na montagem de um transformador trifásico a partir de um banco de transformadores monofásicos. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Verificar a disponibilidade de obtenção de três transformadores monofásicos, formando um banco. 1.2. Verificar se os três transformadores monofásicos com relação de transformação, impedância percentual e defasagem angular semelhantes, para a realização do ensaio. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) voltímetros b) amperímetros c) tacômetro 2. Execução 2.1. Ligar os enrolamentos primários dos transformadores monofásicos de 220/127 V e fechados em estrela; em seguida, ligar a uma rede de 380 V, de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. Antes de ligar o equipamento para verificaro funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.2. Ligar os enrolamentos secundários dos transformadores monofásicos de 220/127 V e fechados em triângulo; em seguida, ligar a uma carga de 220 V, de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. 2.3. Ligar os enrolamentos primários dos transformadores monofásicos de 220/127 V e fechados em triangulo; em seguida, ligar a uma rede de 220 V, de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 47 2.4. Ligar os enrolamentos secundarios dos transformadores monofásicos de 220/127 V e fechados em estrela; em seguida, ligar a uma carga de 380 V, de acordo com o esquema fornecido pelo professor, para tensão nominal. 3. Análise 3.1. De posse dos resultados obtidos em 2.1, 2.2, 2.3, analisar os resultados obtidos, justificando detalhadamente cada caso. 4. Relatório Entregar relatório do ensaio, bem escrito, até o dia da avaliação. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 48 ENSAIO Nº 14 TÍTULO: REGULAÇÃO DE TENSÃO EM TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS E TRIFÁSICOS Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar o comportamento da tensão no secundário de transformadores monofásicos e trifásicos com o aumento da corrente quando da aplicação de cargas dos três tipos de carga: resistiva, indutiva e capacitiva. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa dos transformadores a serem ensaiados: potência, tensão, corrente nominal, etc. 1.2. . Registrar os seguintes dados do banco de cargas a serem ensaiados: potência, tensão, corrente nominal, resistências, indutâncias, capacitâncias etc. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmímetro; b) amperímetros; c) voltímetros; d) wattímetros 2. Execução 2.1. Monte o circuito fornecido pelo professor. Mantenha a fonte CA desligada. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.2. Inicialmente, monte uma tabela para cargas puramente resistivas. Com o secundário aberto, sem carga, ligue a fonte CA a ajuste-a para o valor da tensão nominal. Anote os valores lidos no voltímetro do secundário, no amperímetro do secundário e no amperímetro do primário, preencha a tabela baixo. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 49 Transformador com secundário em aberto/com carga resistiva R da carga (ohms) Iprimário (A) Isecundário(A) Vsecundário(V) ) Sem carga 2.3. Desligue a fonte, aplique a carga de maior valor de resistência elétrica, religue a fonte, refaça as medições do item anterior, preencha a tabela anterior, novamente com os novos valores. Repita os procedimentos para as demais cargas a fim de preencher a tabela anterior. Ao final, desligue a fonte. 2.4. Construa um gráfico que represente a variação da corrente e tensão no secundário em função da carga puramente resistiva aplicada. 2.5. Refaça os procedimentos anteriores , agora para cargas indutivas, preencha a tabela abaixo e ao final, construa o gráfico pedido no item 2.4. Transformador com secundário em aberto/com carga indutiva R da carga (ohms) Iprimário (A) Isecundário(A) Vsecundário(V) ) Sem carga 2.6 Refaçam os procedimentos anteriores, agora para cargas indutivas, preencha a tabela abaixo e ao final, construa o gráfico pedido no item 2.4. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 50 Transformador com secundário em aberto/com carga capacitiva R da carga (ohms) Iprimário (A) Isecundário(A) Vsecundário(V) ) Sem carga 3. Análise Após a execução do ensaio devem-se analisar os resultados do mesmo e, para tanto, sugere-se o seguinte guia: 1. Analise os dados obtidos e os gráficos construídos e responda as questões a seguir: a) Calcule a regulação de tensão em % do transformador para cada tipo de carga, utilizando os dados do ensaio com cargas puramente resistiva, indutiva e capacitiva. b) Porque a tensão na carga diminuiu nos casos de cargas resistivas e indutivas, faça a análise correspondente? c) Porque a tensão na carga aumentou nos casos de carga capacitiva, faça a análise correspondente? d) Se tivermos as mesmas condições de carga em VA, para cargas resistivas, indutivas e capacitivas, qual desses tipos de carga produziria menos aquecimento do transformador? Por quê? e) Por que os transformadores são especificados em kVA, ao invés de kW ou kVAr? 4. Relatório Entregar um relatório, bem escrito, até o dia da avaliação, contendo os resultados do ensaio, bem como as análises correspondentes. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 51 ENSAIO Nº 15 TÍTULO: OPERAÇÃO E FUNCIONAMENTO DO MOTOR SÍNCRONO Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar as características de construção de um motor síncrono, obter as características de partida, observar o comportamento do motor síncrono no fornecimento e absorção de potência reativa da rede, ou seja, correção do fator de potência. 1. Procedimentos preliminares 1.1. Registrar os seguintes dados de placa do motor síncrono a serem ensaiados: potência, tensão, corrente nominal, etc. 1.2. . Registrar os seguintes dados do banco de cargas a serem ensaiados: potência, tensão, corrente nominal, velocidade, etc. 1.3. Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos (observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem verificados); a) ohmímetro; b) amperímetros; c) voltímetros; d) wattímetros; e) tacômetros; f) eletrodinamômetro 2. Execução 2.1. Inicialmente obtenha as características construtivas do motor a ser ensaiado: Número de terminais: Número de pólos: 2.2. Meça a resistência dos enrolamentos com um ohmimetro e anote os valores: R fase R: R fase S: R fase T: 2.3. Calculea R de isolação mínima e meça a resistência de isolação entre bobinas e entre bobinas e carcaça. Anote os valores medidos: R isolação: SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 52 R isolação medida: 2.4. Calcule a rotação do motor síncrono para freqüência igual a 60 Hz 2.5. Calcule a corrente nominal considerando F.P. igual a 0,8 e rendimento igual a 0,8 2.6. Com o circuito fornecido pelo professor, monte o mesmo, a fonte de tensão deve estar desligada inicialmente. O eletrodinamômetro acoplado só deve ser ligado no momento do ensaio. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao professor que inspecione o circuito; e, durante a execução do ensaio siga a risca todas as orientações de segurança indicadas. 2.7. Com o circuito montado, mantenha o eletrodinamômetro desligado e ser for necessário, desacople. Em seguida ligue a fonte de tensão trifásica. O motor deve partir suavemente e ganhar velocidade. Anote a corrente nominal em vazio indicada. Desligue ao terminar: I estator = 2.8. Acople o eletrodinamômetro ao motor, monte o circuito de excitação. Tentaremos partir o motor sob carga. Ligue o eletrodinamômetro para 40 % da carga total, ajuste o reostato de excitação para resistência zero e feche a chave do rotor. Ligue a fonte por cinco segundos e desligue em seguida. Neste intervalo anote o valor da corrente no estator. Descreva o que ocorreu. O motor não partiu! Explique? I estator = 2.9. Em seguida, substitua a fonte de excitação por uma fonte cc variável. Veja se o motor é capaz de partir, sob certa condição de carga, com tensão 0 V de excitação. Aplique a tensão trifásica e observe a indicação no amperímetro do estator. I estator = I trabalho = 2.10. Descreva o que ocorreu na partida do motor sob carga com 0 V de excitação do rotor. A máquina se comportou como que tipo de motor? 2.11. Cuidadosamente aumente a tensão de excitação do rotor até atingir a tensão nominal do rotor (120 V, por exemplo) e descreva o que aconteceu com a corrente no estator. Desligue todas as fontes ao terminar. 2.12. O comportamento da corrente no estator indica que o motor neste caso trabalha como motor síncrono. Por quê? SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 53 2.13. Partiremos agora para verificar o comportamento do motor a plena carga. Instale um wattímetro no circuito da fonte trifásica. 2.14. Ajuste o eletrodinamômetro para a menor carga possível e ajuste o resotato do rotor para a condição de máxima resistência. Ligue a fonte de trifásica. Nesse instante o motor deve partir. Fique atento à corrente Np amperímetro de modo que não ultrapasse ao valor nominal do motor. 2.15. Ajuste o eletrodinamômetro para um torque de 1 N.m aproximadamente. Nesse instante varie o reostato do rotor até que o valor de corrente no estator seja o menor possível. Anote os valores de tensão de excitação, corrente no estator e potência em watts. I estator = I rotor = V excitação = W watts = 2.16. Aumente em 150 % a corrente de excitação e registre os novos valores de corrente no estator, corrente de excitação, V excitação e potência ativa. I estator = I rotor = V excitação = W watts = 2.17. Com os dados dos itens 2.15. e 2.16. Complete a tabela a seguir, efetuando os cálculos necessários: Item VA F.P. VAr W exc Eficiência Análise 2.15. 2.16. 2.18. Com 0,8 A de excitação aumente gradativamente o torque no motor até que o motor perca a rotação e saia do sincronismo. Anote o valor desse torque e desligue a fonte trifásica imediatamente. T pull out = I excitação = SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 54 3. Análise Após a execução do ensaio devem-se analisar os resultados do mesmo e, para tanto, sugere-se o seguinte guia: 1. Analise os dados obtidos e responda as questões a seguir: a) Aumentando a excitação do motor síncrono, que tipo de potências ele trabalha com a rede. b) Descreva como o motor aproveita as três potências envolvidas no ensaio: aparente, reativa e ativa. 4. Relatório Entregar um relatório, bem escrito, até o dia da avaliação, contendo os resultados do ensaio, bem como as análises correspondentes. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ A p o s t i l a d e E n s a i o s d e M á q u i n a s E l é t r i c a s - P r o f . E r i c k s o n B a r B a r b o s a Página 55 ENSAIO Nº 16 TÍTULO: GERADOR TRIFÁSICO SÍNCRONO – OPERAÇÃO E SINCRONIZAÇÃO COM A REDE Objetivo: O objetivo do ensaio consiste em estudar e analisar as propriedades e características elétricas do gerador trifásico CA na prática. Observar na prática como realizar conexões de circuitos com geradores e conexões mecânicas com equipamentos auxiliares. Obter a curva de saturação sem carga do gerador. Estudar as características de regulação do gerador CA. Observar o efeito de cargas não balanceadas aplicadas ao gerador. Nota 1: Os ensaios descritos a seguir foram realizados com um determinado gerador trifásico. Isso não requer dizer que você tenha que realizar seu ensaio com uma máquina exatamente igual, nem que tenha que obter os mesmos valores anotados nesse ensaio. O objetivo principal do ensaio é a constatação. Você leu e releu a teoria, agora vai comprovar alguns aspectos, seguindo um guia de procedimentos elaborado de forma que possa comparar seus resultados com os resultados esperados e com os anotados no livro. Registre seus resultados. Equipamentos a serem utilizados: motor síncrono 0,25 HP 1800 RPM 127 / 220 V 120 W, fonte CA ajustável 0 a 120 V 8 A, motor trifásico assíncrono 0,25 CV 4 pólos, motor CC, banco de resistências, indutâncias e capacitâncias, tacômetro, voltímetro e amperímetro para as tensões e correntes esperadas. Nota 2: Estamos trabalhando com níveis de tensão que podem trazer risco á vida humana e partes mecânicas girantes que podem causar danos físicos, portanto realize os ensaios apenas sob orientação e supervisão de um profissional habilitado e siga à risca todas as orientações de segurança. Antes de ligar o equipamento para verificar o funcionamento e tomar nota dos dados, peça ao profissional citado que inspecione o circuito. Ligações e alterações devem ser feitas com todos os equipamentos completamente desligados. 1. Procedimentos preliminares 1.1 Registrar os seguintes dados de placa do gerador trifásico síncrono a serem ensaiados: potência, tensão, corrente nominal, velocidade, etc. 1.2 Registrar os seguintes dados do banco de cargas a serem ensaiados: potência, tensão, corrente nominal, velocidade, etc. 1.3 Para a execução do ensaio deve-se ter em mãos os seguintes instrumentos(observar se os instrumentos são compatíveis com os valores a serem
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