Engenharia Mecânica

Semestre de Inverno 2012-2013

ENSAIO DO TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

38294 – Almor Sousa 38284 – Sérgio Afonso 38325 – André Gomes

32D

Trabalho realizado no âmbito da unidade curricular de Fundamentos de Máquinas Eléctricas da Licenciatura em Engenharia Mecânica

Orientador:Engenheiro José Manuel Lima d’Oliveira

Dezembro de 2012

Objectivo do trabalho:

Este trabalho apresenta como objectivo prático, estudar o comportamento de um motor assíncrono e validar os resultados obtidos teoricamente com os resultados práticos obtidos em ensaios reais.

Contudo, o ensaio teórico será realizado utilizando o circuito equivalente simplificado em cada ensaio e a simulação será realizada utilizando o software ‘Simulink’.

Os resultados reais serão obtidos com a realização de ensaios práticos no laboratório de maquinas eléctricas.

Para estes objectivos, foi necessário realizar diversos ensaios para atingir as competências necessárias para o melhor compreendimento da máquina assíncrona, ou seja, identificar, caracterizar e a análise do funcionamento da máquina.

Com vista a determinar o modelo da máquina assíncrona trifásica em regime permanente, isto é, o circuito equivalente da máquina, realizaram-se os seguintes ensaios:

Medição da resistência entre dois terminais do estator; Ensaio em Vazio; Ensaio em Curto-circuito.

Para melhor assimilar o funcionamento da máquina assíncrona trifásica realizou-se também o ensaio em carga seguindo-se um estudo em relação ao balanço de potências.

Identificação do transformador:

Fabricante –

Modelo –

Un[V]

In[A]

P[W]

Tipo de ligação

380 5 2200 Estrela

Fig.1 – Tabela com características nominais do motor

Descrição de cada ensaio:

Ensaio em vazio:

Procedimento Experimental:

a) Efectuar o esquema de ligações;

b) Fornecer ao motor a sua tensão nominal (U n = 380 V);

c) Medir e registar os valores de Ve, I e, Pe;

d) Desligar.

Alimentou-se o estator do motor à tensão nominal e deixou-se girar o rotor livremente. Visto as perdas por atrito e ventilação terem sido desprezadas, então a potência que o motor absorveu em vazio é somente utilizada para vencer as perdas no ferro. A potência útil não existe, pois a resistência de carga e o escorregamento são nulos e o motor girou praticamente à velocidade de sincronismo.

Assim, no ensaio em vazio, o circuito equivalente é:

Ffig – circuito equivalente em vzaio

Os valores medidos neste ensaio foram:

Ve, Ie e Pe.

Esquema de Montagem

Leituras efectuadas:

Cálculos:

Nota com ligação em estrela

Vo=Ve/√3= 380/√3= 219,39 V

Io=Ie

Po=Pe/3= 240/3 = 80W

cosφ= Po

√3×Ve×Io= 80

√3×380×2,27≈0,0535φ0≃86,9

senφo=¿ 0,9985

Ve [V] I0 [A] Pe [W]

380 2,27 240

IP=I 0×cos φ0=2,27×0,054=0,12258 AIm=I 0× sinφ0=2,27×0,9985=2,2666 A

Resistência de perdas:

RP=V n/√3I P

=380 /√30,1226

=219,390,1226

=1789,48 [Ω ]

Reatância de magnetização:

X m=V n/√3Im

=380/√30,9985

=219,390,9985

=219,72[Ω]

Medição de escorregamento em Vazio

Após fazermos o arranque do motor, mediu-se a velocidade com o taquímetro.

Obteve-se um valor de 1500 r.p.m.

Sabendo que a máquina tem dois pares de pólos e a frequência a que está a ser alimentada é igual a 50 Hz, então a velocidade do campo girante da máquina vem igual a:

Assim, é possível calcular o escorregamento (s) da seguinte forma:

S=n1−n2n1

=1500−15001500

= 01500

=0 %

...15002

506060 n 1

1 mprp

f

Ensaio em curto-circuito

Procedimento Experimental:

a) Efectuar o esquema de ligações;

b) Bloquear o rotor;

c) Ligar o circuito ao auto‐transformador, e gradualmente elevar a tensão

aplicada ao motor, até que a sua corrente nominal seja 2 A;

d) Medir e registar os valores de U cc, I n ,Pcc;

e) Desligar.

Neste ensaio bloqueou-se o rotor (manualmente) para impedir que rodasse e aplicou-se uma tensão ao estator, de tal forma que circulasse nele aproximadamente a corrente nominal.

No circuito equivalente, a corrente que o ramo em paralelo absorve, pode desprezar - se, pelo que ficámos, neste caso, com o seguinte circuito equivalente :

Fig – circuito equivalente em resistencia

Fig. montagem

Medição do Escorregamento em curto-circuito:

Tem-se também que s=n1−n2

n1

=1, pois n2=0 (rotor bloqueado).

Leituras efectuadas:¿

Iecc [A] Vecc [V] Pcc [W]

5 86 465W

cosφcc= Pcc

√3×Vecc × Iecc= 465

√3×86×5≈0,624 φcc≃51,39

senφcc=0,78

.Resistência equivalente

Pcc /3=Req I ²e⇔Req=Pcc /3I ²e

=465 /35 ²

=6.2[Ω ]

.Impedância equivalente

Zeq=Vecc /√3Iecc

=49,655

=9.93Ω

.Reactância equivalente

X eq=√Zeq2−Req2→√9.932−6.22=7,75Ω

Req=R1+R'2=R1+m

2R2=R1+R2=2 R1

6.2=2R1↔R1=3.1Ω=R2

X eq=X1+X ' 2=X 1+m2 X2=X1+X2=2 X1

7.75=2 X1↔X1=3.875=X2

Medição da resistência entre dois terminais do estator:

Para efectuarmos a medição da resistência de um dos enrolamentos do estator utilizamos o esquema de ligações indicado na figura 1.

Alimentámos dois enrolamentos ligados em estrela com uma bateria de 2 V e com o valor de tensão entre os dois terminais e a que corrente que os percorre, obtidos através dos aparelhos de medida, calculámos o valor da resistência. As medições foram efectuadas com o motor a frio.

Valores medidos:

V [V] I [A] R [Ω] (resistência entre dois terminais)

2,3 0,23 10

Re= UDC/IDC = 10

Rr= ½ x UDC/IDC= 5