UNIJUI UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SULDCEEng DEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E ENGENHARIASEGE CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

EDUARDO HENRIQUE KUMMEREVERTON MOURA DA SILVAGABRIEL VITOR FREITASMRIO ASTOR BAAL

RELATRIO DE ENSAIOMQUINAS DE CORRENTE CONTNUA (MCC)

IJU2013EDUARDO HENRIQUE KUMMEREVERTON MOURA DA SILVAGABRIEL VITOR FREITASMRIO ASTOR BAAL

RELATRIO DE ENSAIOMQUINAS DE CORRENTE CONTNUA (MCC)

Trabalho apresentado para avaliao final na disciplina de Converso Eletromecnica de Energia I do Curso de Engenharia Eltrica da Universidade Regional do Noroeste do Rio Grande do Sul.

PROFESSOR: MOISS MACHADO SANTOS

IJU2013NDICE DE FIGURASFigura 1 - Esquema de ligaes para MCC Shunt39

NDICE DE TABELASTabela 1 - Conversores bsicos.9Tabela 2 - Dados do projeto do conversor.24Tabela 3 Especificaes do MOSFET IRF840.35Tabela 4 Especificaes do diodo MUR156036

SUMRIO

NDICE DE FIGURAS3NDICE DE TABELAS5INTRODUO101. EXPERINCIA 01 - APRESENTAO DA MQUINA DE CORRENTE CONTNUA E IDENTIFICAO DE TERMINAIS111.1. OBJETIVOS111.2. PARTES COMPONENTES111.3. PARTE PRTICA111.3.1. IDENTIFICAO DOS TERMINAIS111.3.2. SEQNCIA DE OPERAO121.4. PERGUNTAS132. EXPERINCIA 02 - IDENTIFICAO DA LINHA NEUTRA142.1. INTRODUO142.2. PREPARAO162.2.1. AJUSTE DA LINHA NEUTRA162.3. PROCEDIMENTOS PARA O ENSAIO172.4. RESULTADOS E CONCLUSES183. EXPERINCIA 03 - MEDIDA DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO DA MQUINA DE CORRENTE CONTNUA183.1. GENERALIDADES183.2. O MEGGER193.3. PROCEDIMENTOS PARA MEDIES193.3.1. TERMINAIS193.3.2. TENSO DE ENSAIO193.3.3. MTODOS COMUNS DE TESTE203.3.4. NDICE DE ABSORO E POLARIZAO203.3.5. RESISTNCIA MNIMA DE ISOLAMENTO213.4. PARTE PRTICA213.5. PERGUNTAS234. EXPERINCIA 04 - LEVANTAMENTO DA CARACTERSTICA A VAZIO DA MQUINA DE CORRENTE CONTNUA234.1. GENERALIDADES234.2. PREPARAO244.3. QUESTES265. EXPERINCIA 05 - Levantamento das caractersticas de carga dos geradores de corrente contnua com excitao independente, shunt e srie.285.1. OBJETIVOS285.2. CURVAS CARACTERSTICAS DAS MQUINAS DE CORRENTE CONTNUA.285.3. PREPARAO295.4. PROCEDIMENTO305.5. Anlise E QUESTES346. EXPERINCIA 06 - CARACTERSTICAS DOS GERADORES DE CORRENTE CONTNUA COMPOUND356.1. OBJETIVOS356.2. PREPARAO366.3. EXECUO366.4. GUIA DE ANLISE386.5. PERGUNTAS E PROBLEMAS387. EXPERINCIA 07 - caractersticas dOS motores de corrente contnua shunt e srie397.1. OBJETIVOS397.2. PREPARAO407.3. EXECUO417.3.1MOTOR SHUNT417.3.2. MOTOR SRIE427.4. ANLISE E QUESTES448. EXPERINCIA 08 - CARACTERSTICAS DOS MOTORES COMPOUND458.1. OBJETIVOS458.2. PREPARAO458.3. EXECUO458.4. GUIA DE ANLISE478.5. PERGUNTAS489. EXPERINCIA 09 - CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES DE CORRENTE CONTNUA499.1. OBJETIVOS499.2. PREPARAO499.3. EXECUO519.3.1. CONTROLE DE CAMPO519.3.2. CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVS DA VARIAO DA TENSO DE ARMADURA.539.4. GUIA DE ANLISE549.5. PERGUNTAS549 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS56

INTRODUOA energia eltrica utilizada hoje em dia na distribuio e transporte da mesma a corrente alternada, porm as mquinas de corrente contnua tm tradicionalmente grandes aplicaes nas indstrias sendo que, so eles que permitem variao de velocidade como de uma esteira ou de um comboio por exemplo. Quando se trata de um gerador, a energia mecnica suprida pela aplicao de um torque e da rotao do eixo da mquina, uma fonte de energia mecnica pode ser, por exemplo, uma turbina hidrulica, uma turbina elica, etc.A fonte de energia mecnica tem o papel de produzir o movimento relativo entre os condutores eltricos dos enrolamentos de armadura e o campo magntico produzido pelo enrolamento de campo e desse modo, provocar uma variao temporal da intensidade do mesmo, e assim pela lei de Faraday induzir uma tenso entre os terminais do condutor.Desta forma, a energia mecnica fornecida ao eixo, armazenada no campo magntico da mquina para ser transmitida para alimentar alguma carga conectada mquina. Classificao das mquinas de corrente contnua segundo a maneira como se alimenta a mquina: Excitao independente ou separada. Excitao srie. Excitao shunt ou em derivao (paralelo). Excitao CompostaO presente relatrio tem por objetivo mostrar caractersticas importantes das mquinas CC. Os teriminais, as partes componentes e os enrolamentos sero identificados auxiliando no entendimento do funcionamento de uma mquina CC. Outro ponto importante a ser observado a linha neutra e qualidade do isolamento, so questes que garantem o bom funcionamneto de uma mquina CC. Os demais experimentos esto relacionados aos mtodos de excitao, controlando-se assim parametros importantes da mquina, como por exemplo a velocidade e o torque, a partir de ensaios, tem a possibilidade de levantar, ou conhecer todas as caracteristicas comportamentais de uma mquina CC.

1. EXPERINCIA 01 - APRESENTAO DA MQUINA DE CORRENTE CONTNUA E IDENTIFICAO DE TERMINAIS

1.1. OBJETIVOSApresentar as partes componentes da mquina de corrente contnua e identificar seus terminais.1.2. PARTES COMPONENTESConstam nas mquinas de corrente contnua (MCC) as seguintes partes:- Carcaa- Peas polares- Ncleo de armadura- Enrolamento de armadura- Comutador- Escovas e porta-escovas- Enrolamento de campo

1.3. PARTE PRTICA1.3.1. IDENTIFICAO DOS TERMINAISSe a mquina possuir uma placa com os bornes terminais, o problema consiste na simples leitura da mesma. o caso das mquinas de laboratrio, cuja placa reproduzida a seguir.AB - ArmaduraCD - Enrolamento de campo "shunt"EF1 - Enrolamento srieGH Interplos

Se entretanto, a mquina no possuir uma placa de identificao dos terminais, isto s poder ser feito atravs da determinao dos bornes de cada circuito e da comparao dos valores de resistncia de cada um.1.3.2. SEQNCIA DE OPERAOa) Separar os bornes pertencentes a um mesmo circuito;b) Medir a resistncia de cada circuito, o que apresentar maior resistncia ser o circuito do campo shunt (CD);c) Levantar as escovas do comutador e verificar qual dos circuitos perde a continuidade, este ser o circuito da armadura (AB);d) Aplicando-se uma pequena tenso (cerca de 5,0 Vcc) em uma das bobinas no identificadas (GH ou EF1), e controlando-se a corrente (em cerca de 1,0A), com um reostato de campo, assim, ao energizar um destes circuitos, o mesmo comporta-se como um m;

e) Coloca-se uma lmina no interior do motor, sob um dos plos (sabe-se que o campo srie possui uma dimenso fsica maior que o bobinado de interpolo), logo, a lmina ser atrada pelo plo no qual seu circuito est energizado, descobre-se assim qual o campo srie (EF1) e os interpolos (GH), ou plos de comutao.Resistncia de campo _______ []Resistncia de armadura _______ []Resistncia dos interpolos _______ []Resistncia do campo srie _______ []

1.4. PERGUNTAS

a) Quais as principais partes da mquina de corrente contnua, ilustre e faa um breve comentrio.b) Como podemos identificar os terminais de uma MCC?c) Para que servem as escovas, quais os tipos existentes e aplicaes; ilustre.d) Cite aplicaes das MCC (motores e geradores).e) Como so construdos a carcaa e os plos das MCC? Que tipo de material utilizado e o que feito na parte de projetos para minimizar os problemas de harmnicos em acionamentos controlados?

2. EXPERINCIA 02 - IDENTIFICAO DA LINHA NEUTRA2.1. INTRODUOUm dos problemas graves que afetam as mquinas de corrente contnua (MCC) o efeito da comutao. Sabe-se que as escovas devem comutar as teclas do comutador na linha neutra (LN). Neste ponto, as escovas, no momento da comutao, devero curto-circuitar teclas nas quais estaro conectadas espiras sem tenso induzida. No havendo tenso entre elas no haver circulao de corrente naquele circuito. A figura 1 esclarece o exposto.

Fig. 1 - Posio da linha neutra na mquina de corrente contnua.Caso no sejam feitas as devidas correes, a corrente circulante no circuito entre espiras com tenso induzida, ou seja, fora da LN; provocaro um fenmeno denominado faiscamento ou"Flashover". Deve-se no entanto, ressaltar que no s a comutao fora da LN. provoca tal efeito, mas defeitos no comutador, escovas mal ajustadas, ou mesmo problemas no acionamento so alguns dos fatores causadores deste fenmeno.

(c) Distoro resultante do fluxo polar produzido pelo fluxo da armaduraFig. 2 - Reao da armadura de uma mquina de corrente contnua.O caso ilustrado na figura 1 o caso genrico, quando existe circulao de corrente no circuito da armadura, forma-se um campo transversal ao campo principal, resultando em distoro do campo principal e, consequentemente um deslocamento da LN conforme mostra a figura 2.Se a MCC est funcionando como motor, o deslocamento da LN se dar no sentido contrrio ao sentido de giro do motor. No caso de gerador o ser no mesmo sentido de giro, de acordo com a figura 3.

Fig. 3 - Linha neutra da MCC funcionando como motor ou como gerador

2.2. PREPARAO2.2.1. AJUSTE DA LINHA NEUTRAPara efetuar-se o ajuste da LN recorre-se lei de Faraday-Lenz, onde se tem: e = - N . d/dt (1)Baseado em (1), aplica-se uma tenso contnua pulsante nos terminais das bobinas de campo da MCC, instala-se um voltmetro (de preferncia de zero central), nos terminais da armadura, verificando-se o ocorrido. Caso as escovas estejam fora da LN haver deflexo do ponteiro do voltmetro na mesma freqncia das pulsaes da tenso aplicada no campo. Para ajustar-se as escovas na LN gira-se o porta-escovas, sempre observando a deflexo dos ponteiros do voltmetro. Se o sentido de giro tender a afastar as escovas da LN a intensidade das deflexes aumentar, e no sentido de aproximao da LN, diminuir a intensidade. Quando as escovas estiverem posicionadas exatamente sobre a LN no haver deflexo no voltmetro.

2.3. PROCEDIMENTOS PARA O ENSAIOa) Alimentar o circuito de campo da MCC com uma fonte DC de aproximadamente 100 [V], inserindo em srie um interruptor tipo campainha;b) Instalar em paralelo com o circuito de armadura um voltmetro DC, de preferncia de zero central. O esquema esta ilustrado na figura 4;c) Efetuar movimentos de liga-desliga no interruptor, de forma a obter-se deflexo no ponteiro do voltmetro. Gire o parafuso de forma a controlar a posio das escovas localizado ao lado da MCC, procurando ajustar a LN;d) Quando o voltmetro no mais deflexionar, isto , quando o ponteiro ficar sobre o zero central, apesar das pulsaes de tenso no circuito de campo estar efetuado o ajuste da LN;e) Aps o ajuste ligue a MCC como gerador alimentando uma carga. Verifique o coletor da MCC e anote o ocorrido;f) Gire levemente o parafuso de ajuste da LN observando o ocorrido, anote.

Fig. 4 - Identificao da linha neutra.2.4. RESULTADOS E CONCLUSESa) Faa um breve comentrio sobre a metodologia empregada.b) Propor outra metodologia para ajuste da LN.c) Porque necessrio o ajuste da linha neutra?d) Faa um comentrio sobre o ocorrido nos tens (e) e (f) efetuados nos procedimentos.

Fig.5 - Esquema de ligao

3. EXPERINCIA 03 - MEDIDA DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO DA MQUINA DE CORRENTE CONTNUA3.1. GENERALIDADESO ensaio de resistncia de isolamento tem o objetivo de verificar o comportamento do isolante com o decorrer do tempo. Assim tem-se previso de at quando o equipamento poder permanecer em funcionamento sob o aspecto isolante (a vida til funo do isolamento); importante tambm para verificar se o equipamento est em condies de entrar em operao.Fatores como elevao de temperatura, sobrecargas sofridas, isolao insuficiente entre bobinas, umidade e impurezas dentro da mquina influem na resistncia de isolamento.Se a mquina apresentar baixa resistncia de isolamento deve-se tomar as seguintes providncias:a) Limpeza com produtos apropriados,b) Bobinas - Se detectar umidade exces-siva, secar em estufa, fazer um rejuvenes-cimento (submeter o bobinado ao verniz isolante, para uma nova impregnao) e em casos extremos, rebobinar.3.2. O MEGGER um aparelho que serve para medir a resistncia de isolamento de equipamentos tais como transformadores, motores e geradores em geral.Princpio de funcionamento: uma fonte de tenso ligada em srie com um ampermetro, como a corrente registrada proporcional a resistncia a ser medida, a graduao do ampermetro feita diretamente em Ohm, ou M.3.3. PROCEDIMENTOS PARA MEDIES3.3.1. TERMINAISOs terminais positivo e negativo devem ser ligados s partes que se quer medir a resistncia de isolamento, o cabo Guard (se houver), deve ser ligado as partes que no esto em teste para escoar a corrente de fuga. Desta forma, esta no influe sobre as medidas; e sempre que possvel, o terminal positivo deve ser conectado a massa (carcaa) do equipamento.3.3.2. TENSO DE ENSAIOGeralmente os testes so executados com corrente contnua tenso de 500 a 1.000 [V]. O valor da resistncia pode diminuir um pouco com a tenso aplicada, contudo, para isolamento em boas condies e rigorosamente limpo e seco, o resultado do teste substancialmente o mesmo para qualquer tenso. Usualmente os fabricantes utilizam um limite de tenso definido por:UAC = (2.UN + 1000) UDC = 1.7 x UACOnde: - UN - Tenso nominal do motor em teste;- 1.7 - Fator multiplicativo que compara os valores AC com DC.Para mquinas normalmente empregadas, usar 75% deste valor.3.3.3. MTODOS COMUNS DE TESTEa) Teste de leitura imediata;b) Mtodo da resistncia versus tempo;c) Mtodo das tenses.3.3.4. NDICE DE ABSORO E POLARIZAOndice de absoro: a relao inversa entre as resistncias medidas aps 30 e 60 segundos, ou seja:IA = R60/R30ndice de polarizao: a relao entre as resistncias medidas aps 1 minuto e 10 minutos, ou seja:IP = R10/R1

CONDIES DE ISOLAMENTOABSOROPOLARIZAO

PERIGOSO -------------< 1,0

POBRE< 1,1< 1,5

REGULAR1,10 A 1,251,5 A 2,0

BOM1,25 A 1,402,0 A 3,0

3.3.5. RESISTNCIA MNIMA DE ISOLAMENTOO resultado mnimo pode ser considerado tomando como base a seguinte regra:

Onde: kVN - Tenso nominal da mquina expressa em kV.

3.4. PARTE PRTICAa) Anotar os dados de placa da mquina em ensaio na respectiva tabela.Tab. 1 - Dados de placa do motorGRANDEZAVALOR

V

kW

A

No

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

b) Medir a resistncia de isolamento entre:Tab. 2 - Valores das resistncias de isolamentoCampo Srie eMassaCampo Shunt e MassaArmadura e CamposArmadura e Massa

30 s

60 s

10 min

3.5. PERGUNTASa) Fazer um esquema ilustrativo da mquina de corrente contnua ilustrando as partes componentes que foram submetidas ao ensaio de resistncia de isolamento.b) Diante do exposto anteriormente e com relao ao ensaio de resistncia de isolamento, comentar os resultados obtidos no ensaio.c) Calcular o ndice de absoro e o ndice de polarizao, e a seguir, comparar com a tabela fornecida, para classificar as condies de isolamento.d) Citar outras formas prticas de se obter a medida da resistncia de isolamento de uma mquina eltrica.e) Quais os benefcios de se efetuar este ensaio?

4. EXPERINCIA 04 - LEVANTAMENTO DA CARACTERSTICA A VAZIO DA MQUINA DE CORRENTE CONTNUA4.1. GENERALIDADESEsta experincia tem como objetivo o levantamento da caracterstica a vazio da MCC, atravs da obteno da curva de saturao ascendente e descendente. Para tal, utiliza-se de uma mquina de corrente contnua com excitao independente funcionando como gerador vazio, acio-nado por uma mquina sncrona (como mquina primria), de forma a manter a velocidade constante no acionamento.A caracterstica a vazio obtida atravs da relao da tenso terminal a vazio em funo da corrente de excitao, ou seja:Eo = f (IEXC)

Se a mquina opera a vazio, obviamente no existe corrente circulando no circuito da armadura, o que implica a no existncia de queda de tenso por qualquer motivo (devido a impedncia ou reao da armadura, da mquina). Logo, a tenso nos terminais a prpria F.E.M. induzida.Como a velocidade n constante, tem-se Eo proporcional ao fluxo (), assim, comprova-se que a caracterstica vazio nada mais do que a curva de saturao da mquina. Devido ao magnetismo residual, a tenso inicial, mesmo com iexc = 0, apresenta um pequeno valor, denominado de tenso remanescente.Grandezas envolvidas:Eo- Tenso nos terminais do gerador;IEXC- Corrente de excitao;nN- Velocidade nominal;n'- Velocidade atual do sistema.

4.2. PREPARAOa) Montar o grupo MCC - MS conforme figura 1, que representa o esquema bsico de uma mquina de corrente contnua de excitao independente, funcionando como gerador vazio, acionado por uma mquina sncrona.

Fig.1 - Esquema geral do ensaio

b) Para a velocidade do sistema j definida, medir a tenso remanescente.c) Aumentar gradualmente a corrente de excitao do GCC, at seu valor nominal (300/600mA para 0,37/2kW), registrando na prxima tabela os valores de iexc e Eo.Quando chegar no limite da corrente de excitao, decrescer at o incio, registrando os mesmos valores.

Corrente de Excitao CrescenteE0 [ V ]

iexc [mA]

Tenso Remanescente: [ V ] Velocidade: [rpm]

Corrente de Excitao DecrescenteEo [ V ]

iexc [mA]

Velocidade: [rpm]OBS: 1 - Ao se aumentar ou diminuir a corrente de excitao, no voltar o reostato de campo para acertar os valores pr-definidos.2 - Se a velocidade do sistema no for a sncrona, os valores lidos de Eo devem ser corrigidos, referindo-se s condies nominais: Eo = E'o. nN/n'

4.3. QUESTESa) Justificar a existncia do fluxo remanescente e, no caso de uma mquina perd-lo, qual o recurso a se usar para operar como auto-excitada?b) No caso de no existir uma mquina primria para acionar o gerador de corrente contnua, possvel efetuar o ensaio de levantamento da caracterstica a vazio desta mquina? Como?c) Traar a curva a vazio do gerador em operao, mostrando, curvas ascendente, descendente e de saturao (mdia das duas).

GRANDEZAVALOR MCC

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

GRANDEZAVALOR MS

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

5. EXPERINCIA 05 - Levantamento das caractersticas de carga dos geradores de corrente contnua com excitao independente, shunt e srie.5.1. OBJETIVOSEstudar as consequncias da operao sob carga no gerador, seu circuito eltrico equivalente, e levantar as chamadas "Caractersticas de Carga" para todos os tipos de geradores, excluindo o compound. O conhecimento de tais curvas fundamental para a seleo adequada de um ou outro tipo de gerador.5.2. CURVAS CARACTERSTICAS DAS MQUINAS DE CORRENTE CONTNUA.As curvas caractersticas de uma mquina, so as curvas que mostram graficamente a relao de dependncia existente entre os valores que caracterizam o funcionamento da mesma. As que interessam ao funcionamento dos geradores de corrente contnua so:a) Caracterstica de magnetizao;b) Caracterstica interna;c) Caracterstica externa;d) Caracterstica de regulao.A caracterstica de magnetizao representa a relao existente entre a corrente de excitao e a tenso dos bornes da mquina, quando esta funciona em vazio. Por esta razo, denomina-se tambm de caracterstica em vazio. Esta curva mostra as qualidades do sistema indutor da mquina.A caracterstica interna representa a relao entre a tenso nos terminais da carga e a corrente de excitao, mantendo-se fixos os valores da velocidade e da corrente de carga. A caracterstica interna de mesma natureza da caracterstica a vazio, porm com um deslocamento devido a carga aplicada. A caracterstica externa representa a relao existente entre a tenso e a corrente que a mquina fornece a um circuito externo, isto , quando funciona com cargas. Por esta razo, chamada tambm de caracterstica com carga. Esta curva mostra as qualidades do sistema induzido da mquina. A caracterstica de regulao representa a variao dos valores da corrente de excitao na mquina com carga, para que a tenso nos bornes da mesma se mantenha constante. Esta curva mostra tanto as qualidades do sistema indutor como as do induzido.As mquinas de corrente contnua, conforme o tipo de excitao existente, apresentam um comportamento especfico, representado pelas caractersticas da prpria excitao. Por esta razo, estas caractersticas so de suma importncia para o estudo do comportamento de tais mquinas. No decorrer do projeto de uma mquina, essas curvas so levantadas por meio de ensaios executados.5.3. PREPARAOa) Anotar as caractersticas de placa da mquina de corrente contnua.

GRANDEZAVALOR MCC

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

b) Relacione os equipamentos utilizados para a realizao do ensaio.5.4. PROCEDIMENTOa) Montar o grupo Motor de Induo-Gerador de Corrente Contnua (MIT/GCC), alimentando o campo desta ltima como auto-excitada shunt (como ilustra a figura 1), em seguida insira carga no gerador.Conexo do Campo-Shunt:

Fig. 1 - Montagem do gerador como auto-excitado shunt.b) Mantendo-se a corrente de carga, para cada carga acionada, anotar na tabela 1 as tenses [V] e correspondentes correntes de excitao [mA].Tab. 1 - Caracterstica InternaICG =_______ [A]iEXC [mA]Tenso [V]

c) Mantendo-se a corrente de excitao constante, para cada carga adicionada anotar na tabela 2, os valores de tenso [V] e de corrente de carga (ICG) em [A].Tab. 2 - Caracterstica ExternaiEXC = _______ [mA]ICG [A]Tenso [V]

d) Mantendo-se constante a tenso UAH, para cada carga adicionada, anotar na tabela 3 os valores de corrente de carga e de corrente de excitao (iEXC).Tab. 3 - Caracterstica de RegulaoTenso (UAH) = _________ [V]iEXC [mA]ICG [A]

e) Montando o grupo motor de induo-gerador de corrente contnua (MIT/GCC), alimentando o campo desta ltima como auto-excitado srie, como ilustra a figura 2.

Conexo do Campo Srie

Fig.2 - Montagem do gerador como auto-excitado srie.

f) Anotar para cada carga adicionada os valores de corrente de carga e de tenso na tabela 4.

Tab. 4 - Gerador Srie

ICG [A]Tenso [V]

5.5. Anlise E QUESTESa) Com relao ao ponto D da caracterstica externa do gerador shunt, por que o mesmo no coincide com a origem? Por que a denominao de corrente de curto-circuito para tal ponto?b) Discutir o efeito da variao da velocidade para as caractersticas interna, externa e de regulao, ilustrando graficamente.c) Analisar o problema da queda de tenso nas escovas, ilustrando as caractersticas de uma escova de carvo. Que vantagem tem a escova de cobre sobre a de carvo, e por que as de carvo so usadas quase que universalmente. Qual o valor normalmente adotado nos clculos para queda de tenso por escova? d) Como se pode corrigir o inconveniente e caracterstico enfraquecimento do gerador shunt (queda de tenso). Como se ligam as espiras adicionais e em que se diferenciam das espiras do campo shunt?e) Baseado nas caractersticas dos gera-dores estudados, analisar suas aplicaes.f) Qual o efeito da iEXC nos geradores auto-excitados shunt, no que se refere a sua influncia na queda por reao da armadura e Ra.Ia, para as caractersticas obtidas ?g) Assim como foi analisado o problema da linha de resistncia de campo para o gerador shunt, faa o estudo para o gerador srie.h) Construir a caracterstica interna, externa e de regulao do gerador auto-excitado shunt.i) Construir a caracterstica externa do gerador auto-excitado srie.

Fig. 3- Esquema geral do ensaio6. EXPERINCIA 06 - CARACTERSTICAS DOS GERADORES DE CORRENTE CONTNUA COMPOUND6.1. OBJETIVOSDemonstrar o funcionamento dos geradores de corrente contnua com excitao composta (compound). Este gerador, pode ser considerado como a unio dos geradores auto-excitados. Desta forma, existem dois campos magnticos distintos, o srie e o paralelo (shunt), que so enrolados conjuntamente em cada pea polar, como mostra a figura 1.

Fig. 1 - Gerador Compound

6.2. PREPARAOa) Anotar as caractersticas da MCC.b) Relacione os equipamentos utilizados para a realizao deste ensaio.6.3. EXECUOa) Montar o grupo motor de induo - gerador de corrente contnua (MIT/GCC) conforme a (figura 3), alimentando o campo como auto-excitado compound adi-tivo, shunt curto, como indica a figura 2.

Fig. 2 - Compound aditivo-shunt curtob) Acionar o gerador em vazio e verificar o amorsamento para o shunt (anotar a tenso no quadro de valores para Icg = 0).c) Ligar uma das resistncia e verificar como foi efetuada a ligao do campo srie, atravs do indicado no voltmetro.d) Inverter a ligao do campo srie, e, para a mesma carga observar o voltmetro.e) Comparando as indicaes do volt-metro pelos itens (d) e (e), verificar em que condies teremos compound aditivo.f) Para a condio aditiva, colocar carga e anotar:

Icg [A]

Ua [V]

g) Inverter a ligao para obter a condio subtrativa completando a tabela abaixo:Icg [A]

Ua [V]

6.4. GUIA DE ANLISEa) Traar a caracterstica externa para o compound aditivo.b) Traar a caracterstica externa para o compound subtrativo.c) Comparar as caractersticas obtidas com as dos geradores srie e shunt.d) Comentar a respeito das curvas obtidas (compound)6.5. PERGUNTAS E PROBLEMASa) Porque os efeitos de afastar ou de trazer a curva caracterstica interna dos geradores compound subtrativos e aditivos respectivamente?b) Comente sobre o grau de compoundagem de um gerador. Ilustre.c) Analisar a influncia do compound aditivo e subtrativo na caractersticas de regulao.d) Qual a diferena nas caractersticas externas se efetuar shunt longo ou shunt curto. Por que? comun no considerar tal efeito?

Fig. 3 - Esquema geral do ensaio

7. EXPERINCIA 07 - caractersticas dOS motores de corrente contnua shunt e srie7.1. OBJETIVOSAnalisa-se o funcionamento dos motores de corrente contnua excitao shunt e srie, em funo de curvas relacionando suas grandezas caracters-ticas. As curvas levantadas em funo destas caractersticas, tais como M = f (n), M = f (IA) e n = f (IA), fornecem impor-tantes parmetros a serem utilizados nos dimensionamentos de sistemas de acionamentos das mquinas eltricas.De posse destas curvas, pode-se identificar e classificar os Motores de Corrente Contnua, pois estas so caractersticas de cada mquina; assim como proporcionar um acompanhamento em prticas de manuteno.7.2. PREPARAOAnotar as caractersticas da Mquina de Corrente Contnua e da Mquina Sncrona a serem usadas no ensaio.GRANDEZAVALOR (MCC)

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

GRANDEZAVALOR (MS)

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

7.3. EXECUO7.3.1MOTOR SHUNTa) Efetuar as ligaes dos esquema da Figura 1.

Conexo do Campo-Shunt

Figura 1 - Esquema de ligaes para MCC Shunt

b) Partir o MCC com a mquina sncrona, alimentando uma carga resistiva, porm, inicialmente a excitao desta deve estar zerada (iexc = 0); preencher a tabela 1 a seguir para vrios valores de iexc da MS.

c) d = _____ [m] MOTOR SHUNT

IA [A]n [rpm]P [Kg]M [N.m]

OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m7.3.2. MOTOR SRIEAlterar a conexo do MCC para srie, conforme ilustra a figura 2.

Conexo do Campo Srie

Fig. 2 -Esquema de ligao para MCC Srie.

a) Partir o MCC, tomando o cuidado de manter a MS com carga, ou seja, manter um valor de iexc desta.b) Promover algumas variaes na carga da MS (iexc), obtendo-se pontos necessrios para traar as curvas caractersticas.

d = _____ [m] MOTOR SRIE

IA [A]n [rpm]P [Kg]M [N.m]

OBS.: 1N.m = 9,81 Kg.m

7.4. ANLISE E QUESTESa) Traar as curvas M = f (n), M = f (IA) e n = f (IA), para os dois tipos de motores.b) Com relao a tais caractersticas, citar aplicaes para este motores.c) Analisar o comportamento do motor srie com relao a carga.d) Determinar a regulao de velocidade para o motor shunt para IA = 1.7 ou 5,6 A, conforme a MCC utilizada (dado de placa). e) Qual a diferena fundamental em termos de velocidade entre o motor srie e shunt?f) Demonstrar matematicamente porque na partida a corrente fica muito elevada e quais as tticas para contornar este problema.

Fig.3 - Esquema total de ligao

8. EXPERINCIA 08 - CARACTERSTICAS DOS MOTORES COMPOUND8.1. OBJETIVOSAnalisa-se as caractersticas do motor com excitao compound, o qual constitudo por dois enrolamentos responsveis pela produo do campo, tal como nos geradores, sendo assim, podem ser divididos em compound aditivo ou compound subtrativo.8.2. PREPARAOa) Anotar os dados de placa das mquinas a serem utilizadas neste ensaio, bem como a relao de todo o material.8.3. EXECUOa) Montar o conjunto Motor de Corrente Contnua - Mquina Sncrona (figura 2), ligando a excitao da MCC conforme a figura 1.

Fig. 1 Ligao compound

b) Verificando a condio de compound aditivo, colocar carga, para diversos valores, completando a tabela abaixo.Tab. 1 - Caractersticas motor Compound Aditivod = _____ [m] MOTOR ADITIVO

IA [A]n [rpm]P [Kgf]M [N.m]

c) Para a condio subtrativa, tomando o cuidado de curto-circuitar o campo srie na partida, anote na tabela 2 os diversos valores de carga adicionada.Tab. 2 - Caractersticas motor Compound Subtrativod = _____ [m] MOTOR SHUNT

IA [A]n [rpm]P [Kgf]M [N.m]

8.4. GUIA DE ANLISEa) Construir as curvas n x IA e M x IA, para o motor compound aditivo.b) Idem para a condio subtrativa.c) Comparar as curvas do aditivo com as obtidas para o mesmo motor sob operao como shunt e srie.d) Idem para a condio subtrativa.e) Atravs das curvas obtidas (compound), destaque algumas aplicaes para os motores ensaiados.f) Determinar a regulao de velocidade dos motores compound aditivo e subtrativo para IA = 1,7/5,6 A, (dado de placa). Comparar com o resultado obtido para o mesmo motor operando como shunt.8.5. PERGUNTASa) Analisar, fazendo um esboo, sobre a caracterstica M x IA para a condio subtrativa.b) O que poderia afetar sobre uma maior ou menor inclinao da caracterstica n x IA, para motores compound aditivo ?c) Fazer um resumo, sobre as vantagens do motor compound aditivo, em relao aos motores srie e shunt.d) O que vem a ser o termo shunt estabilizado.

Fig. 2 - Esquema total de ligao

9. EXPERINCIA 09 - CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES DE CORRENTE CONTNUA9.1. OBJETIVOSDevido as suas caractersticas, os motores de C.C. so os que apresentam melhores condies para o controle de velocidade, o que os torna indispensveis em alguns casos.Este ensaio tem como objetivo analisar e comparar os diversos mtodos de controle atravs dos resultados obtidos e de suas principais aplicaes.9.2. PREPARAOA equao de velocidade de um motor C.C. dada abaixo:

esta forma, existem trs maneiras para a variao de velocidade:1 - Controle de tenso (variao de UA);2 - Controle reosttico (variao do R);3 - Controle de campo (variao do ).a) Anotar a relao de material utilizado para a realizao deste ensaio.b) Anotar os dados de placa das mquinas utilizadas:

Tab. 1 - Motor de Corrente ContnuaGRANDEZAVALOR (MCC)

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

Tab. 2 - Mquina Sncrona

GRANDEZAVALOR (MS)

V

kW

A

rpm

Iexc

Vcampo

FAB/MOD

9.3. EXECUO9.3.1. CONTROLE DE CAMPOa) Conectar os bornes do motor C.C. como auto-excitado shunt conforme mostra a figura 1.

Fig. 1 - Ligao Shunt.b) Montar o conjunto MCC - MS - Carga Resistiva (fig. 2). Ligar o motor (com auxlio do reostato de partida), e coloc-lo em operao com tenso e fluxo nominais.

Fig. 2 - Esquema geral do conjunto com carga resistiva.Dar carga mnima no motor. Estando o conjunto em operao, atuar no reostato de campo, anotando os valores na tabela 3:

Tab. 3 - Controle de campoiexc [mA]

n [rpm]

IA [A]

9.3.2. CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVS DA VARIAO DA TENSO DE ARMADURA.O mtodo atualmente mais utilizado para variao da tenso de armadura atravs de conversores estticos CA/CC, os quais vem a substituir o sistema WARD-LEONARD. O princpio de funcionamento de ambos o mesmo.a) Montar o conjunto WARD-LEONARD como mostra a figura 3.

Fig. 3 - Sistema WARD-LEONARD.b) Ligar o conjunto fazendo com que o motor parta com tenso baixa. Em seguida, aumentar a tenso aplicada no motor. Para diversos valores de tenso, medir e anotar os valores da tabela 4:Tab. 4 - Controle WARD-LEONARD.UA [V]

iexc [mA]

n [rpm]

IA [A]

9.4. GUIA DE ANLISEa) Traar a curva n = f (iexc) e IA = f (Iexc).b) A partir das curvas, descreva porque a corrente IA aumenta com a reduo de Iexc.c) Traar a curva n= f (UA).d) Comparar a eficincia do controle dos dois mtodos utilizados, para os quais foram traadas as curvas.9.5. PERGUNTASa) Em rpidas palavras responder para o controle reosttico:- Por que o Torque continua inalterado?b) Por que o controle de tenso pode permitir em alguns casos a partida de um motor sem o reostato demarrador?c) Em que condies a anlise efetuada para um motor shunt pode ser aplicada a um compound aditivo?d) No controle WARD-LEONARD, o que acontece com a potncia desenvolvida e o torque durante e aps o perodo transitrio, para uma diminuio de UA.e) Por que para este sistema, as respostas so bastantes rpidas?f) O que vem a ser a ao recuperadora do sistema WARD-LEONARD.g) Quando os dois tipos de controle de velocidade so usados e qual a faixa de velocidade recomendada para cada um deles? Por que?h) Qual o incoveniente no controle reosttico?- Idem para Potncia Eltrica.- Por que a Potncia Mecnica diminui?- Idem para o Rendimento.

9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

MARTINS, D. C.; BARBI, I. Conversores CC-CC Bsicos No-Isolados. 3. ed. Florianpolis: Edio dos autores, 2008.BARBI, I. Eletrnica de potncia. 5. ed. Florianpolis, 2008.CAMPONOGARA, D. Notas de aula de Eletrnica de Potncia II. UNIJU. Iju. 2012.SCRIBD. Modulao PWM. Disponvel em: Acesso em 15 novembro 2012.SCRIBD. Um circuito de driver isolado para IGBT e Mosfet. Disponvel em: Acesso em 15 de novembro de 2012.FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet do IRF840, 2002. Disponivel em: . Acesso em: 15 novembro 2012.INTERNATIONAL RECTIFIER. Datasheet 15ITH06, 2006. Disponivel em: . Acesso em: 15 novembro 2012.TEXAS INSTRUMENTS. Datasheet SG3524, 2003. Disponivel em: . Acesso em: 15 novembro 2012.FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet do 2N2222, 2002. Disponivel em: . Acesso em: 15 novembro 2012.FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet do BD139, 2000. Disponivel em: . Acesso em: 15 novembro 2012STMicroelectronics. Datasheet do BD140, 1997. Disponivel em: . Acesso em: 15 novembro 2012

2

partida