AULA PRATICA 2

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Curso de Engenharia Eletromecânica
Cadeira de Máquinas Elétricas I
Docente: Eng⁰ Penga Marques
AULA PRATICA 2
Tema: Geradores de Corrente Contínua
Um motor de CC em derivação, 50 HP, 460 V, consome em vazio, uma de corrente de 4A a uma velocidade de 660 rpm. A resistência do circuito da armadura (incluindo as escovas) é de 0,3 Ω e a do circuito do campo 270 Ω. 
Quando o motor trabalha a plena carga determina:
A corrente de linha e a velocidade;
A corrente da armadura para o qual o rendimento do motor é máximo. Ignore o efeito da reacção da armadura.
Um motor em derivação de 30kW, 250V é conectado a uma fonte de alimentação de 230V e fornece potência à carga drenando uma corrente igual a 200 A e girando a uma velocidade igual a 1200rpm. A resistência de armadura é igual a 0,2Ω e a resistência do circuito do campo é igual a 75Ω. Determine:
A corrente do ramo em paralelo;
A corrente na armadura;
A fem na armadura;
O binario na carga sabendo que as perdas rotacionais são iguais a 500W;
O rendimento total do motor.
Um motor shunt CC, 125 V tem uma resistência na armadura de 0.1 Ω, queda de tensão de 2 V nas escovas e uma fem de 120 V quando aplicada carga nominal ao eixo do motor.
Calcula:
a) A corrente de carga nominal solicitada pela armadura;
b) A queda de tensão no circuito de armadura;
c) O torque ou conjugado em desenvolvido pelo motor a 500 rpm.
Um motor série, com uma resistência do induzido de Ra=0,2 Ω e com uma resistência do indutor série de Rf=0,1 Ω encontra-se alimentado sob uma tensão constante de 220 V. A reacção do induzido é desprezável e o circuito magnético não se encontra saturado. À velocidade de 1000 rpm consome uma corrente de 50 A.
Qual o binário electromagnético desenvolvido?
Qual será a velocidade desta máquina, n2, se a corrente consumida passar para metade (I2=25 A)?
Na situação da alínea b) determine qual o novo valor do binário desenvolvido.
Qual é o valor da potência electromagnética fornecida ao motor nas condições da alínea a)?
Qual é o valor da potência electromagnética no caso da alínea b)?
Compare os valores obtidos em e) e d). Que conclusão se pode tirar?
Um motor série de 250 V, 25 HP produz um torque de 150 Nm a uma velocidade de 868 rpm. As resistências dos circuitos da armadura e do campo são 0.12 Ω e 0.09 Ω, respectivamente. Para um torque da carga constante, determina o valor da velocidade quando uma resistência de 0.09 Ω é colocada em paralelo com o enrolamento do campo. Considera que o circuito magnético não se encontra saturado.
Um motor serie de 10 HP, 240 V, tem uma corrente de linha de 38 A e uma velocidade nominal de 600 rpm. O circuito de armadura e a resistência do campo serie são respectivamente 0,4 e 0,2 Ω. Presuma que o motor está operando na porção linear da sua curva de saturação com corrente de armadura menos que a nominal e despreze a queda de tensão nas escovas. Calcule:
A velocidade quando a corrente de carga cai para 20 A;
A velocidade a vazio quando a corrente de linha e 1 A. Comente este resultado.
Um motor serie CC 15 HP, 240 V, 500 rpm desenvolve um binário interno de 25 Nm para uma corrente nominal de 55 A na velocidade nominal. Considere a curva de saturação como uma linha recta para correntes abaixo da carga nominal e calcule os binários internos quando a corrente de armadura cai para:
40 A;
25 A;
Calcule o binário interno para 125% da carga nominal se o aumento a corrente de armadura causa um acréscimo de 60% no fluxo do campo serie.
Um motor serie CC 500 HP, alimentado por uma tensão de 500 V com resistência de armadura igual a 0,01 Ω, resistência de campo serie de 0,005 Ω e 10 V de queda de tensão nas escovas, desenvolve um binário interno de 95,5 Nm com uma velocidade de 2000 rpm. Considere a curva de saturação como uma linha recta. Calcule.
A sua corrente de armadura;
O binário desenvolvido, quando sua tensão de alimentação cai para 200 V e sua velocidade passa a ser de 500 rpm;
Supondo que por algum motivo, o motor esteja desenvolvendo um binário de 5 Nm, com uma tensão de alimentação de 200 V. Calcule a velocidade em rpm do motor e comente o resultado.
Dois motores em derivação de CC, de velocidade ajustável, têm velocidades máximas de 1850 rpm e mínimas de 550 rpm. Obtêm-se o ajuste de velocidade mediante o controlo com um reóstato de campo. O motor Aacciona uma carga que requer potência constante em todo o intervalo de velocidade; o motor B acciona uma carga que necessita de binário constante. Despreza-se as perdas de potência e a reacção da armadura.
Se as potências de saída são iguais a uma velocidade de 1850 rpm e as correntes de armadura são de 100 A em cada caso, quais serão as correntes de armadura a 550 rpm?
Se as potências de saída são iguais a uma velocidade de 550 rpm e as correntes de armadura são de 100 A em ambos casos, quais serão as correntes de armadura a 1850 rpm?
Resolva as alíneas a) e b) para um controlo de velocidade mediante a variação da tensão da armadura, mantendo as demais condições.
Um motor série, de resistência total (induzido + indutor) igual a 0,4 Ω, consome 75 A e roda a 400 rpm quando alimentado à tensão de 500 V.
Qual será a sua velocidade de rotação quando se variar a tensão para 600 V, sem modificar a carga (Binário resistente constante)?
Um motor Shunt de 240 V, tem em sua armadura quatro ramos em paralelo por cada uma das quais circula uma corrente de 40 A e tem dois pólos cujos enrolamentos circula uma corrente de 1 A. Para uma velocidade nominal de 1200 rpm, a potência de saída da máquina é de 49 HP. Determine:
A resistência de arranque necessária para reduzir a corrente de armadura ao dobro da nominal, se a resistência combinada de escovas e armadura for de 0.05 Ω;
Rendimento da máquina;
Resistência do enrolamento de excitação;
Perdas eléctricas da máquina;
Perdas rotacionais.
Considera um motor shunt de 100 HP, 250 V, 350 A, com uma resistência de armadura de 0.05Ω. E necessário dimensionar um arrancador para este motor, que possa limitar a corrente de arranque ao dobro do valor nominal. As secções de resistência entram em curto-circuito sempre que a corrente da armadura cair para o seu valor nominal.
Quantos estágios do arrancador são necessários para limitar a corrente ao valor especificado?
Qual deve ser o valor de cada secção de resistência do arrancador, e com que tensão por estagio as resistência são curto-circuitadas.
Dispõe-se de um motor de excitação separada com os seguintes dados a plena carga:
Velocidade Nominal: 1800 rpm.
Tensão Nominal: 230 V
Resistência de Armadura: 0.8 Ω
Corrente de Armadura: 30 A
Queda de tensão nas escovas: 2 V
Calcula:
A corrente de arranque na armadura se não se intercala a resistência no circuito de armadura;
A resistência adicional para que o momento de arranque ou a corrente de armadura não supere os 150% do valor nominal;
A velocidade que alcança o rotor com momento nominal se não se elimina esta resistência.
Um motor em derivação de 10 HP, 230 V, consome uma corrente de linha a plena carga de 40 A. As resistências de armaduras e do campo são 0,25 Ω e 230 Ω, respectivamente. A queda total de contacto das escovas é 2 V e as perdas por atrito e no núcleo são 380 W. Calcule o rendimento do motor. Admita que a perda suplementar seja 1% da saída.
Uma máquina de corrente contínua de 12 kW, 100 V, 1000 rpm, está conectada a uma fonte de 100 V operando como um motor. Em vazio, com corrente de excitação 0.99 A, o motor roda a 1000 rpm e a armadura toma uma corrente de 6 A. A resistência da armadura é de 0.1 Ω e a corrente da armadura nominal é de 120 A.
Determina o valor do reóstato de ajuste do campo se a resistência do enrolamento do campo for de 80 Ω;
Determina as perdas rotacionais a 1000 rpm;
Determina a velocidade, o torque electromagnético, e o rendimento do motor quando a corrente nominal flui na armadura;
Considera que o fluxo magnético no entreferro mantém-se constante;
Considera que o fluxo magnético no entreferro reduz em 5% devido a reacção da armadura;Determina o torque de arranque se a corrente da armadura for limitada para 150% do seu valor nominal. Desprezando a reacção da armadura.
Um motor de corrente contínua em derivação, 15 HP, 230 V e 1800 rpm tem uma corrente no induzido de 60 A, a plena carga quando está funcionando em condições nominais. A resistência do induzido é de 0.25 Ω, e a resistência de campo é de 80 Ω. A resistência variável em série com o circuito de campo, pode ajustar-se num limite de 0 a 200 Ω e coloca-se a 90 Ω. Despreza-se a reacção de induzido. A curva de magnetização tomada a uma velocidade de 1800 rpm, é dada na tabela que se segue:
	EA, V
	8.5
	150
	180
	215
	226
	242
	If, A
	0.0
	0.8
	1.0
	1.28
	1.44
	2.88
Qual é a velocidade do motor em condições nominais?
A potência de saída do motor é de 15 HP em condições nominais. Qual é o binário de saída do motor?
Quais são as perdas de cobre e as perdas rotacionais no motor a plena carga? (despreza as perdas magnéticas)
Qual é o rendimento do motor a plena carga?
Se ao motor se desconecta a carga e não se produzem mudanças na tensão terminal nem na resistência em série com o campo, qual será a velocidade do motor?
Se o motor estiver nas condições descritas anteriormente, o que ocorreria se se abrisse o seu circuito de campo? Desprezando a reacção de armadura qual seria a velocidade do motor sob tais condições?
Que limite de velocidade em vazio é possível neste motor, dado o limite de ajuste de resistência disponível com o reóstato de campo?
Um motor serie de 220 V, 7 HP está mecanicamente acoplado a um ventilador e demanda 25 A, a uma velocidade de 300 rpm, quando conectado a uma fonte de 220 V. O torque necessário pelo ventilador é proporcional ao quadrado da velocidade. A resistência da armadura vale 0.6 Ω e a resistência do campo serie 0.4 Ω. Desprezar a reacção da armadura e as perdas rotacionais.
Determina a potência absorvida pelo ventilador e o torque desenvolvido pelo motor;
A velocidade é reduzida para 200 rpm pela inserção de uma resistência ao circuito da armadura. Determinar o valor desta resistência e a potência absorvida pelo ventilador.
Bibliografia
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[6]. L. Bessonov – Electricidade Aplicada para Estudantes e Engenheiros, Porto Editora.
[7]. Nasar, Syed. 1981 – Electric Machines and Electromecanics, Second Edition, McGraw-Hill, New York.
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