Universidade Federal do Pampa (Campus Alegrete)

RELATRIO DE AULA PRTICA - GERADOR DE CORRENTE

CONTNUA

Alunos:

Eduardo Stker

Jackson Samuar Gabe

Professor:

Prof. Rodrido Padilha Vieira

Alegrete, 2012

1. Introduo

A mquina de corrente contnua uma mquina muito verstil tendo seu uso

muito disseminado na indstria. O que valoriza ainda mais o estudo de suas

caractersticas externas e operacionais.

Os experimentos que so descritos neste relatrio tem por objetivo apresentar as

partes componentes da mquina e identificar seus terminais, assim podendo identificar a

carcaa, peas polares, ncleo de armadura, enrolamento de armadura, comutador,

escovas e porta-escovas e enrolamento de campo. Tambm fazer a identificao da

linha neutra e posicionar as escovas na mesma, para que a mquina tenha uma

comutao perfeita.

Com a mquina CC com excitao independente, operando como gerador a

vazio, o objetivo fazer o levantamento de suas caractersticas, atravs da obteno da

curva de saturao ascendente e descendente. Para isso utilizado uma mquina

sncrona como mquina primria mantendo a velocidade constante no acionamento.

Tambm para estudar as consequncias da operao sob carga, seu circuito

eltrico equivalente e levantar as caractersticas de carga para os geradores de excitao

independente e shunt, fez-se a operao da mquina, sob carga, nessas duas

configuraes. Curvas obtidas so importantes para a seleo adequada de um ou de

outro tipo de gerador. [1][2]

2. Desenvolvimento Terico

Gerador CC

O propsito do gerador produzir uma tenso CC por converso de energia

mecnica em energia eltrica. A diferena entre os tipos de geradores surge na maneira

pela qual produzida a excitao do enrolamento de campo polar.

Gerador-Shunt

Quando a excitao produzida por um enrolamento de campo conectado

atravs de toda (ou quase toda) a tenso de linha produzida entre as escovas da

armadura, o gerador CC chamado gerador-shunt visto na Figura 1.

Fig.1. Circuito esquemtico completo para gerador-shunt

O rotor da armadura representado (contido num retngulo de linhas

interrompidas) por: uma fonte de fem, Eg, uma resistncia Ra, do enrolamento da

armadura: e uma resistncia Rb, das escovas de carvo e resistncia de contato das

escovas deita com a armadura girante. Todo o circuito da armadura consiste da

armadura e dois enrolamentos opcionais, o enrolamento de compensao, RC e o

enrolamento dos interpolos, Ri, localizados no estator. Assim, a poro do circuito da

armadura que gira vista dentro do retngulo, e a poro do circuito da armadura que

est fixa no estator est fora do retngulo.

A ttulo de simplificao, todas as resistncias-srie no circuito da armadura

podem ser adicionadas e englobadas numa nica resistncia, Ra, denominada resistncia

do circuito da armadura. No circuito equivalente do gerador shunt visto na figura 2, o

circuito da armadura consiste de uma fonte de fem, Eg, e de uma resistncia do circuito

de armadura, Ra, daqui por diante denominada simplesmente de resistncia da

armadura.

Fig.2. Circuito equivalente gerador shunt

O circuito de campo de um gerador-shunt est em paralelo com o circuito da

armadura e, consiste de um enrolamento de campo shunt executado sobre os ncleos

polares estacionrios e um reostato de campo.

Nota-se que o gerador shunt, quando carregado composto de trs circuitos

paralelos: circuito da armadura, circuito de campo e circuito da carga. Como fonte

bsica de fem e corrente a armadura, o circuito equivalente da figura 2 leva a relao

de corrente da equao 1.

Onde: Ia a corrente de armadura produzida na mesma direo que a tenso gerada;

If a corrente de campo no circuito de campo;

IL a corrente de carga.

Para os trs circuitos em paralelo, por definio, existe a mesma tenso atravs

da armadura, do campo, e do circuito de carga, representado pela equao 2:

Onde: Va a tenso nos terminais da armadura;

Vf a tenso atravs do circuito de campo

VL a tenso atravs da carga

Gerador Srie

Quando a excitao produzida por um enrolamento de campo ligado em srie

com a armadura, de modo que o fluxo produzido funo da corrente da armadura e da

carga, o gerador CC chamado gerador srie. P diagrama esquemtico do gerador srie

visto na figura 3. O campo srie excitado apenas quando a carga ligada

completando o circuito. Como o enrolamento deve suportar toda a corrente da

armadura, construdo com poucas espiras de fio grosso. Como no caso precedente, o

enrolamento de compensao, RC, localizado sobre os polos, e o enrolamento

interpolar,Ri, esto includos em srie com o enrolamento da armadura, RW, da

armadura girante que produz uma fem, Eg.

Fig.3. Gerador srie esquema completo.

O circuito equivalente sob carga de um gerador srie visto na figura 4. Nota-se

que a corrente no enrolamento do campo srie IS controlada por um resistor em

paralelo de ajuste, Rd, que providencia um ajuste de excitao do campo srie, da

mesma maneira que o reostato num gerador shunt. Deve-se notar que, ao contrrio do

gerador-shunt, cuja excitao de campo virtualmente (para fins de comparao)

independente da carga, a excitao do campo srie depende primariamente da

magnitude da resistncia da carga. Assim, a resistncia de ajuste Rd serve apenas para

providenciar pequenos ajustes na excitao do campo srie num gerador srie.

Fig.4. Equivalente gerador srie.

A corrente do gerador srie nica para todo o circuito, assim a relao de

tenso do gerador srie expressa atravs da equao 3:

Onde: Va a tenso atravs da armadura;

VL a tenso na carga;

ISRS a queda de tenso no campo srie.

Gerador Com Excitao Independente

Um mtodo de classificao dos geradores CC est baseado no modo de excitar

o enrolamento de campo para produzir os necessrios ampres-espiras e fmm por polo,

requeridos para gerar uma tenso. Assim, possvel para qualquer gerador CC produzir

a tenso e a corrente CC com suficiente magnitude para excitar seu prprio campo, tal

excitao denominada de autoexcitao.

Quando, um ou mais campos so ligados a uma fonte de tenso CC separada,

que independente da tenso da armadura do gerador, este denominado gerador com

excitao independente.

Dois geradores com excitao independente so vistos na figura 5. O arranjo do

circuito da figura 5(a) mostra o campo shunt ligado a um potencimetro e a uma fonte

CC, que independente da tenso da armadura. Como o campo no mais excitado

pela tenso da armadura, a corrente da armadura igual corrente de carga. D a mesma

maneira a tenso da armadura a mesma tenso na carga, admitindo resistncia nula nas

linhas de transmisso.

(a) Excitao separada, campo shunt

usando potencimetro.

(b) Excitao separada, campo shunt

operao composta.

Fig.5. Geradores com excitao independente.

A conexo do potencimetro na figura 5(a) permite um ajuste em zero da corrente de

campo shunt como um mnimo, enquanto que a conexo do reostato da figura5-b permite

ajuste de corrente mnima, mas no nula. O gerador com excitao independente da figura

5(b) combina a autoexcitao do campo-srie e a excitao separada do campo shunt, com as

vantagens da operao dos geradores compostos com as vantagens da excitao de campo

independente. As relaes de corrente destes geradores so as mesmas dos geradores sries.

3. Desenvolvimento Prtico

3.1. Apresentao da Mquina de Corrente Contnua e Identificao dos Terminais.

Aps a separao dos bornes pertencentes a um mesmo circuito, usando o teste de

continuidade do multiteste identificamos os terminais da mquina de corrente contnua, onde

entre dois bornes se a resistncia medida no for infinita, eles pertencem a um mesmo

circuito.

Fig.6. Esquema dos Terminais da Mquina CC.

Medindo a resistncia de cada circuito da mquina, o que apresenta maior resistncia

o enrolamento de campo shunt apresentando a resistncia de 628 representado na figura 6

como os terminais CD.

Erguendo as escovas do coletor e verificando a continuidade do circuito, identificamos

o circuito que perde continuidade, este o circuito de armadura, terminais AB da figura 6,

com resistncia de 7,2.

Aplicando um tenso de cerca 5Vcc nos terminais de uma bobina so identificados os

circuitos dos enrolamentos do campo srie e dos interpolos apresentando os valores de 4,2 e

4,8 respectivamente.

Questes

Quais as principais partes da mquina de corrente contnua, ilustre e faa um

breve comentrio.

As mquinas de corrente contnua so constitudas de duas partes fundamentais. O

estator destinado a criar e manter um campo magntico uniforme, constitudo de vrios

elementos fixados a carcaa. E o rotor, onde se processa a converso de energia, o

conjunto de elementos em torno do eixo mvel.

Elementos do Estator

Carcaa: fabricada em ferro fundido, pois tem a funo de conduzir um campo

magntico elevado, nela o fluxo magntico constante e deve ter a

permeabilidade magntica muito alta. A carcaa tambm deve suportar toda a

massa da mquina, por isso tm resistncia mecnica muito alta.

Enrolamento de Campo: formado por bobinas, constitudas por espiras de fio

fino, em torno do ncleo dos polos. Tem por finalidade a magnetizao do

circuito magntico permitindo a converso eletromecnica de energia no rotor.

Plos: compostos pelo ncleo e pela sapata polar. Tem por finalidade criar um

elevado campo magntico e suportar as bobinas do enrolamento indutor. Deve

ter grande permeabilidade magntica e poucas perdas magnticas. A sapata

mais larga e curvada para espalhar o fluxo mais uniformemente.

Interpolos: So colocados entre os polos principais e conectados em srie com o

enrolamento da armadura. Tm a funo de minimizar o faiscamento no coletor

da mquina.

Escovas: parte do circuito de armadura. Atravs delas que a corrente do

enrolamento da armadura passa para o circuito externo. So feitas geralmente

de carvo e grafite. So fixadas no estator por um suporte do tipo anel, para

manter um contato firme com os segmentos do comutador so mantidas no

suporte por meio de molas.

Elementos do Rotor

Eixo da Armadura: Transmite a energia mecnica, faz o suporte dos elementos

internos e faz a fixao do rotor ao estator por meio de rolamentos e mancais.

Ncleo da Armadura: formada por camadas laminadas de material

ferromagntico, criando um caminho de baixa relutncia magntica entre os

polos. Esta conectado ao eixo.

Enrolamento de armadura: formado por fios de cobre, isolados, alocados nas

ranhuras do ncleo e ligados s lminas do comutador.

Comutador ou Coletor: Montado no eixo da mquina, constituindo de

seguimentos de cobre, individuais isolados entre si e do eixo e do eixo. Com a

rotao do eixo acontece o necessrio chaveamento para o processo de

comutao.

Todas essas partes do motor CC podem ser vistas na figura 7.

Fig.7. Partes de um motor CC.

Como podemos identificar os terminais de uma MCC?

Se a MCC possui placa de identificao de dados e terminais, a anlise consta apenas

em leitura da mesma.

Se no existir nos dados de placa a identificaes dos terminais, necessria realizar

as seguintes anlises:

Separar os bornes pertencentes ao mesmo circuito;

Utilizando um ohmmetro e medir a resistncia dos enrolamentos dos circuitos,

o que apresenta maior resistncia o enrolamento de campo shunt, na MCC

analisada o circuito apresenta resistncia de 628.

O circuito da armadura identificado, levantando-se as escovas, o circuito que

perder a continuidade ao realizar este processo corresponde ao circuito da

armadura, este circuito da MCC apresenta a resistncia de 7,2.

Nas bobinas no identificadas, em uma delas aplicar um pequena tenso com

cerca de 5 VCC e controlar a corrente em torno de 1A atravs de um reostato de

campo a que se comportar como m o circuito de campo srie apresentando

resistncia de 4,2. O enrolamento restante corresponde ao circuito do

interpolo com resistncia de 4,8.

Para que servem as escovas, quais os tipos existentes e aplicaes; ilustre.

Assim como os interpolos, os elementos chamados de escovas so parte do circuito da

armadura, como pode ser visto na figura 8. atravs das escovas que a corrente do

enrolamento da armadura circula para o circuito externo.

As escovas de grafite, produzidas em grafite natural, so as mais utilizadas, pois so

ideais para geradores/motores de baixa velocidade e baixa corrente de sada. Escovas de

cobre, feitas da mistura do p de cobre e grafite indicados para equipamentos de alta

rotao.

Fig.8. Escova.

Cite aplicaes das MCC (motores e geradores).

As mquinas CC so altamente versteis. Graas as suas diversas combinaes de

enrolamentos de campo, excitados em derivao, srie ou independentemente, podem ser

projetadas de modo a apresentar uma ampla variedade de caractersticas de tenso versus

corrente ou velocidade versus conjugado, para operaes dinmicas e em regime

permanente. Graas a essa facilidade de controle, a mquina CC amplamente utilizada

em aplicaes que requerem uma ampla faixa de velocidade e preciso da sada do motor.

Geradores: Aerogeradores e dnamos.

Motores: Esteiras, elevadores, bobinadeiras, empilhadeiras, guindastes, telefricos,

bomba de petrleo, montanha russa, etc.

Como so construdos a carcaa e os polos das MCC?

Uma carcaa uma estrutura cilndrica de ao ou ferro fundido ou laminado. Onde so

aparafusados ou soldados os polos, constitudos de ferro laminado.

3.2. Identificao da Linha Neutra

Faa um breve comentrio sobre a metodologia empregada.

Para o procedimento do ajuste da linha neutra, linha onde a Induo sobre a superfcie

do rotor nula, o circuito de campo da mquina CC foi alimentado com um tenso de

114V, onde em srie com o enrolamento de campo e a fonte de tenso foi inserido um

interruptor.

Em paralelo com o circuito da armadura foi instalado um voltmetro de zero central, a

fim de se observar a tenso induzida no enrolamento de campo para o enrolamento da

armadura atravs da flexo do ponteiro,como mostra a figura 9.

Fig.9. Identificao da Linha Neutra.

Efetuando os movimentos de liga/desliga da tenso fornecida ao enrolamento de

campo, e ajustando a posio do suporte das escovas a fim de se obter a posio da linha

neutra. A posio da linha neutra obtida no momento em que o ponteiro do voltmetro

instalado em paralelo com o circuito da armadura para de flexionar mesmo com o

movimento de liga/desliga da alimentao do circuito de campo.

Se a escova est fora da linha neutra e a bobina est sendo comutada, est sofrendo

maior variao no fluxo concatenado em comparao com qualquer outra bobina sob o

polo. Se os condutores cortam o fluxo enquanto esto sendo curto-circuitadas pelas

escovas, a tenso induzida nos condutores pode ser suficiente para produzir uma corrente

circulante intensa e centelhamento nas escovas cada vez que uma nova bobina passa a

frente do polo.

Propor outra metodologia para ajuste da LN.

Outro mtodo para o ajuste da linha neutra um mtodo de grande praticidade para

verificar se o motor est fora de sua linha neutra. Consiste em folgar os parafusos de

fixao do porta escovas, aplicar uma tenso CC reduzida na armadura, cerca de 15 a 20%

da tenso nominal, por um breve tempo, porque a corrente fica altssima.

Se o motor tiver tendncia a girar para algum sentido ele estar fora da linha neutra.

Para encontrar a linha neutra, desloca-se um pouco o porta-escovas no sentido

contrario tendncia de giro e repete-se a aplicao da tenso CC e a observao do

movimento.

Quando se aplicar a tenso e no houver mais nenhum movimento, nessa posio ser

a linha neutra, ento se fixa o porta escova nessa posio pelo aperto dos parafusos. [3]

Porque necessrio o ajuste da linha neutra?

O deslocamento da linha neutra com carga, pode ter um srie efeito na operao da

MCC. No caso de um gerador CC, a bobina est originalmente na linha neutra e, assim

no est sofrendo variao de fluxo concatenado. Como resultado, esta bobina est

normalmente sendo curto-circuitada pelas escovas. Contudo, se as escovas permanecem

na linha neutra original, a bobina est sendo comutada (curto-circuitada) est sofrendo

maior variao no fluxo concatenado com comparao com qualquer outra bobina sob o

polo. Se os condutores cortam o fluxo enquanto esto sendo curto-circuitadas pelas

escovas, a tenso induzida nos condutores pode ser suficiente para produzir uma corrente

circulante intensa e centelhamento nas escovas, cada vez que uma nova bobina passa a

frente do polo. Alm disso, desde que as escovas de um gerador CC colocadas em um

ponto de mnimo fluxo na bobina, mas mximo no caminho para a tenso bvio que elas

devem ser deslocadas para uma nova linha neutra, para obter mxima tenso. [1]

Faa um comentrio sobre o ocorrido nos tens (e) e (f) efetuados nos

procedimentos.

Com as escovas ajustadas na linha neutra, quando entram em contato com as laminas

de uma mesma bobina que passa na zona neutra, curto-circuitando a bobina, no h fem

induzida na bobina, assim neste instante no cortam linhas de fluxo e no h circulao de

corrente entre a bobina e as escovas.

Se as escovas forem colocadas fora das zonas neutras deslocando o suporte a fem

induzida ser maior e as escovas sero percorridas por elevadas correntes de curto-

circuito, causando faiscamento.

3.3. Caracterstica a vazio da Mquina de Corrente Contnua

Com o grupo MS MCC conforme a figura 10, com a MCC na configurao de

excitao independente e sem carga. Definiu-se a rotao em 1776 rpm e foi realizada a

medio da tenso residual no circuito da armadura da MCC, obtendo o valor de 21,72V.

Fig.10. Esquema do Grupo MCC MS.

Com um reostato inserido em srie com o circuito de campo, seria aumentado a

corrente de excitao do gerador at seu valor nominal de 300mA. Porem chegamos at a

corrente de 183.5mA, pois a tenso nos terminais da armadura j chegada ao seu valor

mximo.

Os valores da corrente de excitao e a tenso na armadura esto registrados na tabela

I. O grfico da figura 11 mostra a curva ascendente EAIexc, resultante da Tabela I.

Tabela I

Corrente de Excitao e Tenso na Armadura

EA(V) Iexc(mA)

21,72 0

23,21 1,36

41,5 15,04

66,2 30,08

92,7 45,3

117,8 60,2

141 75,8

160,8 91,1

176,6 105,1

192.1 120,9

202,1 135.3

213,3 152,3

221 165,5

223,4 170,3

226,2 175,3

227,1 178,3

227,9 179,3

229,1 181,2

229,5 182,2

230 183,5

Fig.11. Curva EAIexc ascendente.

Em seguida foram registrados os valores da corrente de excitao decrescente como

podem ser vistos na tabela II. O grfico da figura 12 mostra a curva descendente EAIexc,

resultante da tabela II. Tambm foi traada a curva de saturao, ou seja, a mdia das duas

curvas, ascendente e descendente. Curva que pode ser vista no grfico da figura 13.

Tabela II

Corrente de Excitao decrescente e Tenso na Armadura

EA(V) Iexc(mA)

230 183,5

229,5 181,6

228,1 178,7

227,5 176,7

226,9 175,2

224,6 169,4

222,6 165,2

216,8 152,4

207,9 135,1

199,1 121

188,0 105,4

175,3 91,4

157,5 75,1

138,2 60,4

112,7 43,7

89,8 31,20

58,0 14,74

28,92 1,46

28,54 1,29

Fig.12. Curva EAIexc descendente.

Fig.13.Curva EAIexc de Saturao.

Questes

Justificar a existncia do fluxo remanescente e, no caso de uma mquina perd-

lo, qual o recurso a se usar para operar como autoexcitada?

Correntes eletromagnticas em equipamentos so geradas devido presena de

campos magnticos residuais presentes na sua carcaa, nos componentes do seu rotor ou

em algum elemento do seu grupo. A existncia destes campos residuais se deve ao

crescente emprego de dispositivos magnticos na construo sem posterior

desmagnetizao do componente. Quando um equipamento que apresenta um grau

significativo de magnetismo residual comea a girar, tenses eltricas (fora eletromotriz

induzida) e correntes so geradas. [4]

O magnetismo residual pode ser perdido como resultado das condies que tendam a

desmagnetizar os campos polares: batidas mecnicas, vibrao excessiva, calor extremo,

correntes alternadas inadvertidamente aplicadas atravs do enrolamento de campo,

mquinas parada por longo tempo, etc. Estas falhas podem ser remediadas por

magnetizao por magnetizao dos polos, ou seja, pela aplicao de corrente contnua ao

circuito de campo altamente indutivo e remoo da mesma, o que produz uma centelha

indutiva. O magnetismo residual recuperado e o gerador pode ser autoexcitado. [1]

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?

Operando esta mquina como motor CC, alimentando o circuito da armadura e o

circuito de campo obtendo os dados da tenso da armadura e corrente de campo.

Anotar os Dados de Placa das Mquinas.

As tabelas III e IV mostram os dados de placa nas mquinas ensaiadas.

Tabela III

Mquina de Corrente Contnua

Grandeza Valor

V 220

kW 0,87

A 1,68

RPM 1800

VCampo 220

FAB/MOD Equacional Eltrica e Mecnica ltda./EGC 1-80

MESP

Tabela IV

Mquina sncrona

Grandeza Valor

V 380

kW -

A 1,68

RPM 1800

VCampo 12

FAB/MOD Equacional Eltrica e Mecnica ltda./EGC 1-80

MESP

3.4. Levantamento das Caractersticas de Carga dos Geradores de Corrente Contnua

com Excitao Independente e Shunt.

A fim de estudar as consequncias da operao sob carga no gerador, seu circuito

equivalente e fazer o levantamento das Caractersticas de Carga para os geradores shunt e

excitao independente, realizado os experimentos descritos a seguir. muito importante ter

o conhecimento dessas curvas, pois so fundamentais para a correta seleo de um ou de

outro tipo de gerador.

Ligando ao grupo MS-MCC, com a MCC na configurao de excitao SHUNT

conforme a figura 14.

Fig.14. Configurao de Excitao Shunt.

Mantendo a corrente de carga esta com 272 , para cada carga, foi registrado 5 valores de

tenso e de corrente de excitao expostos na tabela V.

Tabela V

Corrente e Tenso de Excitao

IEXC [mA] Tenso [V]

239 164

258 165,3

276 190

284 180

292 188

O efeito da aplicao de carga nos terminais da armadura o de reduzir a tenso na

armadura e a tenso gerada. H trs razes para que esta queda de tenses: queda interna na

tenso da armadura, produzida pela resistncia do circuito de armadura Ra, o efeito da reao

da armadura no fluxo do entreferro e a reduo na corrente de campo causada pelos dois

fatores procedentes.

Para o gerador shunt com excitao prpria, com carga, medida de que a corrente de

carga aumenta, tambm aumenta a corrente de armadura, bem como a queda de tenso no

circuito da armadura. Assim a tenso nos terminais da armadura diminui com a aplicao da

carga.

Agora ligando o grupo MS-MCC, com a MCC na configurao de excitao srie

como mostra a figura 15, temos os dados da tabela VI.

Fig.15. Configurao de excitao Srie.

Tabela VI

Resistncia, Corrente e Tenso de carga.

Rcarga [] ICG [A] Tenso [V]

272 0,15 41,3

181 0,36 67

135 0,71 98

O gerador a circuito aberto incapaz de se auto-excitar. Assim quando , quando a

corrente de carga zero, a tenso gerada e a tenso dos terminais, so idnticas, e ambas so

devidas AP fluxo magntico residual. Se uma carga ligada atravs da armadura do gerador-

srie, uma corrente comum a armadura e da carga fluir atravs do campo srie, criando uma

fmm adicional, para produzir uma tenso gerada mais elevada.

Questes

Discutir o efeito da variao da velocidade para as caractersticas interna,

externa e de regulao, ilustrando graficamente.

Como o torque eletromagntico desenvolvido no condutor do gerador percorrido por

corrente se ope rotao, esta oposio tem uma tendncia de diminuir a velocidade da

mquina primria com a aplicao da carga.

A tenso gerada de qualquer gerador proporcional ao fluxo e a velocidade. Para um

dado fluxo mtuo constante no entreferro, um aumento de velocidade produzir um

aumento de tenso, e uma velocidade infinita produzir uma tenso infinita. Infelizmente

no possvel manter constante o fluxo no entreferro, exceto usando um campo

magntico permanente, mas possvel manter constante a corrente de campo. O efeito da

corrente de campo, figura 16(a), para dois valores diferentes da velocidade, N1 e N2. Para

a mesma corrente de campo If1, a velocidade mais elevada produzir menos saturao,

pois a inclinao no ponto e mais vertical que a inclinao do ponto1. Mas quanto

menos saturado dor um dado gerador-shunt, mais rapidamente ele ser ds-excitado.

Assim, podemos esperar que uma mquina de velocidade mais elevada tenha uma ds-

excitao mais rpida e tenha uma caracterstica de carga mais megulhante que uma

mquina de velocidade menor. O efeito verificado e mesmo mais pronunciado na figura

16(b), onde em vez de manter a corrente de campo num valor constante, ns comparamos

as duas velocidades da mquina numa mesma tenso nominal. Na velocidade mais baixa

N1, necessitamos uma corrente de campo If2 maior para produzir a tenso nominal do que

a para a velocidade mais elevada, N2, que requer uma corrente de campo If1. Assim, na

velocidade mais baixa, ns estamos trabalhando na poro, mais saturada (ponto 3) da

curva de magnetizao, ao passo que, para a velocidade mais elevada, ns estamos

operando na poro menos saturada (ponto 2) da curva de magnetizao. Na velocidade

nominal, portanto, como se mostra na figura 16(b), a velocidade mais baixa produzir a

caracterstica tenso-carga mais satisfatria.

(a) Caractersticas a Vazio (b) Caractersticas sob Carga.

Fig.16. Efeito da Velocidade Sobre a Saturao e a Tenso de um Gerador Shunt.

Portanto, se a velocidade da mquina primria decresce, tende-se a melhorar a

regulao de tenso do gerador shunt. Se, alm disso, devido a queda na velocidade e a

reduo da tenso terminal, ns restauramos a tenso no seu valor original, pelo

incremento da corrente de campo, a regulao de tenso melhorada ainda mais, como

resultado do acrscimo de saturao do campo.

O termo regulao de tenso usado para indicar o grau de variao na tenso da

armadura produzida pela aplicao da carga. Se h pouca variao, desde a vazio at plena

carga, diz-se que o gerador ou fonte de suprimento de tenso possui boa regulao de

tenso. Se a tenso varia apreciavelmente com a carga, considerado como tendo pobre

regulao.

Regulao de tenso definida como a variao na tenso desde a vazio at a plena

carga, expressa como uma percentagem da tenso terminal nominal (tenso da armadura a

plena carga) como visto na equao 4.

A equao 4 serve para indicar que um gerador ideal manteria a mesma tenso desde

a vazio at a plena carga, j que a variao de tenso zero, teremos um regulao

percentual nula. O gerador com a menor ou mnima variao na tenso terminal tem a

mais baixa regulao percentual e est mais prximo do gerador ideal como fonte de fora

eletromotriz constante, apesar da carga. Se cargas adicionais so colocadas ou removidas,

um gerador ideal continuar suprindo a mesma tenso nos terminais da carga. [1]

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?

O problema da queda de tenso nas escovas a diminuio da tenso extrada dos

terminais em geradores de baixa tenso.

O material da composio da escova depende do tipo de aplicao e condies a qual

ela ser submetida. As escovas de grafite, produzidas em grafite natural, so as mais

utilizadas pois so ideais para geradores de baixa velocidade e baixa corrente de sada,

porm tem alto desgaste quando comparado as escovas de cobre ,feitas da mistura do p

de cobre e grafite.

Como se pode corrigir o inconveniente e caracterstico enfraquecimento do

gerador shunt (queda de tenso)?

O gerador Shunt apresenta a tendncia de reduzir sua tenso com o aumento de carga.

Se a carga est localizada na vizinhana imediata do gerador, a queda em tenso pode ser

compensada por meio de reguladores automticos de tenso, que diminuem a resistncia

de campo (aumentando a corrente de campo) e reestabelecendo a tenso no seu valor

anterior.

Baseado nas caractersticas dos geradores estudados, analisar suas aplicaes.

Gerador Shunt tenso terminal praticamente constante, para qualquer valor de

corrente induzida, alimenta consumidores que necessitem de tenso continua praticamente

constante.

Gerador Srie utilizado em situaes que se necessita de tenso linear com a

variao de corrente induzida. [5]

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?

Como a carga possui um resistncia relativamente baixa em comparao com o campo

shunt, pode-se lembrar que se uma carga demasiadamente grande for ligada atravs de um

gerador shunt, e se a mquina acelerar, o gerador poder no conseguir auto-excitar-se. A

razo est em que a maior parte da corrente da armadura drenada para carga em vez de

para o campo, e pouca corrente de campo adicional est disponvel, para produzir a fmm

adicional para iniciar o processo do aumento de tenso. Assim, para se conseguir a ato-

excitao necessrio que o gerador shunt no tenha a carga conectada enquanto a tenso

no tenha alcanado seu valor nominal.

Se a aplicao de carga reduz a tenso de armadura, a reduo da corrente de campo

deve reduzir, por sua vez, a tenso da armadura, reduzir ainda mais a corrente de campo,

e assim por diante at que a mquina retorne sua tenso residual.

4. Concluso

Ao final do presente relatrio conclui-se que o gerador produz uma tenso CC por

converso de energia mecnica em energia eltrica e a diferena entre os tipos de

geradores surge na maneira pela qual produzida a excitao do enrolamento de campo

polar.

As mquinas de corrente contnua so constitudas de duas partes fundamentais. O

estator destinado a criar e manter um campo magntico uniforme, constitudo de vrios

elementos fixados a carcaa. E o rotor, onde se processa a converso de energia, o

conjunto de elementos em torno do eixo mvel.

No gerador shunt, onde o circuito de campo est em paralelo com o circuito da

armadura, a excitao produzida por um enrolamento de campo conectado atravs da

tenso de linha produzida entre as escovas da armadura.

No gerador srie a excitao produzida por um enrolamento de campo ligado em

srie com a armadura. O campo srie excitado apenas quando a carga ligada

completando o circuito. A corrente do gerador srie nica para todo o circuito.

O gerador com excitao independente combina a autoexcitao do campo-srie e a

excitao separada do campo shunt, com as vantagens da operao dos geradores

compostos juntamente com as vantagens da excitao de campo independente, sendo as

relaes de corrente destes geradores so as mesmas dos geradores sries.

As mquinas CC so altamente versteis, podem ser projetadas de modo a apresentar

uma ampla variedade de caractersticas de tenso, corrente ou velocidade, para operaes

dinmicas e em regime permanente. Graas a essa facilidade de controle amplamente

utilizada em aplicaes que requerem uma ampla faixa de velocidade e preciso da sada

do motor.

Com a aplicao de carga nos terminais da armadura, a tenso na armadura e tenso

gerada so reduzidas ocasionadas pela queda interna na tenso da armadura, o efeito da

reao da armadura e a reduo na corrente de campo.

Como o torque eletromagntico desenvolvido no condutor do gerador percorrido por

corrente se ope rotao, esta oposio tem uma tendncia de diminuir a velocidade da

mquina com a aplicao da carga.

5. Referncias Bibliogrficas

[1] Kosow, Irving L., Mquinas Eltricas e Transformadores / Irving L. Kosow ; traduo

de Felipe Luiz Ribeiro Daiello e Percy Antnio Pinto Soares. 15. Ed. So Paulo :

Globo, 2005.

[2] TORO, Vincent Del. Fundamentos de Mquinas Eltricas. Rio de Janeiro: Prentice-

Hall do Brasil, 1990.

[3] Motores CC de excitao composta Parte 2; Gustavo Roberto. Disponvel em: http://www.gustavoroberto.blog.br/2011/05/01/motores-cc-de-excitacao-composta-parte-2

Acesso em 16/05/2012.

[4] Magnetismo Residual e Correntes de Eixo em Equipamentos Rotativos no Eltricos;

Jos Antnio Prado Valladares e Wiriton Silva de Matos. Disponvel em:

. Acesso em 01/06/2012.

[5] Tipos de geradores CC; Jaime Luiz Dilburt. Disponvel em:

Acesso

em 01/06/2012.