10 - CONTROLE DE VELOCIDADE DO MOTOR CC SHUNT

10.1 - Objetivo

Utilização do método de controle da velocidade dos motores CC shunt e através do experimento comprovar que nesse procedimento de controle de velocidade envolve o ajuste da tensão aplicada (Vcc). Verificação que o esquema é o mais desejável do ponto de vista de flexibilidade e de rendimento operacional;

Comprovar através de ensaio em laboratório o controle de velocidade do Motor CC por resistência de armadura externa envolve o uso de um resistor externo, R e,

conectado no circuito da armadura; Comprovar através de ensaio em laboratório o controle de velocidade do Motor CC

em derivação por ajuste do fluxo do pólo (ф) é o mais simples de se ajustar e envolve menos despesas.

10.2 - Fundamentação Teórica

Uma das vantagens mais importantes do que as máquinas de corrente contínua para as máquinas de corrente alternada na indústria é a capacidade do controle da velocidade da máquina de corrente continua é muito superior e fácil em comparação com máquinas de corrente alternada. O controle de velocidade do Motor CC Shunt com excitação independente pode ser dividido basicamente em:

Controle pela tensão aplicada na armadura (V) Controle por adição de resistência na armadura (Ra) Controle pela tensão aplicada no campo (∅ )

Os métodos tanto de controle pela tensão aplicada na armadura quanto o de controle por adição de resistência na armadura às adaptações sejam feitas no lado da armação da máquina de corrente continua já o terceiro método requer um ajuste no lado do campo da máquina de corrente continua. Portanto, o controle da velocidade da máquina de corrente continua são classificados como método de controle da armadura e do método de controle de campo. No método de controle da armadura a velocidade da máquina de corrente continua diminui à medida que a tensão de aplicação será reduzida, por outro lado, no método de controlo de campo enfraquece o fluxo por pólo da máquina de corrente continua e as velocidades acima de velocidades nominais são atingidos.

Todos esses tipos de excitação para o controle do Motor CC podem ser obtidos a partir da equação para a tensão de armadura induzida e da lei de Kirchhoff da tensão para o circuito da armadura.

Logo,

Ea=k∅ n (10.1)

Ea=V cc−I a (Ra+Re ) (10.2)

Combinando (7.1) e (7.2), tem-se:

n=Eak∅

=V cc−I a (Ra+Re )

k∅ (10.3)

Onde,

n=¿ Velocidade do Motor;

Ea=¿ Tensão de armadura

V cc=¿ Tensão aplicada ao motor

∅=¿ Fluxo de polos

Ra=¿ Resistência de armadura

Re=¿¿ Resistência Externa Ajustável

I a=¿ Corrente de armadura

10.2.1 - Controle pela tensão aplicada na armadura (V)

Neste método de controlo da velocidade é proporcionada uma fonte de tensão variável para fornecer a energia para o circuito do induzido. Tensão para o circuito de campo deve ser diferente do da fonte de tensão variável fornecida para a armadura.

Por este método desvantagens, tais como a regulação de tensão baixa e baixa eficiência em caso de resistência à tensão método é evitado, no entanto, este método é mais caro em comparação com o outro. A fonte de tensão pode ser regulado a partir de um gerador de tensão ajustável ou de um retificador ajustável. Mantém-se a tensão e a corrente no campo constantes, portanto dessa forma o fluxo magnético produzido no campo também é constante. Portanto nessa configuração pode-se variar a tensão aplicada na armadura (Va) e por consequência a rotação da máquina, seguindo uma relação direta entre a tensão da armadura e a rotação da máquina.

Figura 10.1 - Controle pela tensão de Armadura

10.2.2 - Controle por adição de resistência na armadura (Ra)

No método de controle da resistência de armadura uma resistência variável está ligado em série com o circuito da armadura. Quando a resistência do reostato é aumentada, a corrente que flui através do circuito e reduzem a queda de tensão em que a armadura é menor em comparação com a tensão de linha. .

No controle de velocidade realizado por adição de resistência na armadura também se obtém uma variação na velocidade do motor. Para conseguir esta variação coloca-se em série um reostato com a armadura do motor e através desta variação do valor da resistência fornecida pelo reostato consegue-se assim que a velocidade da máquina reduza em proporcional à tensão aplicada variando a velocidade do motor. Nesse método existe uma perda considerável de energia devido a potência dissipada no reostato adicional. Este método é utilizado apenas em aplicações onde é necessário variação de velocidade de curta duração e não contínuo. Isto é devido à maior resistência e elevado perda de potência durante o funcionamento no reostato. Ex: máquinas de impressão, guindastes, guincho.

Figura 10.2 - Controle pela adição de Resistência na armadura

10.2.3 - Controle pela tensão aplicada no campo (∅)

Em máquinas DC enfraquecimento do campo da máquina de corrente continua aumenta a velocidade da máquina de corrente continua e fortalecimento do campo causará a redução da velocidade da máquina. Assim, pelo enfraquecimento do campo da velocidade da máquina acima da velocidade nominal pode ser alcançada.

Velocidades acima da velocidade nominal pode ser obtida por:

Fornecendo uma resistência variável em série com o circuito de campo de modo que a variação do valor da resistência resulta em aumento ou diminuição no campo da máquina resultando no controlo de velocidade.

Por variação da relutância do circuito magnético do motor.

Variando a tensão aplicada ao circuito de campo do motor de corrente contínua, mantendo a tensão fornecida para a constante de circuito do induzido.

Figura 10.3 - Controle pelo campo

10.3 - Procedimentos experimentais

10.3.1 - Prática 1

Figura 10.4 - Circuito equivalente para o controle de velocidade para ajuste de tensão

Tabela 10.1 - Resultados obtidos no ensaio de controle de velocidade do motor CC por tensão aplicada na armadura

Vcc (V)Nominal

Ia (A) Ic (mA) Ea (V) Rpm

0 0 0 0 020 2,51 33 19,8 824,240 1,61 74 39,3 959,560 1,19 90 58,9 101980 0,99 134 79,2 1222100 0,88 161 99,5 1315

0 20 40 60 80 1000

200

400

600

800

1000

1200

1400

Vcc (V)Ia (A)Ic (mA)Ea (V)Rpm

Figura 10.5 - Curvas obtidas entre os valores Vcc e as demais grandezas através ajuste da tensão aplicada

É possível observar através das curvas obtidas através dos resultados obtidos que podemos comprovar que quando variamos a tensão aplicada na armadura do motor, a velocidade de rotação tende a aumentar, logo obedecem as características do sistema, pois a tensão de armadura é diretamente proporcional a velocidade do motor, portanto com os equipamentos de laboratório pode-se fazer as medições e obter os resultados esperados.

Prática parte 2

O tamanho e o custo deste resistor ajustável (variável) são consideravelmente maiores que aqueles do reostato de campo, porque Re deve ser capaz de suportar toda a corrente de armadura Ia.

Figura 10.6: Circuito equivalente para o controle de velocidade com resistor ajustável

Tabela 10.2 - Resultados obtidos no ensaio de controle de velocidade do motor CC por resistência Re na armadura

Re(Ω)Nominal

Ia (A) Ic (mA) Ea (V) Rpm

0 1 283 178,9 175620 0,98 272 178,9 1790X 40 0,97 260 178,9 181160 0.97 257 178,8 183080 0,94 253 178,6 1853100 0,93 250 178,4 1868

0 20 40 80 1000

500

1000

1500

2000

2500

3000

RpmEa (V)Ic (mA)Ia (A)Re (Ω)

Figura 10.7 - Curvas obtidas entre os valores Vcc e as demais grandezas através ajuste da tensão aplicada

É possível observar através das curvas do gráfico 10.7 os resultados obtidos onde podemos comprovar que quando colocamos um resistor variável no circuito, a velocidade de rotação tende a aumentar, logo obedecem as características do sistema, pois a resistência de armadura é diretamente proporcional a velocidade do motor, portanto com os equipamentos de laboratório pode-se fazer as medições e obter os resultados esperados.

Prática 3

Objetivo:

O campo de fluxo é considerado totalmente devido a corrente que circula no enrolamento de campo. O ajuste do fluxo de pólo é obtido por meio de uma resistência variável (Re) colocada em série com o enrolamento de campo. Se a resistência externa de campo é aumentada, o fluxo de pólo é reduzido e a velocidade aumenta.

Figura 10.8 - Circuito equivalente para o controle de velocidade por fluxo de polos

Tabela 10.1 - Resultados obtidos no ensaio de controle de velocidade do motor CC por ajuste do fluxo do pólo

Re (Ω)Nominal Ia (A) Ic (mA) Ea (V) Rpm

0 0,99 289 178,1 175720 0,97 283 151,3 148140 0,95 276 133,6 130460 0,93 280 117,9 114680 0,91 240 101,4 980100 0,89 270 87,5 838,8

0 20 40 60 80 1000

500

1000

1500

2000

2500

RpmEa (V)Ic (mA)Ia (A)Re (Ω)

Figura 10.9 - Curvas obtidas entre os valores Vcc e as demais grandezas através de fluxo de pólos

É possível observar através das curvas do gráfico 10.9 os resultados obtidos onde podemos comprovar que quando variamos o fluxo de pólo do motor a velocidade de rotação do motor tende a diminuir, logo obedecem as características do sistema, pois a resistência de armadura é inversamente proporcional a velocidade do motor, portanto com os equipamentos de laboratório pode-se fazer as medições e obter os resultados esperados.