Maquinas Eletricas- Teoria e Ensaios Ed. - Geraldo Carvalho - Downtronica.blogspot.com

3 E3 Geraldo Ca",..... Teoria e EnsBios "'81::",ICAO f o ~:I: f o " f~III c:J!l 0 =... a o! 1~E o 'ti:: c'li III ~ ~... ADA11{1 IiiI......................................................... . .. / Maquinas EhHricas Teoria eEnsaios EDITORA AALIADA ... ... ... .... .... .......... ... ......... .. ....... .... ..... ... ..... ...... ....... -.0 SejaNosso Parceiro no Combate a Copia lIegal A c6pia ilegal e crime.Ao efel ua la, 0 infrator estara cornelendoum grave erro, que e inibir 8produr,:aodeobrasfiterarias,prejucficandoprolissionaisqueserAo8tingidospelocrime praticado. Juntese an6s nesta corrente contra a pirataria. Diga nao a c6plailegal. SeuCadastro E Muito Importante para Nos Sevocenaocomprou0livrapelaIntamet,aopreenenereremeterafrchadecadastro constantenofi naldestavocepassaraareceberInfol1Tl8yOOssabrenossos em sua area deprefer!ncia. Conhecendomelhor nossosleitorese suaspre/erencias, vamosproduzirtitulosqueaten damsuasnecessidades. Obrigado pela sua escolha. Fale Conosco! Evenluaisprobtemasre/erenlesaoCOIlteUdodeslelivroseraoencaminhadosao(s) respectivo(s)autor(es) paraesclaracimenlo,excetuando-saas duvidas quadizemrespeito apacotes desoflwares,as quaissugarimosque sejamencaminhadasaos distribuidoresa revendedores desses produtos,queeslao habilitados a prestar lodos os esclarecimentos. Osproblemas 56podem ser enviados por: t ,E-mail: [email protected] 2.Fax: (11) 2097.4060 3.Carta:Ruasao Gil,159 Tatuape CEP 03401-030 Sao Paulo - SP MaquinasEletricas GeraldoCarvalho doNascimento Junior MaquinasTeoria e Ensaios 41 EdicaoRevisada Sao Paulo 2011- Editora Erica Uda . ..... .. ... ... ... .. .......... .. .... .. ........ .. ..... ... ... ............ ... ...... ..0 Copyright 02006 da Editora Erica ltda. Todososdireitosreservacios. Proibi;la a total011parcial, por qualquer meio oupnx:e$SO.especiaJmentepor sistemas graflcos, miaofiImicos.iotogralicos, reprogrilficos. Ionogrilficos, YiI3eogrilficos, internet, e.oooks. Vedadaa merTIC)-rtzac;aoelou Iotal ouparcial emquakllJef sislema deprocessamento de dados e a indusao de qualquer par1e da obrnemquakllJef programajuscibem!lk:o.EssasproibiQOesapicam-selaniMlrnascaraaerlslicas graficas da oora e sua Ados direilosautafais e poofvel mmo aine (an.184e paragrafos, do C6digoPenal, ronforme lei f1!Il0.695,de 07.01.2003) COOlpena derecUsao, de dais a qualro anas, e 1TWJ1ta, c::onjI.ntwente combuscae apreensAoe indenizat;;OescflY9fSas(artigos102, 103 paligralo i.rIico, 11)4, 105,100 e 107i\ens"2 e 3 daLei019.610, de19.06.1998. Lei dosDireitls Autorais). oAuklfea Editoraacreditamquetodasasinfoonat;ilesaquiapres&ntadasestaocorrelase (XIdemse-rlMizadaspara qualquerfimlegal.Entretanto.MoexistequakllJefgaranlia,explicitaou1I\'lIIIdta,deque0 usodetaisinfonnaes ronduzir.i sempre ao teSlJltado desejado. Osnames de sites e empresas, porvenlufamenciooados, IoBm apeoas para ibslraf os exempbs. naG Iendo 'o'Irocub nenrum com0 ivro, nao garanlir'lllo a sua existencia oemEventuais erratas estarAo disponiYeis para downbad I-.:) sije 4a El;1i!o1aErica. ConIeUdo adaptado ao No'! Aludo C>rtogIlfm da LInguaPortuguesa, em exeQJij:lIo desde de janeiro de 2009. "AlgumasimagensutilizadasoesteUvroIoramOOtidasapartirdoCoteIDRAW12,XleX4edado MastefClipslMastefPhoIos"da IIIISI. HIO Ra.vIand Way. 3td IIoor Novato, CA 94945, USA." Dados Inlemacionais dena(CIP) (camara Sr8silaira do Livro, SP, Brasil) Nascimento Junior, Geraldo Carvalho do Maquinas eletricas: leona a ansaios I Garaldo CaNaJho do Nascimento Junior.- 4.ed. - SAo Pauto:Erica. 2011. Bibliogralia ISBN 97885365-0126-0 1.Maquinas elelricas I.Titulo. 10-13648 Indices para cataJogo sistematico 1. Maquinas aletricas:Engenharia eletrodinAmica Cooroeool;AO Editorial: Capa: eEditors Erica LIds. RuaSaoGil.t 59 Tatuape Rosana ArMa da Silva Mauricio S. de Pedro Paulo V.Herruzo Regina Pagano Rosana/\p. Alves dos Sanlos FItlYiode Lina Marlene Teresa S. ANes CEP: 03401-030 sao Paulo , SP Fone:(11) 2295--3066 - Fax:(11)2097-4060 www.edlloraerica.com.br C00-621.31042 621.31042 .. .... " .. " ...... . .. .......... . .... ...... ... ... ..... ".... .... . Dedicatori Aos grandes homens da ciencia queiniciaram Ollderarn continuidade aurn trabalho,asvezes do nadaou com extremadificuldade.masno finaldividiram oresultado com0mundoepraticamente naDpediram nada em troea.Sabemos quesemelesaeletr6nica,aei6trica,arobotica,amedicina,aaeromiuticae tantosQutrosconhccirnentoshumanosnaoteriam0niveltecnologicoatuale nao contribuiriamtaosignificativamente para aqualidade da vidahumana.Sao eles, citando alguns dos nossosprofessores: George Simon Ohm,AndreMarieAmpere,AlessandroG.Volta,Michael Faraday,JosephHenry,JamesWatt,GustavKirchhoff,JamesPrescottJoule, BenjaminFranklin,CharlesAugustindeCoulomb,WillianGilbert,Karl FriedrichGauss,HansCristianOrsted,IsaacNewton,HenrichLenz,Nikola Tesla ... .......... ... .... .. .. ... ........ ... ... ........... .... .... ..................... -.8 ..... ______......" Agradecimentos ADeusportcrconcedidosaude evontadedeescrevcrsabre0mundoit minha volta; A minhafamiliaportermosiniciado0caminho juntos eestarmosunidos ate hoje; Aosamigosecolegasdetrabalhopeloincentivoecompanheirismo, particulannente aoamigo professor engenheiro Antonio Costa por compartilhar sellS conhecimentos esua vivencia pniticaem maquinas eletricas,contribuindo positivamente com este trabalho; Especialmentea minhaesposaBrunaeaomeufilhoGabriel ,quedi vidi-rampartedonossotempocomestaspagmasquetrazemmuitospensamentos impressos. Sa/mos, SI 18,30 Com'OSco afronrarei /mfalMes. com meu Deus escalare; mum/has. 1(;\Maquinos Eletricas \::.L .. ... ... .. .. . ... . .... . . .... .. ....... .......... ..... .. . .......... ... . ......... . Capitulo1 - Magnetismo eEletromagnetismo ............................................................... 15 1.1.Magnetismo.......................................................................................... 15 1.2.im.li.... .......... .. .. ............................... .............................................. ................. ... 15 1.3. Magnelismo terresrre ..................... .......................................... .......................... . 17 1.4.Associayao paralela deimas ........................................................................... 18 1.5.Magnetizayao ............ ................ ......... ............... ......................... ...................... 19 1.6.Desmagnetizayao ..................................... ........................................ ......... ....... 19 1.7.0 gigaDtesco Unae 0calor em seu centro ............................................ ............. 20 1.8.Tipos de material ..... ................................. ......... .......................... ................. .... 20 1.9.Grandezas magm!ticas e unidades de medida ................................................... 20 1.1 O.Eletrost:itica.......................................................................................... 23 1.1I.Eletromagnetismo .............................. ......... ... .............................. ............. 23 1.12.Bobinas ou indutores.................................... .............................................. 25 1.13.PerimctfOmedio do meio magnetico ............ ........... .............. ........ ................ . 26 1.14.Linhas de campo no ferro...................................................... 27 1.15.Saturayao, remanescencia ehisterese. .............. .... .................................. ... 29 1.16.Relutancia......................................... ...... ....... ....... .... .... ............... .......... 30 1.17. Circuito magnetico.............................................. ... ............ .... .. 30 1.18.Indm;:aomagnetica .......................... ......... ........................................ ........... ...... 31 1.19.Eletroima em corrente altemada ......... ..... .......................................... ........ ... .... 33 1.20.Exercicios defixayao ................................ ...................................................... 33 Capitulo2 - Transformador Monofaslco ........................................................................ 35 2.1.lntroduyao ................................................... ...................................... ........... 35 2.2. Transfonnador elementar ............... ... ............. .................35 2.3.FuncioDamento do transformador ......... 36 2.4.Tipos de nueleo ........................................... ... .. 38 2.5.Correnles de parasitas .............. ........................... ....... ... 39 2.6.Perdas no transfonnador ...................... .................. .......... .. ..... 40 2.7.Calculo de pequcnos transformadores .......... ..................................... ............. .... 40 2.8.Considerayoes sobre isolantes e imprcgnayao ................................................... .45 2.9.Ci rcuitoequiva1ente........................................................................................ .45 2.10.Considerayoes sabre ensaios............................................... ................... ... . 46 2.11 . Pcrdas no ferro ..... ............ ...... ...... ................................ 46 2.12.Perdas no cobre... ......... ... ... ........ ....... ....... 47 2. 13.Impedancia percentual ......................... ..... ............. ... ......... ................ 48 2.14.Rendimento do transfonnador................. ... ............... .......... .... .. ...... .. 49 2.15.Ensaios ...... ....... .. ........................ ....... .............................. ............ ....... 49 2.16.NoyOesdeenralamento de rransfonnadores . ....... ............................... 54 2.17.Micrometro ................................... ............. ............................... ....... ....... ....... . 56 2.18.Exercicios de fixay.lio...................... ..... .................................. .......... ........... 56 ... .... ........ ... .................. ... .... ... ........ ........... ... .. .... B Capitulo 3 - Transformador Trifasico ............................................................................ 57 3.1.LntrodUl;:ao ............. .. .................... ............... ............... ....... ................................ 57 3.2. Aspectos construrivos....... ................................................................ 57 3.3.Classes de............ ............... ........ ................................... ..59 3.4. Transfonnadores trifasicos em paralelo ....... .......... ....................... 60 3.5. Grupos de transfonnadores................... ......................... ....... ............. ...60 3.6. Polariza!yaodotransfonnador ............... ........ ...................... ....... ....................... 60 3.7.Ensaiosfisico-quimicos ................... ............. .............. ............... ......................... 62 3.8. em transformadores trifasicos ................... ................... ................. 62 3.9.de medidas em transfonnadores trifasicos .......... ............. .............. .... 64 3.10.Ensaio:transfonnador trifssico ................ ............ .............. ............................ 65 3.11. Banco detransfonnadores monofasicos ........................... .............. ................ . 73 3.12. Exercicios defixar;ao .......... .......... .............................................. .............. .....74 Capitulo 4 - Oulros Transformadores............................................................................ 75 4.1 . Autotransformador................................ .................. ........ ....................... 75 4.2.Autotransfonnador ajustsvel ........... ......... ................... ............................... ....77 4.3.Transfonnador de potencial.......................... .........78 4.4.Transformador de corrente .................. .................... ........................ ...........78 4.5.Ensaio:regular;ao de tensiloem transfonnadores.... .............. ..81 4.6.Exercicios defixar;ao ....................................................................................... 84 Capitulo 5 - Motor CC ..... ............ .................................................................................... 85 5. 1.Introdur;ao.......................................... ...........................................85 5.2.Principio defuncionamento ................. .......... ................. ..... .............................86 5.3. Aspectos eonstrutivos .................................................................................... 88 5.4.Tipos de Jigar;aoe caractcristicas de funcionamento de motores CC .................90 5.5.Comutador ................................................................... ................................. 95 5.6.Escovas e 0 ajuste dalinha nculm .................................. ................... ...95 5.7.Identifiea!yao dos terminais das maquinas CC ........... ......................................... 96 5.8.EletrodinamOmetro... .... ............. .................. ......... ..... ........................ ...97 5.9. Ensaios:motor CC ...... ........................ ......... ................. ............ ............... ........ 97 5.10.Exercicios defixar;ao ......................................................................................109 Capitulo 6 - Gerador CC ............................................................................................... III 6.1.Introdur;ao.............. ....... ..................................... ....... .......................ill 6.2. Principio defuncionamento .................. .... .. . . ....III 6.3.de campo shunt ....................... ...... ........... . . ........................114 6.4. Gerador CC serie ................................. ..... ....................................................115 6.5.Tipos de geradores CC autocxcitados ...................... .. . .................116 6.6.Aplicacoes dos geradores CC................ .. 118 6.7.Ensaio:gerador CC ........ .................. ................ . . .................... . 120 6.8. Exercfeios defixacao.................... ......... ......... . . .....132 @.MaquinasEII!tricas ....... ....... ... ......... ............. ........ ...... ................. ........ Capitulo 7 - Motares Monofasicos CA ........................................................ 133 7.1. Introdm;ao ............ .. ........... ............................................... .. ...........133 7.2. Motor de fase divididacaracteristicas construtivas ................. ............ 134 7.3.Principio de funcionamento do motor de fasedivi dida.... ..... 135 7.4. Motor monofasico com capacitor departi da.. .... ... .......... 138 7.5.Motor monofasico com capacitor pennanente ..... .. ... .......... ............................ 139 7.6.Ensaio:motor monofasico.................. ....... ........................... ............ 140 7.7.Exercicios de........................ .................. ........................................... 152 Capitulo 8 - Qutros MotoresLigados a RedeMonofasica ......................... 153 ........................................ ................... 153 8.2.Motor universal : aplicavoes ........ ................................................. 153 8.3. Motor universal:principio de funcionamento....................... .......... 154 8.4. Motor de repulsao:aplica(j:Oes ......................................................................... 155 8.5. Motor de repulsao:funcionamento .... ................ . .............. ................ ........ ..... 156 8.6. Motor de campo distorcido .................................................................. ....... 157 8.7.Ensaio:motor universal .......................................... ............... ..... 158 8.8.Ensaio:motor de repulsao de partida .................................... 162 8.9. Exercicios de.......... ................................. .............. ... ....... 166 Capitulo 9 - Geradores CA ............ ................................................................................ 167 .................... ..... ......... .......... ..... ....... ........ ... ... ....... 167 9.2.Aspectos construt ivos.................................................................... ............ 167 9.3. Funcionamento......... .............. . .............................. ... .... 16& . .. 171 173 9.4.. .. ............ . 9.5. de potencia 9.6.Ensaio: gerador trifasico CA 9. 7.Ensaio: com arede 9.8.Exercicios de .................... . ... ........................................... 175 ................................... ..... .. 181 ........................................... 185 Capitulo 10 - Motores Trifasicos deCA ......................................... ............... 187 10.1. Introdm;ao ............................ ..................... ................ 187 10.2.Aspectos construtivos:molor trifasico comrotor gaiola................................ 187 10.3.Aspectos construtivos:motor trifasico com rotor bobinado ........................... 188 IDA.Motores deduas velocidades trirasicos .................................. .................. ....... 189 10.5.Frcnagem c1ctTomagnctica de motorcs.............. .......... .. ............................ 192 10.6.Identificacao dasbobinas .............................................................................. 192 10.7.Campogi rante ..... ........................................................................................... 193 10.8. Torquee potencia dos motores trifasicos ......... ....... ... .......... 195 10.9. Testes de cotina em motores de........................ ............... 197 10.10. Ensaio : motor trifasico de indm;:iiocom rotor gaiola ................................... 198 10.11.Ensaio:motor trifasico de rotor bobinado................. ................ .............. . 202 10.12.Exercfcios defixayao ......................... .............. ........ ............. 208 .. .............. ..... ........ .. .............. ...... .... .... ... .. .. .. .. ........ .0 CapituloII Motor Sincrono ................................................................... .................... 209 11.1.lntrodUl;ao. ............................................................. ........... 209 1l.2.Motor sincrono:funcionamento e operaryao .......... ..... ......... ......... .......209 11 .3. Ensaio:molor sincrono.................. ... .... ..... ..... .......... .. ............. 2 12 11 .4.Exercicios defi xac;ao..... .............. .................... ........ ........................222 Capitulo 12 Motores de Passo eServomotores. .......... ............................................... 223 12.1.lntroduc;uo .................. ......................................................................... ...... 223 12.2.Malar depasso: aspectos gerais ....................... .. ......... .......... ...... ........ 223 12.3. Motor de passo de ima permanenle ... .................................. ................. ........ 225 12.4.MOlor de passo de relutanciavariavel .. .......................................................... 227 12.5.Servomotor............... ................ .. .................... ...................................228 12.6.Ensaio:mOlor de passo ............................... .............................. .......... ........... 229 12.7.Exercicios defi x3C;ao. ............. .............. ... .. ........................... ............... .. ....... 230 Apendice A Instrumentos de Medi lj:3o .. ............. ........................................................ 231 A. I.Introdur;:ao...................... ............... ................................... ..................... 231 A.2. Ampcrimetro ......................... ............ ...................... .... ................................231 A.3.Volt imetro. ................. .......................... .. .. ............... ....... ........ ............. 233 A.4.Wattinletro ....................... ................ .............................. ................................ 233 ApcodiceB NOIj:i'.i csde Eorolamento de Motores ...................................................... 241 B. I. Tipos de diagramas ..................................................... ....................... ............ 242 8.2.Projeto de enrolamento de motor.......... .... ..... ..... ............................. 243 B.3. Idenlificayao dos tenninais deurnmotoL ....................................................... 247 Apeodice CLigalj:oesde Motores e Sistemas de Parti da .......................................... 250 c. t . Ligayocs para motorcs monofasicos................... ................................ 250 C.2.Part ida manual para motores monofasicos .................................................... 250 C.3. Partida direta paramOlar triHisico............. ..................................................... 251 C.4.LigayOes de motores.... ........... ..................................................... ..... 252 C.5.Cbave de partida estrela triangulo ............. ..................................................... 254 Apendice D - For mulario eConversao deUnidades ............................ ............ ...........256 0. 1. Nomenc1aturas da tensiio eh!trica ............. ....................................................... 256 0.2. Magnctismo e eletromagnetismo .................... ............. .......................... ......... 257 D.3.Transformador monofisico ............................................. ................. ............... 257 0 .4. Transfonnador trifasico ............... ......... ................... ... ......................... ...... ......258 0 .5.Motor monofasico ........................ ........ ............. ..... ......................... 258 D.6.MOlor tri fasico .................... ....................... .................. ......................... ........... 258 0 .7.Motorcs em geral ........................................................................................... 258 D.8.Conversao de unidadcs .. .. . .. ......... .................................................................. 259 Bibliografia ............ ............................ .. .... ................. ......................................................260 0L ............. ... .... .. ........ ... .. .. ........ .... ...... ... ... Prefacio Aprincipia,0objetivodestetrabalhoerafundamentarumasequenciade ensaioseconhecimentosrelacionadosamaquinas paraascursos tecnicosdeeletrotecnica,eletronicaeeletroeletn3nica.Corn0tempopercebi que apenasestudantesdecursostecnicosprecisavamdesseconjuntode infonnayoes,masestudantesdoscursoscientfficostambem,paispoderiamseT muita uteisnodesenvolvimcnto profissional. Existemotimoslivroscientificossabremaquinas cornanaiises matematicas,equacionamentos e que sao excelentes para 0desenvolvimento do conteudocientificonestaarea.Adificuldadedeencontrarurnexemplarcom conteudobasi co,comodescriyaodefuncionamentoeensaioscomprobat6rios, foia grandemotivayaoparaescrever este volume.Seria urngrande erroiniciar oestudodeumamaquinasempassar por aspectos basicosdefuncionamentoe caracteristicaseletricas.0estudocientfficoembasadonumconhecimento previoesolidodeumamaquinapodelevararesultadospniticoscxcelentes, enquanto somente 0estudo teorico produziria apenas maisteorias. Por esteseoutrosmotivosapresentoaocolegalei tor uma seriedeensaios preparadoscomanx--x 10000'100002 x Na equac;aooriginal temosB em tesla, area em rn2Como imascomerciais utilizamgaussecmz,aequac;aoeadaptada,conformedemonstradoanterior-mente. Considere l1ar =12,747. 10-7 T.mlA (aproxirnadarnente 110). Aforc;aaproximada deurnirna cilindrico de neodimio de1 cmz de area e12000 gauss e de56,SN,aproximadamente 5,8Kgf. CL ............ ...... .... ....... ... ......... . . ... . .. ... ...... . 1.10. Eletrostatica Estc livrotTabalha eletrostatica,mas [oi acrescentadoeste tcpieDdevi-doitestreitaliga9i1oentreefeitosmagneticoseefeitosentrecargaselctricas. Tambemeverdadequenumavisaomicroscopieatemosefeitoseletrostaticos em diversassitu8!yoesemmaquinas eletricas,masisso e algacomplcxo demais para0propositodestelivro,enHlovamosnoslimitaraalgumasinfonna90es preciosas coma este assunto. Algunsconceitosnoestudodocampoe1etfieDsaoparecidoscomas conceitosdomagnetismo,comoatra9aoerepu!siioentrecargase0mciode intera9aoentrecargaseietricas,mase outroramodafis ica,fundamentadono esrudodoseietrons, enquanto0magnetismoestudadoateaquiestafundamen-tadona teori a dos dominios (molecular). Aoestudannoseletromagnetismo,como0proprionomedacienciadiz, existeapossibili dadedeaindw;:aomagneticaagirsobrecargaselctri casno materiale veremos que cargas e\ctricas em movi mento dao origem aurncampo magnetico.Enfim,saotresoscamposdiferentes:campomagnetico,campo eletrico e campo eletromagnetico.Pense sobre isso. 1.11. Eletromagnetismo Seculossepassaram.Aeletricidade [oidescobertaecomcyOuasec objeto de curiosidadedos cient istaseestudiosos da cpoca.Alessandro Voltaconstruiu aprimeirapilhaeletrica,AndreMarieAmpereiniciousuasteoriassobrea corrente de eletrons, entre outras atividadesirnportantes da epoca. Porvoltade1820,0fisicodinamarquesHansCristianOrstedfezurn experirnentosimplesquecertamente[oi0pontodepartidaparaaevolw;:ao tecnologicaquealcanyamoshoje.Orstedqueriaprovararelayaoentrea corrcntec1etricae0magnetismo.Eledeve terobservadoalgumaaJterayaoda indicaCaodeumabussola,aqual estavaproxima deurncircuitoeletrico.Para provar arelay30entre e1etricidade emagnetismo,ele se utilizou deurncircuito parecido com represcntado na Figura1.7: Cor rente ekHrica

Campo produzido Figura 1.7 ........... ... ............ ................ . .... Quando0interruptor e acionado,urnacorrenteeJerricapercorre0condu-tor nosentido eletronicodo - para 0+.Uma bussola apontando 0norte e com a agulha paralela ao condutor perdeu totalmente a sua aoser acionado ointcrruptor.EsseexperimentodeOrsteddeuorigemaurndosimportantcs fundamentosdoelctromagnetismo:quandoporurncondutorcirculauma correntedeeletrons,surgemaorcdordessecondutorlinbasdecampomagne-tico,Figura1.8. Faltava definir a orientayao do campo aoredor do condutor. + Figura1.8 NaFigura1.8 0 semido convencional da corrente eletrica.Para 0 sentido eletrOnico, real,inverta a polaridade, 0semido da corrente e a diret;ao do campo ao redor docondillor. ofisicofrancesAndreMarieAmpere,quecontinuouadesenvol ver estudosdarelay30entreeletricidadeemagnctismo,em1826,lanyouuma tcoriaemque,segundoele,todososfenomcnoseletricos,domagnetismo terrestreaoeletromagnetismo.derivamdeurnprincipiounico,queeaay3.o mutua de correntes eletricas.Grande sujeito! DotrabalbodeAmperesurgiua leideAmpere,aregradamaodireitapara osentidoconvencionalearegradamaoesquerdapara0sentidoeletronicoda corrente,quepcrrnitem, finalmente, definirurnsentidopara 0campomagnetico aoredor do condutor percorrido por uma corrente e1etrica. Figura1.9. Figura 1.9 " Sentido do 0,25CV I9)Qual a potencia absorvida darede para realizar 0trabalhodoitem 8? pentrada120 Vx 2,45A294 W 10)Sabendoapotenciadeentradaeapotenciadesaida,calculea eficiencia domotor. Efi"Psaida00- 61" I C / o=xl- 10 Pent MolorCC ... .............. ..... ................ ... ........... .... ........... .. . ........ II)Compareacorrentede partidacomacorrentenominala plenaearga noensaio e determine quantas vezes ela e maior que a nominal. Quatro vezes maior. 5.9.4. Motor shunt Objetivo:Nestecnsaiosaoverificadasascaracteristicasdomotorshunt quantaa veloeidade,torque,respostascorncargaecorrentedeannadura.Como estudadoemteoria,0motorshuntpodeatingirvelocidadesperigosasemeertas cireunstancias,portantosigatodosasproeedimentoseorrctamentescmadapta-yoes. Procedimentos 1)Executeasligayoeseletricas deacordocomaFigura5.18. Mantenhaafontedesligada por enquanto. 2)Acople0dinamometroao motoreajuste0dinamometro para carga minima, 0 N.m. A+ v Shun1 + Voc 2)-B=----__-----i 6;:;D=----__-'--,0---' Figura5.18 3)Certifique-sedeque0reostatoestejacomresistencia0entreos terminais conectados aocircuito, nilointerferindo nele. 4)LigueafonteCC,ajusteatensiloaplicadalentamentepara120Vee. Verifique0sentidoderotayao;senaofor0ideal ,voltea0V. desligue a fonte,inverta a ligayao do shunt e repita 0passo. 5)Observe osval oresindicados noampenmetroe novoltimetro.meya a rotayaonomotorcomurntacometro,lentamenteajuste0rcostato paraqueobtenha umarotayao aproximada de1.800RPMindicada no tacometro. 6)Registreasval oresdetensao,correnteeveloeidadenatabelapara estasituayiiode carga.Repita0registroparaoutcosvalorestIeI:urgu indicados naTabela 5.2.Para isso ajuste a carga apl icada aomotor no dinamometro, leia a corrente, a tensao e a velocidade e registre. 9.-.... ........ ..... ... ......... . ......... .... ...... ... .. ...... . U(volts)Torque (N.m)I (amperes)Velocidade (RPM) 12000,351800 1200,351,051725 1200,71,71664 120I2,351622 1201,42,951585 Tabefa 5.2 7)Desligueafontc.Cornosdadosdatabelaconstma0gnificoque rcpresentaascaracteristicasdetorqueevelocidadedomotorshunt ensaiado. 1500 1000 500 o o0.51.5 Nm Figllra5.19 8)Calculea develocidadedomotorshuntcorna(cargaI N.m): %reg __x 100 =10,9 % RPMc arg atotal 9)Ajuste 0dinamometro para maxima carga. 10)LigueafonteCCeaumentegradativamentea tensaoatequeleiano amperimetroacorrentenominaldaannadura.0motorpodegirar lentamenteounemgirar.Anoteatensaolidanovoltimetroe0valor dacarganodinam6rnetro.Acorrentequeatravessaaarmadurae lirnitada,nessemomento,apenaspelaresistcnciadocircuitomotor shunt.Podernos, entao,calcular a resistencia docircuito: MoforCC G .. ... ... ............ U=25VTorque =0,35 N.m R=25V =830 3A' 11)Com aresistencia docircuito calcuteapossivei corrente departidase aplicannos120V aomotor nestas condiyoes: 1 partida =120/8,3=14,5A 12)Calculeapotenciadesenvolvidapelomotor shuntnoensaioemWe eVa urntorque de1 N.m. P(W) = RPMx N.m x 0,105=170 W =>0,23CV 1 CV =736 W 13)Qual a potencia absorvida darede para realizar 0trabalho do item12? P entrada =120V x 2,35A= 282W 14)Sabendo a potencia deentrada e a potencia desaida,calcule a eficien-cia do motor. Efic% =Psaidax 100= 60% Pent 15)Compareacorrentedepartidacomacorrentenominala plenacarga no cnsaio e determine quantas vezcs cia e maior que a nominal. Seisvezesmaior . 25oto _______.... Objetivo:Nesteensaiosaoverificadasascaracteristicasdomotor compoundquantaaveiocidade,torque,respostascomcargaecorrentede annadura.Comoestudadoemteoria,0motorcompounddiferencialpode atingirvelocidadesperigosasemcertascircunstancias,portantosigatodosos procedimentos corretamente scm adaptayoes. 1)Aconexaodomotorcompounde mostradanaFigura5.15.Primeira-menterepitaosprocedimentosde1 a4doensaio5.9.3,motorserie, para certificar-seda direyao derotayaoque deve atender a necessidade do dinamometro. ..... . .. .. ... . .. . .. . ..................................... . A

EF 3 4Reostdto serie v Shunl Figura 5.20 2)Retome afontea0e desliguea.Monte 0circuitoconforrne aFigura 5.20.Conecte0shuntemparalelo com0conjunto armadurae campo serie. 3)Acoplc0dinamometroaomotor,ajuste0dinamometroparacarga minima, 0 N.m. 4)Certifique-sedeque0reostatoestcjacom 0entreos tenninaisconectadosaocircuito,naeinterferindoncle,comcampo shunt nomaximo. 5)Ligueafontece, ajusteatcosaoaplicadalentamentepara120Vee. Verifiquese arotayaodomotor estamuitoalta(naDdeve ultrapassar a nominaldo motor).Seestiver muito alta,temos a ligayao compound diferencial.Desliga a fonte,invertaaligayaodoshunt, passandopara cumulativo,eligueafontenovamenteajustandoalentamentepara 120 V. 6)Observe que as valores indicados noamperimetro e no voltfmetro nao devemexcederosvaloresnominais.Me9aarota9aonomotorcom urntacometro,lentamenteajuste0reostatoparaqueobtenhauma rota930aproximada de1.800RPMindicada no tac6metro. 7)Registre osvalores decorrente,tensao e velocidade para estadecarganaTabela5.3.Repitaesseregistroparaoutrosvaloresde cargaindicadosnatabela.Paraissoajusteacargaaplicadaaomotor no dinamometroJ leia a corrente, a tensao e a velocidade e registre. U (volts)Torque (N.m)I (amperes)VeJocidade (RPM) 12000,351800 1200,350,951510 1200,71,421400 12011,791300 1201,42,2121 0 Tabelo5.3 ...... . . .. . ....... . ... . .......... . ........ ... .......... .. . . ..... . .. 8)Desli gue a [onteCC ecomos dadosda tabela construa 0gnHico que representaascaracterfsticasdetorqueevclocidadedomotor compound ensaiado. 1500 1000 500 o o 0,5 N.m Figura5.21 1.5 9)Calculearegularyaodevelocidadedomotorcompoundcoma equary3.oseguinte. considerando cargade1 N. m: %reg RPMsemcarga - RPMcargatotal x100 =38% RPMcarga _ total 10)Aj uste0dinam6metro para maxima carga. 11)Ligue afonteCC eaumentegradativamentcatensaoatequeleiano amperfmetroa corrente nominaldaarrnadura.Anoteatensaolidano voltfmetroe0valordacarganodinam6metro.Calculearesistencia oferecida pelo circuito: 12)Com aresistencia docircuitocalcule a possivclcorrente de partidase aplicannos120 V aomotor nestas condiryoes: [ partida12011 58 A 13)Calcule apotenciadesenvolvida pelomotorcompoundnoensaioem We CV a urntorque de1 N. m. peW)RPM x N,mxO,105 136W =>0,19CV 14)Qual a potencia absorvida da rede para realizar 0trabalho doitem12? 120V x . ....... . .. . .. . ....... . .. . . . . .. ..... . ... . . . ..... . .... . .. . .. . 15)Sabendoapoti:nciadeentradaeapotenciadesaida,calculea eficiencia domotor. Psafda Efic% ==x 100= 62% Pent 16)Compareacorrentedepartidacomacorrentenominala cargade IN.mnoensaioedeterminequantasvezeseiae maiorquea nominal. Quatro vezes maior. 17)As quest6es seguintesabrangemos tres ensaios elevam 0estudantea comparar os resultados obtidos. a)Preencha a tabela seguinte com os resultados obtidosnosensaios: MotorRegula.;3.oTorqueEficienciaIpartida Serie Shunt Compound b)Qual motor apresentou maior torque? c)Qualmotor apresentou melhor regulayao develocidade? d)Qual motor mostroumelhor eficiencia? 5.10. Exercicios de fixa't,.:: a"' o'-____--' 1)Descreva 0principio de funcionamento domotor CC. 2)Citeaspartes principais deumamaquina Cc. 3)Qual a funyaodas escovas em umamaquina CC? 4)Qual a funyao do comutador em uma maquina CC? 5)Comopodemosidentificar0numerodepolosdeumamaquinaCC observando 0estator? 6)Quaisasdiferenyasentreosenrolamentosserieeshuntdeuma maquinaCC? , .. , .. , ... . , .. , ...... . .. ....... .~ t ~ . I ' . ~ . ~ ...... . .. . . . .... . . . .... . ....... a 7)Quais as principais caracteristicas domotor serie? 8)Quais as principais caracteristicas do motor shunt? 9)Quais as principais caracteristicas domotor compound? 10)Quais as diferenryasentre 0compound diferencial e 0cumulativo? 11)QualamotivayaoprincipalparautilizarumamaquinaCCemurn sistema industrial? 12)Qual0torquedesenvolvidoporumamaquinaCCdequatropolos, 600condutoresativos,1800RPM,31,4Aaplicadosa armadura(do tipoimbricado),comurnfluxomagneticonamaquinade0.05Wb? Sobasmesmascondiyoes,qualatensaoinduzidanaannaduraa 1800 RPM? Maquinas Eletricas ......... .... .... .................................... .... ....... .. ............ Gerador CC ___""6,,, .1"-. . Introdutyiio Tude quefoiestudado emmotor CC vale, de certa mane ira,para 0gerador ce, atinalosdois,mesmotendofunyoesdifercntcs,verndarnesmamaquina Cc.Amaquinacorrentecontinuapodeproduzirfary3mecanicarotativa, motor,ougerarenergiaeletricaCCapartirdeuma[oryamedniearotativa, gerador. Estecapitulomostraasprincipaiscaracteristicasdogeradoree, tiposde vantagensedesvantagensdecadauma,seguindoamcsmafilosofia adotada,ouseja,vamosdesenvolverumateoriaminimaerealizarensaios comprobatorios. 6.2. Prine.iode funcionamento oprocessodegerayaodeenergiaestali gadoaosfen6menoseletro-magneticos estudados no capitulot,especificamente aleidoeletromagnctismo quetrata da difercm;:adepotencialresultante nasextremidades de urncondutor pela sua a930 dentro de urn campo magnetico. Urngeradorec, como0motorce, possuitrescomponentesprincipais: enrolamentodeestator,annadurae comutador.Nogerador ce, 0enrolamento doestatore alimentadocomtensaoCCparaproduzirurncampomagnetico fixo.Pelofatodeessatensaodarorigemaocampomagneticodoestator, recebe0nomedetensaodeexcita9ao.Essecampomagneticocortaasespi ras doenrolamentodaannadura(ouvice-versa)quandoele,pormecanica, girar dentro docampo . .... ... ..................... ..... ... ................... ...... B Campomagneticomaisespiraemmovimentoresultamemindw;:aoeletro-magnetiea,queresuhaemddpqueC levadaaomeioexternopetoeonjuntode cscovasmaiscomutador.A Figura6.1represcntaurngerador CCelementar.Ao aplicannosforryamecanica a manivela, rotacionamos a bobina que, cortada pc1as linhas decampo, produz umadiferenrya de potencial emseus tenninais. Figura6./ - Primeiro esuigio. A ddp gerada e aplicada a uma cargo resiSliva e medida com ovolrimelro.Na ftgura podemos observar que G bobinG enconlra-se perpelldicuiannenle em relat;iio 00 campo. Temos remiio gerada o V indicada no vo/lime/roe 110grafteo para esse esuigio. Atensaogeradanocstagio reprcsentadonafigurae 0Y,masconformca bobina vaiassumindoumaposiryaomaisproximaaoparalelismocornaslinhas docampo,maior0nivel datensaogerada.AFigura6.2representaabobina, sobar;:aodeurnaforr;:a,iniciandourngironoscntidoanti-horaTio.Notequea tensaoindicadanovoltimetrojanaoestamai sem0e0graficosenoidal tambem saiudoO. Figura 6.2 - Segundo esrogio. a ... .... ..... ......... .. .......~ ~ ~ i ~ . ~ . ~ ~ ~ / . r ! ~ ~ ~ .... .... .. ... ....... .... ...... . No momento em que passaa existir urna ddp entre asescovas eexiste uma cargaJigadaaessasescovas,precisamosdeterminar 0sentidodacorrente que percorrc a carga antes demedi-la. Para isso utilizamos a regra damao esquerda para gcradorcs,que e parecida coma regrapara rnotores,0que muda e a mao. AFigura6.3exibeamaoesquerdaprc-paradaparaaamilise.0indicadormostra0 sentidodacorrente,0polegar0senti doda forcaaplicadae0restantedosdedosacom-panha0sentidodofluxo.Utilizearegrae continne0sentidodacorrenterepresentado nafi gura.0sentidodaforryaaplicadaesta indicadocompequenassetaspretasnabo-bina. Figllra 6.3 Comoterceiro estagio podemos obscrvar 0valormaximo de tensao aJcan-Qadoquandoabobinaestatotalmenteimersanocampo.Nogrilfico asenoidc atingc 0seu apice. Figllra 6,4 Terceiro esuigio. Esses estagiossaorepetidossucessivamcnte,sendofomecidana safdauma tensilocontinua pulsante.Continuaporque acorrente, apesar de oscilar entre 0 e urnmaximo,circulasempreemurnmesmosenti do.Essalarefae responsa-bilidade do comutador, que neste caso funciona como urnretificador medinico . ... .... ............ ...... ..... .. .. ~ ~ ~ ~ ~ r . ~ . ~ ................ ...... ..... ...... B Existem dois modos para aumentarmos a tensilogerada: I)Aumentar 0campo magnetico fixo; 2)Aumentara mecanicaaplicadaa maquina,aumentandoa frequencia dos pul sose a tensao media. Sedobrannosavelocidade,aumentamosatensaoinduzida;seaumen-tarmos em10%a aumentamos tarnbem a tensaoinduzida. Existe entre0geradorquefuncionaavazioecomcarga.Ao aplicarurnacargaaogerador,temoscorrente crrculandoe,consequentemente, quedadetensaogerada.Parasupriressaqueda,amaquinaque[omece potenciamecanicaaogeradordeveaumentar0torqueapJicadoe/oudevemos aumentar a tensao deNota Se relirar 0 comutador, quee0 relificador mecanico, ainelaassim ficanas extremidades dabobinaumatensaogerada,masqueseraaltemada.Nocapitulo9, queesluda alternadores, tera a oportunidade deperceber isso. ___ de campo shunt ComoosaspectosconstrutivosdogeradorCCsaoosmesmosdomotor CC,vamosdireto ao estudo dade campo para geradores CC Existem doismodosdeproduzir0campornagncticofIxonoestator,sendoindcpendemeeaConsideraremos independentea dabobinadecampopartensaoCCextema.Vamostratardo gerador de campo shunt, Figura 6.5. + v 5C '------{2B 6D ArmiKlur