269896145-Relatorio-de-Ensaios-MCC

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UNIJUI – UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL
DCEEng – DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS
EGE – CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
EDUARDO HENRIQUE KUMMER
EVERTON MOURA DA SILVA
GABRIEL VITOR FREITAS
MÁRIO ASTOR BAAL
RELATÓRIO DE ENSAIO
MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA (MCC)
IJUÍ
2013
EDUARDO HENRIQUE KUMMER
EVERTON MOURA DA SILVA
GABRIEL VITOR FREITAS
MÁRIO ASTOR BAAL
RELATÓRIO DE ENSAIO
MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA (MCC)
Trabalho apresentado para avaliação final na disciplina de Conversão Eletromecânica de Energia I do Curso de Engenharia Elétrica da Universidade Regional do Noroeste do Rio Grande do Sul.
PROFESSOR: MOISÉS MACHADO SANTOS
IJUÍ
2013
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema de ligações para MCC “Shunt”	39
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Conversores básicos.	9
Tabela 2 - Dados do projeto do conversor.	24
Tabela 3 – Especificações do MOSFET IRF840.	35
Tabela 4 – Especificações do diodo MUR1560	36
INTRODUÇÃO
	A energia elétrica utilizada hoje em dia na distribuição e transporte da mesma é a corrente alternada, porém as máquinas de corrente contínua têm tradicionalmente grandes aplicações nas indústrias sendo que, são eles que permitem variação de velocidade como de uma esteira ou de um comboio por exemplo. 
Quando se trata de um gerador, a energia mecânica é suprida pela aplicação de um torque e da rotação do eixo da máquina, uma fonte de energia mecânica pode ser, por exemplo, uma turbina hidráulica, uma turbina eólica, etc.
A fonte de energia mecânica tem o papel de produzir o movimento relativo entre os condutores elétricos dos enrolamentos de armadura e o campo magnético produzido pelo enrolamento de campo e desse modo, provocar uma variação temporal da intensidade do mesmo, e assim pela lei de Faraday induzir uma tensão entre os terminais do condutor.
Desta forma, a energia mecânica fornecida ao eixo, é armazenada no campo magnético da máquina para ser transmitida para alimentar alguma carga conectada à máquina. Classificação das máquinas de corrente contínua segundo a maneira como se alimenta a máquina: Excitação independente ou separada. Excitação série. Excitação shunt ou em derivação (paralelo). Excitação Composta
O presente relatório tem por objetivo mostrar características importantes das máquinas CC. Os teriminais, as partes componentes e os enrolamentos serão identificados auxiliando no entendimento do funcionamento de uma máquina CC. Outro ponto importante a ser observado é a linha neutra e qualidade do isolamento, são questões que garantem o bom funcionamneto de uma máquina CC. Os demais experimentos estão relacionados aos métodos de excitação, controlando-se assim parametros importantes da máquina, como por exemplo a velocidade e o torque, a partir de ensaios, tem a possibilidade de levantar, ou conhecer todas as caracteristicas comportamentais de uma máquina CC.
1. EXPERIÊNCIA 01 - APRESENTAÇÃO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA E IDENTIFICAÇÃO DE TERMINAIS
1.1. OBJETIVOS
	Apresentar as partes componentes da máquina de corrente contínua e identificar seus terminais.
1.2. 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
1.3. PARTE PRÁTICA
1.3.1. 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 – Interpólos
	Se entretanto, 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.
1.3.2. 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 pólos (sabe-se que o campo série possui uma dimensão física maior que o bobinado de interpolo), logo, a lâmina será atraída pelo pólo no qual seu circuito está energizado, descobre-se assim qual é o campo série (EF1) e os interpolos (GH), ou pólos de comutação.
Resistência de campo _______ []
Resistência de armadura _______ []
Resistência dos interpolos _______ []
Resistência do campo série _______ [] 
1.4. PERGUNTAS
a) Quais as principais partes da máquina de corrente contínua, ilustre e faça um breve comentário.
b) Como podemos identificar os terminais de uma MCC?
c) Para que servem as escovas, quais os tipos existentes e aplicações; ilustre.
d) Cite aplicações das MCC (motores e geradores).
e) Como são construídos a carcaça e os pólos 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?
2. EXPERIÊNCIA 02 - IDENTIFICAÇÃO DA LINHA NEUTRA
2.1. 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. A figura 1 esclarece o exposto.
Fig. 1 - 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
Fig. 2 - Reação da armadura de uma máquina de corrente contínua.
O caso ilustrado na figura 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.
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 3.
Fig. 3 - Linha neutra da MCC funcionando como motor ou como gerador
2.2. PREPARAÇÃO
2.2.1. AJUSTE DA LINHA NEUTRA
Para efetuar-se o ajuste da LN recorre-se à lei de Faraday-Lenz, onde se tem:
 e = - N . d/dt (1)
Baseado em (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 freqüência 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 sentidode aproximação da LN, diminuirá a intensidade. Quando as escovas estiverem posicionadas exatamente sobre a LN não haverá deflexão no voltímetro. 
2.3. PROCEDIMENTOS PARA O ENSAIO
a) Alimentar o circuito de campo da MCC com uma fonte DC de aproximadamente 100 [V], inserindo em série um interruptor tipo campainha;
b) Instalar em paralelo com o circuito de armadura um voltímetro DC, de preferência de zero central. O esquema esta ilustrado na figura 4;
c) 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;
d) 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;
e) Após o ajuste ligue a MCC como gerador alimentando uma carga. Verifique o coletor da MCC e anote o ocorrido;
f) Gire levemente o parafuso de ajuste da LN observando o ocorrido, anote.
Fig. 4 - Identificação da linha neutra.
2.4. RESULTADOS E CONCLUSÕES
a) Faça um breve comentário sobre a metodologia empregada.
b) Propor outra metodologia para ajuste da LN.
c) Porque é necessário o ajuste da linha neutra?
d) Faça um comentário sobre o ocorrido nos ítens (e) e (f) efetuados nos procedimentos.
Fig.5 - Esquema de ligação
3. EXPERIÊNCIA 03 - MEDIDA DA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA
3.1. 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.
3.2. 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.
3.3. PROCEDIMENTOS PARA MEDIÇÕES
3.3.1. 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.
3.3.2. 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 valores AC com DC.
	Para máquinas normalmente empregadas, usar 75% deste valor.
3.3.3. MÉTODOS COMUNS DE TESTE
a) Teste de leitura imediata;
b) Método da resistência versus tempo;
c) Método das tensões.
3.3.4. 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
3.3.5. 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.
3.4. 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
	
	kW
	
	A
	
	No
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
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
	
	
	
	
	60 s
	
	
	
	
	10 min
	
	
	
	
3.5. 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.
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.
d) Citar outras formas práticas de se obter a medida da resistência de isolamento de uma máquina elétrica.
e) Quais os benefícios de se efetuar este ensaio?
4. EXPERIÊNCIA 04 - LEVANTAMENTO DA CARACTERÍSTICA A VAZIO DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA
4.1. 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, acio-nado 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.
4.2. PREPARAÇÃO
a) 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.
Fig.1 - Esquema geral do ensaio
b) Para a velocidade do sistema já definida, medir a tensão remanescente.
c) 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 ]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	iexc [mA]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Tensão Remanescente: [ V ] Velocidade: [rpm]
Corrente de Excitação Decrescente
	Eo [ V ]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	iexc [mA]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Velocidade: [rpm]OBS: 	
1 - Ao se aumentar ou diminuir a corrente de excitação, não voltar o reostato de campo para acertar os valores pré-definidos.
2 - 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' 
4.3. QUESTÕES
a) 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?
b) 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?
c) Traçar a curva a vazio do gerador em operação, mostrando, curvas ascendente, descendente e de saturação (média das duas). 
	GRANDEZA
	VALOR MCC
	V
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
	GRANDEZA
	VALOR MS
	V
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
	
	
5. EXPERIÊNCIA 05 - Levantamento das características de carga dos geradores de corrente contínua com excitação independente, shunt e série.
5.1. 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.
5.2. CURVAS CARACTERÍSTICAS DAS MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA.
	As curvas características de uma máquina, são as curvas que mostram graficamente 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:
a) Característica de magnetização;
b) Característica interna;
c) Característica externa;
d) 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 o tipo 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.
5.3. PREPARAÇÃO
a) Anotar as características de placa da máquina de corrente contínua.
	GRANDEZA
	VALOR MCC
	V
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
b) Relacione os equipamentos utilizados para a realização do ensaio.
5.4. PROCEDIMENTO
a) 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:
Fig. 1 - Montagem do gerador como auto-excitado shunt.
b) Mantendo-se a corrente de carga, para cada carga acionada, anotar na tabela 1 as tensões [V] e correspondentes correntes de excitação [mA].
Tab. 1 - Característica Interna
ICG =_______ [A]
	iEXC [mA]
	Tensão [V]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
c) 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 = _______ [mA]
	ICG [A]
	Tensão [V]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
d) 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) = _________ [V]
	iEXC [mA]
	ICG [A]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
e) 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
Fig.2 - Montagem do gerador como auto-excitado série.
f) Anotar para cada carga adicionada os valores de corrente de carga e de tensão na tabela 4.
Tab. 4 - Gerador Série
	ICG [A]
	Tensão [V]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
5.5. Análise E QUESTÕES
a) 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?
b) Discutir o efeito da variação da velocidade para as características interna, externa e de regulação, ilustrando graficamente.
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? 
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?
e) Baseado nas características dos gera-dores estudados, analisar suas aplicações.
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 ?
g) Assim como foi analisado o problema da linha de resistência de campo para o gerador shunt, faça o estudo para o gerador série.
h) Construir a característica interna, externa e de regulação do gerador auto-excitado shunt.
i) Construir a característica externa do gerador auto-excitado série.
Fig. 3- Esquema geral do ensaio
6. EXPERIÊNCIA 06 - CARACTERÍSTICAS DOS GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA “COMPOUND”
6.1. 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.
Fig. 1 - Gerador “Compound”
6.2. PREPARAÇÃO
a) Anotar as características da MCC.
b) Relacione os equipamentos utilizados para a realização deste ensaio.
6.3. EXECUÇÃO
a) 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.
Fig. 2 - Compound aditivo-shunt curto
b) Acionar o gerador em vazio e verificar o amorsamento para o shunt (anotar a tensão no quadro de valores para Icg = 0).
c) Ligar uma das resistência e verificar como foi efetuada a ligação do campo série, através do indicado no voltímetro.
d) Inverter a ligação do campo série, e, para a mesma carga observar o voltímetro.
e) Comparando as indicações do voltí-metro pelos itens (d) e (e), verificarem que condições teremos compound aditivo.
f) Para a condição aditiva, colocar carga e anotar:
	Icg [A]
	
	
	
	
	
	
	
	Ua [V]
	
	
	
	
	
	
	
g) Inverter a ligação para obter a condição subtrativa completando a tabela abaixo:
	Icg [A]
	
	
	
	
	
	
	
	Ua [V]
	
	
	
	
	
	
	
6.4. GUIA DE ANÁLISE
a) Traçar a característica externa para o compound aditivo.
b) Traçar a característica externa para o compound subtrativo.
c) Comparar as características obtidas com as dos geradores série e shunt.
d) Comentar a respeito das curvas obtidas (compound)
6.5. PERGUNTAS E PROBLEMAS
a) Porque os efeitos de afastar ou de trazer a curva característica interna dos geradores compound subtrativos e aditivos respectivamente?
b) Comente sobre o grau de compoundagem de um gerador. Ilustre.
c) Analisar a influência do compound aditivo e subtrativo na características de regulação.
d) Qual a diferença nas características externas se efetuar shunt longo ou shunt curto. Por que? É comun não considerar tal efeito?
Fig. 3 - Esquema geral do ensaio
7. EXPERIÊNCIA 07 - características dOS motores de corrente contínua shunt e série
7.1. OBJETIVOS
	Analisa-se o funcionamento dos motores de corrente contínua excitação “shunt” e série, em função de curvas relacionando suas grandezas caracterís-ticas. As curvas levantadas em função destas características, tais como M = f (n), M = f (IA) e n = f (IA), fornecem impor-tantes 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.
7.2. PREPARAÇÃO
	Anotar as características da Máquina de Corrente Contínua e da Máquina Síncrona a serem usadas no ensaio.
	GRANDEZA
	VALOR (MCC)
	V
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
	GRANDEZA
	VALOR (MS)
	V
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
7.3. EXECUÇÃO
7.3.1	MOTOR SHUNT
Efetuar as ligações dos esquema da Figura 1.
Conexão do Campo-Shunt
Figura 1 - 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 = _____ [m] MOTOR SHUNT
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kg]
	M [N.m]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m
7.3.2. MOTOR SÉRIE
Alterar a conexão do MCC para série, conforme ilustra a figura 2.
Conexão do Campo Série
Fig. 2 -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 = _____ [m] MOTOR SÉRIE
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kg]
	M [N.m]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m
7.4. ANÁLISE E QUESTÕES
a) Traçar as curvas M = f (n), M = f (IA) e n = f (IA), para os dois tipos de motores.
b) Com relação a tais características, citar aplicações para este motores.
c) Analisar o comportamento do motor série com relação a carga.
d) Determinar a regulação de velocidade para o motor shunt para IA = 1.7 ou 5,6 A, conforme a MCC utilizada (dado de placa). 
e) Qual a diferença fundamental em termos de velocidade entre o motor série e “shunt”?
f) Demonstrar matematicamente porque na partida a corrente fica muito elevada e quais as táticas para contornar este problema.
Fig.3 - Esquema total de ligação
8. EXPERIÊNCIA 08 - CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES “COMPOUND”
8.1. 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.
8.2. PREPARAÇÃO
a) Anotar os dados de placa das máquinas a serem utilizadas neste ensaio, bem como a relação de todo o material.
8.3. EXECUÇÃO
a) Montar o conjunto Motor de Corrente Contínua - Máquina Síncrona (figura 2), ligando a excitação da MCC conforme a figura 1.
Fig. 1 Ligação compound
b) Verificando a condição de compound aditivo, colocar carga, para diversos valores, completando a tabela abaixo.
Tab. 1 - Características motor Compound Aditivo
	d = _____ [m] MOTOR ADITIVO
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kgf]
	M [N.m]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
c) 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
	d = _____ [m] MOTOR SHUNT
	IA [A]
	n [rpm]
	P [Kgf]
	M [N.m]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
8.4. GUIA DE ANÁLISE
a) Construir as curvas n x IA e M x IA, para o motor compound aditivo.
b) Idem para a condição subtrativa.
c) Comparar as curvas do aditivo com as obtidas para o mesmo motor sob operação como shunt e série.
d) Idem para a condição subtrativa.
e) Através das curvas obtidas (compound), destaque algumas aplicações para os motores ensaiados.
f) 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.
8.5. PERGUNTAS
a) Analisar, fazendo um esboço, sobre a característica M x IA para a condição subtrativa.
b) O que poderia afetar sobre uma maior ou menor inclinação da característica 
n x IA, para motores compound aditivo ?
c) Fazer um resumo, sobre as vantagens do motor compound aditivo, em relação aos motores série e shunt.
d) O que vem a ser o termo “shunt estabilizado”.
Fig. 2 - Esquema total de ligação
9. EXPERIÊNCIA 09 - CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA
9.1. 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.
9.2. PREPARAÇÃO
	A equação de velocidade de um motor C.C. é dada abaixo:
	
esta forma, existem três maneiras para a variação de velocidade:
1 - Controle de tensão (variação de UA);
2 - Controle reostático (variação do R);
3 - 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
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
Tab. 2 - Máquina Síncrona
	GRANDEZA
	VALOR (MS)
	V
	
	kW
	
	A
	
	rpm
	
	Iexc
	
	Vcampo
	
	FAB/MOD
	
9.3. EXECUÇÃO
9.3.1. CONTROLE DE CAMPO
a) Conectar os bornes do motor C.C. como auto-excitado “shunt” conforme mostra a figura 1.
Fig. 1 - Ligação “Shunt”.
b) 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.
Fig. 2 - 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:
Tab. 3 - Controle de campo
	iexc [mA]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	n [rpm]IA [A]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
9.3.2. 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.
a) Montar o conjunto WARD-LEONARD como mostra a figura 3.
Fig. 3 - Sistema WARD-LEONARD.
b) 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. 4 - Controle WARD-LEONARD.
	UA [V]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	iexc [mA]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	n [rpm]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	IA [A]
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
9.4. GUIA DE ANÁLISE
a) Traçar a curva n = f (iexc) e IA = f (Iexc).
b) A partir das curvas, descreva porque a corrente IA aumenta com a redução de Iexc.
c) Traçar a curva n= f (UA).
d) Comparar a eficiência do controle dos dois métodos utilizados, para os quais foram traçadas as curvas.
9.5. PERGUNTAS
a) Em rápidas palavras responder para o controle reostático:
- Por que o Torque continua inalterado?
b) Por que o controle de tensão pode permitir em alguns casos a partida de um motor sem o reostato demarrador?
c) Em que condições a análise efetuada para um motor “shunt” pode ser aplicada a um compound aditivo?
d) 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.
e) Por que para este sistema, as respostas são bastantes rápidas?
f) O que vem a ser a ação recuperadora do sistema WARD-LEONARD.
g) Quando os dois tipos de controle de velocidade são usados e qual a faixa de velocidade recomendada para cada um deles? Por que?
h) Qual o incoveniente no controle reostático?
- Idem para Potência Elétrica.
- Por que a Potência Mecânica diminui?
- Idem para o Rendimento.
9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MARTINS, D. C.; BARBI, I. Conversores CC-CC Básicos Não-Isolados. 3ª. ed. Florianópolis: Edição dos autores, 2008.
BARBI, I. Eletrônica de potência. 5ª. ed. Florianópolis, 2008.
CAMPONOGARA, D. Notas de aula de Eletrônica de Potência II. UNIJUÍ. Ijuí. 2012.
SCRIBD. Modulação PWM. Disponível em: 
<http://pt.scribd.com/doc/49700415/27/Modulacao-PWM> Acesso em 15 novembro 2012.
SCRIBD. Um circuito de driver isolado para IGBT e Mosfet. Disponível em: 
<http://pt.scribd.com/doc/49700415/27/Modulacao-PWM> Acesso em 15 de novembro de 2012.
FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet do IRF840, 2002. Disponivel em: <http://http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/IRF840.pdf>. Acesso em: 15 novembro 2012.
INTERNATIONAL RECTIFIER. Datasheet 15ITH06, 2006. Disponivel em: <http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/15eth06.pdf>. Acesso em: 15 novembro 2012.
TEXAS INSTRUMENTS. Datasheet SG3524, 2003. Disponivel em: <http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/350461/TI/SG3524.html>. Acesso em: 15 novembro 2012.
FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet do 2N2222, 2002. Disponivel em: <http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/50085/FAIRCHILD/2N2222.html>. Acesso em: 15 novembro 2012.
FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet do BD139, 2000. Disponivel em: <http://www.fairchildsemi.com/ds/BD/BD135.pdf>. Acesso em: 15 novembro 2012
STMicroelectronics. Datasheet do BD140, 1997. Disponivel em: <http://www.fairchildsemi.com/ds/BD/BD135.pdf>. Acesso em: 15 novembro 2012
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