ELT_197_0_1_P1_2014_2_GAB

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU – FURB 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE TELECOMUNICAÇÕES – DEET 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA: ACIONAMENTOS ELÉTRICOS ( ELT.197_0_1) 
ACADÊMICO: ______GABARITO______________________________________________________________________________ 
PROVA P1 DATA: 05/08/2014 
Informações: 
 As questões podem ser respondidas a lápis, no entanto, a resposta final deve estar escrita à caneta. 
 A prova tem duração de duas aulas de 50 minutos. 
 Exige-se organização e a interpretação das questões faz parte da avaliação da prova. 
 Tenha sucesso! 
1a. Questão Fundamentos dos acionamentos de motores de Corrente Contínua (MCC) 
 
1.Q1) Quais são os modos de operação de um motor de CC? Responda isto em termos dos sentidos do torque, da 
velocidade e do fluxo de potência do acionamento. (1 ponto) 
R: O motor pode operar em quatro modos distintos de operação, quais sejam: modo motor, modo frenagem direta, 
modo frenagem reversa e modo motor reverso. Por meio da Figura 1(a) e da Figura 1(b) pode-se verificar estes 
modos. Com base na Figura 1(a) os modos ficam assim configurados: Motor em sentido direto, (1º quadrante) onde 
Ea e Ia são positivas e o torque e o sentido de rotação coincidem (sentido anti-horário). Motor em sentido reverso, 
(3º quadrante) onde Ea, Ia são negativas e o torque e o sentido de rotação coincidem (sentido horário). Modo 
Frenagem direta, (2º quadrante) onde Ea é positiva e maior que a tensão de armadura, fazendo com que Ia circule 
no sentido reverso, ou seja do motor para o conversor, produzindo torque em sentido oposto (horário) e em 
oposição ao sentido de rotação do eixo ( (sentido anti-horário). Modo Frenagem reversa, (4º quadrante) onde Ea é 
negativa, a corrente de armadura flui do conversor para o motor fazendo com que torque ocorra em sentido anti-
horário e em oposição ao sentido de rotação do eixo ( sentido horário). 
 
(a) 
 
(b) 
Figura 1 – Modos e/ou quadrantes de operação de motores de CC 
1.Q2) Para os circuitos apresentados na Figura 2, explique se, e como, ocorrerá a variação de velocidade dos 
motores? (1 ponto) 
R: Nos acionamentos ilustrados conforme Figura 2 (a) e Figura 2 (d) a variação de velocidade é conseguida 
fazendo a variação do valor médio da tensão presente nos terminais dos respectivos motores. No primeiro caso, o 
valor médio da tensão da armadura é conseguido via ajuste do ângulo de disparo dos tiristores. Bem como pela 
variação da corrente de campo alterando o valor médio de V_campo. No segundo, por meio da variação do 
valor médio da tensão V_fonte quando for possível, se não for possível, não ocorrerá variação de velocidade 
também. No acionamento ilustrado na Figura 2 (c), verifica-se que a carga tem característica de velocidade 
constante, o que implica admitir que, embora o ajuste da razão cíclica possibilite o ajuste do valor médio da tensão 
da armadura, a força contraeletromotriz (Ea) permanecerá constante, tal como a velocidade. Resultando então na 
variação do valor médio da corrente de armadura e, por consequência, na variação do torque. 
 
Torque 
Velocidade 
QI 
Motor 
Direto 
QIV 
Frenagem 
Reversa 
QIIII 
Motor 
Reverso 
QII 
Frenagem 
Direta 
1.Q3) A partir dos dados apresentados na Figura 
2 sinalize o que for correto. (2 pontos) 
(02) Na Figura 2(a) L_ext é utilizado para reduzir 
as pulsações do Tem do motor. X 
(04) Todas as cargas acionadas são tipo 
velocidade constante. 
(08) Em regime permanente, os acionamentos da 
Figura 2(c) e Figura 2 (d) apresentam menores 
peso e volume. X 
(16) Em regime permanente, o acionamento da Figura 2(c) 
apresentará menor pulsação de conjugado. 
(32) As especificações do motor de CC (Figura 2(b)), 
indicam que a excitação do motor pode ser feita de todas 
as formas apresentadas na Figura 2. 
(64) Em regime permanente, o acionamento da Figura 2(d) 
apresentará menor pulsação de conjugado. X 
(74)  das respostas. 
 
2a. Questão Fundamentos dos conversores estáticos aplicados em acionamentos elétricos 
2.Q1) Quais são os quadrantes de operação possíveis dos motores de CC apresentados nos circuitos da Figura 2? 
Explique detalhadamente como cada um fica estabelecido. Responda isto em termos dos sentidos do torque, da 
velocidade e do fluxo de potência do acionamento. (2,5 pontos) 
(a) 
R: Como não há possibilidade da corrente fluir do 
motor para o retificador e retornar para o motor, 
bem como, de o valor médio da tensão nos 
terminais do motor ser negativa, o acionamento 
possibilitará que o motor opere somente no 1º 
quadrante. É importante observar que a carga do 
acionamento tem característica de conjugado 
constante, o que implica dizer, que a corrente 
também será constante. Evidenciando a 
operação somente em um quadrante. 
(c) 
R: Neste acionamento, há possibilidade da corrente fluir do 
motor para o retificador e retornar para o motor. Porém o 
valor médio da tensão nos terminais do motor nunca será 
negativo. Assim o acionamento possibilitará que o motor 
opere somente no 1º e no 2º quadrantes. É importante 
verificar que a carga tem característica de velocidade 
constante, o que resulta ter a força contra eletromotriz (Ea) 
constante. Evidenciando que o conversor poderá operar no 
máximo no 1º e no 2º quadrantes. 
 
 (d) 
 
R: Neste acionamento, tal como no acionamento 
da Figura 2(a), não há possibilidade da corrente 
fluir do motor para o retificador e retornar para o 
motor. Tão pouco, de que o valor médio da 
tensão na armadura possa ser negativo. Além da 
carga, ser do tipo conjugado constante. Assim, o 
conversor operará somente no 1º quadrante. 
Figura 2 - Acionamento de motores de CC 
 
3a. Questão Fundamentos dos acionamentos de motores de Corrente Alternada (MCA) 
 
3.Q1) Dada a equação: 𝑛 = (1/𝑝) ∙ [𝑓 ∙ 60 ∙ (1 − 𝑠)] é 
incorreto afirmar que: (1 ponto) 
n representa a velocidade desenvolvida no rotor de 
um motor de indução 
p é o número de pares de pólos de um motor de 
indução. 
s representa a velocidade desenvolvida no estator de 
um motor de indução. X 
f é a frequência da onda de tensão aplicada no 
estator de um motor de indução. 
3.Q2) Apresente duas características básicas diferenciais 
sobre os motores de indução do tipo rotor bobinado 
(anéis) e do tipo gaiola de esquilo? (1 ponto) 
R: Rotor bobinado: 
- devido a possibilidade de acesso aos terminais do rotor, 
pode-se, -para um mesmo valor de corrente no estator-, 
estabelecer que a corrente no rotor seja maior e produza 
um conjugado de partida maior. 
- a possibilidade de acesso aos terminais do rotor implica 
inserir mais componentes que aumentam os custos do 
motor e de manutenção; 
- a possibilidade de acesso aos terminais do rotor implica 
necessidade de cuidados extras com o ambiente de 
trabalho destes motores, devido a possibilidade acesso de 
corpos estranhos ao interior do motor. 
Rotor tipo gaiola de esquilo: 
- Solução mais barata comparada aos motores com rotor 
bobinado; 
- Indicado para acionamentos de cargas de potência 
inferior a 1000 HP (Este limite depende do setor de 
aplicação: residencial, comercial ou industrial) e que 
requeiram conjugados de partida menores. 
- são mais robustos por não exporem as partes internas do 
motor. 
3.Q3) Quais são os métodos de variação de 
velocidade em motores de indução? Qual é o mais 
empregado e de que forma pode ser 
implementado? (1 ponto) 
R: São, o método pela variação do número de polos 
do motor, o de variação pelo escorregamento e o de 
variação pela frequência do sinal de tensão de 
alimentação do motor. Sendo este último o mais 
empregado. A forma de implementação da variação 
da frequência mais usual é por meio do emprego de 
conversores de frequência, comercialmente 
chamados de inversores de frequência. 
3.Q4) Defina conjugado de aceleração. (0,5 ponto) 
R: É a diferença entre o conjugadoeletromagnético 
desenvolvido pelo motor e o conjugado de 
resistência (ao movimento) oferecido pela carga. Ou 
seja representa a energia necessária para que o 
motor tire a carga do seu estado inercial, gerando 
uma aceleração da carga.