relatório de maquinas 1

8/18/2019 Relatório de Maquinas 1

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1. Objetivo

Compreender o princípio de funcionamento dos Geradores de corrente continua sem carga.

2. Introdução Teórica

Máquina de corrente contínua é uma máquina capaz de converter energia mecânica emenergia elétrica (gerador) ou energia elétrica em mecânica (motor). A energia elétricautilizada o!e em dia na distri"ui#$o e transporte da mesma é a corrente alternada% porém osmotores de corrente contínua t&m tradicionalmente grandes aplica#'es nas indstrias sendoque% s$o eles que permitem varia#$o de velocidade como de uma esteira ou de um com"oiopor eemplo. Atualmente componentes eletr*nicos de tens$o alternada !á s$o capazes decontrolar a velocidade do motor assíncrono facilmente e pelo seu menor custo e recursos deaplica#$o est$o su"stituindo os motores de corrente contínua na maior parte das aplica#'es.

2.1. Partes Constituintes de Máquina de Corrente Contínua

Figura 01 – Máquina de Corrente Contínua Elementar Rotor ar!adura"+arte girante% montada so"re o eio da máquina% construído de um materialferromagnético envolto em um enrolamento camado de enrolamento dearmadura e o anel comutador. ,ste enrolamento suporta uma alta corrente emcompara#$o ao enrolamento de campo e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia.

#ne$ Co!utador -esponsável por realizar a invers$o adequada do sentido das correntes quecirculam no enrolamento de armadura% constituído de um anel de materialcondutor% segmentado por um material isolante de forma a fecar o circuito entre

cada uma das "o"inas do enrolamento de armadura e as escovas no momentoadequado. anel é montado !unto ao eio da máquina e gira !unto com amesma. movimento de rota#$o do eio produz a comuta#$o entre os circuitosdos enrolamentos.

%stator Ca!&o ou e'citação"+arte estática da máquina% montada em volta do rotor% de forma que o mesmopossa girar internamente. /am"ém é constituído de material ferromagnético%envolto em um enrolamento de "aia pot&ncia camado de enrolamento decampo que tem a fun#$o apenas de produzir um campo magnético fio parainteragir com o campo da armadura. ,m algumas máquinas comercializadas nomercado é possível encontrar enrolamentos de compensa#$o que tem comofun#$o compensar o efeito desmagnetizante da rea#$o de armadura eenrolamentos de comuta#$o que tem como fun#$o diminuir o faíscamento noanel comutador.

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%scovas+e#as de carv$o responsáveis por conduzir a energia para o circuito do rotor.

2.2. Princí&io de (unciona!ento

2.2.1. O&erando co!o )erador de corrente contínua1uando se trata de um gerador% a energia mecânica é suprida pela aplica#$o deum torque e da rota#$o do eio da máquina% uma fonte de energia mecânica podeser% por eemplo% uma tur"ina idráulica% uma tur"ina e2lica% etc. A fonte de energia mecânica tem o papel de produzir o movimento relativo entreos condutores elétricos dos enrolamentos de armadura e o campo magnéticoproduzido pelo enrolamento de campo e desse modo% provocar uma varia#$otemporal da intensidade do mesmo% e assim pela lei de 3arada4 induzir umatens$o entre os terminais do condutor.5esta forma% a energia mecânica fornecida ao eio% é armazenada no campo

magnético da máquina para ser transmitida para alimentar alguma cargaconectada 6 máquina.

2.2.2. O&erando co!o Motor de corrente contínua7o caso de motores% o funcionamento é inverso8 energia elétrica é fornecida aoscondutores do enrolamento da armadura pela aplica#$o de uma tens$o elétricaem seus terminais pelo anel comutador (coletor)% fazendo com que se circule umacorrente elétrica nesse enrolamento que produz um campo magnético noenrolamento da armadura.Como o corpo do estator é constituído de materiais ferromagnéticos% aoaplicarmos tens$o nos terminais do enrolamento de campo da máquina temosuma intensifica#$o dos campos magnéticos no mesmo e% portanto% a produ#$o dep2los magnéticos (7orte e 9ul) espalados por toda a etens$o do estator.+ela atua#$o do anel comutador que tem como fun#$o alternar o sentido decircula#$o da corrente no enrolamento da armadura% quando aplicamos umatens$o no comutador% com a máquina parada% a tens$o é transferida aoenrolamento da armadura fazendo com que se circule uma corrente pelo mesmo oque produz um campo magnético e outros pares de p2los no enrolamento daarmadura. A orienta#$o desse campo% ou se!a% a posi#$o do p2lo norte e sul permanece fia%simultaneamente temos uma tens$o elétrica aplicada no enrolamento de campono estator% assim% aos termos a intera#$o entre os campos magnéticos daarmadura no rotor e do campo no estator% os mesmos tentar$o se alinar% ou se!a%

o p2lo norte de um dos campos tentará se aproimar do p2lo sul do outro.Como o eio da máquina pode girar% caso os campos da armadura e do estatorn$o este!am alinados% surgirá um "inário de for#as que produzirá um torque noeio% fazendo o mesmo girar. Ao girar% o eio gira o anel comutador que é montadoso"re o eio% e ao girar o anel comutador muda o sentido de aplica#$o da tens$o%o que faz com que a corrente circule no sentido contrário% mudando o sentido docampo magnético produzido. Assim% ao girar o anel comutador muda a posi#$o dos p2los magnéticos norte esul do campo da armadura e como o campo produzido pelo enrolamento decampo no estator fica fio% temos novamente a produ#$o do "inário de for#as quemantém a mudan#a dos p2los e consequentemente o movimento do eio damáquina.

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2.*. C$assi+icação das !áquinas de corrente contínua se)undo a!aneira co!o se a$i!enta a !áquina

2.*.1 %'citação inde&endente ou se&arada

7esta configura#$o o circuito de ecita#$o da máquina é alimentado por umafonte adicional independente ou separada da fonte de corrente contínua quealimenta a armadura. ,m geral o enrolamento de campo que produz a ecita#$oé constituído de condutores que n$o suportam grandes correntes% pois a ecita#$oem geral utiliza correntes "aias para produzir o campo magnético emcompara#$o com as correntes que circulam no enrolamento de armadura. A"aiopode ser o"servado um circuito equivalente de um gerador cc com ecita#$oindependente8

3igura ;: < Circuito ,quivalente de um Gerador CC em ecita#$o independente

2.*.2 %'citação s,rie circuito do enrolamento de campo que produz a ecita#$o está em sériecom o circuito de armadura% sendo assim necessário apenas uma fontepara alimentar o circuito de campo e da armadura. Como neste caso acorrente que circula no enrolamento de campo que produz a ecita#$o é amesma corrente que circula no enrolamento da armadura% é necessário umenrolamento pr2prio para o circuito de ecita#$o% capaz de suportarcorrentes relativamente altas da armadura. A"aio pode ser visto o circuitoequivalente de um motor cc em série8

3igura ;= < Motor CC com ecita#$o em série

2.*.* %'citação s-unt ou e! derivação circuito do enrolamento de campo que produz a ecita#$o está em paralelo ouem deriva#$o com o circuito de armadura. 7esta configura#$o% é necessáriopenas uma fonte de corrente contínua para alimentar o circuito de armadura e decampo% pois am"os os circuitos est$o em paralelo. Como o enrolamento decampo está em paralelo ou em deriva#$o com o circuito de armadura% é possívelutilizar o mesmo tipo de condutor do caso de ecita#$o independente. A"aio

pode ser visto o circuito equivalente de um motor cc com ecita#$o em paralelo8

=


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3igura ;> < Motor CC com ecita#$o em paralelo

2.*. %'citação Co!&ostaCom dois enrolamentos de ecita#$o% um em série e outro em deriva#$o% podendoeistir o esquema de liga#$o longo ou curto e composto aditivo ou su"trativo.7este esquema de liga#$o utiliza?se uma com"ina#$o da ecita#$o série e sunt%de forma a aproveitar os "enefícios de am"as as liga#'es. ,m muitas aplica#'eso enrolamento série é utilizado para compensar o efeito desmagnetizante da

rea#$o de armadura. A"aio pode ser o"servado o circuito equivalente de ummotor cc com ecita#$o composta (curta)8

3igura ;@ < Motor CC com ecita#$o composta (curta)

>


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*. Circuitos %$,tricos

*.1 Circuito Para a Medição da Resist/ncia dos %nro$a!entos de

#r!adura

*.2 Circuito &ara a Medição da Resist/ncia do %nro$a!entos 0erie e

do %nro$a!ento de Inter&o$o

*.* Circuito Para a %nro$a!ento do Indutor

. Materia$ ti$iado;0 Motor esquilo;0 Modulo de alimenta#$o 5 0;:B0;0 Modulo de medida 5 0;:B:

@


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3. Procedi!entos

3.1 Medição da Resist/ncia dos %nro$a!entos de #r!adura0) +repare o estator da máquina corrente continua completo com rotor e de

comutador e escovas.:) 3a#a as cone'es do circuito mostrado no diagrama topográfico deste

eperimento.=) +repare o modulo de alimenta#$o 5l.0;:B0 para uma tens$o 5C variável ;B

D0: Amp (seletor Ecod.E na posi#$o FdE e manopla se controle a ;)>) +repare no modulo de medida 5 0;:B: o voltímetro e amperímetro para

medi#'es em 5C = o"serve as polaridades (une o H para cone'es positivas)@) Ative o modulo de alimenta#$o e alimente o circuito de armadura com os

valores da ta"ela e para cada um deles fa#a a medi#$o da voltagem da

armadura I conectando o voltímetro entre os segmentos de comutador

colocados coma as escovas (A0 e A:).J) 5epois de ter registrado a temperatura do am"iente escreva os valores

medidos na ta"ela.

3.2 Medição da Resist/ncia do %nro$a!entos 0erie e do %nro$a!ento

de Inter&o$o0) 3a#a as cone'es do circuito mostrado no diagrama topográfico deste

eperimento.:) +repare o modulo de alimenta#$o 5l.0;:B0 para uma tens$o 5C variável ;B

D0: Amp (seletor EcodE na posi#$o FdE e manopla se controle a ;)=) +repare no modulo de medida 5 0;:B: o voltímetro e amperímetro para

medi#'es em 5C o"serve as polaridades (une o H para cone'es positivas)>) Ative o modulo de alimenta#$o e alimente o circuito (composto dos

enrolamentos series de ecita#$o compensada 50 e

interpole o enrolamento de K0?K:) com os valores da corrente da ta"ela e

para cada um deles fa#a a medi#$o da voltagem I nas termina#'es dos tr&s

enrolamentos% deslocando o voltímetro adequado.@) 5epois de ter registrado a temperatura do am"iente escreva os valores

medidos na ta"ela.

3.* %nro$a!ento do Indutor 0) 3a#a as cone'es do circuito mostrado no diagrama topográfico deste

eperimento.:) +repare o modulo de alimenta#$o 5l.0;:B0 para uma tens$o 5C variável ;@

D@ Amp (seletor EcodE na posi#$o FdE e manopla se controle a ;).=) +repare no modulo de medida 5 0;:B: o voltímetro e amperímetro para

medi#'es em 5C o"serve as polaridades (une o H para cone'es positivas).>) Ative o modulo de alimenta#$o e alimente o circuito do enrolamento de

ecita#$o separados 30:H 3@J com os valores de corrente da ta"ela e para

cada um deles fa#a a media#$o da voltagem I nas termina#'es do

enrolamento.@) 5epois de ter registrado a temperatura do am"iente escreva os valores

medidos na ta"ela.

J


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4. Tabe$as e Cá$cu$os

4.1 Medição da Resist/ncia dos %nro$a!entos de #r!adura

taL @N

Cálculo da média aritmética8

∑ R=(0,4+0,4+0,33+0,325+0,32)5

=0,35OHM

4.2 Medição da Resist/ncia do %nro$a!entos 0erie e do %nro$a!ento de

Inter&o$o

taL@N

Cálculo

da média aritmética8

∑ Rd12=(0,08+0,1+0,1+0,1+0,1)

5=0,096OHM

∑ Rd34=(0,4+0,3+0,4+0,25+0,24)

5=0,318OHM

∑ R

b12

=(0,4+0,35+0,33+0,3+0,32)

5=0,34OHM

I #" 5" R O6M"

1 ;%> ;%>

2 ;%B ;%>

* 0%; ;%==

0%= ;%=:@

3 0%J ;%=:

∑ R 78*33

I #"

d1

2 5"

Rd12

O6M"

d3

4 5"

R

d34O6M"

b1

2 5"

R

b12O6M"

1 ;%;B ;%;B ;%> ;%> ;%> ;%>

2 ;%: ;%0 ;%J ;%= ;% ;%=@

* ;%= ;%0 ;%B ;%> 0%; ;%==

;%> ;%0 0%; ;%:@ 0%: ;%=

3 ;%@ ;%0 0%: ;%:> 0%J ;%=:

∑ Rd1 78794 ∑ Rd3 78*1: ∑ Rb1 78*

ta;


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4.* %nro$a!ento do Indutor

taL@N

Cálculo da média aritmética8

∑ R=(43,33+40,00+35,56+37,50+36,67+38,89)6

=38,66OHM


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:. #ne'os

:.1 (otos durante o &rocesso da !edição da resist/ncia dos

enro$a!entos de ar!adura

:.2 (otos durante o &rocesso da !edição da resist/ncia do

enro$a!ento serie e do enro$a!ento de inter&o$o

O


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:.* (otos durante o &rocesso do enro$a!ento do indutor

0;


11/12

00


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9. >ib$io)ra+ia

0. P9Q% Rrving ionel. Máquinas elétricas e transformadores. /radu#$o de8 3elipe uís5aielo e +erc4 Ant*nio 9oares. edi#$o. ,ditora Glo"o8 +orto Alegre% 0OB:SJJ pg.

2. 5, /-% Dincent. 3undamentos de máquinas elétricas. /radu#$o de8 nofre de Andrade Martins. ,di#$o.,ditora /C8 -io de Taneiro8 /ravessora do uvidor% 00.0OO;S@=O pg.

3. WIKIPEDI. Máquina de Corrente Contínua !online". Di#$oní%el na Internet %ia &'()

*tt$)++$t.,i-i$edia.org+,i-i+MC31quina/de/orrente/ontC3Dnua.

e##ado em) 2+03+201.

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