PEA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ENERGIA E AUTOMAÇÃO ELÉTRICAS

PEA-3311 Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

ELETROÍMÃS 2

ROTEIRO EXPERIMENTAL

2016

PEA3311 – Eletroímãs 2- 2016 2/6

PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

Eletroímãs 2

Nesta experiência serão analisados tanto um

eletroímã com polos lisos como um de polos

salientes. De forma esquemática, ambos os

eletroímãs têm uma vista frontal que pode ser

observada na Fig. 1. Ele possui um disco com

furos e que pode ser fixado ao eixo do

dispositivo. Será através deste disco que as

medidas de ângulo serão realizadas.

Fig 1 Vista Frontal (esquemática) do Eletroímã.

A medida de torque será feita através da massa

sobre uma balança e do disco. Adote o valor da

aceleração da gravidade igual a 9.807 m/s2 e

anote o valor do raio do disco

Você pode iniciar suas medidas tanto pelo

Eletroímã que possui polos lisos como pelo

Eletroímã de polos salientes. Note que, em sua

sala, haverá um outro grupo que fará o percurso

inverso.

1. Eletroímã de Polos Lisos

a) Determinação do Número de Polos

Para se determinar o número de polos do

dispositivo, faça a montagem da Fig. 2. Alimente

a bobina do estator com tensão senoidal ( ) cujo

valor eficaz nominal seja igual a 220V, ou seja,

ligue o enrolamento do estator entre duas fases

quaisquer. Com o disco montado sobre o eixo, gire o rotor

até que a tensão resulte máxima. Solte os

parafusos de fixação do disco. Recoloque o disco

com cuidado, de tal modo que ao primeiro furo

fique associada uma medida de 0º no transferidor.

Aperte então com firmeza os parafusos de

fixação para a continuação da experiência.

Fig 2 Montagem para determinação do Número de Polos

Gire o rotor até que a tensão alcance seu valor

máximo. Posteriormente gire o rotor até que ele

alcance um valor nulo, que do ponto de vista

experimental deve ser entendido como o menor

valor mensurável.

Anote:

ângulo de tensão máxima

tensão máxima em

ângulo de tensão mínima.

tensão mínima em

a tensão

b) Determinação da Indutância Própria do

Estator

Determine o valor da indutância própria do

enrolamento do estator. Para isto faça a

montagem da Fig. 3 em que a tensão eficaz

aplicada ao estator vale 220 V, que pode ser

obtida entre duas fases. Faça a medida para três

ângulos quaisquer. Admita que a reatância do

enrolamento do estator é bastante superior à

PEA3311 – Eletroímãs 2- 2016 3/6

PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

resistência ôhmica do enrolamento, ou seja,

pode-se afirmar que L1 = v 1/I1

Fig 3 Esquema Elétrico para a medida da indutância

própria do estator

Meça a tensão e a corrente para três posições

distintas do rotor. Anote o ângulo, a tensão e a

corrente, a fim de preencher a Tabela 1 do

relatório.

c) Determinação da Indutância Própria do

Rotor

Determine o valor da indutância própria do

enrolamento do rotor. Para isto faça a montagem

da Fig.4 em que a tensão eficaz aplicada ao rotor

vale 220 V. Faça a medida para três ângulos

quaisquer e anote o ângulo, a tensão e a corrente.

Admita novamente que a reatância do

enrolamento do rotor é bastante superior à

resistência ôhmica do enrolamento, ou seja,

pode-se afirmar que L2 = /I2.

Fig 4 Esquema Elétrico para a medida da indutância

própria do Rotor

d) Determinação da Indutância Mútua entre os

enrolamentos do Rotor e do Estator

A fim de se avaliar o valor da indutância mútua

entre o enrolamento do estator e do rotor, faça a

montagem da Fig 5, em que a tensão aplicada ao

rotor é igual 220 V. Para a determinação da

indutância mútua, pode-se aplicar a expressão M

= v 1/I2, em que v 1 é a tensão nos terminais do

estator e I2 é a corrente que circula no rotor. Faça

as medidas de tensão e corrente para os ângulos

da Tabela 3, ou seja, de 0o a 90

o em passos de

10o.

Fig 5 Esquema Elétrico para a medida da mútua indutância

entre enrolamentos do estator e rotor

e) Procedimento de Medida do Torque

Desenvolvido para o Eletroímã de Polos

Lisos

Para realizar a medida do torque, ligue o

enrolamento do estator e do rotor em série,

conforme mostra o esquema elétrico da Fig. 6 e

siga o seguinte procedimento:

a) Com o sistema desenergizado, retire o

disco do eixo do rotor. Energize o sistema

com 1,5 A (corrente contínua). O rotor

assumirá uma posição estável.

b) Fixe firmemente o disco ao eixo do rotor

de tal forma que o primeiro furo fique

alinhado com o ângulo 0° do transferidor.

Se este ajuste for bem feito, o 0°

geométrico (indicado pelo transferidor) e

0° magnético coincidem.

PEA3311 – Eletroímãs 2- 2016 4/6

PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

c) Anule a corrente e verifique

se o conjunto disco-rotor gira

livremente.

d) Coloque a balança eletrônica

e o peso na posição indicada

na Fig. 1. A haste ligada à

massa deverá ser colocada no

furo nº 0. Verifique se este

furo ainda continua alinhado

com o ângulo 0° do

transferidor. Caso seja

necessário, coloque espaçadores entre o

peso e a balança de tal modo que se

consiga obter alinhamento.

e) Ligue a balança eletrônica e “zere” a

balança de modo que resulte leitura de 0

g.

f) Energize o sistema com 1,5 A (corrente

contínua) e anote na Tabela 4 o valor de

massa.

g) Coloque a haste ligada à massa no furo

seguinte do disco.

h) Anote na tabela o valor de massa.

i) Repita o procedimento g/h para cada um

dos furos do disco para completar a

tabela 4, ou seja, anote a massa lida na

balança para todos os furos do disco.

Fig 6 Medida do Torque Desenvolvido para

o Eletroímã de Polos Lisos

PEA3311 – Eletroímãs 2- 2016 5/6

PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

2- Eletroímã de Polos Salientes

Se você iniciou pelo eletroímã de polos lisos,

passe a usar o eletroímã de polos salientes, que

foi usado por um outro grupo.

2 a) Determinação do Número de Polos do

Equipamento

A fim de se determinar o número de polos do

dispositivo, faça a montagem da Fig. 7. Alimente

a bobina do estator com tensão senoidal ( 1v ) cujo

valor eficaz nominal é igual a 127V, ou seja,

ligue o enrolamento do estator entre fase e neutro.

Solte os parafusos de fixação do disco.

Recoloque o disco de tal modo que ao primeiro

furo fique associada à medida de 0º no

transferidor. Aperte os parafusos de fixação para

a continuação da experiência.

Gire o rotor até que a tensão alcance seu valor

máximo. Posteriormente gire o rotor até que ele

alcance um valor nulo, que do ponto de vista

experimental deve ser entendido como o menor

valor mensurável.

Fig 7 Montagem para a Determinação do número de polos

Anote:

ângulo de tensão máxima

tensão máxima em

ângulo de tensão mínima.

tensão mínima em

a tensão

2 b) Determinação da Indutância Própria do

Enrolamento do Estator

Para se obter o valor da indutância própria do

enrolamento do estator, faça a montagem

indicada na Fig 7 e admita que a reatância do

enrolamento do estator seja bastante superior à

resistência ôhmica do enrolamento. Então pode-

se afirmar que L1 = v 1/I1. Faça as medidas de

corrente e tensão para os ângulos indicados de 0o

a 90o

em passos de 10o para preenchimento da

Tabela 5 de seu relatório. Sugere-se que a fonte

1v seja obtida entre fase e neutro, ou seja, seu

valor nominal é de 127 V.

Fig 8 Montagem para determinação da Indutância Própria

do Estator

2 c) Determinação da Indutância Própria do

Enrolamento do Rotor

Determine o valor da indutância própria do

enrolamento do rotor. Para isto faça a montagem

da Fig. 9 em que a tensão eficaz aplicada ao rotor

tenha valor nominal igual a 220 V. Para isto

seu circuito deve ser conectado entre duas fases.

Faça a medida de corrente e tensão para três

ângulos distintos.

Fig 9 Montagem para determinação da Indutância Própria

do Rotor

PEA3311 – Eletroímãs 2- 2016 6/6

PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

2 d) Determinação da Indutância Mútua entre

Enrolamentos do Rotor e do Estator

Utilizando a montagem da Fig. 9, determine o

valor da indutância mútua entre o enrolamento

do estator e do rotor. Para a determinação da

indutância mútua, pode-se aplicar a expressão M

= v1/I2, em que v

1 é a tensão nos terminais do

estator e I2 é a corrente que circula no rotor.

Faça as medidas para ângulos entre 0o e 90

o com

passos de 10o para preenchimento da Tabela 7 de

seu Relatório. Mantenha a fonte entre duas fases,

ou seja, o valor nominal será de 220V.

2 e) Procedimento de Medida do Torque

Desenvolvido para o Eletroímã de Polos

Salientes

Neste item será feita a medida do torque, quando

apenas o enrolamento do estator está energizado,

conforme mostra o esquema elétrico da Fig. 10.

Para isto faça:

a) Com o sistema desenergizado, retire o

disco do eixo do rotor.

b) Energize o enrolamento do estator com

1,5 A. O rotor assumirá uma posição

estável.

c) Fixe firmemente o disco ao eixo do rotor

de modo que o primeiro furo fique

alinhado com o ângulo 0° do transferidor.

Se este ajuste for bem feito o 0°

geométrico (indicado pelo transferidor) e

0° magnético coincidem.

d) Anule a corrente e verifique se o conjunto

disco-rotor gira livremente.

e) Coloque a balança eletrônica e o peso na

posição indicada na Fig. 1. A haste ligada

à massa deverá ser colocada no furo nº 0.

Verifique se este furo ainda continua

alinhado com o ângulo 0° do transferidor.

Caso seja necessário, coloque

espaçadores entre o peso e a balança de

tal modo que se consiga obter

alinhamento.

f) Ligue a balança eletrônica e “zere” a

balança de modo que resulte leitura de 0

g. Energize o sistema com 1,5 A e anote

na tabela conveniente o valor de massa.

g) Coloque a haste ligada à massa no furo

seguinte do disco.

h) Anote os pares posição e valor de massa.

i) Repita o procedimento g/h para cada um

dos furos do disco para completar a

tabela de seu relatório.

Fig 8 Montagem para Determinação da Mútua

Indutância

Fig 9 Montagem para Determinação do Torque em um

Eletroímã de Polos Salientes