Apostila ANAC Cap.09 - Geradores e Motores Eletricos

8/16/2019 Apostila ANAC Cap.09 - Geradores e Motores Eletricos

http://slidepdf.com/reader/full/apostila-anac-cap09-geradores-e-motores-eletricos 1/74

9-1

CAPÍTULO 9

GERADORES E MOTORES ELÉTRICOS DE AVIAÇÃO

INTRODUÇÃO

A energia para a operação de muitosequipamentos elétricos de uma aeronave depen-

de da energia elétrica fornecida por um gerador.Gerador é qualquer máquina que transformaenergia mecânica em energia elétrica, pela indu-ção eletromagnética.

O gerador que produz corrente alternadaé chamado de gerador CA, ou alternador. Ogerador que produz corrente contínua é chama-do de gerador CC ou dínamo.

Ambos os tipos operam pela indução deuma voltagem CA em bobinas, pela variação daquantidade e sentido do fluxo magnético que ascortam.

GERADORES

Para aeronaves equipadas com sistemaselétricos de corrente contínua, o gerador CC é afonte regular de energia elétrica.

Um ou mais geradores CC acionados pelos motores da aeronave, fornece energia elé-trica para a operação de todas as unidades do

sistema elétrico, assim como energia para carre-gar a bateria.A aeronave equipada com sistemas de

corrente alternada utiliza energia elétrica forne-cida por geradores CA ou simplesmente alter-nadores.

Teoria de operação

No estudo de corrente alternada, os prin-cípios do gerador básico foram introduzidos

para explicar a geração de uma voltagem CA pela rotação de uma bobina num campo magné-tico. Sendo esta a teoria de operação de todos osgeradores, é necessário revisar os princípios degeração de energia elétrica.

Quando linhas de força magnética sãocortadas por um condutor, uma voltagem é in-duzida no condutor.

A intensidade da voltagem induzida depende da velocidade do condutor e da intensi-dade do campo magnético. Se os terminais docondutor forem ligados para formar um circuitocompleto, uma corrente é induzida no condutor.

O campo magnético e o condutor for-mam um gerador elementar. Este tipo de gera-dor está ilustrado na figura 9-1, junto com oscomponentes do circuito externo do gerador,

que coleta e usa energia gerada pelo geradorsimples. A espira do fio (“A” e “B” da figura 9-1) é ajustada para girar num campo magnético.Quando o plano da espira estiver em paralelocom as linhas de força magnética, a voltageminduzida na espira faz com que a corrente circu-le no sentido indicado pelas setas da figura 9-1.

A voltagem induzida nesta posição émáxima, visto que os fios estão cortando as li-nhas de força em ângulos retos, e estão, ainda,cortando mais linhas de força por segundo doque em qualquer outra posição relativa ao cam-

po magnético.

Figura 9-1 Indução de voltagem máxima numgerador elementar.

À medida que a espira se aproxima da posição vertical mostrada na figura 9-2, a volta-gem induzida diminui, pois ambos os lados daespira (“A” e “B”) estão aproximadamente em

paralelo com as linhas de força, e a razão decorte é reduzida.

Quando a espira estiver na vertical, as

linhas de força não serão cortadas, visto que osfios estão se movimentando momentaneamente



9-2

em paralelo com as linhas de força magnética (enão há voltagem induzida).

Figura 9-2 Indução de voltagem mínima numgerador elementar.

Enquanto continuar a rotação da espira,o número de linhas de força cortadas aumentaráaté que a espira tenha girado outros 90º para um

plano horizontal.Como mostrado na figura 9-3, o número

de linhas de força cortadas e a voltagem induzi-da, mais uma vez são máximas.

O sentido do corte, entretanto, está emsentido oposto àqueles apresentados nas figuras9-1 e 9-2, de modo que o sentido (polaridade)

da voltagem induzida é invertida.

Figura 9-3 Indução de voltagem máxima nosentido oposto.

Enquanto a rotação da espira continuar,

o número de linhas de força que estão sendocortadas diminui, e a voltagem induzida torna-

se zero quando na posição mostrada na figura 9-4, posto que os fios A e B estão novamente em

paralelo com as linhas de força magnética.

Figura 9-4 Indução de voltagem mínima no

sentido oposto.

Se a voltagem induzida ao longo dos360º de rotação for plotada num gráfico, resulta-rá a curva mostrada na figura 9-5. - Esta volta-gem é chamada de voltagem alternada devido àinversão dos valores positivos e negativos, pri-meiro num sentido e depois no outro.

Figura 9-5 Geração de um gerador elementar.

Para usar a voltagem gerada na espira, afim de produzir fluxo de corrente num circuitoexterno, alguns meios devem ser fornecidos

para ligar a espira em série com o circuito ex-terno.

Esta ligação elétrica pode ser efetuadainterrompendo-se a espira do fio, e ligando seusterminais a dois anéis metálicos, chamados a-néis coletores, contra os quais duas escovas decarvão ou metal estão sobrepostos. As escovasestão ligadas ao circuito externo.



9-3

Pela substituição dos anéis coletores dogerador básico por dois semicilindros, chama-dos segmentos coletores, obtem-se um geradorCC básico (figura 9-6). Nesta ilustração, o lado

preto da bobina é ligado ao segmento preto; e olado branco ao segmento branco. Os segmentosestão isolados um do outro.

Figura 9-6 Gerador básico de C.C.

As duas escovas estacionárias estão ins-taladas nos lados opostos do coletor e, de talmodo, que cada escova entre em contato comcada elemento do coletor, quando este estivergirando simultaneamente com a espira. As par-tes móveis de um gerador CC (bobina e coletor)são chamadas de induzido.

A geração de uma força eletromotriz(FEM) pela espira móvel num campo magnéticoé igual para ambos os geradores (CA e CC),

mas a ação dos segmentos coletores produz umavoltagem CC. Esta geração de voltagem CC édescrita para as diversas posições da espira mó-vel num campo magnético, em relação à figura9-7.

Figura 9-7 Funcionamento de um gerador C.C. básico.

A espira na posição “A” da figura 9-7está girando no sentido horário, mas as linhas de

força não são cortadas pelos lados da bobina, enenhuma FEM é gerada.

A escova preta é mostrada entrando emcontato com o segmento preto do coletor, e aescova branca está entrando em contato com osegmento branco.

Em “B” da figura 9-7, o fluxo está sendocortado por uma razão máxima, e a força ele-

tromotriz induzida é máxima. Neste momento,a escova preta está em contato com o segmento

preto, e a escova branca com o segmento bran-co. A deflexão do medidor está para a direita,indicando a polaridade da voltagem de saída.

Em “C” da figura 9-7, a espira comple-tou uma rotação de 180º. Mais uma vez as li-nhas de fluxo não são cortadas, e a voltagem desaída é zero.

A condição importante a se observar na posição “C’ é a ação dos segmentos e das esco-vas.

A escova preta nesta posição da espira(180º) entra em contato com o segmento preto ecom o segmento branco num dos lados do cole-tor, e a escova branca entra em contato com osdois segmentos do outro lado do coletor.

Após passar a espira ligeiramente, pelo ponto de 180º, a escova preta estará em contatosomente com o segmento branco, e a escova

branca em contato com o segmento preto.

Devido a esta transferência dos elemen-tos do coletor, a escova preta está sempre emcontato com o lado da bobina que se move para

baixo, e a escova branca está em contato com olado da bobina que se move para cima.

Embora a corrente inverta o seu sentidona espira, exatamente do mesmo modo como nogerador CA, a ação do coletor faz com que acorrente circule sempre no mesmo sentido, atra-vés do circuito externo ou medidor.

Um gráfico de um ciclo de operação é

mostrado na figura 9-7. A geração da FEM nas posições “A”, “B” e “C” é igual no gerador CA básico, mas na posição “D” a ação do coletorinverte a corrente no circuito externo, e o se-gundo semiciclo tem a mesma forma de onda do

primeiro. O processo de comutação é, às vezes,chamado de retificação, porque no processo deretificação a voltagem CA é transformada emvoltagem CC.

No momento em que cada escova estiverem contato com os dois segmentos do coletor(posições “A”, “C” e “E” da figura 9-7 é produ-zido um curto-circuito contínuo. Se uma FEM



9-4

fosse gerada na espira neste instante, uma cor-rente alta fluiria no circuito, causando um cente-lhamento, e danificando o coletor. Por esta ra-zão, as escovas devem ser instaladas na posiçãoexata, onde o curto-circuito ocorrerá quando aFEM gerada for zero. Esta posição é chamadade plano neutro.

A voltagem gerada pelo gerador CC bá-

sico na figura 9-7 varia de zero para o seu má-ximo, duas vezes para cada volta da espira. Estavariação da voltagem CC é chamada de “ondu-lação” (RIPPLE), e pode ser reduzida usando-semais espiras ou bobinas; como mostrado em“A” da figura 9-8.

Figura 9-8 Aumento do número de espiras re-duz a ondulação (Ripple) na volta-gem.

À medida que o número de espiras au-menta, as variações entre os valores máximo emínimo de voltagem serão reduzidas (“B” da

figura 9-8), e a voltagem de saída do gerador seaproxima de um valor estável CC. Em “A” dafigura 9-8, o número de segmentos do coletor éaumentado em proporção direta ao número deespiras, isto é, existem dois segmentos para umaespira, quatro segmentos para duas espiras eoito segmentos para quatro espiras.

A voltagem induzida numa espira comapenas uma volta é pequena. Aumentando onúmero de espiras não aumenta o valor máximoda voltagem gerada, mas aumentando o númerode voltas em cada espira aumentará este valormáximo.

Dentro de certo limite, a voltagem desaída de um gerador CC é determinada pelo

produto do número de voltas por espira, o fluxototal por cada par de pólos na máquina e a velo-cidade da rotação do induzido.

Um gerador CA, ou alternador, e umgerador CC são idênticos em relação ao métodode voltagem gerada na espira móvel.

Entretanto, se a corrente for retirada daespira pelos anéis coletores, ela será uma cor-rente alternada e o gerador é CA; se ela for cole-tada por segmentos coletores, ela será uma cor-rente contínua, e o gerador é denominado degerador CC.

Características da construção dos geradoresCC

Os geradores usados nas aeronaves dife-rem no tipo, visto que eles são construídos porvários fabricantes. Todos, entretanto, possuem amesma característica e operam de maneira simi-lar.

As partes principais, ou conjuntos de umgerador CC, são a carcaça, o induzido e um con-

junto de escovas. As partes de um gerador típicode avião são mostradas na figura 9-9.

Carcaça

A carcaça ou estrutura do campo é oalicerce ou a moldura do gerador. A carcaça temduas funções: ela completa o circuito magnéticoentre os pólos, e atua como um suporte mecâni-co para as outras partes do gerador.

Em “A” da figura 9-10, a carcaça de umgerador de dois pólos é mostrada em cortetransversal. A carcaça de um gerador de quatro

pólos é mostrada em “B” da figura 9-10.

Nos geradores menores, a carcaça éconstituída de uma peça única de ferro, mas nosgeradores maiores geralmente é constituída porduas partes aparafusadas juntas.

A carcaça tem propriedades magnéticaselevadas e, junto com as peças polares, forma a

parte principal do circuito magnético.Os pólos do campo, mostrados na figura

9-10, são aparafusados no interior da moldura, eformam um núcleo pelo qual os enrolamentosda bobina do campo são efetuados.

Os pólos são geralmente laminados parareduzir as perdas devido às correntes parasitas, e



9-5

têm a mesma finalidade de um núcleo de ferrode um eletroímã, isto é , eles concentram as li-nhas de força produzidas pela bobina de cam-

po.A carcaça completa, incluindo as peças pola-res, é fabricada de ferro magnético de alta qua-lidade ou folha de aço.

Figura 9-9 Gerador típico de 24 volts de aeronaves.

Um gerador CC usa eletroímãs ao invésde ímãs permanentes. A produção de um campocom intensidade magnética necessária, usandoímãs permanentes, aumentaria grandemente as

dimensões físicas do gerador.

‘

Figura 9-10 Carcaça de dois e de quatro pólos.

As bobinas de campo são constituídas dediversas voltas de fio isolado, e são enroladas

para se amoldarem ao núcleo de ferro do póloao qual ela está segura firmemente (figura 9-

11).

Figura 9-11 Bobina de campo removida de um pólo.

A corrente de excitação, que é usada para produzir o campo magnético e que fluiatravés das bobinas de campo, é obtida de umafonte externa ou de uma máquina geradora CC.

Não existe ligação elétrica entre os enrolamen-tos das bobinas de campo e as peças polares.



9-6

A maioria das bobinas de campo sãoligadas de maneira que os pólos mostrem pola-ridade alternada. Visto que sempre existe um

pólo norte para cada pólo sul, sempre existiráum número par de pólos em qualquer gerador.

As peças polares na figura 9-11 são pro- jetadas da carcaça. Como o ar oferece umagrande resistência ao campo magnético, estamontagem reduz o espaço do ar entre os pólos eo induzido rotativo, aumentando a eficiência dogerador. Quando as peças polares são projetadascomo a figura apresenta, seus pólos são deno-minados de pólos salientes.

Induzido

O conjunto do induzido consiste de bobinas enroladas em um núcleo de ferro, um

coletor e as partes mecânicas associadas.Montado sobre um eixo, ele gira através docampo magnético produzido pelas bobinas decampo. O núcleo do induzido age como um con-dutor de ferro no campo magnético e, sendoassim, é laminado para evitar a circulação decorrentes parasitas.

Há, em geral, dois tipos de induzido: dotipo anel e do tipo tambor. A figura 9-12 mostraum induzido do tipo anel feito de núcleo de fer-ro, um enrolamento de oito seções e um coletor

de oito segmentos. Este tipo de induzido não émuito usado; a maioria dos geradores usa indu-zido do tipo tambor.

Figura 9-12 Induzido do tipo anel com enrola-mento de oito seções.

Um induzido do tipo tambor (figura 9-13) tem bobinas instaladas nas fendas do nú-cleo. O uso das fendas aumenta a segurançamecânica do induzido. Geralmente, as bobinas

são mantidas e instaladas nas fendas por meiode calços de madeira ou de fibra. As ligações

das bobinas individuais, chamadas extremidadesda bobina, são ligadas aos segmentos corres-

pondentes do coletor.

Figura 9-13 Induzido do tipo tambor.

Coletores

A figura 9-14 mostra o corte transversalde um coletor. O coletor está instalado na ex-tremidade do induzido e consiste de segmentosuniformes de cobre estirado, isolados por folhas

finas de mica.Os segmentos são mantidos no lugar por

anéis de aço tipo “V” ou flanges de aperto com parafusos. Os anéis de mica isolam os segmen-tos dos flanges. A parte alta de cada segmento échamada espelho, e os fios das bobinas do indu-zido são soldados aos espelhos. Quando ossegmentos não possuem espelhos, os fios sãosoldados a uma pequena fenda nas extremidadesdos segmentos.

Figura 9-14 Coletor com uma parte removida para mostrar a sua construção.

As escovas estão sobrepostas na superfí-cie do coletor, formando contato elétrico entre

as bobinas do coletor e o circuito externo.



9-7

Um fio flexível trançado, de cobre, ge-ralmente chamado de “rabicho”, liga cada esco-va ao circuito externo.

As escovas, geralmente feitas de carvãode boa qualidade, são mantidas no lugar poração de suportes, isolados da carcaça, podendodeslizar livremente para cima e para baixo paraacompanhar qualquer anormalidade na superfí-

cie do coletor. As escovas são geralmente ajus-táveis, de modo que sua pressão sobre os coleto-res possa ser variada e a posição das escovas emrelação aos segmentos possa ser ajustada.

As interrupções constantes do contatodas bobinas, nas quais as voltagens estão sendoinduzidas, necessitam da utilização de materialnas escovas que possuam ótima resistência decontato. Além disso, este material deve ser dotipo que o atrito entre o coletor e a escova seja

pequeno para evitar desgaste excessivo. Sendoassim, o material mais usado pelas escovas é ocarvão de boa qualidade. Este carvão deve sersuficientemente macio para evitar o desgaste docoletor e, ainda, resistente o bastante para for-necer à escova uma duração maior.

Visto que a resistência de contato docarvão é razoavelmente alta, a escova deve ser

bastante grande para proporcionar uma área decontato maior. A superfície do coletor é alta-mente polida para reduzir o atrito quanto possí-

vel. Óleo ou graxa nunca devem ser usados nocoletor e todo cuidado deve ser tomado ao lim- pá-lo, para evitar que a superfície seja danifica-da.

TIPOS DE GERADORES CC

Há três tipos de geradores CC: série, paralelo, série-paralelo ou misto. A diferença

entre eles depende de como a bobina de campoé ligada em relação ao circuito externo.

Geradores CC de excitação em série

O enrolamento do campo de um geradorem série é ligado em série com o circuito exter-no, chamado de carga (figura 9-15). As bobinasde campo são compostas de poucas voltas de fiogrosso.

A intensidade do campo magnético de-

pende muito mais do fluxo de corrente do quedo número de voltas da bobina.

Os geradores em série têm má regula-gem de voltagem na variação de carga, postoque, quanto maior a corrente através das bobi-nas do campo para evitar o circuito externo,maior será a força eletromotriz induzida e tam-

bém a voltagem terminal ou de saída. Portanto,quando a carga aumenta, a voltagem tambémaumenta; entretanto, quando a carga é reduzida,

a voltagem também é reduzida.A voltagem de saída de um gerador

enrolado em série pode ser controlada por umreostato, em paralelo com os enrolamentos docampo, como mostrado em “A” da figura 9-15.Visto que o gerador enrolado em série tem máregulagem, ele nunca é usado como gerador deaeronaves. Os geradores das aeronaves são dotipo paralelo, série ou misto.

Figura 9-15 Diagrama e circuito esquemático deum gerador de excitação em série.

Geradores CC de excitação em paralelo

O gerador que possui um enrolamento decampo ligado em paralelo com o circuito exter-no é chamado de gerador em paralelo (comomostra a figura 9-16 em “A” e “B”). As bobinasde campo de um gerador em paralelo contêmmuitas voltas de fio fino: a intensidade magnéti-ca é proveniente mais do grande número de vol-tas do que da intensidade da corrente através das

bobinas. Se for desejada uma voltagem constan-



9-8

te, o gerador de excitação em paralelo não seráadequado para as cargas de oscilação rápida.

Qualquer aumento na carga provoca umaredução na voltagem terminal ou de saída, equalquer redução na carga provoca o aumentona voltagem de saída; considerando que, o indu-zido e a carga estão ligadas em série, toda a cor-rente que flui no circuito externo passa pelo

enrolamento do induzido.

Figura 9-16 Gerador de excitação em paralelo.

Devido à resistência no enrolamento doinduzido, há uma queda de voltagem (queda deIR = corrente x resistência). À medida que acarga aumenta, a corrente do induzido e a quedade IR no induzido aumentam.

A voltagem de saída é a diferença entre avoltagem induzida e a queda de voltagem; por-tanto, há uma redução na voltagem de saída.

Esta redução provoca uma queda na intensidadedo campo porque a corrente das bobinas decampo diminui em proporção à redução na vol-tagem de saída: com um campo mais fraco, avoltagem é consequentemente reduzida.

Quando a carga diminui, a voltagem desaída aumenta na mesma proporção, e uma cor-rente mais elevada flui nos enrolamentos. Estaação é cumulativa, pois a voltagem de saídacontinua a aumentar até um ponto chamado“ponto de saturação”, após o qual não há au-

mento de voltagem.A voltagem de saída de um gerador em

paralelo pode ser controlada por um reostatoinstalado em série com os enrolamentos docampo, como mostrado em “A” da figura 9-16.À medida que a resistência é aumentada, a cor-rente do campo é reduzida; consequentemente, avoltagem gerada também se reduz.

Para um determinado ajuste do reostatode campo, a voltagem de saída nas escovas do

induzido será aproximadamente igual à volta-gem gerada, menos a queda de IR produzida pela corrente de carga no induzido; sendo assim,

a voltagem de saída do gerador diminuirá à me-dida que a carga for aplicada.

Alguns aparelhos sensíveis à voltagemsão utilizados para ajustar automaticamente oreostato de campo, para compensar as variaçõesde carga. Quando estes aparelhos são usados, avoltagem de saída permanece essencialmenteconstante.

Geradores CC de excitação mista

Um gerador de excitação mista é consti-tuído pela combinação de um enrolamento emsérie e um enrolamento em paralelo, de tal mo-do que de suas características se obtenha um

bom rendimento.As bobinas do campo em série são feitas

de um número de voltas relativamente pequenode condutor de cobre grosso de seção transver-sal, circular ou retangular, e são ligadas em sériecom o circuito do induzido. Estas bobinas estãoinstaladas nos mesmos pólos do campo em para-lelo e, por isso, auxiliam a força magnetomotriz,a qual influencia o fluxo do campo principal dogerador. A ilustração esquemática e o diagramasão apresentados em “A” e “B” da figura 9-17.

Figura 9-17 Gerador de excitação mista.

Se os ampères-voltas do campo em série

atuam no mesmo sentido daqueles do campo em paralelo, a força magnetomotriz combinada seráigual à soma dos componentes dos campos emsérie e em paralelo.

A carga é acrescentada a um geradormisto da mesma maneira que é adicionada a umgerador em paralelo, pelo aumento dos circuitosem paralelo com os terminais de saída do gera-dor.

Sendo assim, a redução da resistência dacarga total com a carga adicionada é acompa-nhada pelo aumento da corrente nos circuitos doinduzido e no do campo em série.



9-9

O efeito do campo em série aditivo éaquele pelo qual o fluxo do campo é aumentadoquando a carga aumenta. A extensão do aumen-to do fluxo do campo, depende do grau de satu-ração do campo determinado pela corrente docampo em paralelo. Sendo assim, a voltagem desaída do gerador pode aumentar ou diminuircom a carga, dependendo da influência das bo-

binas do campo em série. Esta influência é co-nhecida como o grau de série-paralelismo.

Um gerador simples-misto é aquele ondeas voltagens sem carga e com carga total possu-em o mesmo valor; ao passo que um geradorsub-misto possui o valor da voltagem de cargatotal menor do que a voltagem sem carga, e umgerador super-misto possui a voltagem de cargatotal maior do que a carga nula. As variações navoltagem de saída com o aumento da carga de-

pende do grau de série-paralelismo.Se o campo em série auxilia o campo em paralelo, o gerador é chamado misto-acumulativo (“B” da figura 9-17).

Se o campo em série se opõe ao campoem paralelo, diz-se que a máquina é diferenci-almente mista, ou é chamada de gerador dife-rencial.

Os geradores mistos são geralmente projetados como supermistos. Isto permite grausvariados de composição, pela ligação de um

campo em paralelo variável com o campo emsérie. Este campo paralelo é algumas vezeschamado “DIVERTER”. Os geradores mistossão usados onde a regulagem de voltagem é umfator importante.

Os geradores diferenciais têm, de certomodo, a mesma característica dos geradores emsérie, na qual eles são essencialmente de corren-te constante. Entretanto, embora gerem umavoltagem nominal sem carga, a voltagem caiefetivamente à medida que a corrente de cargaaumenta. Os geradores de corrente constante são

perfeitamente adaptados como fonte de energia para soldadores de arco elétrico.

Se o campo em paralelo de um geradormisto estiver ligado, abrangendo o induzido e ocampo em série, ele será conhecido como deligação de longo paralelismo; mas se o campoem paralelo estiver ligado somente com o indu-zido, ele será chamado de ligação de curto para-lelismo. Estas ligações produzem essencialmen-

te as mesmas características do gerador correspondente.

A figura 9-18 mostra graficamente umsumário da característica dos vários tipos degeradores.

Geradores de três fios

Alguns geradores CC, chamados gerado-

res de três fios, são projetados para fornecer 240volts, ou 120 volts em relação a um fio neutro( Ver figura 9-19).

Figura 9-18 Características dos geradores.

Isto é conseguido pela ligação de uma bobina dereatância, aos lados opostos do coletor, com oneutro ligado ao ponto central da bobina de rea-tância. Esta bobina de reatância atua como umdivisor de voltagem de baixa perda.

Figura 9-19 Gerador de três fios.

Se fossem usados resistores, a perda“IR” seria demasiada, a menos que as duas car-gas fossem casadas perfeitamente. A bobina estáinserida no interior de alguns geradores como

parte do induzido, com o ponto central ligado aum único anel coletor que entra em contato como neutro por meio de uma escova. Em outros

geradores, as duas ligações com o coletor, porsua vez, são ligadas a dois anéis coletores; e o



9-10

reator está localizado na parte externa do gera-dor.

Em qualquer caso, o desequilíbrio decarga em qualquer dos lados do neutro não deveser maior do que 25% da corrente nominal desaída do gerador.

O gerador de três fios permite uma ope-ração simultânea de 120 volts para circuitos de

iluminação e de 240 volts para motores.

Reação do induzido

A corrente que flui através do induzidocria campos eletromagnéticos nos enrolamentos.Estes novos campos tendem a distorcer ou incli-nar o fluxo magnético entre os pólos do geradordo plano neutro. Visto que a corrente do induzi-do aumenta com a carga, a distorção também setorna maior. Esta distorção do campo magnéticoé chamada de reação do induzido, e está ilustra-da na figura 9-20.

Figura 9-20 Reação do induzido.

Os enrolamentos do induzido de um ge-rador estão espaçados de tal modo que, durante

a rotação do induzido, existem certas posiçõesem que as escovas fazem contato com dois seg-mentos adjacentes e, portanto, curto-circuitandoos enrolamentos do induzido com estes segmen-tos.

Geralmente, quando o campo magnéticonão está distorcido, nenhuma voltagem é indu-zida nos enrolamentos em curto e, consequen-

temente, nenhum resultado prejudicial ocorre nocurto dos enrolamentos. Por outro lado, quandoo campo está distorcido, uma voltagem é indu-zida nestes enrolamentos em curto, gerandofaíscas entre as escovas e os segmentos do cole-tor. Consequentemente, o coletor é picotado e odesgaste das escovas é excessivo, reduzindo asaída do gerador.

Para corrigir esta condição, as escovassão adaptadas de modo que o plano das bobinas,que são curto-circuitadas pelas escovas, seja

perpendicular ao campo magnético distorcido, oqual é obtido pelo movimento frontal das esco-vas no sentido da rotação. Esta operação é cha-mada de deslocamento das escovas para planoneutro, ou plano de comutação. O plano neutroé a posição onde o plano das duas bobinas opos-tas é perpendicular ao campo magnético do ge-rador.

Em alguns geradores, as escovas podemser deslocadas manualmente além do plano

normal neutro para o plano neutro provocado pela distorção do campo. Nos geradores de es-covas não ajustáveis, o fabricante ajusta asmesmas para que seja obtido o mínimo de faís-ca.

Interpolos podem ser usados para dimi-nuir alguns efeitos de distorção do campo, vistoque o deslocamento das escovas é inconvenientee insatisfatório, especialmente quando a veloci-dade e a carga do gerador variam constantemen-te.

Figura 9-21 Gerador com interpolos.



9-11

O interpolo está localizado entre os pó-los principais de um gerador. Por exemplo, umgerador de 4 pólos tem 4 interpolos, os quais seencontram nos pólos norte e sul, alternadamen-te, como são os pólos principais. Um gerador de4 pólos com interpolos é mostrado na figura 9-21.

Um interpólo tem a mesma polaridadeque o pólo principal adjacente no sentido darotação. O fluxo magnético produzido por uminterpólo faz com que a corrente no induzidomude de sentido quando o enrolamento passasob ele. Isto anula os campos eletromagnéticosao redor dos enrolamentos do induzido. A inten-sidade dos interpólos varia com a carga do ge-rador, e, visto que a distorção do campo variacom a carga, o campo magnético dos interpólosreduz os efeitos do campo ao redor dos enrola-

mentos do induzido, e diminui a distorção docampo.Assim sendo, o interpólo tende a manter

o plano neutro na mesma posição, independen-temente da carga do gerador; portanto, a distor-ção do campo é reduzida pelos interpólos; e aeficiência, a saída e o tempo de duração dasescovas são melhorados.

Capacidade do gerador

Um gerador é classificado pela sua po-tência de saída.

Como o gerador é projetado para operaruma voltagem especificada, a classificação ge-ralmente é fornecida como sendo o número deampères que o gerador pode fornecer na suavoltagem especificada ou nominal.

As especificações do gerador estão gra-vadas na placa de identificação fixada no mes-mo. Quando um gerador for substituído, é im-

portante optar por um com os valores apropria-dos.

A rotação dos geradores pode ser cha-mada de rotação horária ou anti-horária, obser-vando-se a extremidade de acionamento. Ge-ralmente o sentido da rotação acha-se gravadona placa de identificação.

Se a placa não indicar o sentido, a rota-ção pode ser marcada por uma seta na capa da

placa do alojamento da escova. É importanteque o gerador a ser usado possua o sentido da

rotação correto; caso contrário, a voltagem seráinvertida.

A velocidade do motor da aeronave variada RPM de marcha-lenta até a RPM de decola-gem; entretanto, durante a maior parte de umvôo, ele está em velocidade de cruzeiro constan-te. A transmissão do gerador é geralmente acio-nada para girar o gerador entre 1 1/8 e 1 1/2vezes a velocidade do eixo de manivelas domotor.

A maioria dos geradores de aeronavetem uma velocidade na qual começam a produ-zir sua voltagem normal. Conhecida como“COMING-IN”, esta velocidade é de 1.500RPM.

Terminais do gerador

Na maioria dos geradores de 24 volts, asconexões elétricas são feitas nos terminais mar-

cados com as letras “B”, “A” e “E” (ver a figura9-22). O fio positivo do induzido do geradorliga no terminal “B”. O fio negativo do induzidoliga no terminal “E”. A extremidade positiva doenrolamento do campo em paralelo liga no ter-minal “A”, e a extremidade oposta é ligada aoterminal negativo da escova.

Figura 9-22 Regulagem da voltagem do gera-dor pelo reostato do campo.

O terminal “A” recebe corrente da esco-va negativa do gerador através do enrolamentodo campo em paralelo.

Esta corrente passa através do reguladorde voltagem, e retorna ao induzido através daescova positiva.

A corrente de carga, que sai do induzidoatravés das escovas negativas, sai do fio “E” e

passa através da carga antes de retornar ao indu-zido pelas escovas positivas.



9-12

REGULAGEM DA VOLTAGEM DOGERADOR

A operação eficiente do equipamentoelétrico numa aeronave depende do fornecimen-to de voltagem constante do gerador. Entre osfatores que determinam a voltagem de saída deum gerador, apenas um, a intensidade da corren-te do campo, pode ser convenientemente contro-lada. Para ilustrar este controle, é utilizado odiagrama da figura 9-22, que mostra um geradorsimples com um reostato no circuito de campo.

Se o reostato for instalado para aumentara resistência no circuito de campo, menos cor-rente fluirá através do enrolamento, e a intensi-dade do campo magnético na qual o induzidogira diminuirá. Consequentemente, a voltagemde saída do gerador diminuirá. Se a resistência

no circuito de campo for diminuída com o reos-tato, mais corrente fluirá através dos enrolamen-tos do campo; o campo magnético se tornarámais forte e o gerador produzirá uma voltagemmaior.

Com o gerador funcionando na veloci-dade normal, e o interruptor “K” aberto (figura9-23), o reostato do campo é ajustado de modoque a voltagem de saída seja de aproximada-mente 60% da normal. O solenóide “S” estáinoperante e o contato “B” é mantido fechado

pela mola. Quando o interruptor “K” estiverfechado, um curto-circuito estará formado atra-vés do reostato de campo. Esta ação faz comque a corrente do campo aumente e a voltagemde saída suba.

Figura 9-23 Regulador de voltagem do tipo vi- brador.

Quando a voltagem de saída exceder umdeterminado valor crítico, a atração do solenói-

de “S” excederá a tensão da mola, abrindo ocontato “B”, reinstalando o reostato no circuito

de campo e reduzindo a corrente do campo e avoltagem de saída.

Quando a voltagem de saída estiver a- baixo de uma voltagem crítica, o contato “B” dosolenóide do induzido fechar-se-á novamente

pela ação da mola, o reostato de campo nestemomento será curto-circuitado, e a voltagem desaída começará a subir. O ciclo se repete comouma ação rápida e contínua. Sendo assim, émantida uma voltagem média com ou sem vari-ação na carga.

O pistão “P” provê uma operação maissuave, atuando como um amortecedor para evi-tar oscilação. O capacitor “C” em paralelo como contato “B” elimina as centelhas. Uma cargaadicional provoca um curto mais demorado noreostato do campo e, sendo assim, o solenóidedo induzido vibra mais lentamente. Se a carga

for reduzida e a voltagem de saída aumentar, oinduzido vibrará mais rapidamente e o reguladormanterá a voltagem de saída num valor constan-te para qualquer variação na carga, desde a car-ga nula até a carga máxima no gerador.

Os reguladores do tipo vibradores não podem ser usados com geradores que necessi-tam de alta corrente de campo, posto que oscontatos furarão ou queimarão. Os sistemas degerador de grande carga necessitam de um tipodiferente de regulador, semelhante ao regulador

de pilha de carvão.

Regulador de voltagem à pilha de carvão

O regulador de voltagem à pilha de car-vão depende da resistência de diversos discos decarvão sobrepostos.

A resistência da pilha de carvão variainversamente com a pressão aplicada. Quando a

pilha for comprimida sob considerável pressão,a resistência na pilha será menor. Quando a

pressão for reduzida, a resistência da pilha decarvão aumentará, porque há mais espaço de arentre os discos, e o ar tem alta resistência.

A pressão na pilha de carvão depende deduas forças opostas: uma mola e um eletroímã.A mola comprime a pilha de carvão, e o eletro-ímã exerce uma força que reduz a pressão. A

bobina do eletroímã, como apresentada na figu-ra 9-24, está ligada através do terminal “B” dogerador, através de um reostato (botão ajustá-

vel) e de um resistor (discos de carvão) para aterra (massa).



9-13

Figura 9-24 Ilustração do efeito controladorde um regulador de voltagem.

Quando a voltagem do gerador variar, aforça do eletroímã variará.

Se a voltagem do gerador exceder umvalor específico, a força do eletroímã aumenta-rá, diminuindo a pressão exercida na pilha decarvão e aumentando sua resistência.Visto queesta resistência está em série com o campo, me-nos corrente fluirá através do enrolamento docampo, haverá uma redução correspondente naintensidade do campo, e a voltagem do gerador

diminuirá.Por outro lado, se a saída do gerador for

inferior ao valor da voltagem especificada, aforça do eletroímã é diminuída, e a pilha de car-vão oferece uma resistência menor ao circuitode enrolamento do campo. Além disso, a inten-sidade do campo aumenta e a saída do geradortambém.

Um reostato pequeno oferece meios deajustagem do fluxo de corrente através da bobi-na do eletroímã.

A figura 9-25 mostra um regulador devoltagem típico de 24 volts com seus circuitosinternos.

Regulador de três unidades

Muitas aeronaves de pequeno porte utili-zam um regulador de três unidades em seus sis-temas de gerador.

Este tipo de regulador consiste em um

limitador e um interruptor de corrente reversa,além de um regulador de voltagem.

Figura 9-25 Circuitos internos de um regulador de voltagem.



9-14

A ação da unidade reguladora de volta-gem é similar ao regulador do tipo vibratório,descrito anteriormente.

A segunda das três unidades é um regu-lador de corrente para limitar a corrente de saídado gerador. A terceira unidade é um interruptorde corrente reversa, que desliga a bateria dogerador.

Se a bateria não for desligada, ela des-carregar-se-á através do induzido do geradorquando a voltagem dele for inferior à voltagemda bateria, acionando o gerador como um motor.

Esta ação é denominada de “motoriza-ção” do gerador e, se ela não for evitada, des-carregará a bateria num curto espaço de tempo.

A operação de um regulador de três uni-dades está descrita nos parágrafos seguintes(veja a figura 9-26).

Figura 9-26 Regulador de três unidades parageradores de velocidade variável.

A ação de vibração do contato C1 naunidade reguladora de voltagem provoca umcurto-circuito intermitente entre os pontos R1 eL2. Quando o gerador não estiver operando, amola S1 manterá o contato C1 fechado; C2 tam-

bém será fechado pela mola S2. O campo em

paralelo está ligado diretamente ao induzido.Quando o gerador for ligado, sua volta-

gem de saída aumentará à medida que a veloci-dade do gerador aumentar, e o induzido supriráo campo com corrente através dos contatos C2 eC1 fechados.

À medida que a voltagem de saída au-menta, o fluxo de corrente através de L1 aumen-ta, e o núcleo de ferro torna-se mais fortementemagnetizado. Numa certa velocidade e volta-gem, quando a atração magnética no braço mó-vel for suficientemente forte para sobrepujar atensão da mola S1, os contatos C1 estarão sepa-

rados. A corrente do campo agora flui através deR1 e L2. Visto que a resistência é adicionada aocircuito do campo, este é enfraquecido momen-taneamente, e o aumento na voltagem de saída é

paralisado. Além disso, estando o enrolamentoL2 em oposição a L1, o esforço magnético deL1 sobre S1 é neutralizado parcialmente, e amola S1 fecha o contato C1. Portanto, R1 e L2

estão novamente em curto, fora do circuito, e acorrente do campo aumenta mais uma vez; avoltagem de saída aumenta e C1 abre, coman-dado por L1. O ciclo é rápido e ocorre muitasvezes por segundo.

A voltagem de saída do gerador varia pouco, porém rapidamente acima ou abaixo deum valor médio determinado pela tensão damola S1, que pode ser ajustada.

A finalidade do limitador de correntetipo vibratório é limitar a corrente de saída dogerador, automaticamente no seu valor nominal,a fim de proteger o gerador.

Como mostra a figura 9-26, L3 está emsérie com a linha principal e a carga. Sendo as-sim, a quantidade de corrente que flui na linhadetermina quando C2 será aberto e quando R2estará em série com o campo do gerador.

Ao contrário do regulador de voltagem,que é atuado pela voltagem da linha, o limitadorde corrente é atuado pela corrente da linha. A

mola S2 mantém o contato C2 fechado até que acorrente, através da linha principal e de L3, ex-ceda um certo valor determinado pela tensão damola S2, e provoque a abertura de C2.

A corrente aumenta quando a carga au-menta. Este fato introduz R2 no circuito docampo do gerador, e diminui sua corrente e avoltagem gerada.

Quando a voltagem gerada diminuir, acorrente do gerador também diminuirá. O nú-cleo de S3 é desmagnetizado parcialmente, e a

mola fecha os contatos de C2. Isto provoca umaumento na voltagem e na corrente do gerador,até que a corrente atinja um valor suficiente

para recomeçar o ciclo. Um determinado valormínimo da corrente de carga é suficiente para

provocar a vibração no limitador de corrente.A finalidade do relé de corte da corrente

reversa é desligar automaticamente a bateria dogerador, quando a voltagem do gerador for me-nor que a voltagem da bateria. Se este dispositi-vo não fosse usado no circuito do gerador, a

bateria descarregar-se-ia através do gerador. Istotenderia a fazer com que o gerador operasse



9-15

como um motor. Estando, porém, o gerador a-coplado ao motor da aeronave, não poderia ope-rar com uma carga tão pesada. Nesta condição,os enrolamentos do gerador podem ser danifica-dos seriamente pela corrente excessiva.

No núcleo de ferro doce há dois enrola-mentos: L4 e L5. O primeiro é o enrolamento dacorrente, consiste em poucas voltas de fio gros-

so, está em série com a linha, e conduz toda asua corrente. O segundo é o enrolamento davoltagem, consiste em um grande número devoltas de fio fino e está em paralelo com os ter-minais do gerador.

Quando o gerador não está funcionando,os contatos C3 são mantidos abertos pela molaS3. À medida que a voltagem do gerador au-menta, o enrolamento L5 magnetiza o núcleo deferro. Quando a corrente (resultante da voltagemgerada) produzir magnetismo suficiente no nú-cleo de ferro, o contato C3 é fechado. A bateriaentão recebe uma corrente de carga.

A mola da bobina S3 é ajustada, de mo-do que o enrolamento da voltagem não feche oscontatos C3 até que a voltagem do gerador ex-ceda a voltagem normal da bateria.

A corrente de carga através do enrola-mento L4 auxilia a corrente de L5 para manteros contatos bem fechados.

O contato C3 se diferencia de C1 e C2

porque nele não há vibração.Quando o gerador gira em marcha-lenta,ou por qualquer outro motivo, a voltagem dogerador diminui até um valor inferior ao da ba-teria, a corrente reverte através de L4, e asampères-voltas de L4 se opõem às de L5.

Assim sendo, uma descarga de correntemomentânea da bateria reduz o magnetismo donúcleo, e C3 é aberto evitando odescarregamento da mesma e a motorização dogerador. C3 só fechará outra vez caso a

voltagem de saída do gerador ultrapasse avoltagem da bateria de um valor pré-determinado.INTERRUPTOR/RELÉ DIFERENCIAL

Os sistemas elétricos de aeronaves nor-malmente usam alguns tipos de interrupto-res/relés de corrente reversa, que atuam nãosomente como interruptor de corrente, comotambém interruptor de controle remoto, peloqual o gerador pode ser desconectado do siste-ma elétrico a qualquer momento.

Um tipo de interruptor/relé de correntereversa opera a nível da voltagem do gerador,mas o tipo mais comumente usado nas aerona-ves de grande porte é interruptor/relé diferenci-al, cujo controle é feito pela diferença entre avoltagem da barra da bateria e o gerador.

O interruptor/relé diferencial liga o ge-rador à barra principal dos sistemas elétricos,

quando a voltagem de saída do gerador excede avoltagem da barra de 0,35 a 0,56 volts. Ele des-ligará o gerador quando uma corrente reversanominal fluir da barra para o gerador.

Os relés diferenciais em todos os gerado-res de aviões multimotores não fecham quandoa carga elétrica é pequena. Por exemplo, numavião com uma carga de 50 ampères, somentedois ou três relés talvez fechem.

Se for aplicada uma carga maior, o cir-cuito de equalização reduzirá a voltagem dosgeradores já na barra e, ao mesmo tempo, au-mentará a voltagem dos geradores restantes,

permitindo que seus relés se fechem. Se os ge-radores estiverem devidamente em paralelo,todos os relés permanecerão fechados até que ointerruptor de controle do gerador seja desliga-do, ou até que a velocidade do motor seja redu-zida abaixo do mínimo necessário para manter avoltagem de saída do gerador.

O relé de controle diferencial do gerador

mostrado na figura 9-27 é constituído de doisrelés, e um contactor operado por bobina. Umdos relés é o de voltagem e o outro é o diferen-cial.

Ambos os relés são constituídos de ímãs permanentes, os quais são pivotados entre as peças polares dos ímãs temporários, enroladoscom a bobina dos relés.

As voltagens de uma polaridade criamcampos ao redor dos ímãs temporários, com

polaridades que provocam o movimento do ímã

permanente no sentido correto, para fechar oscontatos do relé; as voltagens de polaridadeoposta criam campos que induzem a aberturados contatos do relé.

O relé diferencial possui duas bobinasenroladas sobre o mesmo núcleo. O contactoroperado por bobina, chamado de contactor prin-cipal, consiste em contatos móveis que são ope-rados por uma bobina com um núcleo de ferromóvel.

Fechando o interruptor do gerador no painel de controle, a saída do gerador é ligada à bobina do relé de voltagem.



9-16

Quando a voltagem do gerador atingir 22 volts,a corrente fluirá através da bobina, e fechará oscontatos do relé de voltagem. Isto completa ocircuito do gerador para a bateria através da

bobina diferencial.Quando a voltagem do gerador exceder a

voltagem da barra de 0,35 volts, a corrente flui-

rá através da bobina diferencial, o contato dorelé fechará e, sendo assim, completar-se-á ocircuito da bobina do contactor principal. Oscontatos do contactor principal fecham, ligando

o gerador à barra. Quando a voltagem do gera-dor for inferior à voltagem da barra ( ou da

bateria ) , umacorrente reversa enfraquecerá o campo magnéti-co ao redor do ímã temporário do relé diferenci-al

O campo enfraquecido permite que uma

mola abra os contatos do relé diferencial, inter-rompendo o circuito com a bobina do relé docontactor principal, abrindo seus contatos e des-ligando o gerador da barra.

Figura 9-27 Relé de controle diferencial do gerador.

O circuito gerador-bateria pode tambémser cortado (desativado) abrindo-se o interruptorde controle na cabine de comando, o qual abriráos contatos do relé de voltagem, provocandoainda a desenergização da bobina do relé dife-rencial.

Relés de controle de sobrevoltagem e do

campo

Dois outros ítens usados com os circui-tos de controle do gerador são os relés de con-trole de sobrevoltagem e o de controle do cam-

po. Como seu nome diz, o controle de sobrevol-tagem protege o sistema caso exista voltagemexcessiva.

O relé de sobrevoltagem é fechadoquando a saída do gerador atinge 32 volts, além

de completar um circuito para desarmar a bobi-na do relé de controle do campo.

O fechamento do circuito de desarme dorelé de controle abre o circuito do campo em

paralelo, e o completa através de um resistor, provocando uma queda de voltagem no gerador;além disso, o circuito do interruptor do geradore o circuito de equalização (avião multimotor)são abertos.

Um circuito de luz indicadora é comple-

tado, avisando que existe uma condição de sobrevoltagem. O interruptor da cabine de coman-do é usado na posição RESET para completar orearme do circuito da bobina no relé de controlede campo, retornando o relé à sua posição nor-mal.

GERADORES EM PARALELO

Quando dois ou mais geradores operam

ao mesmo tempo com a finalidade de fornecerenergia para uma carga, diz-se que eles estão em





9-18

Paralelismo com ligação positiva

O diagrama na figura 9-29 mostra doisgeradores fornecendo uma corrente total de 300ampères. Se os geradores estivessem distribuin-do esta carga igualmente, os amperímetros indi-cariam 150 ampères cada um.

Os geradores estariam em paralelo e ne-

nhuma corrente fluiria nas bobinas de equaliza-ção entre os terminais “K” e “D” dos regulado-res.

Observa-se, entretanto, que o amperíme-tro do gerador 1 indica somente 100 ampères,mas o amperímetro 2 indica 200 ampères. Comisto, há desequilíbrio da carga, provocando ofluxo da corrente através do circuito de equali-zação (linhas pontilhadas) no sentido indicado

pelas setas.O motivo é o seguinte: com 200 ampères

de corrente fluindo através do resistor de equa-lização nº 2 (pela lei de 0hm, E = I x R), haveráuma queda de 0,5 volt através do resistor nº 2.Visto que há somente 100 ampères fluindo atra-vés do resistor de equalização nº 1, haverá umaqueda de ¼ volt (0,25 volt) neste resistor, e umadiferença de 0,25 volt existirá entre os dois re-sistores.

Sabendo-se que a corrente flui de uma pressão (potencial) mais alta para uma pressão

mais baixa e do negativo para o positivo, elaestará no sentido indicado pelas setas. Quando acarga for igual, não haverá diferença entre avoltagem nos dois resistores.

A corrente pode ser seguida pelo circuitode equalização e pelas bobinas do regulador devoltagem para mostrar os efeitos nos eletroímãs.Com a corrente no sentido mostrado, a bobinade equalização e a bobina de voltagem do regu-lador nº 1 criam campos magnéticos que se o-

põem entre si, enfraquecendo o eletroímã do

regulador de voltagem nº 1.Isto permite a compressão dos discos de

carvão pela mola, diminuindo suas resistências,e permitindo ainda um fluxo de corrente maiorno circuito de campo do gerador nº 1.

Consequentemente, a voltagem de saídado gerador aumenta, mas ao mesmo tempo acorrente pela bobina de equalização e pela bo-

bina de voltagem do regulador de voltagem nº 2criam campos magnéticos que se auxiliam mu-tuamente, aumentando a força do eletroímã.Com isto, há uma redução na pressão da molanos discos de carvão, aumentando suas resistên-

cias e permitindo que menos corrente flua nocircuito do campo do gerador nº 2.

Sendo assim, a voltagem de saída destegerador diminuirá.

Com a voltagem de saída do gerador nº 1aumentada, a queda de voltagem através do re-sistor de equalização nº 1 aumenta; e com umaredução na voltagem de saída do gerador nº 2, a

queda de voltagem através do resistor de equali-zação nº 2 diminui. Quando a voltagem de saídados dois geradores for igual, a queda de volta-gem através dos resistores de equalização tam-

bém será igual. Nenhuma corrente fluirá no circuito de

equalização, a carga estará equilibrada e a leitu-ra nos amperímetros será aproximadamente amesma. Os geradores, estão, portanto, em para-lelo.

A finalidade do circuito de equalização éauxiliar os reguladores de voltagem automati-camente, reduzindo a voltagem do gerador comvoltagem elevada, e aumentando a voltagem dogerador com baixa voltagem, de maneira que acarga total seja dividida igualmente pelos gera-dores.

MANUTENÇÃO DO GERADOR CC

Inspeção

A informação seguinte sobre a inspeçãoe manutenção dos sistemas de gerador CC é decaráter geral, devido ao grande número de dife-rentes sistemas de gerador de aeronave.

Esses procedimentos são apenas parafamiliarização. Segue-se sempre as instruçõesdo fabricante para um determinado sistema degerador.

Geralmente, a inspeção de um gerador,instalado em uma aeronave, deve conter os se-

guintes itens:

1) Montagem segura do gerador.

2) Condição das conexões elétricas.

3) Presença de sujeira e óleo no gerador. Sehouver vestígio de óleo, verifica-se a veda-ção do motor. A sujeira deve ser retirada comar comprimido.

4) Condição das escovas do gerador.

5) Operação do gerador.6) Operação do regulador de voltagem.



9-19

Os itens 4, 5 e 6 são apresentados commaiores detalhes nos parágrafos seguintes.

Condições das escovas do gerador

O centelhamento reduz rapidamente aárea efetiva da escova em contato com os cole-tores. O grau de centelhamento deve ser deter-minado; e o desgaste excessivo requer uma ins-

peção mais cuidadosa.A informação seguinte se refere ao as-

sentamento, pressão e desgaste da escova e acondição do isolamento das barras (mica-alta).

Os fabricantes geralmente recomendam os pro-cedimentos seguintes para assentamento dasescovas que não façam bom contato com oscoletores:

A escova tem que ser suspensa o sufici-ente para permitir a introdução de uma lixa nº000, ou mais fina, na parte inferior da escova,com o lado áspero para cima (figura 9-30).

Puxa-se a lixa no sentido da rotação doinduzido, com o cuidado de manter as extremi-dades da lixa bem próximas da superfície docoletor a fim de evitar que as bordas da escovasejam arredondadas.

Figura 9-29 Geradores e circuitos de equalização.

Ao se puxar a lixa de volta ao ponto ini-

cial, a escova deve ser levantada para não tocá-la. A escova somente deve ser lixada no sentidoda rotação.

Após funcionar por pequeno período detempo, as escovas do gerador devem ser inspe-cionadas, para assegurar que não há pedaços delixa embutidos na escova, armazenando cobre.

Sob nenhuma circunstância devem serusadas lixas de esmeril ou abrasivos similares

para assentamento das escovas (ou alisamentode coletores), pois eles contêm materiais condu-

tores que causarão centelhamento entre as esco-vas e as barras do coletor.

A pressão excessiva causará um rápido

desgaste das escovas. Uma pressão muito pe-quena, entretanto, permitirá “oscilação”, resul-tando em superfícies queimadas e furadas.

Uma escova de carvão, grafite ou leve-mente metalizada deve exercer uma pressão de1 ½ a 2 ½ psi no coletor.

A pressão recomendada pelo fabricantedeve ser inspecionada com uma balança de molacalibrada em onças.

A tensão da mola da escova é geralmenteajustada entre 32 e 36 onças; entretanto, a ten-

são pode diferir levemente para cada tipo degerador.



9-20

Quando for usada uma balança de mola,a pressão exercida no coletor pela escova é lidadiretamente na balança.

Figura 9-30 Assentamento de escovas com lixade papel.

A balança é aplicada no ponto de contatoentre o braço da mola e o topo da escova comesta instalada no guia. A escala é puxada paracima até que o braço suspenda ligeiramente asuperfície da escova. Neste instante, deve serlida a força sobre a balança.

Os rabichos flexíveis de baixa resistên-cia são encontrados na maioria das escovas con-dutoras de corrente elevada, e suas ligações de-vem ser feitas seguramente, e inspecionadas em

pequenos intervalos. Os rabichos flexíveis nãodevem alterar ou restringir o movimento livredas escovas.

A finalidade do rabicho flexível é con-duzir corrente, deixando de submeter a mola daescova a correntes que alterariam a ação da mo-la por superaquecimento. Os rabichos flexíveistambém eliminam qualquer faísca possível parao guia da escova, causado pelo movimento dasescovas dentro do estojo, minimizando o des-gaste lateral.

A poeira de carvão, resultante do lixa-mento da escova, deve ser completamente re-movida de todas as partes dos geradores depois

da operação de lixamento. Essa poeira do car-vão tem sido a causa de sérios danos no gerador.

A operação por tempo prolongado resul-ta freqüentemente no isolamento de mica, entreas barras do coletor, ficar acima da superfície.Essa condição é chamada de “mica-alta”, e in-terfere com o contato das escovas com o coletor.

Toda vez que esta condição ocorrer, ouse o coletor tiver sido trabalhado num tornomecânico, o isolamento da mica é cortado cui-

dadosamente numa profundidade igual a sualargura, ou aproximadamente de 0,020 de pole-gadas.

Cada escova deve ter um comprimentoespecificado para operar adequadamente. Se aescova for muito curta, o contrato entre ela e ocoletor será falho, podendo também reduzir aforça da mola que mantém a escova no lugar.

A maioria dos fabricantes especifica odesgaste permitido a partir do comprimento de

uma escova nova. Quando o desgaste da escovafor o mínimo permitido, ela deverá ser substitu-ída.

Algumas escovas especiais de geradornão devem ser substituídas devido a um entalhena sua face.

Esses entalhes são normais, e aparecerãonas escovas dos geradores CA e CC que sãoinstalados em alguns modelos de gerador deaeronave.

Essas escovas têm dois núcleos feitos de

material mais duro, com uma razão de expansãomaior do que o do material usado na carcaça

principal da escova. Normalmente, a carcaça principal da

escova está faceando o coletor. Entretanto, emcertas temperaturas, os núcleos se estendem e sedesgastam através de alguma película do cole-tor.

Operação do gerador

Se não houver saída no gerador, segue-se os procedimentos de pesquisa sistemática de pane para localizar o mau funcionamento.

O método seguinte é um exemplo. Em- bora este método seja aceito para diversos sis-temas de gerador CC de 28 volts bimotor, ou dequatro motores, usando reguladores de voltagemcom pilha de carvão, os procedimentos indica-dos pelo fabricante devem ser seguidos em to-dos os casos.

Se o gerador não estiver produzindo vol-

tagem, retira-se o regulador de voltagem e, como motor operando em aproximadamente 1.800



9-21

RPM, deve haver um curto-circuito nos termi-nais “A” e “B”, na base de montagem do regu-lador, como mostrado no diagrama da figura 9-31. Se este teste mostrar voltagem excessiva, ogerador não estará defeituoso, mas a pane deve-rá ser no regulador de voltagem.

Se o teste deixar de produzir voltagem, o

campo do gerador poderá ter perdido magnetis-mo residual.

Figura 9-31 Verificação do gerador colocando-se em curto os terminais “A” e“B”.

Para recuperar o magnetismo residual,energiza-se o campo do gerador removendo oregulador, e ligando momentaneamente o termi-nal “A” da base do regulador de voltagem à

bateria em uma caixa de junção ou em uma bar-ra da bateria, como indicado pela linha ponti-lhada no diagrama da figura 9-32, enquanto o

motor operar em RPM de cruzeiro. Se ainda nãohouver voltagem, verifica-se as ligações quantoa curtos e massa.

Se o gerador estiver instalado de modoque as escovas e o coletor possam ser inspecio-nados, verifica-se como descrito nos procedi-mentos apropriados do fabricante.

Se necessário, as escovas são substituí-das, e o coletor limpo.

Se o gerador estiver instalado, de modo

que ele não possa ser reparado na aeronave, eleé retirado, e a inspeção é feita.

Figura 9-32 Método para recuperar o magne-tismo residual do campo do gera-dor.

OPERAÇÃO DO REGULADOR DEVOLTAGEM

Para inspecionar o regulador de volta-gem, é preciso retirá-lo da base de montagem elimpar todos os terminais e superfícies de conta-to. A base ou o alojamento deve ser examinadoquanto a rachaduras.

Verifica-se todas as ligações quanto àsegurança. O regulador de voltagem é um ins-trumento de precisão, e não pode suportar umtratamento descuidado.

Para ajustar o regulador de voltagem énecessário um voltímetro portátil de precisão.Este também deve ser manejado cuidadosamen-te, visto que ele não mantém precisão sob con-dições de manuseio indevido, vibração ou cho-que.

Os procedimentos detalhados para ajus-tar os reguladores de voltagem são dados nasinstruções fornecidas pelo fabricante.

Os procedimentos seguintes são orien-tações para ajustar o regulador de voltagem de

pilha de carvão em um sistema elétrico multi-motor de 28 volts CC:



9-22

1- Ligar e aquecer todos os motores que tenhamgeradores instalados.

2- Colocar todos os interruptores do gerador na posição OFF.

3- Ligar um voltímetro de precisão do terminal“B” de um regulador de voltagem a uma boa

massa.

4- Aumentar a velocidade do motor do geradorque está sendo verificado, para a RPM decruzeiro normal. Os outros motores perma-necem em marcha-lenta.

5- Ajustar o regulador até que o voltímetromostre exatamente 28 volts (a localização do

botão de ajuste no regulador de voltagem de pilha de carvão é mostrada na figura 9-33.

6- Repetir este procedimento para ajustar todosos reguladores de voltagem.

7- Aumentar a velocidade de todos os motores para a RPM de cruzeiro normal.

8- Fechar todos os interruptores dos geradores.

9- Aplicar uma carga equivalente a metade do

valor da carga total de um gerador, quandoverificar um sistema de dois geradores, ouuma carga comparável à carga total de umgerador, quando verificar um sistema que te-nha mais de dois geradores.

10-Observar os amperímetros ou medidores decarga. A diferença entre a corrente mais altae a mais baixa do gerador não deve exceder ovalor fixado nas instruções de manutenção dofabricante.

11-Se os geradores não estiverem distribuindo acarga igualmente (não paralelo), primeiro re-duzir a velocidade do gerador mais alto, edepois aumentar levemente a voltagem dogerador mais baixo, ajustando os reguladoresde voltagem correspondentes. Quando os ge-radores forem ajustados para distribuirem acarga igualmente, eles estarão em “paralelo”

12-Após todos os ajustes terem sido feitos, faça-se uma inspeção final da barra de voltagem

para massa com um voltímetro de precisão.O voltímetro deverá indicar 28 volts (± 0,25

volt na maioria dos sistemas de 28 volts). Sea barra de voltagem não estiver dentro doslimites, reajusta-se todos os reostatos regula-dores de voltagem, que devem ser recheca-dos.

Quando se inspeciona o interruptor relédo gerador, ele é examinado quanto à limpeza e

segurança da montagem.Todas as ligações elétricas devem estar

firmemente apertadas. Verifica-se se há contatosqueimados ou picotados

Figura 9-33 Botão de regulagem no regulador

de voltagem à pilha de carvão.

Nunca se deve fechar o relé manualmen-te, pressionando os contatos; isto pode danificá-lo seriamente, ou provocar ferimento.

Nunca se ajusta o relé do tipo diferenci-al, pois ele fecha-se quando a voltagem do gera-dor excede de um valor especificado à voltagemdo sistema, e não é ajustado para fechar emqualquer voltagem; entretanto, verifica-se o

fechamento adequado pela observação da indi-cação do amperímetro com o interruptor de con-trole do gerador ligado enquanto o motor estiverfuncionando.

Às vezes é necessário colocar uma pe-quena carga no sistema antes que o amperímetromostre uma indicação positiva, quando o motorestiver operando na velocidade de cruzeiro. Se oamperímetro não indicar, provavelmente o reléestará defeituoso; portanto, retira-se o relé,substituindo-o por um relé novo. O relé de cor-rente reversa deve possuir um valor de aberturacorreto. Se o relé falhar e não fechar quando a





9-24

Verificar se a fiação está defeituosa. Substituir a fiação com defei-to.

Voltagem instável emqualquer dos geradores.

Verificar se a fiação está comdefeito.

Verificar se o gerador está com defeito.Verificar o desgaste dos rolamentos dogerador.

Substituir a fiação com defei-to.Substituir o gerador.Substituir o gerador.

Não há indicação decarga em qualquer dosgeradores. A voltagem énormal.

Inspecionar o relé de corte de corrente re-versa.Inspecionar se o interruptor do gerador estácom defeito.Verificar se a fiação está com defeito.

Substituir o relé de corte decorrente reversa.Substituir o interruptor dogerador.Substituir a fiação defeituosa.

Baixa voltagem da BarraCC.

Verificar se o ajuste do regulador de volta-gem está correto.Verificar se os relés de corrente reversaestão com defeito.

Ajustar o regulador de volta-gem.Substituir os relés de corte decorrente reversa.

Alta voltagem em qual-quer dos geradores.

Verificar o ajuste incorreto do regulador devoltagem.

Verificar se o regulador de voltagem estácom defeito.Determinar se o fio “A” do campo do gera-dor está em curto com o fio positivo.

Ajustar o regulador de volta-gem.

Substituir o regulador de vol-tagem.Substituir a fiação em curto,ou reparar as ligações.

O gerador não fornecemais do que 2 volts a-

proximadamente.

Verificar o regulador de voltagem ou a ba-se. Fazer uma medição com voltímetro de

precisão entre o terminal “A” e a massa. Não havendo leitura de voltagem, isso in-dica que há pane no regulador ou na base.Uma leitura de quase 2 volts indica que oregulador e a base estão perfeitos.

Verificar se o gerador está com defeito.Uma leitura baixa no ohmímetro indica quea corrente está boa e a pane é no interior dogerador.

Verificar os contatos do regu-lador onde eles se apoiamsobre a barra de contato de

prata. Qualquer sinal dequeimadura neste ponto justi-fica a troca do regulador.

Desligar a tomada do gerador.Colocar um fio do ohmímetrono terminal “A” e o outro noterminal “E”. Uma leitura altaindica que o campo do gera-dor está aberto.Substituir o gerador

Leitura de voltagem ex-cessiva do voltímetro do

painel de instrumentos.

Verificar se há curto entre os terminais “A”e “B” do regulador de voltagem.Verificar o controle do regulador de volta-

gem.

Se estiver em curto, troque oregulador de voltagem.Substituir o regulador de vol-

tagem.Leitura de zero volt novoltímetro do painel deinstrumentos.

Verificar se o circuito do voltímetro estádefeituoso.

Colocar o fio positivo do vol-tímetro de teste no terminal

positivo do voltímetro do painel de instrumentos, e o fionegativo à massa. A leituradeve ser de 27,5 volts. Se nãofor, o fio que liga o reguladorao instrumento está defeituo-so. Deve-se substituir, ouconsertar o fio. Colocar o fio

positivo do voltímetro noterminal negativo do voltíme-



9-25

Verificar se o fio “B” ou “E” estão parti-dos. Retirar o regulador de voltagem e fa-zer a leitura do ohmímetro entre o contato“B” da base e a massa do regulador. Umaleitura baixa indica que o circuito é satisfa-tório. Uma leitura alta indica que a pane éuma alta resistência.

Verificar a perda do magnetismo residual.

tro do painel de instrumentos,e o fio negativo à massa. Se aleitura do voltímetro for zero,o voltímetro do painel de ins-trumentos está defeituoso.Substituir o voltímetro.

A alta resistência é, prova-velmente, causada por óleo,

poeira, ou queimadura natomada do conector ou cole-tor. O gerador deve ser substi-tuído.

Colocar o interruptor“FLASHER” na posição ON,momentaneamente. Não o

segure. NOTA: Se o interrup-tor for mantido na posiçãoON, em vez de colocadomomentaneamente, as bobi-nas do campo do gerador se-rão danificadas.

A voltagem não é forne-cida adequadamente.Após o campo ser ener-gizado. (Operação ante-rior).

Verificar se o campo está aberto. Desligar oconector do gerador e fazer a leitura doohmímetro entre os terminais “A” e “E”dos conectores do gerador. Uma leitura altaindica que o campo está aberto.

Verificar se o campo está em curto com amassa. Fazer a leitura com um ohmímetroentre o terminal “A” e a carcaça do gera-dor. Uma leitura baixa indica que o campoestá em curto.

Verificar se o induzido está aberto. Retirara tampa do gerador e inspecionar o coletor.Se a solda estiver derretida e espalhada,

então o induzido está aberto (provocado pelo superaquecimento do gerador).

Verificar e reparar a fiação ouconectores.

O isolamento no enrolamentodo campo está imperfeito.Substituir o gerador.

Substituir o gerador.

ALTERNADORES

Um gerador elétrico é qualquer máquinaque transforma energia mecânica em energiaelétrica através da indução eletromagnética.

Um gerador que produz corrente alter-nada é chamado de gerador CA e, embora sejauma combinação das palavras “alternada” e

“gerador”, a palavra alternador possui amplautilização.

Em algumas áreas, a palavra “alterna-dor” é aplicada somente para geradores CA pe-quenos. Aqui são usados os dois termos comosinônimos para diferenciar os geradores CA eCC. A principal diferença entre um alternador eum gerador CC é o método usado na ligaçãocom os circuitos externos; isto é, o alternador éligado ao circuito externo por anéis coletores, ao

passo que o gerador CC é ligado por segmentoscoletores.



9-26

Tipos de alternadores

Os alternadores são classificados de di-versas maneiras para diferenciar adequadamenteos seus diversos tipos. Um meio de classificaçãoé pelo tipo de sistema de excitação utilizado.

Nos alternadores usados em aeronaves aexcitação pode ser efetuada por um dos seguin-

tes métodos:

1- Um gerador CC de acoplamento direto. Estesistema consiste em um gerador CC fixadono mesmo eixo do gerador CA. Uma varia-ção deste sistema é um tipo de alternador queusa CC da bateria para excitação, sendo o al-ternador auto-excitado posteriormente.

2- Pela transformação e retificação do sistema

CA. Este método depende do magnetismo re-

sidual para a formação de voltagem CA ini-cial, após o qual o suprimento do campo éfeito com voltagem retificada do gerador CA.

3- Tipo integrado sem escova. Esta combinaçãoconsiste em um gerador CC no mesmo eixocom um gerador CA. O circuito de excitaçãoé completado por retificadores de silício, emvez de um coletor e escovas. Os retificadoresestão montados sobre o eixo do gerador, e a

sua saída é alimentada diretamente ao camporotativo principal do gerador CA.

Um outro método de classificação é pelonúmero de fases da voltagem de saída.

Os geradores CA podem ser: monofási-cos, bifásicos, trifásicos ou ainda de seis oumais fases. Nos sistemas elétricos de aeronave,o alternador trifásico é o mais usado. Ainda umoutro processo de classificação é pelo tipo deestator e rotor. Temos então dois tipos de alter-

nadores utilizados: o tipo induzido rotativo e otipo campo rotativo.O alternador do tipo induzido rotativo é

semelhante ao gerador CC, onde o induzido giraatravés de um campo magnético estacionário.Este alternador é encontrado somente nos alter-nadores de baixa potência e não é usado nor-malmente.

No gerador CC, a FEM gerada nos enro-lamentos do induzido é convertida em uma vol-tagem unidirecional CC por meio de segmentoscoletores e escovas. No alternador do tipo indu-zido rotativo, a voltagem CA gerada é aplicada

sem modificação à carga, por meio de anéiscoletores e escovas.

O alternador do tipo campo rotativo (fi-gura 9-34) possui um enrolamento de induzidoestacionário (estator) e um enrolamento decampo rotativo (rotor).

A vantagem de possuir um enrolamentode induzido estacionário é que o induzido pode

ser ligado diretamente à carga sem contatos mó-veis no circuito de carga. Um induzido rotativonecessita de anéis coletores e escovas para con-duzir a corrente da carga do induzido para ocircuito externo. Os anéis coletores possuemuma duração menor, e o centelhamento é um

perigo contínuo; portanto, os alternadores dealta voltagem são geralmente do tipo induzidoestacionário e campo rotativo.

A voltagem e a corrente fornecidas ao

campo rotativo são relativamente pequenas, eanéis coletores e escovas são adequados paraeste circuito.

Figura 9-34 Alternador com induzido estacio-nário e campo rotativo.

A ligação direta com o circuito do indu-zido torna possível o uso de condutores degrande seção transversal, isolados devidamente

para alta voltagemVisto que o alternador de campo rotativo

é usado quase universalmente nos sistemas deaeronave, este tipo será explicado com detalhe

como alternador monofásico, bifásico e trifási-co.



9-27

Alternador monofásico

Como a FEM induzida em um gerador éalternada, o mesmo tipo de enrolamento podeser usado tanto em um alternador como em umgerador CC. Este tipo de alternador é conhecidocomo alternador monofásico, mas visto que aforça fornecida por um circuito monofásico é

pulsante, este tipo é inconveniente em muitasaplicações.

Um alternador monofásico possui umestator constituído de vários enrolamentos emsérie, formando um circuito único no qual égerada uma voltagem de saída. A figura 9-35mostra um diagrama esquemático de um alter-nador monofásico com quatro pólos.

O estator possui quatro peças polaresespaçadas igualmente ao redor da carcaça do

estator. O rotor possui quatro pólos, adjacentesde polaridade oposta. À medida que o rotor gira,as voltagens CA são induzidas nos enrolamen-tos do estator.

Como um pólo do rotor está na mesma posição relativa a um enrolamento do estator,como em qualquer outro pólo do rotor, todos osgrupos polares do estator são cortados por nú-meros iguais de linhas de força magnéticas aqualquer tempo. Como consequência, as volta-gens induzidas em todos os enrolamentos pos-

suem a mesma amplitude, ou valor, a qualquermomento.

Os quatro enrolamentos do estator estãoligados entre si de modo que as voltagens CAestejam em fase, ou “adicionadas em série”.Suponha-se que o pólo 1 do rotor, um pólo sul,induza uma voltagem no sentido indicado pelaseta no enrolamento do estator 1.

Sabendo-se que o rotor 2 é um pólo nor-te, ele induzirá uma voltagem no sentido opostoda bobina do estator 2, em relação à bobina doestator 1.

Figura 9-35 Alternador monofásico.

Para que as duas voltagens estejam so-madas em série, as duas bobinas devem ser li-gadas, como mostra o diagrama.

Aplicando-se o mesmo raciocínio, a vol-tagem induzida na bobina do estator 3 (rotaçãohorária do campo) tem o mesmo sentido (anti-horário) que a voltagem induzida na bobina doestator 1.

Da mesma forma, o sentido da voltageminduzida na bobina do estator nº 4 é oposto aosentido da voltagem induzida na bobina 1.

Todos os quatro grupos de bobina deestator são ligados em série, de modo que asvoltagens induzidas em cada enrolamento sejamadicionadas para fornecer uma voltagem total,que é quatro vezes a voltagem em qualquer en-rolamento.

Alternador bifásico

Os alternadores bifásicos possuem doisou mais enrolamentos monofásicos, espaçadossimetricamente ao redor do estator. Num alter-nador bifásico existem dois enrolamentos mono-fásicos espaçados fisicamente, de tal modo, quea voltagem CA induzida em um deles está defa-sada de 90º em relação à voltagem induzida nooutro.

Os enrolamentos estão separados eletri-

camente um do outro. Quando um enrolamentoestá sendo cortado por um fluxo máximo, o ou-tro não está sendo cortado por nenhum fluxo.Esta condição estabelece uma relação de 90ºentre as duas fases.

Alternador trifásico

Um circuito trifásico ou polifásico é em- pregado na maioria dos alternadores de aerona-ve, ao invés de um alternador monofásico ou

bifásico.

Figura 9-36 Diagrama esquemático simplifica-

do de um alternador trifásico coma forma de onda das voltagens.



9-28

Um diagrama esquemático simplificado,mostrando cada uma das três fases, é ilustradona figura 9-36. O rotor é omitido por simplici-dade. As formas de onda das voltagens são mos-tradas à direita da figura.

As três voltagens estão espaçadas de120º, e são similares às voltagens que seriamgeradas por três alternadores monofásicos, cujasvoltagens estão defasadas de 120º. As três fasessão independentes uma da outra.

Em vez do alternador trifásico possuir 6fios, um dos fios de cada fase pode ser ligado

para formar uma junção comum. O estator éentão chamado de ligação em “Y” ou estrela. Ofio comum pode ser procedente ou não do alter-nador. Se ele sair do alternador, será chamadode fio neutro.

O esquema simplificado (“A” da figura

9-37) mostra um estator ligado em “Y”, sem umfio comum saindo do alternador. Cada carga éligada através de duas fases em série.

Sendo assim, R AB é ligada através dasfases “A” e “B” em série: R AC é ligada atravésdas fases “A” e “C” em série e R B é ligado atra-vés das fases “B” e “C” em série. Portanto, avoltagem através de cada carga é maior do que avoltagem através de uma fase única.

A voltagem total, ou voltagem de linha,através de qualquer das duas fases é a soma ve-

torial das voltagens de fase individual. Em con-dições equilibradas, a voltagem de linha é 1,73vezes a voltagem de fase. O alternador trifásico

possui três enrolamentos monofásicos espaça-dos, de modo que a voltagem induzida em cadaenrolamento esteja 120º fora de fase com asvoltagens dois enrolamentos. Um diagrama es-quemático de um estator trifásico, mostrandotodas as bobinas, torna-se complexo e difícil

para constatar o que está acontecendo realmen-te.

Figura 9-37 Alternadores ligados em “Y” e em“DELTA”.

Visto que existe somente um caminho decorrente no fio da linha, e à fase na qual ele estáligado, a corrente de linha é igual à corrente defase.

Um estator trifásico pode ser ligadotambém de modo que as fases sejam ligadas deextremidades a extremidades, como mostradoem “B” da figura 9-37. Esta ligação é chamadade “delta”.

Numa ligação “delta”, as voltagens sãoiguais às voltagens de fase; as correntes da linhasão iguais à soma vetorial das correntes de fase;e a corrente da linha é igual a 1,73 vezes a cor-rente de fase, quando as cargas estão equilibra-das.

Para cargas iguais (igual Kw de saída), aligação “delta” fornece corrente de linha maiorem um valor de voltagem de linha igual à volta-

gem de fase; e a ligação “Y” fornece uma volta-gem de linha maior em um valor de corrente delinha igual à corrente de fase.

Unidade alternadora-retificadora

Um tipo de alternador usado no sistemaelétrico de muitos aviões com peso inferior a12.500 libras é mostrado na figura 9-38. Estetipo de fonte de alimentação às vezes é chamadode gerador CC, visto que é usado nos sistemas

CC. Embora sua saída seja CC, ela é uma uni-dade alternadora-retificadora.

Figura 9-38 Vista explodida de uma unidadealternadora-retificadora.

Este tipo de alternador-retificador é umaunidade auto-excitada, mas não contém ímã

permanente. A excitação para a partida é obtidada bateria e, imediatamente após a partida, aunidade é auto-excitada. O ar de refrigeração doalternador é conduzido para a unidade por uma

tomada de injeção de ar, na tampa de entrada dear (figura 9-38).



9-29

O alternador está acoplado diretamenteao motor do avião, por meio de um acoplamentode acionamento flexível. A voltagem de saídaCC pode ser regulada por um regulador de vol-tagem, do tipo pilha de carvão. A saída da seçãoalternadora da unidade é uma corrente alternadatrifásica, proveniente de um sistema trifásico, de

ligação delta, incorporando um retificador trifá-sico de onda completa (figura 9-39).Esta unidade opera com uma velocidade

média de 2.100 a 9.000 RPM com voltagem desaída CC de 26 a 29 volts e 125 ampéres

Figura 9-39 Diagrama de fiação de uma unida-de alternadora-retificadora.

ALTERNADORES SEM ESCOVA

Introdução

A maioria das aeronaves modernas usaum tipo de alternador sem escova. Ele é maiseficiente porque não possui escovas para des-gastar ou centelhar em altitudes elevadas.

A seguir, descreveremos alguns tipos degeradores sem escova utilizados em alguns avi-ões em uso no Brasil.

ALTERNADORES DE AVIÕES BOEING737, 727 E 707

Cada alternador fornece 30 ou 40 KVAcom fator de potência de 0,95 de adiantamentode fase para 0,75 de retardamento de fase, vol-

tagem de 120 a 208 volts, corrente alternada de380 a 420 Hz, com rotação de 5.700 a 6.300

RPM. Não há anéis coletores, comutadores nemescovas, quer no alternador ou no excitador.

Um campo eletromagnético rotativo produz a voltagem de saída, a ser induzida noinduzido estacionário do alternador. Esse camporotativo é excitado por um excitador de CA,cuja saída é convertida em CC por um excitador

de CA, cuja saída é convertida em CC por reti-ficadores localizados no eixo do rotor do alter-nador. Os alternadores acionados pelos motoressão acoplados à unidade de transmissão à velo-cidade constante (CSD = CONSTANT SPEEDDRIVE) na parte inferior dos motores.

A refrigeração do alternador é feita porar sangrado do duto de descarga da ventoinha(FAN) do motor. Durante ambas as operações,no solo e em vôo, o ar que refrigera o alternadoré conduzido para fora do avião através da saída

de ar do motor.O alternador completo é constituído porum circuito excitador de CA, um retificadorrotativo e o alternador propriamente dito (figura9-40).

O excitador de CA consiste em um campo CC de seis pólos estacionários e um induzidorotativo. O funcionamento dessas unidades é oseguinte:

O campo excitador é alimentado comCC proveniente do regulador de voltagem. Isto

cria uma voltagem trifásica para ser aplicada noinduzido do excitador. A corrente alternada éretificada para alimentar o campo rotativo doalternador.

Figura 9-40 Circuito esquemático do alternadorsem escova.



9-30

O estator do excitador tem duas bobinas:uma bobina de campo em paralelo, ligada entreos terminais “A” e “F”, e uma bobina de estabi-lização ligada entre os terminais “A” e “S”. A

bobina de estabilização não é usada com o regu-lador de voltagem do tipo transistorizado.

A corrente fornecida pelo regulador devoltagem à bobina de campo em paralelo, pro-

porciona excitação para o excitador do alterna-dor. Desse modo, a corrente controla a saída doexcitador do alternador. O enrolamento da bobi-na de campo em paralelo consiste em dois fiostrançados, enrolados em seis bobinas em série,montadas sobre os seis pólos principais.

As bobinas têm suas polaridades alter-nadamente invertidas sobre os seis pólos, e am-

bas as extremidades dos fios isolados são liga-das ao terminal “F”. Numa das extremidades,

um dos fios é ligado diretamente ao terminal“A”, enquanto o outro é ligado ao terminal “A”através de um termistor.

O termistor, montado no conjunto doexcitador, tem característica inversa de resistên-cia-temperatura.

Resistência elevada, com temperaturaambiente baixa ou normal, bloqueia o fluxo decorrente em um dos fios trançados (paralelo),fazendo com que a resistência do campo em

paralelo seja aproximadamente igual à do fio

remanescente.Com temperatura elevada, resultante da

operação normal, a resistência individual decada fio aumenta, aproximadamente o dobro.

Nesse mesmo tempo, a resistência do termistorcai a um valor desprezível, permitindo fluxo decorrente aproximadamente igual em cada fio.

A resistência combinada dos dois fiostrançados (paralelo), em alta temperatura, é a-

proximadamente igual à de um único fio em baixa temperatura, proporcionando desse modocompensação de temperatura.

Seis ímãs permanentes estão montadosna estrutura do excitador, entre os seis pólos doestator.

Esses ímãs têm suas polaridades alterna-damente invertidas, produzindo aumento devoltagem residual, que elimina a necessidade davariação de campo ou dispositivo especial paraexcitação na partida.

Há uma bobina de estabilização enrolada

diretamente sobre a bobina de excitação decampo. Entretanto, a bobina de estabilização só

é usada nas aeronaves que usam regulador devoltagem do tipo amplificador magnético.

Nas aeronaves que usam regulador devoltagem transistorizado, a estabilização é feita

pela realimentação no próprio regulador, quesente e amortece quaisquer flutuações da volta-gem de saída, ou ainda, devido à rápida carga nomomento de ligar, operação em paralelo ou fa-

lhas.

Combinação dos sistemas elétricos CA e CC

Muitas aeronaves, principalmente aque-las que pesam mais de 12.500 libras, utilizamtanto o sistema elétrico CA como o CC. Fre-quentemente o sistema CC é o sistema elétrico

básico, e consiste em geradores CC em paralelocom uma saída de, por exemplo, 300 ampères

cada. O sistema CA, em tal aeronave, pode serconstituído tanto de um sistema de frequênciafixa como um de frequência variável. O sistemade frequência fixa consiste em 3 ou 4 inversorese controles associados, componentes de prote-ção e de indicação para fornecer uma energiaCA monofásica para o equipamento CA sensívelà frequência.

O sistema de frequência variável podeconsistir em dois ou mais alternadores aciona-

dos pelo motor, com componentes associados decontrole, proteção e indicação para fornecerenergia trifásica para tais finalidades como: a-quecimento resistivo nas hélices, dutos do motore pára-brisas.

A combinação de tais sistemas elétricosCA e CC, normalmente inclui uma fonte auxili-ar de energia CC, como reserva do sistema prin-cipal. Este gerador é acionado freqüentemente

por uma unidade, independente de força movidaà gasolina ou turbina.

Classificação dos Alternadores

A corrente máxima que pode ser forne-cida por um alternador depende da dissipaçãomáxima do calor (I2 R, queda de potência), que

pode ser mantida no induzido, e a dissipaçãomáxima do calor que pode ser mantida no cam-

po.A corrente do induzido do alternador

varia com a carga. Esta ação é similar a dos ge-radores CC.





9-32

O regulador de pilha de carvão controlaa corrente de campo do excitador e, assim, regu-la a voltagem de saída do excitador aplicada aocampo do alternador.

A única diferença entre o sistema CC eo sistema CA é que a bobina de voltagemrecebe sua voltagem da linha do alternador aoinvés do gerador CC.

Figura 9-41 Regulador à pilha de carvão para alternador.

Nesta ligação, um transformador trifási-co redutor de voltagem, ligado à voltagem doalternador, fornece força para um retificadortrifásico de onda completa. A saída CC de 28volts do retificador é então aplicada à bobina de

voltagem do regulador de pilha de carvão.As variações na voltagem do alternadorsão transferidas por meio de uma unidade trans-formadora-retificadora para a linha de voltagemdo regulador, e a pressão dos discos de carvãovaria. Isto controla a corrente de campo do exci-tador e a voltagem de saída do excitador. Otransformador antioscilante, ou amortecedor devoltagem do excitador é similar aos dos siste-mas CC e realiza a mesma função.

O circuito de equalização do alternador é

igual ao circuito do sistema CC no qual o regu-lador é afetado, quando a corrente circulante,fornecida por um dos alternadores, for diferenteda fornecida pelos outros.

Reguladores transistorizados de alternador

Muitos sistemas de alternadores de aero-nave usam um regulador de voltagem transisto-rizado para controlar a saída do alternador.

Antes de estudar este capítulo, será útilfazer uma revisão dos princípios dos transisto-res.

Um regulador de voltagem transistoriza-do (figura 9-42) consiste principalmente emtransistores, diodos, resistores, capacitores e umtermistor. Em operação, a corrente flui atravésde um diodo e um transistor para o campo do

gerador.Quando o nível de voltagem adequadofor atingido, os componentes de regulagem fa-zem com que o transistor entre em corte paracontrolar a intensidade do campo do alternador.

A margem de operação do regulador égeralmente ajustável numa faixa estreita. O ter-mistor fornece uma compensação de temperatu-ra para o circuito. O regulador de voltagemtransistorizado mostrado na figura 9-42 serámencionado após, na explicação sobre a opera-

ção desde tipo de regulador.A saída do gerador CA é fornecida ao

regulador de voltagem, onde é comparada comuma voltagem de referência, e a diferença é a-

plicada à seção amplificadora de controle doregulador. Se a saída for muito baixa, a intensi-dade do campo do gerador CA do excitador seráaumentada pelo circuito do regulador. Se a saídafor muito alta, a intensidade do campo será re-duzida.

O suprimento de força para o circuito em ponte é CR1, o qual fornece retificação de ondacompleta da saída trifásica do transformador T1.



9-33

As voltagens de saída CC de CR1 são proporcionais à média das voltagens de fase. Aenergia é fornecida do terminal negativo da fon-te de alimentação através do ponto “B”, R2,

ponto “C”, diodo zener (CR5), ponto “D”, e para a ligação paralela V1 e R1.

A saída do ponto “C” da ponte está loca-lizada entre o resistor R2 e o diodo zener. Na

outra perna da ponte de referência, os resistoresR9, R7 e o resistor compensador de temperaturaRT1 são ligados em série com V1 e R1 atravésdos pontos “B”, “A” e “D”.

A saída desta perna da ponte é no cursordo potenciômetro R7.

Quando ocorrem variações na voltagemdo gerador, por exemplo, se a voltagem diminu-ir, a voltagem através de R1 e V1 (uma vez queV2 começa a conduzir) permanecerá constante.

A variação total da voltagem ocorrerá através docircuito em ponte.

Visto que a voltagem através do diodozener permanece constante (uma vez que elecomeça a conduzir), a mudança total da volta-gem que ocorrer naquela perna da ponte seráatravés do resistor R2.

Na outra perna da ponte, a variação da

voltagem através dos resistores será proporcio-nal aos valores de sua resistência.

Portanto, a variação da voltagem atravésde R2 será maior do que a variação da voltagematravés de R9 para o cursor de R7. Se a volta-gem de saída do gerador diminuir, o ponto “C”será negativo em relação ao cursor de R7.

Por outro lado, se a saída de voltagemaumentar, a polaridade na voltagem entre osdois pontos será invertida.

Figura 9-42 Regulador de voltagem transistorizado.

A saída da ponte, entre os pontos “C” e“A”, é ligada entre o emissor e a base dotransistor Q1.

Com a voltagem de saída do gerador baixa, a voltagem da ponte será negativa para oemissor e positiva para a base. Isto é um sinal de

polarização direta para o transistor, e a correntedo emissor para o coletor, portanto aumentará.

Com o aumento da corrente, a voltagematravés do resistor do emissor R11 aumentará.Isto, por sua vez, aplicará um sinal positivo para

a base do transistor Q4, aumentando sua corren-te do emissor para o coletor, e aumentando aqueda de voltagem através do resistor do emis-sor R10.

Isto oferecerá uma polarização positiva para a base de Q2, a qual aumentará sua corren-te do emissor para o coletor, e aumentará a que-da de voltagem através do resistor R4 de seuemissor. Este sinal positivo controlará o transis-tor de saída Q3. O sinal positivo na base de Q3aumentará a corrente do emissor para o coletor.



9-34

O campo de controle do excitador estáno circuito coletor. Aumentando a saída do ge-rador do excitador aumenta a intensidade docampo do gerador CA, o que aumentará a saídado gerador.

Para evitar a excitação do gerador quan-do a frequência estiver com um valor baixo, háum interruptor de baixa velocidade localizado

próximo do terminal F+. Quando o gerador a-tingir uma frequência de operação adequada, ointerruptor fechará, e permitirá que o geradorseja excitado.

Um outro item interessante é a linhacontendo os resistores R27, R28 e R29, em sériecom os contatos de relé K1 normalmente fecha-dos. A bobina de operação deste relé é encon-trada na parte esquerda inferior do esquema.

O relé K1 é ligado em paralelo com afonte de alimentação(CR4) para o amplificadortransistorizado. Durante a partida do gerador, aenergia elétrica é fornecida pela barra de 28volts CC para o campo gerador do excitador,

para a excitação inicial do campo.Quando o campo do gerador excitador

está energizado, o gerador CA começa a produ-zir voltagem e, à medida que ela aumenta, o reléK1 é energizado, abrindo o circuito de excitaçãodo campo.

Regulador com amplificador magnético

Devido à ausência de partes móveis, estetipo de regulador é conhecido como reguladorestático de voltagem.

Alguns reguladores estáticos usam vál-vulas eletrônicas ou transistores como amplifi-cadores para atingir um alto ganho de energia,mas alguns reguladores estáticos utilizam umamplificador magnético.

O regulador de voltagem do tipo ampli-

ficador magnético é mais pesado, e maior doque o regulador de pilha de carvão da mesmacapacidade.

Devido à ausência de partes móveis, osreguladores deste tipo não usam amortecedoresde choque ou vibração.

Este tipo de regulador consiste em umcircuito de voltagem de referência, um amplifi-cador magnético de dois estágios e o transfor-mador de força e retificador associados.

O circuito de referência consiste em umretificador trifásico, um potenciômetro (P1), eum circuito em ponte constituído de dois resis-

tores fixos e duas válvulas reguladoras de ten-são. Estas unidades são mostradas na figura 9-43.

O potenciômetro P1 é ajustado, de modoque, numa voltagem específica de barra, hajauma diferença de potencial zero entre os pontos“A” e “B” no circuito em ponte. Para qualqueroutra voltagem de entrada, a queda de voltagem

através das válvulas reguladoras faz com quehaja um potencial entre os pontos “A”e “B”.

Por exemplo, se a voltagem do geradorfor baixa, o fluxo de corrente através dos ladosda ponte será reduzido.

A voltagem através de R4 será menor doque a voltagem fixa através de V1; consequen-temente, o ponto “B” estará num potencial mai-or que o ponto “A”.

Isto fornece um sinal de erro usado comoentrada para o primeiro estágio do amplificadormagnético. Para altas voltagens de entrada a

polaridade do sinal será invertida.A segunda unidade no sistema é o ampli-

ficador magnético.O circuito para o primeiro estágio de um

regulador de voltagem típico com amplificadormagnético é mostrado na figura 9-46. Esta uni-dade consiste em dois reatores, transformadoresde alimentação, retificadores e os seguintes en-rolamentos: de referência, polarização CC, cir-

cuito de amortecimento, circuito da carga e cir-cuito de realimentação.O enrolamento de polarização CC fixa o

nível de operação dos reatores, e é ajustado pe-los potenciômetros P5 e P6.

O potenciômetro P6 regula a intensidadeda voltagem de polarização, e o P5 regula amagnitude da corrente de polarização em cadareator, para compensar pequenas diferenças nosdois núcleos e retificadores associados.

Se a voltagem de polarização for ade-

quadamente ajustada, e se existir uma entradade sinal de erro no valor “zero”, a voltagemdesenvolvida em R5 e R6 será igual e a saídaserá zero.

O circuito de amortecimento é ligado aocircuito, e é usado como enrolamento de estabi-lização.

Sua fonte de energia é o enrolamento deamortecimento do gerador, que é energizadoatravés da ação de um transformador pela varia-ção da corrente de excitação do gerador e é,

portanto, proporcional à razão de variação daexcitação.



9-35

Esta corrente é usada como sinal de rea-limentação no primeiro estágio do amplificadormagnético, porque sua polaridade sempre se

opõe à entrada de um sinal de erro. A intensida-de da corrente de realimentação do amortecedorá ajustada com o potenciômetro P4.

Figura 9-43 Circuitos de voltagem de referência de um regulador de voltagem típico com amplifica-dor magnético.

Figura 9-44 Primeiro estágio de um regulador de voltagem típico com amplificador magnético.



9-36

Suas funções são estabelecer o tempo derecuperação do regulador e manter uma opera-ção estável. O potenciômetro deve ser ajustado

para prover rápida recuperação da voltagemdurante a operação estável, sob condições decarga normal.

A seguir, o enrolamento de realimenta-

ção recebe uma voltagem que é proporcional àvoltagem de saída: isto proporciona estabilidadedurante as condições de carga constante. Umaolhada no circuito revelará que o enrolamentoda carga recebe a sua energia pelos terminais T1e T2 do transformador-retificador.

O fluxo de corrente através destes enro-lamentos e dos resistores de carga R5 e R6 éregulado pelo grau de magnetização dos núcleosdo reator, estabilizado pelo fluxo de correntenos diversos enrolamentos de controle.

A figura 9-44 também mostra que, quan-do o sinal de entrada for diferente de zero, ascorrentes através de R5 e R6 serão diferentes.As correntes diferentes nestes resistores forne-cem uma diferença de potencial, que é o sinal de

saída para este estágio, cuja polaridade dependeda polaridade da entrada do sinal de erro.

Todas as unidades do regulador foramapresentadas, exceto o estágio de saída, o qual édenominado como segundo estágio do regula-dor. Este é um amplificador magnético trifásico,de onda completa, como mostra a figura 9-45.

A saída do primeiro estágio, que acaba-mos de apresentar, é aplicada ao enrolamento decontrole do segundo estágio. A saída deste está-gio é a voltagem do excitador-regulador docampo do gerador. A intensidade desta voltagemé estabilizada pela intensidade e polaridade dosinal de entrada, pela corrente polarizada que éajustada por P7, e também pela corrente de rea-limentação que é proporcional à saída.

Este tipo de regulador tem uma vanta-gem nítida sobre os outros tipos, visto que ele

funcionará com uma variação de voltagem mui-to pequena.

Devido às características de operaçãodeste tipo de regulador, as variações na volta-gem de saída serão da ordem de 1%.

Figura 9-45 Segundo estágio de um regulador de voltagem com amplificador magnético.



9-37

Foram apresentados os diversos ajustesna unidade, com exceção daqueles em P1. Osajustes em P1 são realizados somente na banca-da, quando o regulador estiver sendo calibrado.O potenciômetro P1 está localizado na facefronteira central do regulador adjacente às to-madas do voltímetro. O potenciômetro pode serajustado, enquanto o regulador estiver instalado

na aeronave, para ajustar a voltagem da barra novalor desejado.

O regulador de voltagem divide-se emtrês partes principais: o detector de erro de vol-tagem, o pré-amplificador e o amplificador de

potência. Estas três unidades operam emconjunto num circuito fechado com oenrolamento do regulador-excitador, paramanter a voltagem quase constante nosterminais de saída do gerador.

A função do detector de erro é detectar a

voltagem gerada, compará-la com o padrão es-tabelecido e enviar o erro ao pré-amplificador.O detector constitui-se de um retificador trifási-co, um resistor variável para ajuste de voltageme uma ponte, que consiste em duas válvulas re-ferenciais de voltagem e dois resistores.

Em operação, se a voltagem do geradorestiver acima ou abaixo do seu valor normal,uma corrente fluirá num ou noutro sentido, de-

pendendo da polaridade desenvolvida no circui-to em ponte.

O pré-amplificador recebe um sinal deerro do detector de erro de voltagem. Com autilização dos amplificadores magnéticos, eleeleva o sinal a um nível suficiente, a fim de a-cionar o amplificador de potência para saídamáxima, com a finalidade de obter uma excita-ção adequada.

O amplificador de potência fornece umsinal para o enrolamento regulador do excitador;sua intensidade depende do sinal do pré-

amplificador. Isto aumentará ou reduzirá a vol-tagem do enrolamento do regulador excitadorque, por seu turno, aumentará ou reduzirá a vol-tagem de saída do gerador.

Transmissão de velocidade constante (CSD)do alternador

Os alternadores nem sempre são ligadosdiretamente ao motor do avião como os gerado-res CC. Visto que diversos aparelhos elétricosque operam com corrente alternada fornecida

pelos alternadores são projetados para operar

numa certa voltagem e numa frequência especí-fica, a velocidade dos alternadores deve serconstante; entretanto, a velocidade de um motorde avião varia.

Portanto, alguns alternadores são acio-nados pelo motor através de uma transmissão develocidade constante (CSD), instalada entre omotor e o alternador.

A descrição a seguir é a de uma trans-missão de velocidade constante (CSD =CONSTANT SPEED DRIVE) usada nos aviõesBOEING 727. Os CSD’s usados nos outros avi-ões podem ser diferentes, porém o princípio

básico de funcionamento é o mesmo.Cada alternador é suportado e acionado à

velocidade constante, através de uma transmis-são de relação variável (CSD), acoplada ao mo-tor do avião por meio de um dispositivo de rápi-da remoção/instalação que substitui os estojosde fixação (ver a figura 9-46).

O alternador é fixado ao CSD através de12 estojos.

Para remover o alternador, basta soltarsuas porcas de fixação. A figura 9-46 mostrauma instalação típica de alternador e sua trans-missão.

Cada transmissão (CSD) consiste essen-cialmente em duas unidades hidráulicas, tipo

pistão de deslocamento axial, de cilindrada

positiva, e um diferencial mecânico que efetua afunção somatória de velocidades.As unidades hidráulicas apresentam as

mesmas dimensões físicas, tendo uma delas uma placa de controle com inclinação variável, e aoutra possui uma placa de controle com inclina-ção fixa e, consequentemente, apresenta cilin-drada fixa.

As unidades hidráulicas giram indepen-dentemente e são montadas de encontro às facesopostas de uma placa fixa comum, que as inter-

liga através de orifícios (ver a figura 9-47).A unidade hidráulica de cilindrada vari-

ável gira numa razão fixa em relação à veloci-dade de entrada da transmissão.

Como o ângulo de sua placa de controleé continuamente variável nos dois sentidos (doângulo máximo positivo a zero e de zero ao ân-gulo máximo negativo), sua cilindrada é conti-nuamente variável de zero ao máximo nos doissentidos.

A unidade hidráulica de cilindrada fixa éacionada pelo óleo descarregado pela unidadede cilindrada variável.





9-39

1) CONDIÇÃO “A”2) CONDIÇÃO “B”3) CILINDRO DE CONTROLE4) MOLA5) INTERRUPTOR DA LUZ DE AVISO DE PRESSÃO DE

CARGA6) UNIDADE HIDRÁULICA DE CILINDRADA VARIÁVEL7) VÁLVULA DE SEGURANÇA8) ACIONAMENTO PELO EIXO DE SAÍDA9) PLACA ESTACIONÁRIA10) UNIDADE HIDRÁULICA DE CILINDRADA FIXA11) PARA DRENO (SOMENTE ÓLEO DE LUBRIFICAÇÃO)12) DIFERENCIAL MECÂNICO13) BLOCO DE PISTÕES

14) INTERRUPTOR DE VELOCIDADE ABAIXO DA NORMAL (DESARME DO DISJUNTOR DOALTERNADOR)

15) VISTA 1 - GOVERNADOR16) LINHA DE ÓLEO PARA LUBRIFICAÇÃO17) EIXO DE SAÍDA18) ESTRIAS LUBRIFICADAS COM ÓLEO19) EIXO DE ENTRADA20) LINHA DE LUBRIFICAÇÃO DOS EIXOS21) ACIONAMENTO DAS BOMBAS E DO GOVERNADOR22) ESTRIAS LUBRIFICADAS COM GRAXA

23) FILTRO DA LINHA DE CARGA24) PARA DRENO25) VÁLVULA DE DERIVAÇÃO26) BOMBA DE CARGA27) BOBINA DE DESACOPLAMENTO28) DECANTADOR29) MANETE DE REARME DO ACOPLAMENTO DO CSD30) BOBINA ELETROMAGNÉTICA31) INTERRUPTOR DE VELOCIDADE ABAIXO DA

NORMAL32) VISTA 2 - GOVERNADOR33) CÂMARA DE REVIRAMENTO34) VÁLVULA DE RESPIRO E SEGURANÇA DE VÁCUO35) AR

36) CONDIÇÕES DE CONTROLE37) BULBO DE TEMPERATURA38) VÁLVULA DE DERIVAÇÃO COM TESMOSTATO39) INDICADOR VISUAL DE NÍVEL40) FILTRO DA LINHA DE RECUPERAÇÃO41) ORIFÍCIO DE ABASTECIMENTO42) BULBO DE TEMPERATURA (SAÍDA)43) BOMBA DE RECUPERAÇÃO44) RADIADOR DE ÓLEO45) RESERVATÓRIO46) INTERRUPTOR TÉRMICO

Figura 9-47 Diagrama esquemático da transmissão do alternador.



9-40

Com baixa velocidade de entrada, a uni-

dade de cilindrada variável atua como bombahidráulica para fornecer fluxo à unidade de ci-lindrada fixa, que atua como motor, cuja veloci-dade é somada à velocidade de entrada atravésdo diferencial.

Em velocidade de transmissão direta, otorque é transmitido diretamente através do di-ferencial mecânico, e a unidade de cilindradafixa não gira. A placa de controle da unidade decilindrada variável ficará ligeiramente afastadado ângulo zero, a fim compensar perdas porvazamento.

Com velocidades acima da de transmis-são direta, a placa de controle da unidade decilindrada variável é ajustada para proporcionarcilindrada negativa. Neste caso, a pressão de

trabalho é manobrada, de modo a permitir que aunidade de cilindrada fixa seja acionada pelodiferencial, e assim sua velocidade subtrai-se àvelocidade de entrada.

A unidade de cilindrada variável atua,então, como motor. Nesse tipo de transmissão,as unidades hidráulicas manobram apenas uma

parte da potência transmitida e, portanto, seutamanho é reduzido. Como as perdas de potên-cia nos diferenciais mecânicos são menores quenas unidades hidráulicas, a absorção de calor é

baixa, o que resulta em eficiência elevada.

Diferencial mecânico e unidades hidráulicas

O diferencial é do tipo de engrenagens planetárias no centro, e engrenagens anulares deentrada e saída (coroas) nas extremidades, com-

pletando o conjunto.As engrenagens planetárias giram em

torno de seus próprios eixos, e também ao redorda linha de centro do seu suporte.

O suporte das engrenagens planetárias éacionado pela engrenagem de entrada da trans-missão, assim como a unidade hidráulica decilindrada variável.

A unidade hidráulica de cilindrada fixa éacoplada hidraulicamente à unidade de cilindra-da variável e é conectada ao diferencial mecâni-co através da coroa de entrada. A coroa de saídado diferencial é acoplada à engrenagem de saídada transmissão. A velocidade constante da coroa

de saída é mantida, acrescentando-se ou subtra-indo-se velocidade às engrenagens planetárias,

mediante o controle da velocidade e do sentidode rotação da coroa de entrada da transmissão.

O governador e as bombas são acionados pelo trem de velocidade constante. As figuras 9-48 e 9-49 mostram esquematicamente o trem deengrenagens epicíclicas, e a relação entre o dife-rencial e o restante do conjunto de força.

Diferencial mecânico

O diferencial consiste em: um eixo por-tador, duas engrenagens planetárias e duas coro-as (uma de entrada e outra de saída). A razão develocidade entre as coroas e o eixo portador éde 2:1. Em qualquer condição de rotação e car-ga, uma carga de torque é aplicada à coroa desaída pela engrenagem de saída da transmissão.

O torque de entrada é fornecido pela engrena-gem de entrada, fazendo girar o eixo portador.Ver figuras 9-48 e 9-49.

Figura 9-48 Diagrama esquemático das unida-des hidráulicas e do diferencial me-

cânico da transmissão do alternador(CSD).



9-41

Figura 9-49 Diagrama esquemático das unida-des hidráulicas e do diferencial me-cânico da transmissão do alternador(CSD).

Se não houvesse aplicação de torquesobre a coroa de entrada, ela giraria livremente,deixando parada a coroa de saída. Como a rela-ção de velocidade do eixo-portador para a coroaé de 2:1, a velocidade da coroa de entrada, nestacondição, seria o dobro da do eixo-portador.Como é desejada uma dada velocidade de saída,a coroa de entrada deverá ter sua velocidadecontrolada.

Se a coroa de entrada tiver sua velocida-

de reduzida a zero, a coroa de saída girará como dobro da rotação do eixo-portador. Se a coroade entrada for obrigada a girar no sentido opostoao do eixo-portador, a coroa de saída girará comvelocidade superior ao dobro da do eixo-

portador.Se a coroa de entrada for impelida a gi-

rar no mesmo sentido do eixo-portador, a coroade saída girará com velocidade inferior ao dobroda do eixo-portador.

Desse modo, o diferencial constitui um

dispositivo somatório, controlado através dacoroa de entrada, para somar ou subtrair à velo-

cidade da caixa de transmissão do motor, a fimde se obter a velocidade desejada de saída.

Unidade hidráulica de cilindrada variável

A unidade hidráulica de cilindrada vari-ável consiste em um tambor, pistões alternati-vos, uma placa de controle de inclinação variá-

vel, um cilindro e um pistão de controle.A unidade está acoplada diretamente ao

motor do avião; consequentemente, a velocida-de de rotação do bloco dos pistões é sempre

proporcional à velocidade de entrada, e o senti-do de rotação é sempre o mesmo.

Quando a transmissão estiver operandona condição de rotação acima do normal, a uni-dade hidráulica funcionará como bomba hidráu-lica (ver figura 9-48).

Para que isso se realize, o governador di-rige óleo ao pistão de controle, que posiciona a placa, de modo que a unidade possa comprimiróleo pelo bloco rotativo dos pistões. Este óleosob alta pressão (pressão de trabalho) é dirigido

para a unidade hidráulica de cilindrada fixa.À medida que a velocidade de entrada

aumenta e a necessidade de aceleração diminui,o governador dirigirá menor quantidade de óleo

para o cilindro de controle, até que a placa decontrole fique em posição aproximadamente

perpendicular em relação aos pistões.Quando isso acontecer, nenhum óleo

será bombeado ou recebido pela unidade decilindrada variável (exceto o necessário paracompensar perdas devido a vazamento). Nessacondição, a transmissão estará operando emacionamento direto.

Quando a transmissão estiver operandoem condições de rotação abaixo da normal, aunidade de cilindrada variável funcionará comomotor.

Para isso, o governador retira óleo do ci-lindro de controle, posicionando a placa de con-trole, de modo a acomodar maior volume deóleo no lado de alta pressão do alojamento dos

pistões; em consequência, o óleo flui da unidadede cilindrada fixa para a de cilindrada variável.

Unidade hidráulica de cilindrada fixa

A unidade hidráulica de cilindrada fixa

consiste em um tambor, pistões alternativos euma placa de controle de inclinação fixa.



9-42

O sentido de rotação e a velocidade derotação da unidade de cilindrada fixa são deter-minados pelo volume de óleo bombeado, ourecebido pela unidade de cilindrada variável.Este volume de óleo é determinado pela posiçãoangular da placa de controle e pela velocidadede rotação do bloco de pistões. Ver o ítem ante-rior “Unidade hidráulica de cilindrada variá-

vel”.Quando a transmissão está operando em

rotação acima do normal, a unidade de cilindra-da fixa funciona como motor hidráulico. O óleosob alta pressão bombeado pela unidade de ci-lindrada variável atua sobre os pistões da unida-de de cilindrada fixa, fazendo girar o bloco.

A rotação do bloco força a coroa de en-trada a girar no sentido oposto ao eixo-portador,e soma-se à velocidade da caixa de transmissãodo motor através do diferencial, mantendo,constante a velocidade de saída. Ver o item ante-rior, “Diferencial mecânico”.

Na medida em que a velocidade de en-trada aumenta, e a necessidade de somar veloci-dade à saída diminui, a unidade de cilindradavariável passa a bombear menos óleo para aunidade de cilindrada fixa, até que finalmenteseu bloco de pistões pára de girar. Quando istoacontecer, a transmissão estará operando nacondição “transmissão direta”.

Quando a transmissão estiver operandoem rotação abaixo da normal, a unidade de ci-lindrada fixa funcionará como bomba. A placade controle da unidade de cilindrada variávelserá posicionada, de modo que a unidade possareceber óleo da unidade de cilindrada fixa.

A unidade de cilindrada fixa passa a bombear óleo sob alta pressão para a de cilin-drada variável, com seu bloco de pistões giran-do num sentido, que permita à coroa de entrada,girar no mesmo sentido do eixo-portador, e sub-

trair rotação da caixa de transmissão do motor,mantendo constante a velocidade de saída.

Sistema de controle de rotação

O governador é uma válvula de controlehidráulico, atuada por mola, e operada por con-trapesos. Sua finalidade é controlar o envio doóleo de carga da transmissão para o cilindro decontrole (ver figura 9-47).

A luva rotativa do governador é acionada pela engrenagem de saída, e por isso é sensívelà velocidade de saída da transmissão. Os con-

trapesos pivotados nesta luva movimentam umaválvula localizada por dentro, carregada portensão de mola. Durante a operação estabiliza-da, a pressão de alimentação é reduzida pelaválvula do governador ao valor desejado decontrole. Dependendo da posição do carretel daválvula, o óleo de carga é dirigido para o pistãode controle, ou o óleo de controle é drenado

para a cabeça da CSD.O governador básico possui um disposi-

tivo magnético de regulagem, destinado a apli-car os sinais de correção provenientes do con-trolador de carga. Este dispositivo consiste emcontrapesos de ímã permanente, e um eletroímãlocalizado acima dos contrapesos. A passagemde corrente contínua, de valor controlado atra-vés da bobina do eletroímã, estabelece um cam-

po magnético radial entre as peças polares anu-lares e concêntricas. O sentido do campo mag-nético é ditado pela polaridade da corrente con-tínua. Os contrapesos de ímã permanente têmseu eixo magnético orientado essencialmenteem ângulos retos, com o campo magnético pro-duzido pelo eletroímã. Os dois campos intersec-tam-se produzindo um torque controlável emtorno do eixo geométrico dos contrapesos.

Este torque produzido magneticamenteassocia-se ao torque centrífugo para aplicar umareação sobre a haste da válvula. O regulador

magnético permite introduzir sinais elétricos decorreção à transmissão, sem peças adicionais,além das já existentes no governador (ver a fi-gura 9-50).

Durante a operação normal, o governa-dor recebe óleo sob pressão, que é dirigido pelaválvula atuada pelos contrapesos a um interrup-tor de pressão, mantendo abertos seus contatoselétricos (ver a figura 9-47). A válvula permiteainda, que a pressão do óleo de carga vá atuarno cilindro de controle da placa da unidade de

cilindrada variável.Se a velocidade de saída da transmissão

cair abaixo do limite prescrito, a tensão da molatorna-se maior que a força centrífuga dos con-trapesos, deslocando a válvula no sentido dedrenar óleo do interruptor de pressão, através dacarcaça do governador, para o decantador. Aredução de pressão sobre o interruptor permitecompletar o circuito elétrico, que desliga o dis-

juntor do alternador.O governador efetua três funções, das

quais duas são protetoras do sistema, e a terceiraé de regulação normal.



9-43

A primeira ação protetora destina-se àcondição de rotação abaixo da normal. Quandoa rotação cai, a mola da válvula do governadorcoloca a luva da válvula na posição correspon-dente à velocidade abaixo da normal, e fecha oscontatos do interruptor de pressão, o qual com-

pleta um circuito para o painel de controle doalternador. Ver figura 9-50.

Isso acarreta o desligamento do disjuntordo alternador. O interruptor de pressão tambémdesliga o disjuntor do alternador no caso de cor-te normal do sistema.

A segunda função protege o sistema nocaso de parada do governador, devido a falhamecânica entre este e o eixo de saída da trans-missão. Essa função é efetuada pela mola desegurança, no caso de falha do mecanismo deacionamento do governador. Quando isso acon-

tece, e o governador pára de girar, a mola desegurança empurra a luva da válvula contra um batente que, para o governador, corresponde àmáxima posição de rotação abaixo do normal,

proporcionando a reação desejada.

Sistema hidráulico

O sistema hidráulico consiste em bombade carga, bomba de recuperação e válvula desegurança de carga.

A bomba de carga está localizada nocircuito hidráulico entre o reservatório e atransmissão. A bomba de carga alimenta os blo-cos de pistões das unidades hidráulicas, o go-vernador, o cilindro de controle e o sistema delubrificação.

A bomba de recuperação está localizadano circuito hidráulico entre o decantador datransmissão e o radiador externo de óleo. A

bomba de recuperação devolve ao reservatório,

através do radiador, o óleo de lubrificação e oóleo proveniente de vazamentos internos.A válvula de segurança regula a pressão

de operação do sistema de carga (ver figura 9-47). A válvula executa essa função dosando adescarga do óleo do sistema de carga, para man-ter a pressão no valor pré-ajustado.

A bomba de carga retira óleo do reserva-tório e alimenta com volume constante a válvulade segurança, cujo pistão desloca-se para trás,forçado pela pressão do óleo, comprimindo a

mola. Ocorre, então, a sangria de óleo para osistema de recuperação, determinada pela pres-

são da mola, contrariando a pressão de cargaque atua sobre o pistão. O óleo sob pressão decarga alimenta o governador e a válvula de con-trole, e repõe o óleo na operação das unidadeshidráulicas.

Reservatório e separador de ar

O reservatório executa as seguintes fun-ções:

(1) Remove o ar do sistema de óleo.

(2) Proporciona alimentação de óleo isento dear, para a transmissão numa extensa faixa decargas de aceleração e atitudes do avião. O re-servatório não possui partes móveis e executasuas funções automaticamente, utilizando a e-nergia do óleo de recuperação da transmissão.

O óleo de recuperação bombeado atravésdo radiador retorna ao reservatório da transmis-são pela câmara de reviramento. Este óleo, for-temente emulsionado com ar, entra na câmarade reviramento em alta velocidade através deuma entrada tangencial, produzindo uma açãode reviramento que cria um turbilhonamento nointerior da câmara.

Como o ar aprisionado no óleo tem den-sidade inferior à do óleo, ele se desloca para ocentro do turbilhonamento e escapa para a car-caça. O óleo isento de ar, escorre pela parede dacâmara de reviramento e entra no reservatório(ver figura 9-47).

De acordo com a descrição acima, o óleode retorno é sempre desaerado e conduzido aoreservatório, independentemente da atitude datransmissão. O orifício de sucção fica localizadoaproximadamente no centro da altura do reser-vatório, e o volume de óleo armazenado é tal,

que o orifício ficará sempre mergulhado no ó-leo, qualquer que seja a atitude da transmissão.Ver figura 9-47. A pressão estática no interiordo reservatório é aproximadamente a mesma dacarcaça.

Filtro da linha de carga e válvula de deriva-ção

O filtro possui uma válvula de derivaçãoque permite ao óleo fluir livremente, no caso do

elemento filtrante ficar completamente entupi-do.



9-44

Possui também um indicador mecânicode entupimento. O indicador consiste em umímã permanente, carregado por mola, que fazsaltar um botão para fora da carcaça se ocorrerqueda elevada de pressão através do filtro.

O dispositivo contém uma trava de baixatemperatura que impede a operação do indica-dor, no caso de ocorrer queda elevada de pres-são produzida por óleo muito frio durante a par-tida do motor.

1) BARRA Nº 1 DE 28 VOLTS CC2) DISJUNTOR DA LUZ DE AVISO E DO ALTERNADOR

Nº 13) BARRA Nº 2 DE 28 VOLTS CC4) DISJUNTOR DA LUZ DE AVISO E DO ALTERNADOR

Nº 25) BARRA Nº 1 DE 28 VOLTS CC6) DISJUNTOR DA LUZ DE AVISO E DO ALTERNADOR

Nº 37) BARRA Nº 3 DE 115 VOLTS CA8) DISJUNTOR DO CIRCUITO DE FECHAMENTO DORADIADOR DO ALTERNADOR Nº 39) BARRA Nº 2 DE 115 VOLTS CA10) DISJUNTOR DO CIRCUITO DE FECHAMENTO DO

RADIADOR DO ALTERNADOR Nº 211) BARRA Nº 1 DE 115 VOLTS CA12) DISJUNTOR DO CIRCUITO DE FECHAMENTO DO

RADIADOR DO ALTERNATIVO Nº 113) BARRA Nº 1 DE 28 VOLTS CC

14) CIRCUITO DA LUZ DE AVISO E DO INTERRUPTORDE DESACOPLAMENTO DO CSD DO ALTERNADOR Nº 2

15) CIRCUITO DA LUZ DE AVISO E DO INTERRUPTORDE DESACOPLAMENTO DO CSD DO ALTERNADOR Nº 3

16) LUZ DE AVISO DE BAIXA PRESSÃO DE CARGA17)INTERRUPTOR DE DESACOPLAMENTO DO CSD18)PARA A BOBINA DE DESLIGAMENTO DO

DISJUNTOR DO ALTERNADOR19) AO PAINEL DE CONTROLE DO ALTERNADOR20) INTERRUPTOR DA LUZ DE AVISO DE BAIXA PRES-

SÃO DE CARGA21) BOBINA DE DESACOPLAMENTO

22) INTERRUPTOR DE PRESSÃO (PROTEÇÃO DE ROTA-ÇÃO ANORMALMENTE BAIXA)

23) SENSOR DE TEMPERATURA DO ÓLEO DE SAÍDA DOCSD

24) SENSOR DE TEMPERATURA DO ÓLEO DE ENTRADA

DO CSD25) BOBINA DO REGULADOR MAGNÉTICO DO

GOVERNADOR26) AO CONTROLADOR DE CARGA27) TRANSMISSÃO (CSD)28) INTERRUPTOR DE DESACOPLAMENTO DO CSD

(DUAS POSIÇÕES: RISE - DIFERENÇA DETEMPERATURA, IN - TEMPERATURA DE ENTRADA)

29) PARA A VÁLVULA DE FECHAMENTO DORADIADOR DO ALTERNADOR Nº 3

30) PARA A VÁLVULA DE FECHAMENTO DORADIADOR DO ALTERNADOR Nº 2

31) FECHAR32) ABRIR

33) RADIADOR DE ÓLEO34) LIGADO EM VÔO35) RELÉ DA VÁLVULA DE FECHAMENTO DO

RADIADOR36) DESLIGADO NO SOLO37) VÁLVULA DE FECHAMENTO DO RADIADOR DO

ALTERNADOR Nº 138) POSIÇÃO VÔO39) POSIÇÃO SOLO40) CENTRO PRINCIPAL DE FORÇA ELÉTRICA P641) RELÉ DE SEGURANÇA R91 (PAINEL P5)42) PAINEL P4 DO MECÂNICO DE VÔO43) INDICADOR DE TEMPERATURA DO ÓLEO DO CSD

Figura 9-50 Circuitos elétricos da transmissão do alternador (CSD).



9-45

Figura 9-51 Diagrama esquemático do filtro de óleo da linha de carga e seu indicador de pressão dife-rencial.

Tanto o pistão de pressão diferencial,

como o botão indicador, são carregados pormola no sentido do exterior da carcaça do filtro.Quando a queda de pressão através do filtro for

baixa, a mola manterá imobilizado o pistão de pressão diferencial, e o ímã mantém o botãoembutido na carcaça, contrariando a ação de suamola. Uma oscilação súbita da pressão forçará o

pistão para dentro, contrariando a mola, aumen-tando a folga de ar existente entre os dois imãs.

Quando a folga tornar-se suficientemen-te grande, a força magnética não mais sobrepu-

jará a mola do botão indicador, e este soltará.Com isso, a folga de ar ficará ainda maior e,mesmo que o pistão de pressão diferencial re-torne à posição de pressão diferencial zero, o

pistão conseguirá atrair de volta o botão. Estacaracterística é necessária porque o motor podee, provavelmente, deve estar cortado quando oindicador for verificado visualmente.

Os dois ímãs permanentes estão instala-dos no mecanismo com seus pólos norte orien-

tados para fora ou para dentro da carcaça dofiltro. No caso de desmontagem do indicador,deve-se ter o cuidado de reinstalar os ímãs nestamesma posição. Ver figura 9-51.

Quando a temperatura do óleo estiverabaixo de 80º F, uma trava de baixa temperatu-ra impede a operação do indicador, independen-temente da queda de pressão. Isso se torna ne-cessário porque o óleo limpo, quando frio, acar-reta queda de pressão elevada através do filtro,do que resultariam indicações falsas. A trava

consiste em uma tira bimetálica que, quandofria, engata na sede da mola do botão indicador,

e impede seu movimento independentemente do

movimento do pistão.

Mecanismo de desacoplamento da transmis-são do alternador

O mecanismo de desacoplamento datransmissão do alternador é um dispositivo atu-ado eletricamente, que desacopla o eixo de en-trada da transmissão no caso de mau funciona-mento desta.

Figura 9-52 Mecanismo de desacoplamento datransmissão do alternador.





9-47

A sincronização, ou paralelismo dosalternadores é semelhante a dos geradores CCem paralelo, embora existam mais problemascom relação aos alternadores.

A fim de sincronizar (por em paralelo)dois ou mais alternadores à mesma barra, elesdevem apresentar a mesma seqüência de fase,

bem como voltagens e freqüências iguais.Os itens que se seguem constituem um

guia geral para sincronizar um alternador, e li-gá-lo a um sistema de barra no qual um ou maisalternadores já estejam operando.

1- Cheque de seqüência de fase - Aseqüência de fase padrão para circuitoforça trifásica CA é “A”, “B” e “C”. Aseqüência de fase pode ser determinadaobservando-se duas lâmpadas indicado-

ras pequenas ligadas, como mostra a fi-gura 9-53. Se uma lâmpada acender, asequência de fase é “A”, “B”, “C”. Se aluz indicar a sequência de fase errada,deve ser feita a inversão dos dois fios dogerador que estiver entrando na barra.

Pôr em pararelo, ou sincronizardois alternadores, com a sequência defase errada, seria o mesmo que curto-circuitar dois fios criando correntes cir-culantes perigosas e distúrbios magnéti-

cos dentro do sistema alternador, o que poderia superaquecer os condutores e a-frouxar os enrolamentos da bobina.

2- Cheque de Voltagem - A voltagem doalternador a ser ligado à barra deve serigual à voltagem da barra. Ela é ajustada

por um reostato de controle localizadono painel. Este reostato controla a cor-rente da bobina do regulador de volta-

gem fazendo com que o campo magnéti-co do alternador diminua ou aumente,controlando desta forma a voltagem doalternador.

3- Cheque de Frequência - A frequênciade um alternador é diretamente propor-cional à sua velocidade. Isto quer dizerque a velocidade do alternador que estásendo conectado à barra deve ser igual avelocidade dos alternadores já conecta-

dos.

Observando-se o medidor de frequência,e ajustando-se o reostato no painel, a frequênciado gerador a ser sincronizado pode ser condu-zida a um valor correto. Observando-se a lâm-

pada de sincronização, mostrada na figura 9-54,e pelo ajuste fino do reostato de controle de ve-locidade, as freqüências podem ser conduzidas

para uma sincronização quase exata. A lâmpadade sincronização piscará quando as duas fre-quências se aproximarem do mesmo valor;quando elas estiverem muito semelhantes, alâmpada piscará lentamente.

Quando o pisca-pisca for da ordem deum ou menos por segundo, fecha-se o interrup-tor do circuito enquanto a lâmpada estiver apa-gada e liga-se o alternador nº 2 `a barra. A lâm-

pada apagada indica que não há voltagem entrea fase “A” da barra e a fase “A” do alternador a

ser ligado à barra.Fechar o interruptor quando a lâmpadade sincronização estiver acesa seria o mesmoque curto-circuitar dois fios e causar sérios dis-túrbios magnéticos de voltagem dentro dos al-ternadores.

Figura 9-54 Circuito de luzes de sincronização.

Circuito de proteção dos alternadores

É importante que os alternadores emoperação sejam desligados do sistema quandoocorrerem falhas elétricas. Para que um alterna-dor seja retirado da barra quando houver paneno circuito, os disjuntores devem abrir rápida e

automaticamente; caso contrário, o alternador poderia queimar. Para guarnecer de relés osdisjuntores há diversos relés protetores no cir-cuito.

A maioria desses relés é energizado porcorrente contínua, visto que um equipamentoCA similar geralmente é mais pesado e menoseficiente. A figura 9-55 mostra o circuito decontrole e proteção do alternador. Incluído neleestá um alternador, um contactor, um relé prote-tor de sobrecarga e um relé de proteção da cor-

rente diferencial.



9-48

Figura 9-55 Circuito de controle e proteção dos alternadores.

No sistema de controle do alternador deaeronaves, encontramos: (1) o relé de controledo excitador, cuja finalidade é abrir ou fechar oscircuitos de campo do excitador; e (2) o contac-tor da linha principal, que liga ou desliga o al-ternador da barra , e também abre ou fecha acorrente do campo do excitador.

O contactor da linha principal é fechado por um eletroímã de corrente contínua, chamadode bobina de fechamento (CLOSE). Esta bobinafecha os contatos. Eles são liberados por umsegundo eletroímã, conhecido como bobina dedesarme, ou “TRIP”, a qual abre o circuito,.Somente o contato momentâneo dos circuitos defechamento (CLOSE) e desarme (TRIP) sãonecessários para a operação.

Quando fechados, uma trava mecânicamantém os contatos fechados até que a trava

seja liberada pela bobina de desarme (TRIP). Oscontatos são feitos de ligas especiais capazes deinterromper correntes de milhares de ampères,sem causar danos aos contatos.

Este contactor de 3 pólos na linha prin-cipal tem um contato auxiliar que fecha o circui-to do campo do excitador sempre que os conta-tos principais se fecham. Isto é desejado, pois, oalternador pode estar fornecendo corrente decarga quando os contatos abrirem; neste caso, aexcitação do campo deve ser reduzida ou remo-

vida. Por outro lado, o circuito de campo doexcitador é mantido fechado até que os contatos

principais abram, caso o relé de controle do ex-citador seja aberto previamente.

O relé de proteção do excitador mostra-do no diagrama do circuito protetor da figura 9-57 é um relé operado termicamente. Ele operatoda vez que a corrente do campo do excitadoraumentar o suficiente para causar danos ao fun-cionamento do alternador.

Se a qualquer momento, o alternadorfornecer uma carga excessiva, tanto por um cur-to-circuito na linha ou pelo alternador que setorna inoperante, a voltagem do excitador au-menta para fornecer a carga maior do alterna-dor, e o relé térmico fecha os contatos entre a

barra de corrente e a bobina de desarme (TRIP).Isto abre o campo do excitador e, ao mesmotempo, desliga o alternador da linha.

O relé de proteção de corrente diferenci-

al é muito mais simples em operação do que oseu nome indica. Ele tem a finalidade de prote-ger o alternador de curtos internos, entre as fa-ses ou a massa.

Enquanto existir a mesma intensidade decorrente em cada fase, entrando e saindo noalternador, o relé diferencial não opera, sem seimportar quão intensas ou fracas sejam estascorrentes.

Entretanto, se um curto ocorrer no inte-rior do alternador em qualquer uma das fases, há

uma diferença através das linhas; o relé opera,fechando o circuito pela bobina de desarme



9-49

(TRIP) do excitador, o qual, por sua vez, fechao circuito da bobina de desarme (TRIP) do con-tactor da linha principal. A localização doscomponentes num relé diferencial típico é mos-trado na figura 9-56.

Figura 9-56 Relé de proteção de corrente dife-rencial.

Os dois fios de cada fase do alternadorsão passados através das aberturas circularesnos relés, e atuam como primários dos trans-formadores de corrente. À medida que a corren-te flui em sentido oposto nos dois fios, atravésde cada abertura, seus campos magnéticos sãocancelados e nenhuma corrente flui no secundá-rio do transformador de corrente.

O relé não opera até que ocorra umafalha que desequilibre as correntes nestes doiscondutores, e faça com que a corrente flua nosecundário do transformador. A falha do relé decorrente diferencial seria coberta pelo relé de

proteção do excitador.A correção rápida das falhas internas

diminui o perigo de incêndio e, também danosno sistema, quando os alternadores são ligadosem paralelo de maneira inadequada. Uma ação

de retardamento no relé de proteção do excita-dor permite a superexcitação por pequenos in-tervalos, para fornecer voltagem CC para a cor-reção de falhas e para rápidas demandas de cor-rente além da capacidade do alternador. Eletambém abre o contactor principal, e desliga aexcitação do alternador quando os outros dispo-sitivos protetores falharem.

MANUTENÇÃO DO ALTERNADOR

A manutenção e inspeção dos sistemasdo alternador são semelhantes às dos sistemas

CC. Verifica-se as escovas do excitador quantoa desgaste e estado das superfícies.

Nas aeronaves de grande porte, com doisou quatro sistemas de alternador, cada painel deforça tem três luzes de sinalização, cada umaligada à fase de barra de força, de modo que alâmpada acenda toda vez que o painel de forçaestiver ligado.

As barras individuais podem ser checa-das pela operação do equipamento ligado à bar-ra. As instruções do fabricante devem ser con-sultadas quanto à operação do equipamento emétodo de testagem de cada barra.

Testes de bancada são usados para testaros alternadores e transmissores de velocidadeconstante nas oficinas de reparo. Eles são capa-zes de fornecer energia para as unidades dotransmissor (CSD) nas velocidades de entrada

que variam de 2400 a 9000 RPM.Um motor de bancada usa 220/440 volts,60 ciclos trifásicos. Os ventiladores, radiadoresde óleo, os instrumentos necessários e os inter-ruptores fazem parte da bancada de teste. Oscircuitos de teste são fornecidos por um banco(simulador) de carga. Um motor-gerador CAinstalado para teste de bancada é mostrado nafigura 9-57.

Figura 9-57 Conjunto Motor-gerador C.A. parateste no solo.

Um teste típico, portátil de sistema elé-trico AC, é um analisador que possui um ohmí-

metro de multi-escala; uma combinação de mul-ti-escala do voltímetro CA-CC; um amperímetro



9-50

com um transformador de corrente do tipo“CLIP ON” fixado a um medidor de frequênciado tipo lâmina vibratória; e uma luz de continu-idade não instalada.

Uma unidade de banco de teste portátilfornece uma carga igual àquela usada na aero-nave para testar os alternadores, seja montadonesta ou na oficina. Uma unidade completa con-siste em cargas positivas e reativas, controladas

por interruptores seletores e instrumentos insta-lados no painel de controle. Essa unidade decarga é compacta e conveniente, eliminando adificuldade de operar grandes cargas no avião,enquanto estiver testando e ajustando os alter-nadores e equipamentos de controle.

Para uma manutenção adequada numalternador é necessário que a unidade seja man-tida limpa, e que todas as ligações elétricas este-

jam firmes e em bom estado.Se o alternador deixa de fornecer a vol-tagem especificada nas instruções técnicas dofabricante, primeiro testamos o voltímetro, veri-ficamos as voltagens dos outros alternadores, oua voltagem no alternador suspeito com outrovoltímetro, comparando os resultados. Se o vol-tímetro estiver em bom estado, verificamos afiação, as escovas e a unidade de transmissão.Se esta inspeção não identificar a pane, o exci-tador pode ter perdido o seu magnetismo residu-

al. O magnetismo residual é recuperado atravésda excitação do campo.

Seguem-se as instruções do fabricantequando excitar o campo. Se, após a excitação docampo, não existir indicação de voltagem o al-ternador é substituído, pois ele provavelmenteestá com defeito. Limpamos a parte externa doalternador com o fluido adequado; lixamos sua-vemente a parte áspera ou picotada do comuta-dor do excitador ou do anel do coletor com a

lixa 000; limpamos e lustramos com um panolimpo e seco. As escovas são verificadas perio-dicamente, inspecionando o comprimento e acondição geral. Consultamos as instruções for-necidas pelo fabricante sobre o alternador espe-cífico, a fim de obter informações sobre as es-covas corretas.

Pesquisa de panes

Para auxiliar a localizar, avaliar e corri-

gir as panes do alternador, utilizamos o seguintequadro:

PANECAUSA

PROVÁVEL CORREÇÃO

Nenhum regis-tro de volta-gem.

Voltímetro comdefeito. Reguladordo voltímetro comdefeito.

Retiar e substituiro voltímetro.Substituir o regu-lador. Substituir oalternador.

Baixa volta-gem.

Ajuste inadequadodo regulador.

Ajustar reguladorde voltagem.

Indicação errô-nea do medidor.

Ligações frouxas.Medidor comdefeito.

Apertar as liga-ções. Retirar esubstituir o medi-dor.

A voltagem caidepois de um período deoperação.

Regulador devoltagem nãoaquecido antes doajuste.

Reajustar regula-dor de voltagem.

INVERSORES

O inversor é usado em alguns sistemasdo avião com a finalidade de transformar uma parte da força CC em CA.

Esta CA é usada principalmente nos ins-trumentos, rádios, radar, iluminação e outrosacessórios. Os inversores são construídos parafornecer uma corrente de 400 Hz, mas algunssão projetados para fornecer mais do que umavoltagem, por exemplo, 26 volts CA num enro-lamento e 115 volts num outro.

Há dois tipos básicos de inversores: o

rotativo e o estático. Qualquer tipo pode sermonofásico ou polifásico. O inversor polifásicoé mais leve para a mesma potência nominal queo monofásico, mas existem complicações nadistribuição da potência polifásica em manter ascargas equilibradas.

Inversores rotativos

Há diversos tamanhos, tipos e configura-ções de inversores rotativos. Esses inversores

são essencialmente geradores CA e motores CCnuma única carcaça. O campo do gerador, ouinduzido, e o campo do motor, ou induzido, sãomontados num mesmo eixo que irá girar dentroda carcaça. Um tipo comum de inversor rotativoé o de ímã permanente.

Inversor rotativo de ímã permanente

O inversor de ímã permanente é compos-

to de um conjunto motor CC e um gerador CAde ímã permanente.



9-51

Cada um possui um estator separadoinstalado dentro da mesma carcaça. O induzidodo motor está montado sobre um rotor e ligadoao suprimento CC através de um conjunto cole-tor e escova.

Os enrolamentos do campo do motor es-tão montados na carcaça e ligados diretamenteao suprimento CC.

Um rotor de ímã permanente está mon-tado na extremidade oposta do mesmo eixo,como o induzido do motor e os enrolamentos doestator estão montados na carcaça, permitindoque a corrente alternada seja obtida do inversorsem usar escovas.

A figura 9-58 mostra um diagrama da fi-ação interna para este tipo de inversor rotativo.

Figura 9-58 Diagrama da fiação interna de uminversor rotativo de imã permanen-te.

O rotor do gerador possui 6 pólos, mag-netizados com a finalidade de fornecer pólosalternados norte e sul ao redor de sua circunfe-rência.

Quando os campos do motor e do indu-zido são excitados, o rotor começa a girar. Àmedida que o rotor girar, o ímã permanece gira-rá dentro das bobinas do estator CA, e o fluxomagnético desenvolvido será cortado pelos con-dutores nas bobinas do estator CA. Uma volta-gem CA será produzida nos enrolamentos cuja

polaridade variará à medida que cada pólo pas-sar pelos enrolamentos.

Esse tipo de inversor pode ser construídomultifásico, instalando-se mais bobinas do esta-tor CA na carcaça, a fim de variar a fase ade-quadamente em cada bobina.

Conforme o nome indica o inversor rota-tivo tem um induzido móvel na seção do gera-dor CA.

A figura 9-59 mostra o diagrama de um

inversor trifásico de induzido rotativo.O motor CC neste inversor é um motorde enrolamento misto ou COMPOUND de qua-tro pólos.

As quatro bobinas de campo consistemem muitas espiras de fio fino e poucas espirasde fio grosso colocadas na parte superior.

O fio fino é o campo em paralelo, ligadoà fonte CC através de um filtro, e à massa atra-vés de um governador centrífugo. O fio grosso éo campo em série, o qual é ligado em série como induzido do motor.

O governador centrífugo controla a ve-locidade pela derivação(SHUNT) de um resistorque está em série com o campo em paralelo,quando o motor atingir uma certa velocidade.

O alternador é um gerador CA, trifásico,de quatro pólos e ligado em estrela.

A entrada de corrente contínua é forne-cida às bobinas do campo do gerador, e ligadasà massa por um regulador de voltagem de pilha

de carvão.A saída é tirada pelo induzido por trêsanéis coletores para fornecer força trifásica.

O inversor seria um inversor monofásicose ele tivesse um enrolamento de induzido e umanel coletor. A frequência desta unidade é de-terminada pela velocidade do motor e pelo nú-mero de pólos do gerador.

Inversor rotativo do tipo indutor

Os inversores do tipo indutor usam umrotor feito de laminações de ferro doce comestrias laterais, através da superfície, e para for-necer pólos que correspondam ao número de

pólos do estator como mostrado na figura 9-60.As bobinas de campo são enroladas em

um conjunto de pólos estacionários, e as bobi-nas do induzido CA sobre o outro conjunto de

pólos estacionários.Quando a corrente contínua for aplicada

às bobinas de campo, será produzido um campomagnético.



9-52

Figura 9-59 Diagrama da fiação interna de um inversor trifásico de induzido rotativo.

Figura 9-60 Diagrama de um inversor básico

do tipo indutor.

O rotor gira dentro das bobinas de cam-

po e, à medida que os pólos do rotor se alinhamcom os pólos estacionários, um caminho de bai-xa relutância do fluxo é estabelecido pelo pólodo campo, através dos pólos do rotor para o

pólo do induzido CA, e através da carcaça parao pólo do campo. Neste caso, haverá uma gran-de intensidade de fluxo magnético envolvendoas bobinas CA.

Quando os pólos do motor estiverementre os pólos estacionários, haverá um caminho

de alta relutância para o fluxo, consistindo prin-cipalmente em ar; então, haverá uma pequenaintensidade de fluxo magnético envolvendo as

bobinas CA.Este aumento e redução na densi-dade do fluxo no estator induzem uma correntealternada nas bobinas CA.

A frequência neste inversor é determina-da pelo número de pólos e pela velocidade domotor. A voltagem é controlada pela corrente docampo do estator.

Um corte transversal de um inversor ro-

tativo tipo indutor é visto na figura 9-61.



9-53

Figura 9-61 Vista em corte de um inversorrotativo do tipo indutor.

A figura 9-62 é um diagrama simplifica-do de um sistema típico de distribuição de força

CA de avião, utilizando um sistema de inversorrotativo principal e um auxiliar.

Inversores estáticos

Em diversas aplicações onde uma volta-gem CC deve ser transformada em voltagemCA, os inversores estáticos são usados em lugar

dos inversores rotativos ou do conjunto motor-gerador.

O rápido progresso alcançado pela in-dústria de semicondutores está aumentando aárea de aplicações deste equipamento em valo-res de voltagem e potência, que teriam sido im-

praticáveis alguns anos atrás. Algumas dessasaplicações são fontes de alimentação para equi-

pamento CA comercial e militar sensíveis à fre-quência, sistema CA de emergência de avião econversão de força de extensa gama de frequên-

cia de precisão.

Figura 9-62 Sistema típico de distribuição de força CA de aeronave com inversores principal e auxili-ar.

O uso dos inversores estáticos em aviões pequenos também tem aumentado rapidamentenos últimos anos, e a tecnologia desenvolveu-sede tal forma que os inversores estáticos acham-se disponíveis para qualquer utilização do inver-sor rotativo.

Por exemplo, as alimentações CA deemergência de 250 VA operados pelas bateriasde aeronaves em produção, bem como as ali-mentações principais CA de 2500 VA operadas

por uma fonte geradora de frequência variável.



9-54

Este tipo de equipamento possui umacerta vantagem para as aplicações nas aerona-ves, particularmente pela ausência de partesmóveis e a adaptação para arrefecimento porcondução.

Os inversores estáticos, conhecidos co-mo inversores do estado sólido, são fabricadosem grande variedade de tipos e modelos, o quais

podem ser classificados pela forma de onda desaída CA e pelas capacidades de potência.

Um dos inversores estáticos mais usados produz uma saída de onda senoidal controlada.Um diagrama em bloco do inversor estático deonda regulada é mostrada na figura 9-63.

Esse inversor transforma a baixa volta-gem CC em alta voltagem CA.

A voltagem de saída CA é mantida numatolerância de voltagem muito pequena, umavariação típica menor do que 1%, mesmo commodificação total na carga.

Derivações de saída são normalmentefornecidas para permitir a seleção de várias vol-tagens; por exemplo, as derivações podem ser

fornecidas para saídas CA de 105, 110 e 125volts.

A regulagem de frequência está tipica-mente dentro do limite de um ciclo para mudan-ça de carga de 0 a 100%.

Figura 9-63 Inversor estático de onda senoidalregulada.

Variações deste tipo de inversor estáticoestão disponíveis, muitas fornecem uma saídade onda quadrada.

Visto que os inversores estáticos usamcomponentes no estado sólido, eles são conside-ravelmente menores, mais compactos e muitomais leves que os inversores rotativos.

Figura 9-64 Sistema de bateria auxiliar com inversor estáticoDependendo da potência nominal de

saída requerida, os inversores estáticos, que nãosão maiores do que um indicador típico de velo-cidade, podem ser usados em sistemas aviôni-cos. Algumas das características dos inversoresestáticos são:

1- Alta eficiência;

2- Pouca manutenção, maior duração;

3- Nenhum período de aquecimento ne-

cessário;







9-57

feitos de aço especial que produz um campoforte.

Figura 9-69 Torque numa bobina em diversosângulos de rotação.

Visto que existe um torque atuando emcada espira, quanto maior for o número de espi-ras na bobina maior será o torque.

Numa bobina condutora de corrente con-tínua localizada num campo magnético unifor-me, o torque variará em posições sucessivas derotação, como mostra a figura 9-69.

Quando o plano da bobina estiver em paralelo com as linhas de força, o torque serázero.

Quando o plano cortar as linhas de forçaem ângulo reto, o torque será de 100%. Nas

posições intermediárias, o torque variará de zeroa 100%.

Motor CC básico

Uma bobina de fio, através da qual acorrente flui, girará quando colocada num cam-

po magnético. Esta é a base técnica que regula aconstrução de um motor CC. A figura 9-70 mos-tra uma bobina instalada num campo magnéticoonde ela pode girar.

Entretanto, se a ligação dos fios da bate-ria fosse fixada permanentemente aos terminaisda bobina, e se houvesse fluxo de corrente; a

bobina giraria somente até que ela estivessealinhada com o campo magnético.

Então ela pararia, porque o torque na-

quele ponto seria zero. Um motor, naturalmente,deve continuar a girar.

É necessário, portanto, projetar um dispositivo que inverterá a corrente na bobina exa-tamente na hora em que a bobina ficar paralelaàs linhas de força.

Isto criará um novo torque e provocará arotação da bobina.

Se o dispositivo inversor da corrente forinstalado para inverter a corrente toda vez que a

bobina estiver quase parando, a bobina poderácontinuar girando enquanto for desejado.

Um método de fazer isto é ligar o circui-to, de modo que, à medida que a bobina girar,cada contato deixe o terminal ao qual está liga-do e passe ao terminal de polaridade oposta. Emoutras palavras, os contatos das bobinas trocamde terminais continuamente enquanto a bobinagira, preservando o torque e mantendo a bobinagirando.

Na figura 9-70, os segmentos dos termi-nais da bobina são marcados com as letras “A” e“B”.

À medida que a bobina gira, os segmen-tos se deslocam, passando sobre e fora dos ter-minais fixos ou escovas.

Com este mecanismo, o sentido da cor-rente no lado da bobina, próximo ao pólo norte

procurado, flui na direção do leitor, e a forçaatuante naquele lado da bobina faz com que elagire para baixo.

A parte do motor que transfere a corren-te de um fio para o outro é denominado coletor.

Quando a bobina estiver posicionadacomo mostrado em “A” da figura 9-70, acorrente fluirá do terminal negativo da bateria

para a escova negativa (-), para o segmento “B”do coletor, através da espira, para o segmento“A” do coletor para a escova positiva (+), eentão, retorna ao terminal positivo da bateria.

Pela utilização da regra da mão direitado motor, observa-se que a bobina girará nosentido anti-horário.

O torque nesta posição da bobina é má-ximo, visto que o maior número de linhas deforça está sendo cortado pela bobina.

Quando a bobina tiver girado 90º para a posição mostrada em “B” da figura 9-70, ossegmentos “A” e “B” do coletor não farão con-tato com o circuito da bateria, e nenhuma cor-rente poderá fluir através da bobina.

Nesta posição, o torque alcança um valor

mínimo, visto que um número mínimo de linhasde força está sendo cortado.



9-58

Entretanto, a energia cinética da bobina a con-duz além desta posição, até que os segmentosentrem novamente em contato com as escovas, ea corrente novamente entra na bobina; nestemomento, entretanto, ela entra no segmento“A”, e sai pelo segmento “B”.

Figura 9-70 Funcionamento do motor CC bási-co.

Assim sendo, como as posições dos segmentos“A” e “B” também estão invertidas, o efeito dacorrente é como antes, o torque atua no mesmosentido e a bobina continua sua rotação no sen-tido anti-horário.

Passando pela posição mostrada em “C”da figura 9-70, o torque novamente atinge ovalor máximo.

A rotação contínua leva a bobina nova-mente para uma posição de torque mínimo, co-mo em “D” da figura 9-70.

Nesta posição, as escovas não conduzemcorrente, mas outra vez a energia cinética fazcom que a bobina gire para um ponto onde acorrente entra pelo segmento “B” e sai pelosegmento “A”.

Uma rotação adicional conduz a bobinaao ponto de partida e, sendo assim, uma rotação

é completada.A transferência dos terminais da bobinada escova positiva para a escova negativa ocor-rer duas vezes em cada rotação da bobina.

O torque num motor que contém somen-te uma bobina não é contínuo nem muito efici-ente, porquanto há duas posições onde o torqueé nulo.

Para corrigir isto, um motor CC práticocontém um grande número de bobinas enroladassobre o rotor.

Essas bobinas estão espaçadas de modoque, em qualquer posição do rotor, haverá bobi-nas próximas aos pólos do ímã. Isto torna o tor-que contínuo e forte.

O coletor, da mesma forma, contém gran-de número de segmentos ao invés de somentedois.

O rotor de um motor DC prático não éinstalado entre os pólos de um ímã permanente,mas sim entre os pólos de um eletroímã, vistoque um campo magnético mais forte pode serobtido.

O núcleo é geralmente feito de ferro do-ce ou recozido, que pode ser magnetizado for-temente pela indução. A corrente magnetizadorado eletroímã é da mesma fonte que fornece cor-rente para o rotor.

Construção do motor CC

As partes principais de um motor prático

são: o conjunto do campo, o conjunto da escovae a extremidade da carcaça. Ver figura 9-71.



9-59

Figura 9-71 Vista em corte de um motor CC prático.

Conjunto do rotor

O conjunto do rotor contém um núcleode ferro doce laminado, bobinas e um coletor,todos instalados em um eixo rotativo de aço.

As laminações feitas de chapas de ferrodoce, isoladas uma das outras, formam o núcleodo rotor.

O ferro maciço não é usado, visto que onúcleo de ferro maciço rotativo no campo mag-nético se aqueceria e dissiparia uma energiadesnecessária.

Os enrolamentos do motor são fios decobre isolados que estão inseridos nas fendasisoladas por papel de fibra para proteger os en-rolamentos.

As extremidades dos enrolamentos sãoligadas aos segmentos do coletor. Cunhas outiras de aço mantêm os enrolamentos no lugar,impedindo-os de sair das fendas quando o rotorestiver girando em altas velocidades.

O coletor consiste em grande número de

segmentos de cobre, isolados uns dos outros edo eixo do rotor, por pedaços de mica. Anéis emcunha isolados mantêm os segmentos fixos nolugar.

Conjunto do campo

Este conjunto consiste na carcaça docampo, peças polares e bobinas do campo. Acarcaça do campo está localizada na parte inter-na da parede do alojamento do motor. Ela con-

tém peças polares de aço doce laminado, ondeas bobinas de campo estão enroladas.

Uma bobina, que consiste em diversasespiras de fio isolado, encaixa-se em cada peça

polar e, junto com o pólo, constitui um pólo decampo.

Alguns motores têm dois pólos, outrostêm tanto quanto oito pólos.

Conjunto das escovas

O conjunto consiste nas escovas e seus porta-escovas. As escovas geralmente são blo-cos pequenos de carvão grafite, visto que estamatéria tem grande duração em operação, e ain-da reduz o desgaste do coletor.

Os porta-escovas permitem alguma folganas escovas, de modo que elas possam acompa-nhar qualquer irregularidade na superfície docoletor, além de fazerem um bom contato. Asmolas retêm as escovas firmemente contra ocoletor. Um coletor e dois tipos de escovas sãomostrados na figura 9-72.

Figura 9-72 Coletor e escovas.

Extremidades da carcaça

Esta é a parte do motor oposta ao cole-tor. Geralmente, a extremidade de carcaça é

projetada de modo que possa ser fixada à unida-

de a ser acionada.O rolamento para o acionamento finalestá localizado na extremidade da carcaça.

Algumas vezes, a extremidade é consti-tuída por uma parte da unidade acionada pelomotor. Quando isto é feito, o rolamento na ex-tremidade do acionamento pode ser localizadoem qualquer um de vários lugares.

Tipos de motores CC

Há três tipos básicos de motoresCC: (1) motores em série, (2) motores em para-



9-60

lelo ou SHUNT e (3) motores mistos ouCOMPOUND.

Eles diferem amplamente no método pe-lo qual seu campo e as bobinas do rotor estãoligados.

Motor CC em série

Neste tipo de motor, os enrolamentos docampo, que consistem relativamente de algumasespiras de fio grosso, são ligados em série como enrolamento do rotor.

As ilustrações do sistema e do esquemade um motor enrolado em série são mostradasna figura 9-73.

A mesma corrente que flui pelo campo,flui também pelo enrolamento do rotor. Qual-quer aumento na corrente, portanto, fortalece o

magnetismo do campo e do rotor.Devido à baixa resistência nos enrola-

mentos, o motor enrolado em série é capaz deconsumir uma grande corrente na partida.

Figura 9-73 Motor CC em série.

Esta corrente inicial, passando através dos enro-lamentos do campo e do rotor, produz um tor-que inicial elevado, que é a principal vantagemdo motor em série.

A velocidade de um motor em série depende da carga. Qualquer mudança na carga é

acompanhada por uma mudança substancial navelocidade.

Um motor em série funcionará em altavelocidade quando ele possuir uma carga leve eem baixa velocidade com uma carga pesada. Sea carga for retirada completamente, o motor

poderá operar com tão alta velocidade que des-mantelará o rotor.

Se o alto torque inicial for necessário,sob condições de carga pesada, os motores em

série terão muitas aplicações. Eles são mais fre-quentemente usados em aviões com motor de

partida e para recolher a arriar os trens de pou-so, flapes da capota e os flapes da asa.Motor CC em pararelo (SHUNT)

No motor em paralelo, o enrolamento docampo é ligado em paralelo, também chamadoderivação, com o enrolamento do rotor. (Ver

figura 9-74). A resistência do enrolamento docampo é alta. Visto que o enrolamento do campo é ligado diretamente em paralelo com a fontede alimentação, a corrente através do campo éconstante.

A corrente do campo não varia com avelocidade do motor como no motor em série e,

portanto, o torque do motor em paralelo variarásomente com a corrente através do rotor. O tor-que desenvolvido na partida é menor que o domotor em série do mesmo tamanho.

A velocidade do motor em paralelo variamuito pouco com variações da carga. Quandotoda a carga é retirada, ele adquire uma veloci-dade um pouco maior do que a velocidade comcarga. Este motor é particularmente adequado

para ser usado quando a velocidade constantefor desejada, e quando um torque inicial altonão for necessário.

Figura 9-74 Motor CC em paralelo (Shunt).

Motor CC misto (COMPOUND)

O motor misto é uma combinação dosmotores em série e em paralelo.

Há dois enrolamentos no campo: um en-rolamento em paralelo e um enrolamento emsérie. Um esquema de um motor misto é mos-trado na figura 9-75.

O enrolamento em paralelo é compostode muitas espiras de fio fino, e também ligadocom o enrolamento do rotor.

O enrolamento em série consiste em

poucas espiras de fio grosso e também está liga-do em série com o enrolamento do rotor. O tor-



9-61

que inicial é maior do que no motor em parale-lo, e menor do que no motor em série.

A variação da velocidade com a carga émenor do que num motor em série e maior doque num motor em paralelo. O motor misto éusado sempre onde as características combina-das dos motores em série e em paralelo são de-sejadas.

Semelhante ao gerador misto, o motormisto possui enrolamentos de campo em série eem paralelo.

Figura 9-75 Motor CC misto (Compound).

Devido ao campo em série, o motor mis-to acumulativo possui um torque inicial maiordo que no motor em paralelo. Estes motores sãousados em acionamento de máquinas, que estãosujeitas a mudanças repentinas na carga. Elessão também usados quando um torque inicial fornecessário, havendo restrição ao uso de um mo-

tor em série. No motor misto diferencial, um aumento

na carga cria um aumento na corrente e umaredução no fluxo total neste tipo de motor. Estasduas características tendem a se autocompensar,e o resultado é uma velocidade praticamenteconstante. Entretanto, visto que um aumento nacarga diminui a força do campo, a característicada velocidade torna-se instável. Raramente estetipo de motor é usado nos sistemas de aerona-ves.

Um gráfico da variação da velocidadecom variações de cargas nos vários tipos demotor CC é mostrado na figura 9-76.

Força contra-eletromotriz

A resistência do rotor de um motor pe-queno de 28 volts CC é muito baixa, de quase0,1 ohm. Quando o rotor for ligado a uma fontede 28 volts, a corrente que passa pelo rotor apa-

rentemente será de I = E/R = 28/0,1 = 280ampères.

Figura 9-76 Características de carga de moto-res CC.

Este alto valor de fluxo de corrente não é so-mente impraticável, mas também irracional,

principalmente quando o consumo de corrente,durante a operação normal de um motor, é deaproximadamente 4 ampères.

Isto é porque a corrente através do rotordo motor, durante a operação, é determinada pormais fatores do que só pela resistência ôhmica.

Quando o rotor de um motor gira numcampo magnético, uma voltagem é induzida emseus enrolamentos. Esta voltagem é chamada deforça contra-eletromotriz, e é de sentido contrá-rio à voltagem aplicada ao motor pela fonte ex-terna. A força contra-eletromotriz se opõe àcorrente que faz com que o rotor gire.

A corrente que flui através do rotor, por-tanto, diminui à medida que a força contra-eletromotriz aumenta. Quanto mais rápido orotor girar, maior será a força contra-eletromotriz. Por esta razão, um motor ligado auma bateria pode puxar uma corrente razoavel-mente alta na partida, mas à medida que a velo-cidade do rotor aumenta, o fluxo de corrente

através do rotor diminui. Numa certa velocidade, a força contra-eletromotriz pode ser somente alguns volts me-nor do que a voltagem da bateria. Sendo assim,se a carga no motor for aumentada, o motor di-minuirá a velocidade, uma força contra-eletromotriz menor será gerada e a corrente for-necida pela fonte externa aumentará. Num mo-tor misto, a força contra-eletromotriz afeta so-mente a corrente no rotor, visto que o campo éligado em paralelo com a fonte de alimentação.

A medida que o motor diminui a veloci-dade, e a força contra-eletromotriz diminui,



9-62

mais corrente flui através do rotor, mas o mag-netismo no campo é invariável. Quando o motorem série gira lentamente, a força contra-eletromotriz diminui e mais corrente flui atravésdo campo do rotor, fortalecendo seus camposmagnéticos. Devido a estas características, émais difícil trancar um motor em série do queum motor em paralelo.

Tipos de trabalho

Os motores elétricos são construídos para operar sob várias condições. Alguns moto-res são usados para trabalho intermitente; outrostrabalham continuamente.

Os motores construídos para trabalhointermitente podem ser operados somente porcurtos períodos, antes de operar novamente.

Se tal motor for operado por longos pe-ríodos sob carga pesada, o motor será supera-quecido.

Os motores construídos para trabalhocontínuo podem operar com uma determinada

potência durante longos períodos.Inversão do sentido de rotação do motor

Invertendo-se o sentido do fluxo de cor-rente no rotor ou nos enrolamentos do campo, osentido da rotação do motor pode ser invertido.

Isto inverterá o magnetismo do rotor ou docampo magnético no qual o rotor gira.

Se os fios que ligam o motor à fonte ex-terna forem intercambiados, o sentido da rota-ção não será invertido, visto que, trocando-seestes fios, inverte-se o magnetismo do campo edo rotor, e mantém-se o torque no mesmo senti-do que antes.

Um método de inverter o sentido da ro-tação emprega dois enrolamentos de campo en-

rolados em sentido oposto no mesmo pólo.Este tipo de motor é chamado motor re-versível. A figura 9-77 mostra um motor emsérie com um enrolamento de campo em duasseções.

O interruptor tipo SPDT (unipolar deduas seções) torna possível conduzir correnteatravés dos dois enrolamentos. Quando o inter-ruptor for colocado na posição inferior (A), acorrente flui através do enrolamento do campoinferior, criando um pólo norte no enrolamento

do campo inferior e na peça inferior, e um pólosul na peça polar superior.

Figura 9-77 Motor em série com enrolamentode campo em duas seções.

Quando o interruptor for colocado na posição superior (B), a corrente fluirá através doenrolamento do campo superior, o magnetismodo campo será invertido e o rotor girará no sen-tido oposto.

Alguns motores reversíveis são constitu-ídos de dois enrolamentos de campo, separadose enrolados sobre pólos alternados. O rotor nes-te motor, um motor reversível de quatro pólos,gira num sentido quando a corrente flui através

dos enrolamentos de um conjunto de peça pola-res opostas, e em sentido oposto quando a cor-rente flui através do outro conjunto de enrola-mentos.

Figura 9-78 Método do interruptor para inversãodo sentido de rotação do motor.



9-63

Um outro método de inversão do senti-do, chamado de método do interruptor, empregaum interruptor do tipo DPDT (bipolar de duas

posições), que inverte o sentido do fluxo de cor-rente no rotor ou no campo. Na ilustração dométodo do interruptor mostrada na figura 9-78,o sentido da corrente pode ser invertido atravésdo campo, mas não pelo rotor.

Quando o interruptor for posicionado em“A”, a corrente fluirá através do enrolamento docampo para criar um pólo norte no lado direitodo motor, e um pólo sul no lado esquerdo.Quando o interruptor for posicionado em “B”,esta polaridade será invertida e o rotor girará nosentido oposto.

Velocidade de rotação do motor

A velocidade do motor pode ser contro-lada pela variação da corrente nos enrolamentosdo campo. Quando a intensidade da correnteque flui através dos enrolamentos for aumenta-da, a força do campo aumentará, mas o motordiminuirá a velocidade visto que uma intensida-de maior de força contra-eletromotriz será gera-da nos enrolamentos do rotor.

Quando a corrente de campo diminui, aintensidade do campo diminui e o motor acelera

porque a força contra-eletromotriz é reduzida.

Um motor cuja rotação pode ser controlada échamado de motor de velocidade variável. Ele

pode ser também um motor em paralelo ou emsérie.

Figura 9-79 Motor em paralelo com controle devariação de velocidade.

Num motor paralelo, a velocidade é con-trolada por um reostato em série com os enro-lamentos do campo (figura 9-79). A velocidadedepende da intensidade da corrente que flui a-través do reostato para os enrolamentos do cam-

po.Para aumentar a velocidade do motor, a

resistência do reostato é aumentada, reduzindo a

corrente do campo.Como resultado, há uma redução na for-

ça do campo magnético e na força contra-eletromotriz. Com isto há um aumento momen-tâneo na corrente do rotor e no torque. O motorentão acelerará automaticamente até que a forçacontra-eletromotriz aumente e provoque umaredução na corrente do rotor, atingindo seu va-lor inicial.

Quando isto ocorrer, o motor operará

numa velocidade fixa e mais elevada do queantes.Para reduzir a velocidade do motor, a

resistência do reostato é reduzida. Mais correnteflui através dos enrolamentos do campo e au-menta sua força; então, a força contra-eletromotriz aumenta momentaneamente e di-minui a corrente do rotor.

Consequentemente, o torque diminui e omotor opera em baixa velocidade até que a forçacontra-eletromotriz seja reduzida para seu valor

inicial; então o motor opera numa velocidadefixa mais baixa do que antes.

Figura 9-80 Controle da velocidade de um mo-tor CC em série.

No motor em série (figura 9-80), o reos-tato de controle de velocidade está ligado em

paralelo ou em série com o campo do motor, ouem paralelo com o rotor.

Quando o reostato for ajustado para re-sistência máxima, a velocidade aumentará na



9-64

ligação do rotor em paralelo por uma redução nacorrente. Quando a resistência do reostato formáxima na ligação em série, a velocidade domotor será reduzida pelo decréscimo da volta-gem no motor.

Em operação com a velocidade acima danormal, o reostato estará em paralelo com ocampo em série. Parte da corrente do campo em

série é desviada e a velocidade do motor aumen-ta.

Perdas de energia nos motores CC

As perdas ocorrem quando energia elé-trica é transformada em energia mecânica (nomotor), ou energia mecânica é transformada emenergia elétrica (no gerador).

Para a máquina ser eficiente, estas dissi- pações devem ser mantidas num valor mínimo.Algumas perdas são elétricas, outras são mecâ-nicas. As perdas elétricas são classificadas co-mo perdas de cobre e perdas de ferro; as perdasmecânicas ocorrem ao vencer a fricção de várias

partes da máquina.As perdas de cobre ocorrem quando os

elétrons são forçados através dos enrolamentosde cobre do rotor e do campo. Elas são propor-cionais ao quadrado da corrente. Às vezes elassão denominadas de perdas I2 R, visto que elas

são decorrentes da energia dissipada em formade calor na resistência do campo e nos enrola-mentos do rotor.

As perdas de ferro são subdivididas em pedra por correntes histereses e correntes parasi-tas (EDDY). As correntes histereses são provo-cadas pelo movimento do rotor num campomagnético alternado. Ele, portanto, torna-se

primeiro magnetizado num sentido e depois emoutro.

O magnetismo residual do ferro ou do

aço, do qual o rotor é fabricado, provoca essas perdas. Sabendo-se que os ímãs de campo sãosempre magnetizados num único sentido (cam-

po CC), eles não têm perdas por histereses.As perdas por correntes parasitas

(EDDY) ocorrem porque o núcleo de ferro dorotor é um condutor rotativo num campo mag-nético. Isto cria uma força eletromotriz atravésdas partes do núcleo provocando um fluxo decorrente no interior do mesmo. Estas correntesaquecem o núcleo e, se forem excessivas, po-dem danificar os enrolamentos. No que diz res-

peito à potência de saída, a energia consumida pelas correntes é uma perda.

Para reduzir a corrente parasita a ummínimo, geralmente usa-se um núcleo laminado.O núcleo laminado é feito de placas de ferroisoladas eletricamente umas das outras. O iso-lamento entre elas reduz as correntes parasitas,

porque ele é transversal ao sentido em que estas

correntes tendem a fluir. Entretanto, ele nãotem efeito no circuito magnético. Quanto maisfinas forem as laminações, mais efetivamenteeste método reduz as perdas por corrente parasi-ta.

Inspeção e manutenção de motores CC

Seguem-se as seguintes instruções du-rante a checagem de inspeção e manutenção dosmotores CC.

1- Testar o funcionamento da unidadeacionada pelo motor, de acordo comas instruções específicas.

2- Testar toda a fiação, conexões, termi-nais, fusíveis e interruptores quanto àcondição geral e segurança.

3- Manter os motores limpos e os para-

fusos de montagem apertados.

4- Checar as escovas quanto às condi-ções, comprimento e tensão da mola.Os comprimentos mínimos da escova,a correta tensão da mola, e os proce-dimentos de substituição das escovassão dados nas instruções fornecidas

pelo fabricante.

5- Inspecionar o coletor quanto à limpe-

za, corrosão ou queimadura. Checar a“mica alta” (se o cobre estiver comdesgaste abaixo da mica, ela isolaráas escovas do coletor). Limpar o cole-tor com um pano umedecido com osolvente adequado para limpeza. Li-xar a parte áspera ou corroída dos co-letores com uma lixa (000 ou mais fi-na), e soprar com ar comprimido.

Nunca utilizar lixa de esmeril, poisela contém partículas metálicas que

podem causar curtos. Substituir o mo-tor se o coletor estiver queimado, pi-



9-65

cotado profundamente, com fendas oudesgaste, a tal ponto que o isolamentoda mica esteja nivelado com a super-fície do coletor.

6- Inspecionar todas as fiações expostasquanto à possível evidência de aque-cimento. Substituir o motor se o iso-lamento dos fios ou enrolamentos es-

tiver queimado, rachado ou esfiapado.

7- Lubrificar somente se estiver nas ins-truções do fabricante para o motor. Amaioria dos motores, usados nos avi-ões atualmente, não necessita de lu-

brificação durante as revisões.

8- Ajustar e lubrificar a caixa de engre-nagens, ou a unidade a qual o motoraciona, de acordo com as instruçõesdo fabricante sobre a unidade.

Quando ocorrer pane no sistema do mo-tor CC, checa-se primeiro para determinar afonte da pane.

O motor é substituído somente quando a pane for devido a um defeito nele mesmo. Namaioria dos casos, a falha de operação de ummotor é provocada por um defeito no circuitoelétrico externo, ou pela falha no mecanismo

acionado pelo motor.Verifica-se se o circuito elétrico externoestá frouxo, ou se as conexões estão sujas ou,ainda, se a conexão da fiação está inadequada.Pesquisa-se quanto a circuitos abertos, massas ecurtos, sempre seguindo as instruções do fabri-cante.

Se o fusível não estiver queimado, a fa-lha de operação do motor geralmente é devido aum circuito aberto.

Um fusível queimado indica comumente

uma massa acidental, ou um curto-circuito. Atrepidação do relé-interruptor, que controla omotor, geralmente é provocada por uma bateriafraca.

Quando a bateria está fraca, a voltagemde circuito aberto da bateria é suficiente parafechar o relé, mas com o grande consumo decorrente do motor, a voltagem é reduzida abaixodo nível necessário para manter o relé fechado.

Quando o relé abre, a voltagem da bate-ria aumenta o suficiente para fechar o relé no-vamente. Este ciclo se repete e provoca trepida-ção, que é muito prejudicial ao relé-interruptor

devido à grande intensidade da corrente, cau-sando um centelhamento que queimará oscontatos. Verifica-se a unidade acionada pelomotor quanto à falha na unidade ou nomecanismo de transmissão. Se o motor foravariado como resultado de uma falha naunidade acionada, a falha deve ser corrigidaantes de se instalar um motor novo.

Se for confirmado que a falha é mesmono motor (pela verificação da voltagem corretanos terminais do motor e falha na unidade acio-nada), inspeciona-se o coletor e as escovas.

Um coletor sujo ou defeituoso, ou esco-vas presas podem resultar em mau contato entreas escovas e o coletor. Limpa-se o coletor, asescovas e os porta-escovas com um pano ume-decido com solvente adequado.

Se as escovas estiverem danificadas oucom desgaste que reduza seu comprimento aovalor mínimo especificado, instala-se escovasnovas de acordo com as instruções do fabricantedo motor, Se o motor continuar com falha, ele ésubstituído por outro.

MOTORES CA

Devido as suas vantagens, muitos tiposde motores elétricos de aviação são projetados

para funcionar com corrente alternada. Em ge-

ral, os motores CA são mais econômicos do queos motores CC.Em muitos casos, os motores CA não

usam escovas nem coletores e, portanto, ocentelhamento nas escovas é evitado.

Eles são muito confiáveis e necessitamde pouca manutenção.

Além disso, eles são bem adaptados aaplicações de velocidade constante, e certostipos são fabricados para que tenham, dentro decertos limites, características de velocidade va-

riável.Os motores CA são projetados para ope-

rar em linhas monofásicas ou polifásicas e emdiversos valores de voltagem.

O estudo dos motores CA é muito exten-so e nenhuma tentativa será feita para abrangertoda a matéria.

Somente os tipos de motores CA maiscomuns aos sistemas de avião serão explicadosdetalhadamente.

A velocidade da rotação de um motorCA depende do número de pólos e da frequên-cia da fonte de força elétrica:



9-66

rpm120 x frequencia

numero de polos=

Visto que os sistemas elétricos do aviãooperam com 400 Hz, um motor elétrico nestafrequência opera com quase sete vezes a veloci-dade de um motor comercial de 60 Hz com o

mesmo número de pólos.Devido a essa alta velocidade de rotação,os motores CA de 400 Hz são apropriados paraoperação de pequenos rotores de alta velocida-de, através de engrenagens de redução, levan-tando ou movimentado cargas pesadas, tais co-mo os flapes da asa, trem de pouso retrátil e

partida dos motores. O motor do tipo indução de400 Hz opera com velocidade que variam de6.000 a 24.000 rpm.

Os motores CA são classificados pela

potência (Hp) de saída, voltagem de operação,corrente com carga total, velocidade, número defases e frequência. Se os motores operam contí-nua ou intermitentemente (em pequenos interva-los), é também considerado na classificação.

Tipos de motores C.A.

Há dois tipos de motores CA usados nossistemas de avião: motores de indução e moto-res síncronos. Qualquer um dos dois tipos podeser monofásico, bifásico ou trifásico.

Os motores de indução trifásicos sãousados onde são requeridos grandes valores de

potência. Eles operam aparelhos, tais como mo-tores de partida, flapes, trens de pouso e bombashidráulicas.

Os motores de indução monofásicos sãousados para operar dispositivos, tais como tra-vas de superfícies, portas de radiadores e válvu-las de corte de óleo, nos quais a potência exigi-

da é baixa.Os motores síncronos trifásicos operamcom velocidades síncronas constantes, e geral-mente são usados para operar sistemas sincroni-zadores de bússolas e de hélices.

Os motores síncronos monofásicos ge-ralmente são as fontes comuns de energia paraoperar relógios elétricos e outros instrumentos

pequenos de precisão. Eles necessitam de algunsmétodos auxiliares para produzirem velocidadessíncronas, isto é, colocá-los em movimento.

Geralmente o enrolamento de arranque consisteem um enrolamento de estator auxiliar.

Motor de indução trifásico

Este tipo de motor também é conhecidocomo motor de gaiola. Tanto os motores mono-fásicos como os motores trifásicos operam sob o

princípio de um campo magnético rotativo.Um ímã do tipo ferradura, seguro sobre a

agulha da bússola, é um exemplo simples do princípio do campo rotativo. A agulha assume a posição paralela ao fluxo magnético passandoentre os dois pólos do ímã. Se o ímã for girado,a agulha da bússola o seguirá. Um campo mag-nético rotativo pode ser produzido por um fluxode corrente bifásico ou trifásico, fluindo atravésde dois ou mais grupos de bobinas enroladasnos pólos que se projetam internamente de umacarcaça de ferro.

As bobinas em cada grupo de pólos são

enroladas alternadamente em sentido oposto para produzir polaridade oposta, e cada grupo éligado a uma fase separada de voltagem. O prin-cípio de operação depende do campo magnéticorotativo para produzir torque. A chave para acompreensão do motor de indução é o entendi-mento completo do campo magnético rotativo.

Campo magnético rotativo

A carcaça do campo mostrado em “A”da figura 9-81, possui pólos cujos enrolamentossão energizados pelas voltagens trifásicas a, b ec. Estas voltagens possuem intensidade igual,mas diferem em fase, como mostrado em “B” dafigura 9-81.

No instante de tempo mostrado como“0” em “B” da figura 9-81, o campo magnéticoresultante produzido pela aplicação das três vol-tagens tem maior intensidade na extensão dosentido do pólo 1 para o pólo 4. Sob esta condi-

ção, o pólo 1 pode ser considerado como pólonorte e o pólo 4 como pólo sul. No instante de tempo mostrado como 1, o campo magnético resultante terá sua maior intensi-dade na extensão do sentido do pólo 2 para o

pólo 5. Nesse caso, o pólo 2 é o pólo norte e o pólo 5 é o pólo sul. Assim sendo, entre o instan-te “0” e “1”, o campo magnético gira no sentidohorário.

No instante 2, o campo magnético resul-tante tem sua maior intensidade no sentido do

pólo 3 para o pólo 6 e, o campo magnético re-sultante continua a girar no sentido horário.



9-67

No instante 3, os pólos 4 e 1 podem serconsiderados como pólos norte e sul, respecti-vamente, e o campo gira ainda mais.

Nos instantes posteriores, o campo mag-nético resultante gira para outras posições en-quanto se desloca no sentido horário, ocorrendoapenas uma rotação do campo em um ciclo. Seas voltagens de excitação tiverem uma frequên-

cia de 60 cps, o campo magnético faz 60 rota-ções por segundo ou 3.600 rpm. Esta velocidadeé conhecida como velocidade síncrona do cam-

po móvel.

Figura 9-81 Campo magnético rotativo produ-zido pela aplicação de voltagenstrifásicas.

Construção do motor de indução

A parte estática de um motor de induçãoé chamada de estator, e o elemento rotativo échamado de rotor. Ao invés de pólos salientesno estator, como mostrado em “A” da figura 9-81, são usados enrolamentos distribuídos; estesenrolamentos são colocados em fendas em voltada periferia do estator.

Geralmente é impossível determinar onúmero de pólos em um motor de indução ape-nas por inspeção visual, mas a informação podeser obtida pela placa de identificação do motor.A placa de identificação geralmente fornece onúmero de pólos, e a velocidade na qual o motorfoi calculado para girar.

Esse valor, ou velocidade não síncrona, é

um pouco menor do que a velocidade síncrona.Para determinar o número de pólos por fase nomotor, divide-se 120 vezes a frequência pelovalor da velocidade, na forma de equação:

P120 x f

N=

onde: “P” é o número de pólos por fase “f” é afrequência em cps (Hz), “N” é a rotação especi-

ficada em rpm e 120 é uma constante.O resultado será quase igual ao númerode pólos por fase. Por exemplo, um motor trifá-sico com 60 ciclos, com uma rotação de 1.750rpm. Neste caso:

P =120 x 60

1750 = =

7200

17504 1,

Sendo assim, o motor possui 4 pólos porfase. Se o número de pólos por fase for dado na

placa de identificação, a velocidade síncrona pode ser determinada, dividindo-se a frequênciavezes 120 pelo número de pólos por fase. Noexemplo usado acima, a velocidade síncrona éigual a 7.200 dividido por 4 ou 1.800 rpm.

O rotor de um motor de indução consisteem um núcleo de ferro doce com fendas longi-tudinais ao redor de sua circunferência, ondeencontram-se embutidas grandes barras de cobreou alumínio.

Estas barras estão soldadas a um anel pesado, de alta condutibilidade, em cada uma desuas extremidades. Este tipo de construção é, àsvezes, chamado de gaiola; e os motores que

possuem tal rotor são chamados motores de in-dução tipo “gaiola” (ver figura 9-82).

Deslizamento (SLIP) do motor de indução

Quando o rotor de um motor de induçãoestiver sujeito ao campo magnético rotativo

produzido pelos enrolamentos do estator, umavoltagem será induzida nas barras longitudinais.



9-68

A voltagem induzida faz com que hajaum fluxo de corrente através das barras. Estacorrente, por sua vez, produz seu próprio campo

magnético que, em combinação com o camporotativo, faz com que o motor adquira uma posi-ção onde a voltagem induzida seja reduzida.

Figura 9-82 Rotor tipo gaiola para um motor CA de indução.

Como consequência, o rotor gira comuma velocidade muito próxima da velocidadesíncrona do campo do estator, sendo que a dife-rença na velocidade é somente suficiente parainduzir a intensidade correta de corrente no ro-tor para compensar as perdas mecânicas e elétri-cas.

Se o rotor girasse com a mesma rotaçãoelétrica do campo, os condutores do rotor nãoseriam cortados por nenhuma linha de forçamagnética, e nenhuma força eletromotriz seriainduzida neles, nenhuma corrente fluiria e não

haveria torque. O rotor então perderia rotação.Por esta razão, deve haver sempre uma diferen-ça na velocidade entre o rotor e o campo girató-rio.

Esta diferença é chamada de deslizamen-to e é expressa como uma percentagem da velo-cidade síncrona. Por exemplo, se o rotor girarcom 1750 rpm, e a velocidade for de 1.800 rpm,a diferença na velocidade será de 50 rpm. Odeslizamento é então igual a 50/1.800 ou 2,78%.

Motor de indução monofásico

A apresentação anterior referiu-se so-mente aos motores polifásicos. Um motor mo-nofásico tem somente um enrolamento no esta-tor. Este enrolamento gera um campo que sim-

plesmente pulsa ao invés de girar.Quando o rotor estiver parado, a expan-

são e o colapso do campo magnético do estatorinduz correntes no rotor. Estas correntes geramno rotor um campo de polaridade oposta àqueledo rotor. A posição do campo exerce uma forçade torção sobre as partes superior e inferior do

rotor tentando girá-lo 180º além de sua posição.Considerando que estas forças são exercidasatravés do centro do rotor, a força de torção éigual em cada sentido. Como resultado, o rotornão gira.

Se o rotor fosse girado inicialmente, elecontinuaria a girar no sentido inicial, visto que aforça de torção naquele sentido é auxiliada pelaenergia cinética do rotor.

Motor de indução de pólo sombreado

O primeiro passo no desenvolvimento deum motor monofásico de arranque automáticofoi o motor de indução de pólo sombreado (fi-gura 9-83). Esse motor possui pólos salientes euma parte de cada pólo é envolvida por um anelde cobre maciço.

Figura 9-83 Motor de indução de pólo sombreado.



9-69

A presença do anel faz com que o campomagnético nesta parte se retarde apreciavelmen-te da outra parte do conjunto polar. O efeitototal é a produção de uma componente de pe-quena rotação do campo, suficiente para fazer orotor girar. À medida que o rotor acelera, o tor-que aumenta até atingir a velocidade especifica-da. Tais motores têm um torque de arranque

baixo e encontram sua maior aplicação nos mo-tores de ventilador pequeno, onde o torque ini-cial necessário é baixo.

Na figura 9-84, acha-se o diagrama deum pólo e do rotor. Os pólos do motor de pólosombreado assemelham-se aos do motor CC.

Uma bobina de baixa resistência em cur-to-circuito, ou um anel de cobre maciço é colo-cado em volta de cada pequeno pólo. O rotordeste motor é do tipo gaiola.

À medida que a corrente no enrolamentodo estator aumenta, o fluxo também aumenta.Uma parte deste fluxo corta a bobina sombreadade baixa resistência. Isto induz uma correntenesta bobina e, pela lei de Lenz, a corrente criaum fluxo que se opõe ao fluxo induzindo a cor-rente. Consequentemente, a maior parte do flu-xo passa pela parte não sombreada dos pólos,como mostrado na figura 9-84.

Figura 9-84 Diagrama do motor de pólo som-

breado.

Quando a corrente no enrolamento e ofluxo principal atingem um valor máximo, arazão de variação é zero; e assim sendo, nenhu-ma força eletromotriz é induzida na bobinasombreada. Pouco depois, a corrente na bobinasombreada que provoca o retardo da força ele-tromotriz atinge o valor zero, sem fluxo oposto.Portanto, o fluxo do campo principal passa atra-vés da parte sombreada do pólo do campo.

O fluxo do campo principal, que agoraestá diminuindo, induz uma corrente na bobina

sombreada. Pela lei de Lenz, esta corrente criaum fluxo que se opõe ao decréscimo do fluxo docampo principal na parte sombreada do pólo. Oefeito é concentrar as linhas de força na partesombreada do pólo do campo.

Com efeito, a bobina sombreada retardaem fase, a parte do fluxo que passa pela partesombreada do pólo. Este atraso na fase do fluxo

na ponta sombreada faz com que o fluxo produ-za o efeito de varredura através da face do pólo,da esquerda para a direita no sentido da pontasombreada. Este fluxo se comporta como umcampo magnético rotativo muito fraco, e umtorque suficiente é produzido para dar partidaem um motor pequeno.

O torque de arranque do motor de pólosombreado é extremamente fraco e o fator de

potência é baixo. Consequentemente, ele é fabricado em tamanhos adequados para acionaraparelhos pequenos como ventiladores.

Motor de fase dividida

Há vários tipos de motores de partidaautomática, conhecido como motores de fasedividida.

Esses motores têm um enrolamento de partida defasado 90 graus elétricos do enrola-mento principal ou trabalho. Em alguns tipos, o

enrolamento de partida possui uma resistênciarazoavelmente alta, que faz com que a correnteneste enrolamento esteja fora de fase com a cor-rente no enrolamento principal. Esta condição

produz, com efeito, um campo rotativo e o rotorgira. Um interruptor centrífugo desliga o enro-lamento de partida automaticamente, após orotor atingir aproximadamente 25% do seu valornominal de velocidade.

Motor com capacitor de partida

Com o desenvolvimento dos capacitoreseletrolíticos de alta capacidade, foi fabricadauma variação do motor de fase dividida, conhe-cido como motor com capacitor de partida.

Aproximadamente todos os motores de potência (HP) fracionária usados atualmente nosrefrigeradores, queimadores de óleo ou outrasaplicações semelhantes são deste tipo. Ver figu-ra 9-85. Nesta adaptação, o enrolamento de par-tida e o enrolamento principal são do mesmotamanho e valor de resistência.



9-70

O deslocamento de fase entre as corren-tes nos dois enrolamentos é obtido pelo uso decapacitores ligados em série com o enrolamentode partida.

Os motores com capacitor de partida têmum torque inicial comparável aos seus torques

em velocidade nominal, e podem ser usados emaplicações onde a carga inicial for grande. Nestetipo, é necessário também, um interruptor cen-trífugo para desligar o enrolamento de partidaquando a velocidade do rotor for de aproxima-damente 25% da velocidade nominal.

Figura 9-85 Motor monofásico com capacitor de partida.

Embora alguns motores de indução mo-nofásicos possuam potência nominal até doisHps, o campo principal de aplicação é igual a 1HP, ou menos, numa especificação de voltagemde 115 volts para os tamanhos menores, e 110 a220 volts para os de ¼ HP e maiores.

Os motores polifásicos geralmente sãousados para motores com maior potência nomi-nal, pois eles possuem um torque inicial de ca-racterísticas excelentes.

Sentido de rotação dos motores de indução

O sentido de rotação de um motor deindução trifásico pode ser modificado pela sim-

ples inversão de dois fios ligados ao motor.

O mesmo efeito pode ser obtido nummotor bifásico, invertendo-se as ligações parauma fase.

No motor monofásico, invertendo-se asligações para o enrolamento de partida inverter-se-á o sentido da rotação. Muitos motores mo-nofásicos construídos para aplicação geral têm

provisão para se inverter rapidamente as liga-ções para o enrolamento de partida.

Nada pode ser feito para que um motorde pólo sombreado inverta o sentido da rotação,

porque esta é determinada pela localização físi-ca do anel de cobre maciço.

Se, após a partida, uma ligação do motortrifásico for interrompida, o motor continuará agirar, mas fornecerá somente 1/3 da potêncianominal. Por outro lado, um motor bifásico fun-cionará com a metade de sua potência caso umadas fases seja desligada. Nenhum dos motores

citados partirão sob aquelas condições anor-mais.

Motor síncrono

O motor síncrono é um dos tipos principais de motores CA. Exatamente como o motorde indução, o motor síncrono utiliza um campomagnético rotativo. Entretanto, o torque desen-volvido não depende da indução de correntes no

rotor. De forma resumida, o princípio de ope-ração do motor síncrono é o seguinte: uma fonte

polifásica de corrente alternada é aplicada aosenrolamentos do estator e é produzido um cam-

po magnético rotativo. Uma corrente contínua éaplicada ao enrolamento do rotor e um outrocampo magnético é produzido. O motor síncro-no é projetado e construído de forma que os doiscampos reajam entre si provocando o arraste dorotor, fazendo-o girar com a mesma velocidade

do campo magnético produzido pelos enrola-mentos do estator.



9-71

Uma boa compreensão da operação domotor síncrono pode ser obtida pela observaçãodo motor simples na figura 9-86.

Supondo que os pólos “A” e “B” estejam girando no sentido horário por algum dispo-sitivo mecânico, a fim de produzir um campomagnético rotativo, eles induzem pólos de pola-ridade oposta no rotor de ferro doce, e forças de

atração existem entre os pólos correspondentesnorte e sul.

Consequentemente, quando os pólos “A”e “B” giram, o motor é arrastado na mesma ve-locidade. Entretanto, se uma carga for aplicadaao eixo do rotor, ele se atrasará momentanea-mente em relação ao campo rotativo mas, de-

pois disso, continuará a girar com o campo namesma velocidade enquanto a carga permanecerconstante. Se a carga for muito grande, o rotor

sairá de sincronismo com o campo rotativo e,como resultado, não girará com a mesma velo-cidade daquele. Diz-se, então, que o motor estásobrecarregado.

Figura 9-86 Ilustração do funcionamento de um

motor síncrono.

Tal motor mostrado na figura 9-86 nuncaé usado. A idéia de utilizar meios mecânicos derotação dos pólos é impraticável, porque serianecessário outro motor para que este trabalhofosse realizado. Além disso, esta elaboração édesnecessária porque um campo magnético rota-tivo pode ser produzido eletricamente pelo usode voltagens CA. Neste aspecto, o motor sín-crono é semelhante ao motor de indução.

O motor síncrono consiste em um enro-lamento de campo, semelhante ao estator do

motor de indução. O enrolamento do estator produz um campo magnético rotativo. O rotor pode ser um ímã permanente, como nos motoressíncronos monofásicos de tamanho reduzido,usados por relógios e outros pequenos equipa-mentos de precisão, ou pode ser também umeletroímã energizado por uma fonte de forçaDC, e alimentado através de anéis coletores nas

bobinas de campo do rotor, como um alternador. Na realidade, um alternador pode ser operadocomo um alternador ou um motor síncrono.

Visto que um motor síncrono tem umtorque inicial pequeno, algumas medidas sãotomadas com o intuito de produzir uma veloci-dade síncrona. O método mais comum é dar

partida no motor sem carga, permitir que eleatinja a velocidade máxima, e então energizar ocampo magnético. O campo magnético do rotor

acompanha o campo magnético do estator, e omotor opera numa velocidade síncrona.

Figura 9-87 Motor síncrono.

A intensidade dos pólos induzidos norotor, mostrado na figura 9-87, é tão pequenaque não pode ser desenvolvido torque suficiente

para a maioria das cargas práticas.

Para evitar esta limitação na operação domotor, um enrolamento é colocado no rotor, eenergizado com corrente contínua. Um reostatocolocado em série com a fonte CC proporcionaao operador da máquina meios para variar aintensidade dos pólos do rotor, colocando o mo-tor sob controle de variação de carga.

O motor síncrono não é um motor de partida automática.O rotor é grande e, do pontomorto, é impossível levar o campo magnéticodo rotor junto com o campo magnético rotativo.

Por esta razão, todos os motores síncronos têmalgum tipo de dispositivo de partida.



9-72

Um tipo de motor de partida simples éum outro motor, seja CA ou CC, que leva o ro-tor até aproximadamente 90% da sua velocidadesíncrona.

O motor de partida é então desligado, e orotor acompanha o campo rotativo. Um outrométodo de partida é um enrolamento secundáriodo tipo “gaiola” no rotor. Este enrolamento de

indução leva o rotor até uma velocidade quasesíncrona e, quando a corrente contínua é ligadaaos enrolamentos do rotor, este entra em sincro-nismo com o campo. O último método é o maiscomumente usado.

Motor em série CA

Um motor em série CA é um motor mo-nofásico, mas não é um motor de indução ousíncrono. Ele é semelhante a um motor CC por-quanto possui escovas e um coletor.

O motor em série CA opera em circuitosCA ou CC. Isto faz lembrar que o sentido darotação de um motor em série CC é independen-te da polaridade da voltagem aplicada, conside-rando que as ligações do campo e do rotor per-manecem invariáveis.

Assim sendo, se um motor em série CCfor ligado a uma fonte CA, um torque será de-senvolvido, provocando a rotação do rotor num

sentido.Entretanto, um motor em série CC nãoopera satisfatoriamente com alimentação CA

pelas seguintes razões:

1- O fluxo alternado cria grandes dissipa-ções de correntes parasitas e histeresesna parte não laminada do circuito mag-nético, provocando um aquecimento ex-cessivo e eficiência reduzida.

2- A auto-indução dos enrolamentos docampo e do rotor provoca um baixo fatorde potência.

3- O fluxo alternado do campo cria eleva-das correntes nas bobinas que são curto-circuitadas pelas escovas; esta ação pro-voca grande centelhamento no coletor.

Para construir um motor em série comdesempenho satisfatório em CA, deverão serfeitas as seguintes modificações:

1- As perdas por correntes parasitas sãoreduzidas pela laminação dos pólosdo campo, da carcaça e do rotor.

2- As perdas por histereses são reduzi-das, usando-se laminações de ferro-silício de alta permeabilidade do tipotransformador.

3- A reatância dos enrolamentos docampo é mantida satisfatoriamente

baixa, usando-se peças polares delga-das, com poucas espiras, baixa fre-quência (geralmente 25 ciclos paramotores maiores), baixa densidade defluxo e baixa relutância (uma folga

pequena).

Figura 9-88 Induzido condutivamente compen-sado de motor em série.

4- A reatância do rotor é reduzida, usando-se um enrolamento de compensação em-

butido nas peças polares. Se o enrola-mento de compensação estiver ligado emsérie como mostrado na figura 9-88, orotor é compensado condutivamente. Seo enrolamento de compensação for pro-

jetado como mostrado na figura 9-89, orotor será compensado indutivamente. Seo motor for construído para operar emcircuitos CC e CA, o enrolamento decompensação será ligado em série com orotor. O eixo deste enrolamento será des-locado do eixo do campo principal porum ângulo de 90º. Esta adaptação é se-melhante ao enrolamento de compensa-ção usado em alguns motores e gerado-res CC para sobrepujar a reação do rotor.

O enrolamento de compensação estabe-lece uma força contra-magnetomotriz,



9-73

neutralizando o efeito da força magne-tomotriz do rotor, evitando distorção dofluxo do campo principal e reduzindo areatância do rotor. O rotor compensadoindutivamente atua como o primário deum transformador, cujo secundário écurto-circuitado pelo enrolamento decompensação. O secundário em curto re-

cebe uma voltagem induzida pela açãodo fluxo alternado do rotor, e o fluxo decorrente resultante através das espiras doenrolamento de compensação cria umaforça magnetomotriz de posição, neutra-lizando a reatância do rotor.

Figura 9-89 Induzido condutivamente compen-sado de motor em série C.A.

5- O centelhamento do coletor é reduzido pelo uso dos fios preventivos P1, P2, P3e assim por diante, como mostra a figura9-90, onde um rotor em forma de anel émostrado por simplicidade. Quando as

bobinas em “A” e “B” estiverem em cur-to com as escovas, a corrente induzidaserá limitada pela resistência relativa-mente alta dos fios. O centelhamento dasescovas é também reduzido pelo uso das

bobinas do rotor tendo somente uma ú-nica volta e campos multipolares. O tor-que alto é obtido pelo grande número decondutores no rotor e grande diâmetrodo rotor. Assim sendo, o coletor possuium grande número de barras muito finas,e a voltagem do rotor é limitada em cer-ca de 250 volts.

Os motores em série CA com potênciafracionária são denominados de motores univer-sais. Eles não têm enrolamentos de compensa-ção ou fios preventivos. Eles são usados am-

plamente para operar ventiladores e ferramentas portáteis, tais como furadeiras, rebolos e serras.

Figura 9-90 Bobinas preventivas num motorem série.

MANUTENÇÃO DE MOTORES C.A.

A inspeção e manutenção dos motoresCA é muito simples. Os rolamentos podem ounão necessitar de lubrificação constante. Se elesforem do tipo selado, lubrificados na fábrica,não necessitarão de inspeção. Certificamo-nosde que as bobinas estão secas, sem vestígios deóleo ou qualquer outra anomalia.

A temperatura de um motor é geralmenteseu único fator de limite operacional. Uma boa

regra prática, é que, uma temperatura muitoquente para a mão é muito alta para a segurançado motor.

Juntamente com a temperatura, o ruídode um motor ou gerador é o melhor indicador de

pane. Quando opera corretamente, ele deve soaruniformemente. Se ele estiver sobrecarregado,ele roncará. Um motor trifásico com um fio des-ligado não partirá e ficará rosnando. Um ruídode batida geralmente indica um afrouxamentona bobina do rotor, um eixo fora de alinhamento

ou arraste do induzido devido ao desgaste dosrolamentos. A inspeção e manutenção de todosos motores CA devem ser realizadas de acordocom as instruções fornecidas pelo fabricante.

Pesquisa de panes

Os procedimentos de pesquisa de panesque se seguem não são aplicáveis a um determi-nado motor AC, mas são incluídos como exem-

plos dos procedimentos gerais de pesquisa de panes fornecidos por vários fabricantes de mo-tores CA.



PANE CAUSA PROVÁVEL CORREÇÃO Motor com baixa rota-ção.

Sem lubrificação. Voltagem apli-cada baixa. Defeito na fiação domotor.

Lubrificar quando necessário. Verificara fonte de voltagem do motor. Fazer oteste de continuidade da fiação.

Motor em alta rotação. Voltagem aplicada excessiva. En-rolamento de campo do motor em

curto.

Verificar e ajustar o nível de forneci-mento de voltagem do motor. Consertar

os enrolamentos em curto ou substituirou fazer a revisão do motor.Motor não funciona. .Motor sem voltagem deentrada.

Fiação solta ou interrompida den-tro do motor.Interruptor do motor defeituoso.

Enrolamento do rotor ou campo docircuito aberto.Desgaste excessivo das escovas.Molas das escovas quebradas oumuito fracas.

Prendimento das escovas nos por-ta-escovas.

Fazer o teste de continuidade do motor. Testar interruptor e a fiação usando ummedidor de continuidade.Consertar o enrolamento aberto ousubstituir o motor.Substituir as escovas.Substituir as molas das escovas.

Substituir ou limpar, ou ajustar as es-covas.

Vibração do motor. Montagens do motor frouxas ouquebradas. Eixo do motor torto.Rolamentos do motor com desgas-te excessivo.

Consertar ou substituir montagens domotor.Substituir o eixo, ou revisar, ou substi-tuir os rolamentos ou revisar o motor.

Centelhamento exces-sivo nas escovas domotor.

Desgaste excessivo das escovas.Molas das escovas fracas. Prendi-mento das escovas nos porta-escovas.

Escovas instaladas incorretamente.Coletor sujo ou com desgaste ex-cessivo ou picotado.Bobina do rotor com circuito aber-to.

Substituir as escovas.Substituir as molas, ou substituir oulimpar as escovas.

Posicionar as escovas corretamente.Limpar ou consertar o coletor adequa-damente.Consertar o circuito aberto ou substituiro motor.

Motor funciona, massuperaquece.

Rolamentos do motor incorreta-mente lubrificados.Voltagem excessiva aplicada.

Enrolamento do campo em curto-circuito.

Centelhamento excessivo da esco-va.

Lubrificar os rolamentos.

Verificar a voltagem e ajustar para onível exato.Consertar o curto-circuito, ou revisarou substituir.

Substituir e ajustar as escovas.

Motor não funciona,mas consome alta cor-rente

Curto-circuito no motor.Enrolamento do campo aberto nomotor em paralelo

Localizar e consertar o curto-circuito.Consertar, revisar ou substituir o mo-tor

Documents

Apostila ANAC Cap.09 - Geradores e Motores Eletricos