características construtivas campo...

Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua

Características construtivasCampo Armadura

• Enrolamento de campo: produção de fluxo (enrolamento concentrado ou a imãs permanentes);

• Enrolamento de armadura: conversão de energia (enrolamento distribuído)


Funcionamento do comutador

Orientação da FMM de armadura:

Produção de força:


Funcionamento do comutadorProdução de f.e.m.


Tensão Induzida:

raartart

rt

rt

wKEwaPN

eaN

EwP

e

rP

ABrwBe

rwBe

.....

...

.2

.)(...)(.2

..).(.2

Φ=⇒Φπ

==⇒π

Φ=

πΦ=Φ=θ⇒θ=

θ=

ll

l

Conjugado Eletromagnético:

aa .ππ

aaeace

aacc

cacccc

IKTIaPN

NTT

aIP

raI

BrfT

aiIrfTiBf

.....

..2.

2

.....)(.

. & ..).(

Φ=⇒Φπ

===

πΦ=θ==

==→θ=

l

l


Tipos de Máquinas C.C.

• Maq. Excitação Independente• Máq. Excitação Derivação• Máq. Excitação Série• Maq. Excitação Composta

Aplicações:• Motor em acionamentos de alto desempenho: laminadores, elevadores, máquinas ferramentas, etc.• Geradores em aplicações específicas:

• Geração em automóveis e aviões;• Sistemas de Excitação para geradores síncronas;• Tacogeradores, etc.

•

Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Reação de Armadura em Máquinas C.C.• Apesar dos campos de armadura e da bobina de excitação estarem com eixos magnéticos de-fasados de 90o, existe um acoplamento magné-tico devido a distribuição espacial destes cam-pos;• Há um aumento de densidade de fluxo em um lado da sapata polar e um decréscimo no lado oposto da mesma;oposto da mesma;• Consequências:

� Desalinhamento da linha neutra.� Distorção da onda de distribuição espa-cial dos campos;

• Problemas:� Faiscamento entre escova e lâminas (tensão induzida na bobina em comu-tação);� Redução do fluxo médio polar;� Possibilidade de “flashover” entre lâminas.

Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Reação de Armadura em Máquinas C.C.

Acionamentos Elétricos – Máquinas de Corrente Contínua Reação de Armadura em Máquinas C.C.

Soluções Tecnológicas Utilizadas:

• Enrolamento de comutação ou interpolos:

� Minimizar faiscamento através do alinhamento automático da linha neutra;

• Enrolamento de compensação:� Minimizar a distorção de fluxo e suas consequências;

• Atuações no processo de comutação:� Defasamento de escovas;� Linha neutra;� Material das escovas;

• Efeitos da alimentação por conversores estáticos


Motor Excitação Independente

• Duas fontes independentes para campo e armadura;• Equivalente ao motor derivação se fonte de armadura for de impedância interna desprezível;

{ }

básica e velocidad .K

Vw

.K

T I I..KT

If I.RV

w..K E I.REV

a

ao

a

eaaae

fffwf

raaaaaa

⇒Φ

=

Φ=⇒Φ=

=Φ⇒=Φ=⇒+=

[ ] e2a

a

a

ar T

.K

R

.K

Vw

Φ−

Φ=


Motor Excitação Independente

Características:• Queda de velocidade devido a perda na resistência de armadura

Tensão de armadura variável Resistência de armadura variável


Métodos de Partida e Frenagem de Motores C.C.

Critérios de Partida/Frenagem:• Reduzir níveis de corrente na partida/frenagem evitando perturbações no sistema elétrico;• Garantir rapidez nos processos de partida/frenagem (produtividade);• Conservação de energia: eficiência

Métodos de Partida:• Partida Resistiva : inclusão de resistências na armadura• Partida a Tensão de Armadura Variável

Métodos de Frenagem:• Frenagem Dinâmica: inclusão de resistências na armadura• Frenagem por Contra-corrente: inversão da fonte de alimentação• Frenagem Regenerativa: a tensão de armadura variável


Partida Resistiva de Motores C.C.

[ ][ ] a

noma

a

noma

anomr I

.K

RR

.K

Vw

Φ+

−Φ

=

S1 S2 S3 S4

R1 R2 R3 R4

Observação:A partida sempre é feita com campo pré-excitado em seu valor máximo

Ia

Wr

Iamax

Iamin

Característica natural

w1 w2 w3 w4


Métodos de Partida e Frenagem a Tensão Variável

Características:• Partida e frenagem a corrente constante;• Pressupõe o uso de conversores estáticos;• Frenagem regenerativa

Ia Característica naturalIa

Wr

Ianom


-Ianom


Frenagem Dinâmica de Motores C.C.S1 S2 S3 S4

R1 R2 R3 R4

WrIa

-Iamax

-Iamin

Característica naturalw1w2w3w4


Frenagem por Contra-Corrente de Motores C.C.S1 S2 S3

R1 R2 R3-V t

Ia


-Iamax

-Iamin

w1w2w3


Métodos de Variação de Velocidade de Motores C.C.

Figuras de Mérito:• Garantir capacidade de conjugado;• Ampla faixa de variação de velocidade (adequação ao processo);• Conservação de energia: eficiência

[ ]RRV +

Métodos de Variação de Velocidade:• Variação de Resistência de Armadura• Variação de Tensão de Armadura• Variação de Tensão de Campo

[ ][ ] a

a

a

a

ar I

.K

RR

.K

Vw

Φ+−

Φ=

RVa

Φ


Variação da Resistência de Armadura

[ ][ ] e2

noma

a

noma

anomr T

.K

RR

.K

Vw

Φ+−

Φ=


• Perda da capacidade de conjugado• Perda de energia

0≤wr≤wrnom

Ia

Wr

Ianom

w2 w1 wnom

Característica da carga


Variação da Tensão de Armadura

[ ] e2noma

a

noma

ar T

.K

R

.K

Vw

Φ−

Φ=

Garantia de Capacidade de Conjugado

Ia


VanomVa2 Va1Va3Va4Va5Va6

Ia

Wr

Ianom

w2 w1 wnom

Característica da carga

0≤wr≤wrnom


Variação da Tensão de Campo

[ ] e2a

a

a

anomr T

.K

R

.K

Vw

Φ−

Φ=

Ia

Φnom

Φ1

• Enfraquecimento de campo• Limitado pela reação de armadura

Ia

Wr

Ianom

w2w1wnom

wr>wrnom

Φ1

Φ2

carga


Operação a Conjugado Constante e Potência Constante

Características:• Limite Térmico: Ia = constante• Limites Elétricos: Va = constante

Φ =mínimo

Conjugado Constante:0≤wr≤wrnom: fluxo constante

Va variável

Potência Constante:wr > wrnom: fluxo variável

Va constanteTe

Va constanteTe

Wr

Ea.Ia=cte Ea.Ia=cte

Te=cte

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