Lista_de_exercicios_MCC

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA 
MÁQUINAS ELÉTRICAS I 
PROF. FELIPE B. GRIGOLETTO 
 
Lista de exercícios sobre máquinas CC 
Questões 
1-Explique o princípio da ação motora e geradora em máquinas CC elementares. 
2-Defina os principais problemas de comutação em máquinas elétricas e métodos construtivos 
para compensá-los. 
3-Descreva as principais partes construtivas da máquina de corrente contínua. 
4-Compare as características de tensão terminal em função da corrente de carga para 
geradores CC shunt, série e compostos. 
5-Cite as razões pelas quais um gerador shunt não se auto-excite. 
6-Explique e esboce a influência da resistência de campo crítica Rc no processo de 
autoexcitação de um gerador shunt CC. 
7-Compare as características de torque e velocidade em função da carga, para os motores 
shunt, série e compostos. 
Problemas 
1-Um gerador shunt CC, 55kW, 250V tem uma resistência no circuito de campo de 62,5 Ω, uma 
queda de tensão nas escovas de 3V, e uma resistência da armadura de 0,025 Ω. Quando ele 
fornece a corrente nominal, com velocidade e tensão nominais, calcule: 
a) As correntes de carga, campo e armadura. 
b) A tensão gerada na armadura. 
2- Supondo excitação de campo constante, calcule a tensão a vazio de um gerador com 
excitação independente, cuja tensão da armadura é 150V numa velocidade de 1800rpm, 
quando: 
a) A velocidade é aumentada para 2000rpm. 
b) A velocidade é reduzida para 1600rpm. 
3- Um gerador com excitação independente tem uma característica de tensão sem carga de 
125V, com uma corrente de campo de 2,1 A quando gira a velocidade de 1600rpm. Supondo 
que está operando na região linear de sua curva de saturação, calcule: 
a) A tensão gerada quando a corrente de campo é aumentada para 2,6 A. 
b) A tensão gerada quando a velocidade é reduzida para 1450rpm e a corrente de campo é 
aumentada para 2,8 A. 
4- Supondo que um aumento de 100% na corrente de campo produz um aumento de 70% no 
fluxo, repita o exercício anterior. 
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5- Um gerador Shunt, 30kW, 250V, produz uma tensão na armadura de 265 V a fim de 
desenvolver a saída nominal quando a excitação de campo é 1,5 A. Calcule: 
a) A resistência do circuito de campo para produzir a tensão terminal nominal. 
b) A resistência do circuito da armadura. 
6- A curva de magnetização de velocidade constante de uma máquina CC de 25kW e 250 V, 
para uma velocidade de 1200rpm, está mostrada na figura 1. Essa máquina tem 
excitação independente e uma resistência de armadura de 0,14Ω. Ela deve operar como um 
gerador CC, sendo acionada por um motor síncrono de velocidade constante. 
a) Qual a corrente de armadura nominal dessa máquina? 
b) Com a velocidade do gerador mantida constante com 1200rpm e se a corrente de armadura 
for limitada a seu valor nominal, calcule a saída de potência máxima do gerador e a 
correspondente tensão de armadura para correntes de campo constantes de 1,0A, 2,0A, e 
2,5A. 
 
7- Assuma o motor ligado em derivação cuja curva de magnetização é mostrada na figura 
abaixo com os seguintes dados: 
Pn = 30 HP 
VT = 240V 
nn= 1200 rpm 
RA=0,19 Ω 
RS=0,02 Ω 
ILn= 110 A 
NF=2700 espiras por polo 
NSE= 14 espiras por polo 
RF= 75 Ω 
Raj= 100 a 400 Ω 
Perdas rotacionais = 3550 W a plena carga 
 
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a) Se o resistor Raj for ajustado para 175 Ω, qual será a velocidade de rotação do motor a 
vazio? 
b) Assumindo que não há reação de armadura, qual é a velocidade de rotação do motor a 
plena carga? Qual é a regulação de velocidade do motor? 
c) Se o motor estiver operando a plena carga e se sua resistência variável Raj for aumentada 
para 250 Ω, qual será a nova velocidade do motor? Compare a velocidade de plena carga do 
motor para Raj=175 Ω, com a velocidade de plena carga para Raj=250 Ω. (Assuma que não há 
reação de armadura.) 
d) Assuma que o motor está funcionando a plena carga e que o resistor variável Raj é 
novamente 175 Ω. Se a reação de armadura for 1000 A.e a plena carga, qual será a velocidade 
do motor? Como esse resultado compara-se com o da letra (b). 
e) Se o resistor Raj puder ser ajustado de 100 a 400 Ω, quais são as velocidades a vazio máxima 
e mínima obtidas com esse motor? 
f) Qual será a corrente de partida dessa máquina se sua partida for feita ligando-a diretamente 
à fonte de potência VT? Como essa corrente de partida compara-se com a corrente de plena 
carga do motor? 
8- O motor CC do exercício anterior é reconectado com excitação independente. O 
enrolamento série não é utilizado. A tensão de campo é fixada em 240V e a tensão aplicada 
aos terminais da armadura (Vt) pode variar de 120 a 240V. 
 
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a) Qual a velocidade do motor para as seguintes tensões aplicadas à armadura: (a) 120 V, (b) 
180 V, (c) 240 V? (d) Qual a mínima e a máxima velocidade a vazio, considerando a faixa de 
variação de Vt e do reostato de ajuste do campo? 
9- O motor CC dos exercícios anteriores é reconectado na configuração composto cumulativo. 
Se o reostato do campo shunt for ajustado para 175 Ω, 
a) Qual a velocidade do motor a vazio do motor? 
b) Qual a velocidade de plena carga do motor? 
c) Qual é sua regulação de velocidade? 
10- O motor CC dos exercícios anteriores é reconectado na configuração composto diferencial. 
a) Se o reostato do campo shunt for ajustado para 175 Ω, qual a velocidade do motor? 
b) Qual é velocidade do motor quando a corrente de armadura atinge 20A? 40A? 60A? 
c) Calcule e esboce a característica conjugado-velocidade desse motor. 
11) Um motor CC série, de 20 HP, 240 V, tem resistência interna (Ra + Rs) igual a 0,25 Ω. À 
plena carga, ele drena uma corrente de 80 A e gira a 750 rpm. 
a) Qual o rendimento do motor na condição de plena carga? 
b) Assumindo que o fluxo com uma corrente de 30 A é 52% do fluxo à plena carga, qual a 
velocidade do motor com uma corrente de 30 A? 
12) Um motor CC série, de 20 HP, 240 V, 76 A, 900 rpm tem um enrolamento de campo com 
33 espiras por polo. Possui resistência de armadura Ra= 0,09 Ω e resistência de campo série 
Rs= 0,06 Ω. A curva de magnetização expressa em termos da força magnetomotriz pela tensão 
induzida na armadura é dada pela tabela seguinte: 
EA(V) 95 150 188 212 229 243 
Fmm (A.e) 500 1000 1500 2000 2500 3000 
Calcule o conjugado do motor, velocidade e potência de saída do motor para (a) 33%, (b) 67%, 
(c) 100%, (d) 133% da corrente de armadura de plena carga (Despreze as perdas rotacionais). 
13) Um motor CC de 125V tem uma queda de 2V nas escovas, uma resistência na armadura de 
0,1 Ω e uma fcem de 118V quando é aplicada carga nominal ao eixo da armadura do motor. 
Calcule: 
a) A corrente de carga nominal solicitada pela armadura. 
b) A queda total de tensão no circuito da armadura. 
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14) Um motor de 10 HP possui uma resistência na armadura de 0,05 Ω, uma queda nas 
escovas de 4,1V e desenvolve uma potência mecânica de 12 HP com uma corrente de 80 A a 
120 V. Calcule: 
a) A fcem a partir da potência mecânica desenvolvida na armadura. 
b) A fcem a partir das quedas de tensão no circuito da armadura. 
 
15) Um motor-shunt de 220V tem uma velocidade de 1200 rpm, uma resistência de armadura 
de 0,2 Ω e uma queda nas escovas de 4V. O motor absorve uma corrente de armadura de 20A 
quando ligado a uma fonte de tensão nominal para uma dada carga. À medida que a carga 
mecânica é aumentada, o fluxo polar aumenta de 15%, aumentando a corrente da armadura 
para 45A. Calcule: 
a) A fcem para uma carga de 20A. 
b) A fcem para uma carga de 45A. 
c) Velocidade para uma carga de 45A. 
d) Os HP internos desenvolvidos pela armadura para cargas de 20 e 45A.16) Um motor série de 10 HP, 240V, tem uma corrente de linha de 38A e uma velocidade 
nominal de 600 rpm. A resistência do circuito da armadura e do campo série são, 
respectivamente, 0,4 e 0,2 ohms. A queda de tensão nas escovas é 5V. Calcule: 
a) Velocidade quando a corrente de carga cai para 20A. 
b) A velocidade quando a corrente de linha é 1A. 
c) Quando a corrente de linha é 60A, e o fluxo do campo série é 125% do fluxo a plena carga. 
17) Um motor série CC 25 HP, 600 rpm, 240V, possui uma corrente de linha nominal de 89A, 
resistência de armadura de 0,08 ohms, resistência de campo série de 0,02 ohms e queda de 
tensão nas escovas de 4V. Deseja-se que o torque de partida do motor seja 225% do torque 
nominal. Calcule: 
a) A resistência do primeiro tape do resistor de partida. 
b) A velocidade nominal do motor, se a resistência de partida (calculada acima) é inserida em 
série com a armadura quando o motor está girando. 
18) Um motor composto de 10 HP, 230V, 1250 rpm tem uma resistência de armadura de 0,5 
ohms e uma queda de tensão nos contatos de escovas de 5V. A resistência do campo série é 
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0,15 ohms e a resistência do campo shunt é 230 ohms. 
Quando ligado como motor shunt (campo série desligado), a corrente de linha na situação 
nominal é 55A e a corrente de linha a vazio é 4A. A velocidade sem carga é de 1810 rpm. 
Calcule: 
a) A velocidade para carga nominal. 
b) Potência interna em W e HP. 
19) O motor do exercício anterior é religado como motor composto cumulativo. Para 
carga nominal (55A), o enrolamento composto aumenta o fluxo polar em 25%. Calcule: 
a) A velocidade sem carga (corrente de linha de 4 A). 
b) A velocidade a plena carga (corrente de linha de 55 A). 
c) A potência interna em HP do motor composto, baseado no acréscimo de fluxo citado 
acima. 
20) A resistência da armadura de um motor série de 25 HP, 250V é 0,1 ohms, a queda 
de tensão nas escovas é 3V e a resistência do campo série 0,05 ohms. Quando o motor 
série absorve 85 A, a velocidade é 600 rpm. Calcule: 
a) A velocidade quando a corrente é 100 A. 
b) A velocidade quando a corrente é 40 A. 
21) Um motor CC em derivação 300HP, 440V, 560 A e 863 rpm foi submetido a ensaios e foram 
obtidos os seguintes dados: 
Ensaio de rotor bloqueado: 
VA= 14,9 V excluindo as escovas VF=440V 
IA=500A IF=7,52A 
Ensaio a vazio 
VA= 440 V incluindo as escovas IF=7,50V 
IA=23,1A nm=863rpm 
Qual é a eficiência desse motor nas condições nominais? Assuma que a queda de tensão nas 
escovas é 2V e as perdas no núcleo devem ser determinadas para uma tensão de armadura 
igual a tensão a plena carga. Além disso, as perdas suplementares são 1% da plena carga.