CURVAS CARACTERÍSTICAS (TORQUE, POTÊNCIA E VELOCIDADE ) DE MOTORES CC TIPO SHUNT, SÉRIE E COMPOSTO

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Campus Itabira
6° E 7° RELATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS II
CURVAS CARACTERÍSTICAS (TORQUE, POTÊNCIA E
VELOCIDADE ) DE MOTORES CC TIPO SHUNT, SÉRIE E
COMPOSTO
Luana Souza Azevedo 2016015367
Lucas Massato Guirau 2016009584
Luiz Felipe Inocencio de Campos 2017013750
Junho de 2021
SUMÁRIO
SUMÁRIO 2
Objetivos 3
Introdução 3
Materiais e Métodos 3
Resultados 5
Análise dos Resultados 6
Conclusões 8
Referências 8
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
1 Objetivos
Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados obtidos na prática 06 e 07
da disciplina de EELI19 – Laboratório de Máquinas Elétricas II que consiste em levantar as
características de um motor cc de excitação independente..
2 Introdução
3 Materiais e Métodos
Os materiais utilizados para obter os dados necessários para traçar a curva
característica do motor de corrente contínua estão listados abaixo:
● 1 Gerador síncrono;
● 1 Motor CC;
● 1 bancada trifásica;
● 1 Ponte Retificadora do Painel;
● Cargas Resistivas;
● 2 Varivolts;
● 1 Multimedidor;
● 1 Tacômetro;
● 1 Reostato;
● 1 Alicate amperímetro.
O procedimento realizado no experimento é dado por três tipos diferentes de
excitação sendo Shunt, composto e série. O diagrama de montagem para cada tipo está
representado nas figuras abaixo.
3
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
Figura 1 - Diagrama de montagem excitação Shunt.
Figura 2 - Diagrama de montagem excitação série.
4
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
Figura 3 - Diagrama de montagem excitação composta.
Para realizar a alimentação do campo, utiliza-se um painel trifásico conectado à
entrada do varivolt e sua saída é conectada a uma ponte retificadora trifásica, sendo seu
terminal positivo conectado aos terminais da armadura em série com os interpolos.
Tornando-se possível controlar a tensão na armadura do motor através de uma tensão
conhecida no varivolt. Como carga, utiliza-se um gerador síncrono, cuja sua excitação é
realizada analogamente ao motor. Este gerador por sua vez alimenta um conjunto de cargas
resistivas, conectadas de forma a se obter 3 resistências por fase.
Para alimentar o campo Shunt conecta-se o terminal positivo de alimentação da
armadura à entrada do reostato, sua saída é conectada em série com o terminal C do campo
Shunt, o terminal D é ligado ao terminal negativo da alimentação da armadura. Sendo a
conexão do campo Shunt paralela ao circuito da armadura. Durante a partida a tensão será
controlada através do varivolt, para maximizar o fluxo durante a partida reostato de campo
será ajustado para seu valor mínimo, observando o limite da corrente aceitável durante a
partida através de um amperímetro.Sendo conectado ao circuito da armadura um
multímetro e um amperímetro, para monitoramento da tensão e corrente.Ajusta-se a
velocidade através do controle da corrente de excitação. O controle da carga é realizado
através do controle da excitação do gerador síncrono.
O mesmo procedimento de montagem é realizado para as excitações do tipo série e
composto. Após a máquina estar em movimento e sua tensão nominal ser atingida,
5
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
realizou-se 9 medições de tensão na armadura, corrente na armadura, velocidade e torque
para cada tipo de configuração, conforme apresentado nas seções seguintes.
4 Resultados
Com a máquina em funcionamento, ajustou gradativamente a tensão na armadura da
máquina CC até atingir 220V, verificando durante o procedimento de partida limite a
corrente da armadura para não ultrapassar 7A, após atingir a tensão de armadura de 220V,
ajustou o reostato de campo até a máquina atingir 1800 RPM.
4.1 Levantamento das características externas de um motor CC Shunt
Para obter os dados para fazer o levantamento da curva característica do motor CC Shunt,
tabela 1, ajustou gradativamente a corrente de campo do gerador síncrono, a fim de obter
variações de 0,5 unidades no torque do motor até que o torque desenvolvido seja de
aproximadamente 5 N.m.
Tabela 1 - Teste de variação de carga para motor com excitação shunt.
Tabela 2 - Valores de tensão, corrente e potência de GS
6
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
4.2 Levantamento das características externas de um motor CC Composto
Para obter os dados para fazer o levantamento da curva característica do motor CC
Composta, tabela 3, ajustou gradativamente a corrente de campo do gerador síncrono, a fim
de obter variações de 0,5 unidades no torque do motor até que o torque desenvolvido seja de
aproximadamente 5 N.m
Tabela 3 – Teste de variação de carga para motor com excitação Composta
Tabela 4 - Valores de tensão, corrente e potência de GS
4.3 Levantamento das características externas de um motor CC Série
Para obter os dados para fazer o levantamento da curva característica do motor CC Série,
tabela 5, ajustou gradativamente a corrente de campo do gerador síncrono, a fim de obter
variações de 0,5 unidades no torque do motor até que o torque desenvolvido seja de
aproximadamente 5 N.m
7
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
Tabela 5 – Teste de variação de carga para motor com excitação Série.
Tabela 6 - Valores de tensão, corrente e potência de GS
5 Análise dos Resultados
Utilizando os valores da tabela 1, 3 e 5 e com o auxílio computacional, foi possível
gerar um gráfico um gráfico a corrente de armadura versus velocidade para as três configurações,
figura 1.
Figura 1 - Corrente de armadura versus velocidade
Utilizando os valores da tabela 1, 3 e 5,com o auxílio computacional, foi possível gerar um
gráfico do torque versus velocidade e do torque versus corrente de armadura, figura 2 e 3. Observa
8
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
se na figura 2, que para configuração série, o motor tende a zero, porém isso não ocorre
devido às perdas que existem no motor, entretanto como se uma é carga acoplada no eixo do
motor, isso ajuda reduzir sua velocidade, conforme o torque aumenta, caso não haja essa
carga, o motor poderia girar em uma velocidade, muito elevada, ocasionando assim a
danificação do motor, e através da figura 3, pode se notar que conforme tem o aumento de
tensão na carga, consequentemente sua corrente aumenta, e tendo essa variação é possível
ter o controle da rotação do motor. Para configuração do motor CC composto, se há uma
componente de fluxo constante e outra que é proporcional à sua corrente de armadura, ou
seja, à sua carga. Dessa forma, o motor composto tem um conjugado de partida mais
elevado, figura 2, isso significa que, quando a carga no motor aumenta, IA aumenta e o
fluxo no motor diminui, consequentemente diminuindo sua velocidade, figura 3. Para
configuração do motor CC tipo Shunt, conforme o torque da carga aumenta, o torque
produzido pela máquina aumenta, que desacelera.Como mostrado na Figura 2, verifica-se
que quando a velocidade do motor diminui, a tensão interna diminui, mas a corrente da
armadura aumenta. À medida que a corrente da armadura aumenta, o torque gerado no
motor aumenta e o torque resultante será igual ao torque da carga em uma velocidade de
rotação mecânica inferior.
Figura 2 - Torque versus velocidade
9
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
Figura 3 - Torque versus corrente de armadura
Para cada configuração foi feito o cálculo de potência mecânica e rendimento, aplicando as equações
1 e 2, e utilizando os valores das tabelas 1, 3 e 5. Os resultados dos cálculos são apresentados nas
tabelas 7, 8 e 9.
(1)
Onde: 𝜏 é o torque (N.m) e 𝑛 a rotação.
(2)
Tabela 7 - Potência mecânica e rendimento para motor CC Shunt
10
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
Tabela 8 - Potência mecânica e rendimento para motor CC Composto
Tabela 9 - Potência mecânica e rendimento para motor CC Série
Utilizando os valores da tabela 7, 8 e 9,com o auxílio computacional, foi possível
gerar um gráfico de potência mecânica versus corrente de armadura e do potência mecânica versus
rendimento, figura 4 e 5.
Figura 4 - Potência mecânicaversus corrente de armadura
11
Relatório Máquinas Elétricas II - 2021
Figura 5 - potência mecânica versus rendimento
6 Conclusões
Referências
[1] CHAPMAN, STEPHEN J. Fundamentos de máquinas elétricas [recurso eletrônico]
/ Stephen J. Chapman; tradução: Antonio Laschuk. - 5. ed - Dados eletrônicos - Porto
Alegre : AMGH, 2013.
12