Aula 18 200508

7/25/2019 Aula 18 200508

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Máquina de Corrente Contínua

Partes da máquina

Enrolamentos de campo e de armaduraComutadorFEM geradaExcitação independenteCaracterística a vazio dos geradores CCExercícios

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Máquina CC

Máquina CC

Movimento Tensão CC

MovimentoTensão CC

Ação geradora

Ação motora

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Partes da Máquina CC

Estator→

parte ixa→

externa→

enrolamento de campo→

!o!inasalimentadas com corrente contínua"

#otor→

parte m$vel→

interna→

enrolamento de armadura%

Ação geradora% onde se tem tensão induzida"

Ação motora% onde se aplica tensão contínua"

Entreerro & o espaço entre o estator e rotor"

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Partes da Máquina CC

Estator%

Enrolamento de Campo

#otor%

Enrolamento de Armadura

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Princípio de Funcionamento do

Gerador CC ' enrolamento de campo & alimentado por corrente contínua( desta orma

surge um campo mágn&tico no entreerro da máquina"

)uando condutores se deslocam em um campo magn&tico( surgem em seusterminais uma tensão induzida( c*amada de em"

Considere o seguinte gerador de uma +nica espira ,gerador elementar-

Regra da mão direita

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Gerador CC Forma da tensão induzida nos terminais da espira% Considere apenas um lado

da espira%

' condutor ao girar no campomagn&tico( passando pelas posiç.es( a/ !/c/ d/ terá em seus terminais uma tensãoinduzida ,uma FEM-" As regi.es dadaspor ! e d são con*ecidas como 0zonaneutra1 ou 0espaço interpolar1 2

quando nen*uma tensão & induzida"

A orma de onda desta tensão induzidanos terminais do condutor & dada pelaigura ao lado%

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Gerador CC""" a tensão não deveria ser contínua 3

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Gerador CC4ma tensão 5E6'78A9 será induzida em uma espira que gira em um campomagn&tico"

Com o o!:etivo de tornar essa tensão 5E6'78A9 em 46787#EC7'6A9(utiliza;se o C'M4TA8'# "

' C'M4TA8'# providencia o necessário c*aveamento para o processo da

C'M4TA<='" ' comutador consiste de segmentos de co!re( individualmenteisolados entre si e do eixo( eletricamente conectados >s !o!inas doE6#'9AME6T' 8A A#MA84#A"

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Gerador CC

Estator:

enrolamento

de campo

Rotor:

enrolamento

de armadura

Escovas

Comutador

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Gerador CCAção do comutador%

Máquina de ? p$los( com um enrolamento de armadura consistindo em uma +nica!o!ina a;a@" As extremidades de cada lado da !o!ina estão ligadas a segmentos deco!re( como indicado" Colocadas em contato com os segmentos de co!re e ixas no

espaço estão duas escovas de carvão( B e ?" Estas são usadas para coletar a tensão

induzida no enrolamento de armadura e torná;la disponível ao circuito externo"

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7nstante B 2 nen*uma tensão & induzida

7nstante ? 2 *á uma em induzida em cada lado da !o!ina/ o sentido da eminduzida no lado 0a1 da !o!ina & tal que torna a polaridade da escova B positiva"

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7nstante 2 nen*uma tensão & induzida

7nstante D 2 o lado 0a1 da !o!ina está so! a inluncia do luxo do p$lo sul( e assimtem um em de polaridade invertida( o!serve que seu segmento de comutadorassociado está agora em contato com a escova ?( o que mant&m essa escova napolaridade negativa"

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Gerador CCTensão de saída do gerador CC% contínua devido ao uso de um granden+mero de !o!inas e segmentos do comutador"

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Gerador CCConstrução da máquina CC%

ROTOR:

!Ei"o da armadura

#!$%cleo da armadura

"Enrolamentos da armadura & constituído de 'O'($)* isoladas entre si e do

n%cleo da armadura+ colocadas nas ran,uras e eletricamente ligadas ao !!!

D"Comutador

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E*T)TOR:

B"Enrolamentos de campo & constituído de umas poucas espiras de -io grosso para o

campo s.rie ou de muitas espiras de -io -ino para o campo s,unt! Estes enrolamentos

providenciam a FMM /os )mp0re1espiras2 necessários para a cria3ão do campo

magn.tico no entre-erro!

#!P4los

5! Enrolamentos de interpolo e de compensa3ão

6!Escovas e an.is1suporte de escovas

7!8etal,es mec9nicos

/mancais+ an.is suporte2

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Gerador CCCamin*os paralelos ,a-%

? p$los G requer ? escovas e produz ? camin*os paralelos

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Gerador CCCamin*os paralelos ,a-%

D p$los G requer D escovas e produz D camin*os paralelos

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Gerador CCEnrolamentos de armadura% 6o rotor da máquina

's enrolamentos de armadura podem serenrolados de duas maneiras dierentes%

a- 7m!ricada

!- 'ndulada

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Forma 7m!ricada%

' n+mero de camin*os paralelos ,a- & 5EMP#E 7H4A9 ao 6IME#' 8E PJ9'5"

a K p

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Forma 'ndulada%

' n+mero de camin*os paralelos ,a- & 5EMP#E 7H4A9 a ?"

a K ?

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Gerador CCEquação da FEM gerada no gerador CC%

Para qualquer gerador CC( a equação da tensão gerada & dada por%

a:;< p= =>?@n= Eg φ=

Em que%

φ

& o luxo por p$lo em L!/

n & a velocidade do rotor em rpm/

p & o n+mero de p$los/

z & o n+mero de condutores ativos/

a & o n+mero de camin*os paralelos"

) tensão Eg pode ser

aAustada pelo

controle de φ e de n

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Gerador CC

Herador CC com Excitação 7ndependente% Circuito El&trico

Enrolamento decampo

alimentado poronte externa

Circuito de Campo%

cc 2 tensão aplicada

7 2 corrente de campo

# 2 resistncia do enrolamento de campo

Circuito de armadura%

Eg 2 tensão gerada

7a 2 corrente de armadura

# a 2 resistncia do enrolamento de armaduraa 2 tensão disponível nos terminais da armadura

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Gerador CC

Característica de tensão a vazio do gerador CC%

's geradores CC com excitação independente são comumente usados emla!orat$rio para investigar as características a vazio e de carga das máquinas CC"

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Gerador CC


Considere a situação B%

a- 6en*uma corrente circula no enrolamento de campo ,7 KN- e

!- ' rotor está girando

A tensão Eg & nula

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Gerador CC


#espB% 57M( caso não exista nen*um luxo residual"

#esp?% 6='( caso exista luxo residual"

A tensão Eg & nula

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Gerador CC


Considere a situação ?%

a- A onte CC & ligada e agora temos corrente circulando no enrolamento de campo ,7 ≠

N- e

!- ' rotor está girando

Como & a curva 0Eg x 7 1

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Gerador CC


A tensão residual em 0a1 & devida a #ETE6T778A8E dos campospolares e & proporcional a quantidade de magnetismo residual que

permaneceu no erro da máquina quando o gerador oi desligado"

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E"ercícios

B- ,6asar( pg O- Calcule a tensão induzida no enrolamento de armadura de umamáquina cc( D p$los( enrolamento im!ricado( tendo Q?O condutores ativos egirando a BONN rpm" ' luxo por p$lo & N mL!"

?- ,6asar( pg O- )ual a tensão induzida na armadura da máquina do exercício Bse o seu enrolamento or ondulado3

#esp% Eg K RR(?

#esp% Eg K BBN(D

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E"ercícios

- ,6asar( pg O- 5e a armadura do exercício B or pro:etada para suportar umacorrente de lin*a máxima de BNN A( qual """

a- A corrente suportada em cada camin*o paralelo3

!- A potncia desenvolvida pela armadura3

c- #eenrolando a armadura de orma ondulada e considerando a mesmacorrente em cada camin*o paralelo( a potncia desenvolvida variaria3

#esp% 7camin*o K BNNSD K ?R A

#esp% Pd K Eg 7a K ,RR(?- ,BNN- K R(RUL

#esp% 6ão( Pd K Eg 7a K ,BBN(D- ,RN- K R(RUL

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E"ercícios

eriicando os resultados dos exercícios anteriores( concluímos que%

Para a mesma potncia desenvolvida%

7m!ricado Tensão ↓ Corrente ↑

'ndulado Tensão↑

Corrente↓

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E"ercícios

D- ,5en( pg ?NN- 4ma máquina CC ,UL( B?N ( B?NN rpm- possui a seguintecaracterística de magnetização%

7 ,A- N(N N(B N(? N( N(D N(R N( N(O B(N B(?

Eg ,- R ?N DN N QV V BN? BBD B?N B?R

As grandezas do circuito el&trico da máquina com excitação independente são%

# a K N(?

( # K BNN

" A máquina gira com B?NN rpm e nessa situação a correntede campo & a:ustada para N(O A" 4m carga de ?

& conectada nos terminais daarmadura" Calcule%

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E"ercícios

a- A tensão gerada Eg e a corrente de armadura 7a

!- A quantidade U φ

da máquina em S,radSseg-

c- A potncia ativa entregue para a carga

d- ' con:ugado T desenvolvido na armadura da máquina

#esp% Eg K BBD 7a K RB(O? A

#esp% Eg K U φ n/ n em radSseg/ então U φ K N(VNQ SradSseg

#esp% P K # ,7a-? ou P K a 7a K RQN( L

#esp% Eg 7a K Tω

/ T K DQ 6m

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Curiosidade

Enviada por: Mat,eus /MecatrBnica2

)ssunto: Rel4gio Mundial

,ttp:DDD!poodDaddle!comDorldcloc=!sD-

http://www.poodwaddle.com/worldclock.swf



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(n-orma3ão complementar

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*ore as tenses indu<idas nos condutores da

armadura:

* $ * $! "

)s tenses indu<idas nos condutores estão

de-asadas de ;o!

Como ligar esses condutores de tal -orma que as tenses de somemH

?

?#?

?#

? ?#

Tensão resultante: IERO

?

?#?

?#

? ?#

Tensão resultante: ?J?#

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E"ercícios Complementares

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E"ercícios

R- ,5en( pg ?NN- 8uas máquinas CC possuem as seguintes características%

Máquina B ; Eg K B?N/ n K BRNN rpm/ p K D

Máquina ? ; Eg K ?DN/ n K BRNN rpm/ p K D

As !o!inas utilizadas na construção dos enrolamentos de armadura possuemtensão e correntes nominais de D e R A respectivamente" Para o mesmo n+mero

de !o!inas usadas nas duas máquinas( determine%a- o tipo de enrolamento de armadura utilizada em cada máquina

!- o n+mero de !o!inas necessárias em cada máquina

c- o UL de cada máquina

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E"ercícios

R- #espostas%

a- MB% im!ricada/ M?% ondulada

!- B?N !o!inas em cada máquina

c- ?(D UL para cada máquina

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E"ercícios

- ,6asar( pg O- Calcule o con:ugado eletromagn&tico desenvolvido pelaarmadura do exercício B"

#esp% T K DQ( 6m( o!s% voc deve usar a potncia calculada no exercício "

Q- ,6asar( pg OQ- 4ma máquina CC tem o enrolamento da armadura ondulado(D p$los( com D ran*uras e B condutores por ran*ura" 5e a tensão induzida naarmadura & DON a B?NN rpm( determine o luxo por p$lo"

#esp%φ

K N(NB L!

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E"ercícios

O- ,6asar( pg OQ- 4ma armadura de D p$los( enrolamento im!ricado( tem BDDran*uras com D condutores por ran*ura" 5e o luxo por p$lo & ?N mL! e aarmadura gira a Q?N rpm( qual & a tensão induzida3

#esp% Eg K BO( ?D

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E"ercícios

V- ,WosoX( pg - )uando um gerador & mantido em B?NN rpm( a tensão gerada &de B?N" )ual será a tensão gerada se%

a- ' luxo do campo diminuir de BNY permanecendo constante a velocidade3

#esp % BNO

!- A velocidade cair para BNNNrpm permanecendo invariável o luxo do campo3

#esp% BNN

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'iliogra-ia

KPrinciples o Electric Mac*ines and PoXer Electronics( P"C" 5em(5econd Edition( Zo*n Lile[ \ 5ons( BVVQ"

KMáquinas El&tricas e Transormadores( 7"9" WosoX( 5exta Edição

Editora Hlo!o 5"A"( BVQ?"

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