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Laboratrio de Mquinas Eltricas - I

Professor Jim Naturesa

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Sumrio

Normas de segurana

Experincia 1 Transformador monofsico: aspectos gerais.

Experincia 2 Transformador monofsico: fator de potncia, rendimento e regulao.

Experincia 3 Transformador monofsico: testes.

Experincia 4 Introduo Mquinas Eltricas.

Experincia 5 Gerador CC com excitao independente a vazio.

Experincia 6 Gerador CC com excitao independente com carga.

Experincia 7 - Motor CC com excitao independente a vazio.

Experincia 8 - Motor CC com excitao independente com carga.

Referncias bibliogrficas

Ateno! Antes de ligar qualquer circuito eltrico chame o tcnico do laboratrio ou o professor da disciplina.

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Normas de Segurana e Aparelhos de Medidas Eltricas

Normas de Segurana 1) Verifique o circuito eltrico antes de coloc-lo em funcionamento; 2) Verifique o valor da tenso da rede onde voc ir conectar seus instrumento e o experimento; 3) Quando tiver dvida, no energize o circuito e procure o professor; 4) No trabalhe com sapatos e roupas midas; 5) Evite o uso de colares, anis, pulseiras, etc; 6) Evite brincadeiras; 7) Faa montagens experimentais de maneira organizada; 8) Antes de tocar no circuito, verifique sempre se o mesmo est desligado e descarregado utilizando um voltmetro.

Utilizao dos instrumentos de medida Ampermetro - Medida de corrente eltrica - Assegure-se de que o circuito esteja desligado; - Conecte o instrumento em srie (com a fonte, o bipolo, etc); - Selecione no instrumento o tipo de corrente a ser medida: alternada ou contnua; - Estime o valor da corrente a ser medida e selecione a escala adequada; - Energize o circuito e faa a leitura.

Voltmetro - Medida de tenso eltrica - Conecte o instrumento em paralelo (com a fonte, o bipolo, etc); - Selecione no instrumento o tipo de tenso a ser medida: alternada ou contnua; - Estime o valor da tenso a ser medida e selecione a escala adequada;

Ohmmetro - medida de resistncia eltrica - Desligue o circuito; - Selecione a escala adequada para a grandeza a ser lida; - Se for medir a resistncia de um bipolo, retire-o do circuito e conecte-o aos terminais do ohmmetro; - Se for medir a resistncia equivalente entre dois pontos do circuito, lembre-se de que as fontes de energia possuem resistncia interna; - Aps a leitura, retorne a chave seletora para a posio desligada (OFF).

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Experincia 1 Prof. Jim Naturesa

Transformadores Monofsicos

1) Monte o circuito abaixo. Transformador sem Carga

2) Complete a tabela

Vp (V) Tenso no primrio

Vs (V) Tenso no secundrio

10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 110 127

3) Monte o circuito abaixo. Transformador com carga.

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4) Complete a tabela.

Vp (V) Tenso no primrio

Ip (A) Corrente no primrio

Vs (V) Tenso no secundrio

Is (a) Corrente no secundrio

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

127

5) Construir o grfico Vp (Tenso no primrio) versus Vs (Tenso no secundrio) com e sem carga.

6) Construir o grfico Ip (Corrente no primrio) versus Is (Corrente no secundrio) com carga.

7) Calcule a razo de transformao tendo como base os dois grficos.

8) Quais as concluses do grupo?

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Transformador Monofsico fator de potncia, rendimento e regulao.

1) Monte o circuito abaixo. Ateno: Tenso do primrio 220 V.


1 Lmpada 2 Lmpadas 3 Lmpadas V1 (V) I1 (A) P1 (W) V2 (V) I2 (A) P2 (W)

Observao: Medir a tenso do secundrio sem carga. Vs = V.

3) Calcule o fator de potncia para cada situao utilizando os valores do primrio.

4) Calcule o rendimento para as trs condies de carga.

5) Calcule a regulao para a mxima condio de carga.

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6) Monte o circuito abaixo. Ateno: Tenso do primrio 220 V.


Lmpada e Motor monofsico Lmpada, Motor e Capacitor V1 (V) I1 (A) P1 (W) V2 (V) I2 (A)

8) Calcule o fator de potncia para cada situao utilizando os valores do primrio.

9) Calcule a potncia reativa para as duas situaes.

10) Quais so as concluses do grupo?

Expresses

Rendimento (%) = (Psada / Pentrada) 100

= arc cos (P / S)

Regulao (%) = [ (Vvazio Vplena carga) / (Vplena carga) ] 100

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Transformadores Monofsicos Ensaios

1) Teste de Circuito Aberto: Primrio em circuito aberto.

Tenso Nominal (secundrio): 127 V; Medir: Vp = ; Is = ; Ps = ; Calcular a =

2) Teste de Curto-Circuito: Secundrio em curto-circuito.

Ateno: i) Is(nominal) = 4,0 A; ii) A tenso do Variac deve ser zerada antes desse ensaio; iii) Aumentar gradativamente a tenso do Variac at atingir Is = 4,0 A; iv) No ultrapassar a corrente nominal do secundrio.

Medir: Vp = ; Ip = ; Pp = ;

3) Obter os parmetros do circuito equivalente referido para o primrio. Assumir: R1 = a2R2 e X1 = a2X2

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Circuito equivalente

Referido para o primrio

1) Teste de Circuito Aberto (Teste a Vazio)

Pc = P0 I02 R1

E1 = V0 0 - (I0 0)(R1+jX1)

0 = arc cos (P0 / V0 I0)

Rc = E12/Pc

Ic = Pc/E1

I02 = Ic2 + Im2

Xm = E1 / Im

a = V0 / E2

2) Teste de Curto-Circuito

Zs = Vs / Is Rs = Ps / Is2 Zs2 = Rs2 + Xs2

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Introduo a Mquinas Eltricas

A) Esquemas de ligaes.

Gerador de Corrente Contnua.

Figura 1 - Gerador CC

Motor de Corrente Contnua.

Figura 2 - Motor CC

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Mquina Assncrona - Motor de Induo.

Figura 3 - Motor de Induo

B) Responda as perguntas abaixo.

1) Quais os tipos de mquinas eltricas?

2) Qual a funo do comutador para a mquina de corrente contnua?

3) Quais os tipos de mquinas sncronas? Quais as suas principais diferenas?

4) Quais os tipos de mquinas assncronas (mquina de induo)? Quais as suas principais caractersticas?

5) Cite as principais perdas nas mquinas eltricas.

6) Cite exemplos de utilizao de mquinas de corrente contnua.

7) Cite exemplos de utilizao de mquinas sncronas.

8) Cite exemplos de utilizao de mquinas de induo.

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Mquina de Corrente Contnua Gerador CC com excitao independente a vazio

1) Montar o circuito abaixo.

1.1)Detalhes do Gerador de Corrente Contnua.

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2) Complete a tabela abaixo

2.1) Gerador CC a vazio - Ascendente.

If (mA) Vf (V) Va (V)

2.2) Gerador CC a vazio - Descendente.


3) Construa as curvas Tenso de Armadura (Va) versus Corrente de Campo (If).


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Mquina de Corrente Contnua Gerador CC com excitao independente com carga.


1.1) Detalhes do Gerador de Corrente Contnua.

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2) Complete a tabela abaixo

2.1) Gerador CC a vazio.


2.2) Gerador CC com carga.

Feche a chave e complete a tabela.


3) Construa as curvas Tenso de Armadura (Va) versus Corrente de Campo (If).


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Mquina de Corrente Contnua - Motor de Corrente Contnua com excitao independente a vazio.


2) Complete as tabelas abaixo.

2.1) Corrente de Campo constante.

If = mA

Tenso na Armadura - Va (V) Corrente de Armadura - Ia (A)

Rotao (rpm)

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2.2) Tenso da Armadura constante.

Va = (V)

Ateno: No reduzir a zero o valor da corrente de campo, pois o motor CC dispara.

Corrente de Campo - If (A) Rotao (rpm)

3) Construa os seguintes grficos:

3.1) Tenso de armadura (abscissa) versus Rotao. 3.2) Corrente de campo (abscissa) versus Rotao.

4) Calcule o valor da constante K da mquina.


6) Para casa: Anote os valores de placa da mquina CC e construa os grficos acima.

Dados

Ra = 7 Ohms.

Rotao para o motor CC com excitao independente:

n = (Va -Ra Ia) / (K If) onde K uma constante.

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Mquina de Corrente Contnua - Motor CC com excitao independente com carga


Detalhes das ligaes da mquina CC.

2) Antes de ligar o circuito mea:

Ra = Ohms e Rf = Ohms

3) Ligar o circuito sem a carga trifsica (motor a vazio).

Ateno. Alimentar o circuito de campo com um valor de corrente mnima, por exemplo, If = 100 mA.

Medir: Va (armadura) = V; Ia = A; Vf (campo) = V; If = A.

Rotao = rpm

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4) Calcular:

Ea (fcem) = V; Peletromecnica = Ea Ia = W;

Pentrada = Va Ia + Vf If = W; Torque a vazio = Nm

5) Ligar a carga trifsica. Complete a tabela.

Situao Mquina CC Motor Mquina de Induo

Gerador Rotao

Va (V) Ia (A) Vt (V) IL (A) n (rpm) Uma chave

fechada

Duas chaves fechadas

Trs chaves fechadas

6) Calcular os valores de Potncia e Torque.

Situao Peletromecnica = Ea Ia (W) Torque (Nm) Uma chave fechada

Duas chaves fechadas

Trs chaves fechadas

7) Fazer o grfico da curva Torque versus rotao.

8) Calcular para a situao de plena carga.

Pentrada (Mquina CC) =

Pcobre =

Patrito =

Psada (Mquina de Induo) = 3 VL IL FP =

9) Calcular

Rendimento da mquina CC.

=

Rendimento do processo (Mquina CC - Mquina de Induo).

Rendimento = (Pentrada MCC / Psada MI) 100 =

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Dados Torque eletromecnico, TE = (Peletromecnica 60) / (2 pi n) (Nm) Eficincia, = (Psada) / (Pentrada) 100

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Referncias bibliogrficas

Gottlieb, I. Electric Motors and Control Techniques. TAB Books. 1994.

Kosow, I. Mquinas Eltricas e Transformadores. Editora Globo. 2001.

Martignoni, A. Ensaios de Mquinas Eltricas. Editora Globo. 1987.

Nasar, S. Electric Machines and Electromechanics. Schaum Outlines. 1995.

Ricker, C. & Tucker, C. Electrical Engineering Laboratory Experiments. McGraw- Hill. 1940.

Sen, P. Principles of Electric Machines and Power Electronics. John Wiley & Sons. 1997.

Ao utilizar essa apostila, por favor, cite a fonte.

Obrigado,

Jim Naturesa.

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