UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELETRNICACURSO DE ENGENHARIA ELETRNICA

JOSE ADENILSON GONALVES LUZ JUNIORVICTOR CAMARGO GONALVES

CONVERSO DE ENERGIA 1

EFEITO DA VELOCIDADE SOBRE UM GERADOR COM LIGAO SHUNT

PONTA GROSSA2014JOSE ADENILSON GONALVES LUZ JUNIOR

VICTOR CAMARGO GONALVES

RELATORIO DE CONVERSO DE ENERGIA 1

LABORATRIO 3: RELATRIO: EFEITO DA VELOCIDADE SOBRE UM GERADOR COM LIGAO SHUNT

Relatrio entregue ao Prof. Dr. Helio Voltolini como parte da avalio da matria Converso de Energia 1.

PONTA GROSSA2014SMARIO

1 INTRODUO42 DESENVOLVIMENTO42.1 OBEJTIVO:42.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:42.3 QUESTES PROPOSTAS:72.3.1 - QUESTES DESCRITIVAS:72.3.2 QUESTES ACERTIVAS:82.4 ANLISE DOS RESULTADOS:93 CONCLUSES9

1 INTRODUO

Dentro do sistemas de converso de energia estudados, existe um nmero finito de variveis que pode ser controlada visando atender a um objetivo como tenso ou corrente gerada, rotao ideal de um motor ou outros pontos. Estas variveis vem sendo estudadas nos experimentos e na aulas tericas. A relao entre corrente de campo e tenso gerada, tenso de entrada e tenso de sada no gerador e a influncia da intensidade de campo no circuito j foram analisadas em experimentos anteriores.Nos experimentos anteriores um dos pontos observados foi como a intensidade de campo magntico influenciou a magnitude de tenso gerada no gerador. Englobando todos os fatores do sistema e os experimentos j feitos, um fator importante para controle a velocidade de rotao. A variao na velocidade gera uma variao na intensidade de campo, que por sua vez influencia a quantidade de tenso gerada.Neste experimento examinamos o comportamento do sistema quando variamos uma das ltimas variveis do sistema, a velocidade de rotao. 2 DESENVOLVIMENTO

Com base nas informaes descritas na introduo, a seguir descrito o objetivo, procedimento e anlises do experimento.2.1 OBEJTIVO:

Entender como a tenso em um gerador varia de acordo com mudana na velocidade do motor ligado a ele com diferentes mtodos de alimentao (auto alimentao e alimentao externa).

2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

O experimento tinha como objetivo levantar informaes sobre o comportamento do gerador de acordo com a variao da velocidade imposta sobre ele pelo motor. Para obter estas informaes foram analisadas a situao do campo do gerador sendo alimentado com uma fonte e a situao do campo do gerador sem essa alimentao. O primeiro circuito montado com alimentao no campo do gerador pode ser visto na figura 2.2.1.

- Figura 2.2.1: Primeiro circuito ligado no experimento.

A fonte de alimentao ligada ao campo do gerador j pode dar uma ideia inicial do comportamento do circuito quando ela est presente e quando no est. Se a fonte estiver alimentando o campo do gerador a tenso presente na armadura do gerador seguira um tipo de comportamento e o fluxo magntico depende somente da corrente de excitao. Caso ela seja constante, o fluxo ser constante. O caso de a fonte no estar alimentando o campo do gerador ser analisada mais frente.No circuito o motor alimentado por uma fonte de tenso DC que varia de 0 a 125 V que ligado em paralelo com a armadura do motor e em paralelo com uma associao em srie do reostato e do campo da mquina. Dois parmetros sero variados e monitorados neste circuito, a rotao do motor e a tenso na armadura do motor. A tenso com um multmetro em paralelo com a armadura e a rotao com um tacmetro. Como j visto em aulas tericas e nos experimentos anteriores, na pratica a variao de tenso na fonte resulta numa variao de velocidade do motor, por isso no h necessidade de monitorar a tenso e a rotao, j que uma controlada e monitorada indiretamente pela outra. Dentro deste circuito, o reostato tem como funo variar um valor de resistncia com objetivo de indiretamente controlar a corrente que flui pelos ramos que so subsequentes a presena do reostato. Esse controle particularmente necessrio neste experimento devido a necessidade de atingir valores especficos de rotao do motor necessrios para retirada de dados.

No circuito do gerador, uma fonte de tenso DC foi ligada a uma associao em serie do campo com o reostato e em paralelo com a armadura. O controle desta fonte no foi feito usando valores de tenso, e sim de corrente com auxlio de um multmetro ligado em serie com a armadura e o reostato. Isso foi feito devido a necessidade de manter esta corrente em 0,6 A devido a esse valor ser a corrente nominal do motor usado no experimento. Na figura 2.2.1 mostrado que o gerador alimentado com uma fonte de tenso, mas no experimento ela foi usada para garantir 0,6 A e no um valor de tenso correspondente pois um valor de tenso poderia gerar uma flutuao indesejada ao redor do valor nominal desejado. A escolha deste valor de corrente pelo fato de a corrente nominal ser o maior valor de corrente que um contato pode produzir no fechamento e na abertura de um circuito sob condies especificas. Dentro dos parmetros esperados, este pode ser considerado um valor timo de corrente. Depois de todo circuito montado iniciamos a alimentao do mesmo variando a fonte DC que alimenta o motor. Com ajuda de um tacmetro variamos o cursor da fonte at atingirmos os valores necessrios de rotao. Os valores obtidos esto apresentados na tabela 2.2.1 e discutidos posteriormente.

Rotao (rpm) Tenso (V)

1800148,7

1525122,8

122492,9

89571,7

60848,0

- Tabela 2.2.1: Valores de rotao no motor e tenso na armadura do gerador.

Com todos os dados necessrios para anlise do primeiro circuito passamos para a ligao do segundo circuito que apresentado na figura 2.2.2

- Figura 2.2.2: Segundo circuito ligado no experimento. Desta vez sem alimentao direta no gerador.

Este segundo circuito apresenta a diferena de no ter mais alimentao direta no gerador. Isso implica que a nica fonte de energia que o gerador tem devido a rotao do motor que est acoplado a ele. Como j dito, s esta mudana j pode suscitar concluses. esperado que a tenso tenha variaes nos valores obtidos. Os procedimentos para obteno de valores para o segundo circuito foram os mesmos que os feitos para o primeiro. Variando a tenso da fonte DC que alimenta o motor at obter valores especficos de rotao com auxlio do tacmetro. Chegando a estes valores especficos de rotao os multmetro ligado em paralelo com a armadura fornece a tenso no gerador. Os valores obtidos podem ser vistos na tabela 2.2.2 e discutidos nas questes propostas.

Rotao (rpm)Tenso (V)

1800- - -

1489110,6

119874,7

91217,6

6103,5

- Tabela 2.2.2: Valores de tenso no gerador e rotao no motor medidos no circuito sem alimentao externa no gerador.

Devido a problemas com os componentes usados no experimento, no foi possvel efetuar a medio de rotao do motor com valor de 1.800 rpm. A falta deste valor ser discutida posteriormente. 2.3 QUESTES PROPOSTAS:

Abaixo so discutidas as questes propostas.

2.3.1 - QUESTES DESCRITIVAS:

1) Usando os dados obtidos na tabela 2.2.1 plote um grfico que mostre como o terminal de tenso varia de acordo com a variao de velocidade do motor com alimentao separada para o gerador. Denomine-o de Alimentao individual.

Rotao (rpm)Tenso na armadura (V)

2) Usando os dados obtidos na tabela 2.2.2 plote um grfico que mostre a tenso de sada varia de acordo com variaes de velocidade quando o gerador auto alimentado. Denomine este grfico de Auto alimentado.

Rotao (rpm)Tenso na armadura (V)

3 Para alimentao individual o gerador, uma variao igual na velocidade gera uma variao igual ou desigual de sada de tenso?

R: Como na alimentao individual possvel manter a intensidade de campo constante se a corrente de campo no mudar, o controle de tenso de sada feita somente com variaes na tenso. Ento uma variao na velocidade gera uma variao proporcional na sada. A tabela e o grfico tambm podem ser observados para indicar que essa variao proporcional.

4 Para auto alimentao no gerador, uma variao igual de velocidade resulta em uma variao igual de sada de tenso?

R: Como visto na tabela de resultados obtidos, quanto menor a velocidade o decrscimo de tenso no direto, ele decresce muito mais rapidamente. O grfico obtido tambm pode corroborar esta analise pois seu crescimento muito mais exponencial do que proporcional. Neste caso a intensidade de campo no constante. As variveis; corrente de campo, intensidade de campo, tenso de sada e velocidade; tem uma relao muito mais prxima. Uma variao em uma delas, acarreta em uma variao em todas.

5 Usualmente, quando a sada do gerador tem um determinado valor de tenso, tambm tem uma velocidade especifica. Explique por que.

R: Existe uma relao proporcional entre velocidade e tenso de sada. Isso quer dizer que para uma tal velocidade, existe uma tal tenso de sada que gera uma determina corrente de campo para gerar essa tal tenso. Para uma velocidade, menor uma tenso menor ou vice versa.2.3.2 QUESTES ACERTIVAS:

1 - A sada do gerador diretamente proporcional a:

A) Velocidade e intensidade de campo.

2 Em alimentao individual no gerador tem a:

B) Intensidade de campo constante.

3 Em auto alimentao a corrente de campo do gerador (com determinado intensidade de campo):

B) Decresce de acordo com decrscimo de tenso.

2.4 ANLISE DOS RESULTADOS:

Com os resultados obtidos no primeiro experimento usando o circuito da figura 2.2.1 pudemos perceber que possvel analisar o gerador como composto por dois circuitos, um que inclu a armadura e outro o campo. Neste caso o campo que aparece depende somente da corrente que est sendo colocada pela fonte que alimenta o campo. Isso foi atingindo mantendo a corrente de excitao constante ou dentro de uma faixa muito bem controlada com pouqussima variao e, como comentado no experimento, este um dos motivos pela opo de controlar o motor com uma corrente (0,6 A) e no com a tenso da fonte somente (0 a 120 V como mostrado na imagem).Esse pode ser um ponto importante para algumas aplicaes que precisem de um campo constante. Com a intensidade e corrente de campo constante a variao de velocidade que passa a controlar o valor de tenso no gerador. Diminuir o nmero de variveis que podem ser alteradas sempre um ganho do ponto de vista de controle de alguns processos.

No segundo circuito, figura 2.2.2, o caso de auto alimentao gera variaes na corrente de campo e por consequncia na velocidade. Essa corrente tem relao direta com a tenso gerada, e a tenso gerada depende da velocidade de rotao. Este tipo de ligao apresenta uma correlao entre todas as variveis, variando uma, aparecem alteraes nas outras que influenciam a varivel mudada por primeiro. Como exemplo podemos dizer que em uma velocidade de 1000 rpm ser produzida uma tenso proporcional a essa velocidade. Qualquer velocidade menor que essa ir gerar uma tenso menor que essa. Esse decrscimo tambm ser visto na intensidade de campo (campo magntico) e na corrente de campo.Neste tipo de ligao existe uma ligao muito mais direta entre velocidade de rotao, tenso gerada, corrente de campo e campo magntico.

3 CONCLUSES

Todos os resultados do experimentos ficaram dentro do valor esperado e chegando as concluses esperadas. Como dito na descrio dos processos, alguns valores no puderam ser medidos devido a limitaes dos componentes usados (problemas de mau funcionamento do reostato), mas nenhum dos dados faltantes gera uma perda na concluso dos resultados, apenas torna a amostragem um pouco menor. Como o objetivo do trabalho observar conceitos aprendidos em sala e no colher dados, os dados acabam sendo apenas complementos e no fundamentais. No segundo experimento, a falta deste ltimo resultado acaba interferindo um pouco mais na curva obtida, mas no na concluso do experimento. A curva esperada era com um crescimento mais prximo do exponencial, e como possvel observar na tabela, o ltimo valor requerido de 1800 rpm iria gerar um ponto mais acima de tenso criando uma curva mais prxima da esperada.

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