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Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Ramo de Energias Renováveis e Sistemas de Potência

Accionamentos Electromecânicos

Ano Lectivo 2011/2012

Determinação de parâmetros eléctricos e

mecânicos da máquina de corrente contínua

Docente:

Prof. José Henrique Querido Maia

Prof. Daniel José Medronho Foito

Trabalho elaborado por:

Diogo Anselmo nº052166182

João Duarte nº 060250004

Pedro Inês nº 080250115

Tiago Martins nº 080250042

IPS - EST de Setúbal, 10 de Abril de 2012

Índice

Índice ................................................................

1. Objectivos................................

2. Introdução................................

Parâmetros máquina de corrente Contínua

Características de chapa................................

Esquema de montagem ................................

3. Parâmetros eléctricos................................

Rf e Lf – Resistência e coeficie

Valores registados - Rf

Valores calculados - Rf

Valores registados - Lf

Valores calculados - Lf

Ra e La – Resistência e coeficiente de indução no induzido

Valores registados - Ra

Cálculo de Ra ................................

Valores registados - La

Valores calculados - La

4. Parâmetros mecânicos

Valores registados ................................

Valores calculados - K

Valores calculados – J

5. Conclusão ................................

6. Bibliografia................................

................................................................................................

................................................................................................

................................................................................................

Parâmetros máquina de corrente Contínua ................................................................

................................................................................................

................................................................................................

................................................................................................

Resistência e coeficiente de indução no indutor ................................

Rf ..............................................................................................

Rf .............................................................................................

Lf ..............................................................................................

Lf .............................................................................................

Resistência e coeficiente de indução no induzido ................................

Ra .............................................................................................

................................................................................................

La ..............................................................................................

La .............................................................................................

.............................................................................................

................................................................................................

KD ..........................................................................................

.............................................................................................

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................................ 2

.................................................. 3

.................................................. 3

....................................... 5

.................................... 6

..................................... 6

................................. 7

........................................... 7

.............................. 7

............................. 7

.............................. 8

............................. 8

........................................ 8

............................. 9

............................................ 9

.............................. 9

............................. 9

............................. 10

................................... 10

.......................... 10

............................. 11

................................................ 11

.............................................. 11

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1. Objectivos

Este trabalho consiste na determinação dos parâmetros eléctricos e mecânicos da

máquina de corrente contínua.

Nos parâmetros eléctricos pretende-se encontrar a resistência da armadura (Ra) e o

seu coeficiente de indução (La), como também encontrar a resistência de excitação (Rf)

e o seu coeficiente de indução (Lf).

Para os parâmetros mecânicos é necessário encontrar o coeficiente de atrito viscoso

(KD).

2. Introdução

Com o termo dos ensaios laboratoriais, pretendemos com a apresentação deste

relatório, submeter todos os valores e resultados, que obtivemos do trabalho, que insidio

sobre a determinação de parâmetros eléctricos e mecânicos da máquina de corrente

contínua.

Mais podemos acrescentar que todos os valores medidos, estão sujeitos a vários erros

associados, quer ao aparelho, quer ao próprio processo de medida ou ainda a erros

ambientais. Todos eles foram tidos em conta, antes do início dos ensaios laboratoriais,

para que pudessem ser minimizados ou mantidos constantes, para que os valores

influenciados, mantivessem a mesma proporcionalidade. Assim todos os valores aqui

apresentados podem ser tomados como correctos.

De uma forma simples e completa iremos apresentar todo o trabalho realizado no

laboratório, tal como todas as determinações, resultados e conclusões, isto seguindo a

sequência apresentada no guia de laboratório.

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A sequência adoptada no guia, aponta para os seguintes objectivos:

Determinação Parâmetros Eléctricos:

No circuito de excitação

- Resistência – ;

- Coeficiente de auto-indução do circuito de excitação – ;

- Constante de tempo do circuito – .

No circuito do induzido

- Resistência interna – ;

- Coeficiente de Auto-indução da armadura – ;

- Produto entre Constante de proporcionalidade e Fluxo magnético – .

Determinação Parâmetros Mecânicos:

- Momento de Inércia da máquina – J;

- Coeficiente de atrito viscoso da máquina – .

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Parâmetros máquina de corrente Contínua

A máquina que estudamos no laboratório número um, da disciplina de

Accionamentos Electromecânicos, foi a máquina de corrente contínua de excitação

independente.

Esta máquina caracteriza-se como o próprio nome indica, pela separação dos

enrolamentos do indutor e do induzido. Analisando as figuras em baixo, verificamos

que os circuitos se encontram separados, sendo que o indutor é alimentado por uma

fonte F própria e o induzido, fornece uma corrente a uma carga genérica R.

Fig. 1 – Esquema de ligação em corte Fig. 2 – Esquema elécrtico

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Características de chapa

Características nominais do M.C.C.

P motor 2 KW If 0,8 A U alimentação 220 V Ia 12 A Velocidade nominal 1400 rpm

Esquema de montagem

Fig.1 – Esquema de montagem geral da máquina de corrente contínua de excitação

independente

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3. Parâmetros eléctricos

Rf e Lf – Resistência e coeficiente de indução no indutor

Para encontrar os parâmetros eléctricos do circuito usou-se o método

voltímetro/amperimétrico para determinar a resistência de excitação.

Valores registados - Rf

Rf U(V) I(A)

183,5 0,798

Valores calculados - Rf

=

=183,5

0,798= 229,95Ω

Para determinar o coeficiente de indução do circuito é necessário achar a constante

de tempo (τ), para isso traça-se uma recta tangente à evolução temporal do

estabelecimento da corrente de excitação (if) e regista-se o valor da constante de tempo.

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Valores registados - Lf

Fig.2 – Resposta transitória da corrente no indutor

τf=500ms

Valores calculados - Lf

=

= × = 0,500 × 229,95 = 114.97

Ra e La – Resistência e coeficiente de indução no induzido

Para determinar os valores da resistência no induzido, utilizou-se o mesmo método

voltímetro/amperimétrico, só que nesta situação foram efectuados três medições,

rodando o rotor para três posições diferentes.

Para o coeficiente de indução utilizou-se o mesmo método que no anterior caso.

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Valores registados - Ra

Cálculo de Ra

=3,48 + 3,35 + 3,55

3= 3,46Ω

Valores registados - La

Fig.2 – Resposta transitória da corrente no induzido

τa=20ms

Valores calculados - La

= × = 20 × 10 × 3,46 = 69,2

U (V) I (A) Ra (Ω) 3,9 1,121 3.48 3,5 1,043 3,35 3,3 0.928 3,55

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4. Parâmetros mecânicos

Os parâmetros mecânicos foram determinados pelo ensaio denominado ensaio de

desaceleração. Para tal a máquina é ensaiada em vazio (Tr=0Nm), sendo levada até à

sua velocidade nominal. Quando é atingida a sua velocidade nominal, é retirado a

excitação, anulando o binário e registando o processo de desaceleração da máquina.

Valores registados

Fig.4 – Resposta transitória para a desaceleração

τ (s) 3

n (rpm) 1500 P (W) 177,8

Valores calculados - KD

=! × "

30=1500 × "

30= 157,08$/&

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' = × (

='

(=

177,8

157,08(= 7,2 × 10)&

Valores calculados – J

* = ×

* = 7,2 × 10 × 3 = 21,6 × 10+(

5. Conclusão

Através da realização deste trabalho verificamos que a determinação dos parâmetros

eléctricos e mecânicos de uma máquina eléctrica tem uma grande importância, uma vez

que estes influenciam fortemente o seu comportamento dinâmico. E para além disso, o

conhecimento desses parâmetros é bastante necessário quando se procede ao

dimensionamento dos parâmetros do controlador, quando se pretende efectuar o

controlo da máquina em cadeia fechada.

6. Bibliografia

- Accionamentos electromecânicos de velocidade variável, João C.P.Palma, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa-1999;

- Arranques e travagens de máquinas assíncronas, José Maia

- Sebenta de Maquinas Eléctricas, Manuel Gaspar;