Geradores Cc
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ANOTAES DE MQUINAS ELTRICAS
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TIPOS DE GERADORES DE CCSe definem em funo dos tipos de bobinas dos plos. Essas bobinas , atravessadas pela corrente de excitao, produzem a fora magnetomotriz que produz o fluxo magntico indutor. BOBINA DE CAMPO SHUNT ou BOBINA DE EXCITAO SHUNT: o muitas espiras de fio fino o resistncia hmica alta o corrente de excitao baixa BOBINA DE CAMPO SRIE ou BOBINA DE EXCITAO SRIE o poucas espiras de fio grosso o resistncia hmica baixa o corrente de excitao alta
comparaes vlidas para mesma mquina ou mquinas de mesmo porte. GERADOR SHUNT:- Tem as bobinas shunt nos plos; GERADOR SERIE:- Tem as bobinas srie nos plos; GERADOR MISTO:- Tem bobinas shunt e srie nos plos; reveja a figura PARTES DE UMA MQUINA DE CC.
CURVAS DE DESEMPENHO Vt x Ii ou Vt x IL Vt = tenso terminal (no consumidor) Ii = corrente do induzido IL = corrente de carga CURVAS DE DESEMPENHO DO GERADOR SHUNTQueda de tenso devida resistncia do induzido e outras perdas no especificadas. Para geradores de boa qualidade no ultrapassam 5% da referncia.
Ajustes possveis
Vt
Vt
referncia
In o m
I i ou I LI i ou I LProf. Jaime Luiz Dilburt ANOTAES ADICIONAIS 2 Semestre 2004
ANOTAES DE MQUINAS ELTRICAS
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CURVAS DE DESEMPENHO DO GERADOR SRIEAjustes Possiveis VtB C
Vt
A
InomD
CURVAS DE DESEMPENHO DO GERADOR MISTOVt
SUPER COMPOUND COPOUND NORMAL OU CHATO
Curvas conseguidas com os ajustes do campo srie. Os ajustes do campo shunt movero este conjunto para cima ou para baixo. Existem outras curvas, no apresentadas neste resumo.
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E
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APLICAES TPICAS DOS GERADORES DE CCGERADOR SHUNT TENSO TERMINAL praticamente constante, para qualquer valor de CORRENTE DE INDUZIDO. alimenta consumidores que necessitem de tenso continua praticamente constante. GERADOR SRIE trecho AB TENSO LINEAR para variao de CORRENTE DO INDUZIDO. trecho BC instabilidade de TENSO com variao de CORRENTE DO INDUZIDO. trecho CD CORRENTE CONSTANTE e TENSO VARIVEL. PONTO E TENSO ZERO e CORRENTE DIFERENTE DE ZERO. TRECHO AB SOBREVOLTADOR (BOOSTER).LINHA DE TRANSMISSO
FONTE
CARGA
A carga experimenta uma tenso decrescente por causa da queda de tenso na linha.
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LINHA DE TRANSMISSO ger. srie
FONTE
CARGA
antes do gerador srie
gerador srie
Gerador srie, inserido em srie com a fonte e a carga, prximo carga, com trecho AB ajustado para compensar as quedas de tenso da linha. TRECHO CD ILUMINAO PUBLICA
VtB100V 90V 80V
C
10 lmpadas = 10R 9 lmpadas = 9R 8 lmpadas = 8R
GERADOR SRIE
1. 2. 3.
A1A
D
grfico sem escala
PONTO E SOLDA A PONTO (curto-circuito).
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5 420 ) ( 3 1
E
10 lmpadas em srie, R ohms, 10V e 1A cada uma; Os soquetes possuem um dispositivo que corresponde a um capacitor em paralelo com cada lmpada. Ao danificar-se uma lmpada, o dieltrico do capacitor (em vermelho na figura) se rompe. fechando o circuito e reduzindo a resistncia equivalente, de 10R para 9R. A reta de carga passa a ser a de 9R, a tenso vai para 90V e a corrente permanece em 1A. (figura ao lado). Assim cada lmpada continua recebendo 10V e 1A. Analise o exemplo para 8 lmpadas.
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&%
$ '
&%
&%
$ '
$ '
@8 A97 6
"!
$ #
depois srie gerador do
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GERADOR MISTO SUPER-COMPOUND: SOBREVOLTADOR (BOOSTER). O acrscimo de tenso corresponde queda de tenso da linha de transmisso. A carga recebe tenso constante.LINHA DE TRANSMISSO
FONTE
CARGA
QUEDA NA LINHA
GERADOR MISTO COMPOUND NORMAL OU CHATO: consumidores que exigem tenso constante para qualquer valor de corrente de carga. DIAGRAMAS ELTRICOS E EQUAES BSICAS DOS GERADORS DE C.C. SHUNT SRIE
Ii E RiV = E RiIiProf. Jaime Luiz Dilburt
Ic
IcER s campo serie
IeRsh
V
carga
Ri
I e = I sh =
V Rsh
V = E (Ri + Rs)Ic
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GF
E H GF CB H
E D
V
carga
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ANOTAES DE MQUINAS ELTRICAS MISTO (verso em shunt curto)
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Ii E
Rs Ic
Ri
IeRsh
VIe =
carga
V = E RiIi RsIc
V + Rs I c Rsh
OS AJUSTES ATUAM EM: Rsh e valores de Ie e Is respectivamente.
Rs , NOS 3 TIPOS DE GERADORES, variando os
POTNCIA NOS GERADORES DE CC
IiE Ri Ie V
Iccarga
A potncia eletromagntica a potncia gerada na mquina, internamente. Considerando como exemplo um gerador Shunt temos:
E = R i Ii + V V = E R i Ii
Potncia eletromagntica
V (I c + I e ) = EI i R i I i2Potncia til
VI i = EI i R i I i2
VI c = EI i RI i2 VI ePot .Util `Pot .eletromagntica
Perdas eltricas nos enrolamentos
Perdas Eltricas
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PI I
R QQ S
UT
T
V T T S
VI c =
EI i
(Ri I i2 + VI e )
U V S
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Existe alm da potncia eletromagntica uma potncia de perdas devido a parte mecnica (atritos nos mancais, ventilao, escovas com coletor) e perdas no ferro. Estas perdas so supridas por potncia mecnica que entra no gerador. A CONVERSO DE ENERGIA ELTRICA EM ENERGIA MECNICA E VICE VERSA DADA PELA EXPRESSO: VELOCIDADE ANGULAR.
EIi =
, ONDE O TORQUE E A
Assim o diagrama de fluxo de potncia do gerador :
Potncia mecnica de entrada no gerador
= E I i Pot. Mec. convertida em eltrica Perdas Eltricas
Potncia til
Perdas no ferro e MecnicasRendimento do Gerador: Unidades de Potncia
=
Pot. til Pot. Mec. de entrada no gerador
N.m joule = = Watt s s N.m dina.cm 7 erg 7 = 10 = 10 s s s N.m Kgf m kgf m = = 0,102 s 9,81s s 1CV = 735,5 W
Sistema MKS
dina.cm erg = s s Kgf .m N.m = 9,81 = 9,81 watt s s 1HP = 745,7 WSistema MKgf S
Sistema CGS
Outras unidades
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ANOTAES DE MQUINAS ELTRICAS Exerccio de Aplicao de Gerador
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Um gerador Shunt de 220 V, 20 KW, Ri igual a 0,07 , Rsh igual a 200 , rotao de 1500 rpm, tem rendimento de 87%, operando nas condies nominais. Calcular para as condies nominais: a a potncia til b a corrente de linha c a corrente de campo d a corrente do induzido e a fem f a potncia eletromagntica g o momento eletromagntico h a potncia fornecida ao gerador i o momento fornecido ao gerador j o momento devido as perdas mecnicas mais ferro k as perdas eltricas l as perdas mecnicas mais ferro m o diagrama de fluxo de potncias
Observao: Na ausncia de especificaes, as potncias marcadas nos dados de placa das mquinas so sempre as potncias teis (potncias fornecidas pela mquina) INICIO DE SOLUO:
IL Ii+ -
ERi 0.07
Ie
R sh
V
220V
a Pot.util = 20 KW Pot.util 20000 = = 90,9A b IL = V 220 220 220 = = 1,1A c Ie = R sh 200 d I i = I e + I L = 90,9 + 1,1 = 92,0A e V = E R i Ii E = V + R i Ii E = 220 + 0,07 92 = 226,44V
WWProf. Jaime Luiz Dilburt ANOTAES ADICIONAIS 2 Semestre 2004
f