Microsoft power point motores e geradores cc 2011-2a

Máquinas Elétricas

Máquinas Elétricas

• O que são?

– Transformam um tipo de energia em elétrica

ou vice versa

– Modificam as características da energia

elétrica

• Quais os tipos?

– Rotativas: Motores e Geradores

– Estáticas: Transformadores

Máquinas Elétricas Rotativas

Máquinas Elétricas Rotativas

• O que são?

– Transformam um tipo de energia em elétrica

ou vice versa

– Existe movimentação de alguma parte da

máquina

• Quais os tipos?

– Motores

– Geradores

O que fazem?• Motor

• Gerador

Tipos

Lenz e Faraday

• Em todo condutor elétrico que se movimenta com uma dada velocidade dentro de um campo magnético surge uma tensão entre os seus terminais

Laplace

• De acordo com o princípio de indução, verifica-se que todo condutor percorrido por corrente e imerso num campo magnético sofre a ação de uma força.

Gerador x Motor• O esquema na figura representa, assim, um

gerador elétrico simples, cujo princípio pode ser resumido da seguinte forma:

– a máquina primária força o condutor a se movimentar no campo magnético exercendo sobre este uma força e transferindo ao mesmo uma determinada energia mecânica;

Gerador x Motor• O esquema na figura representa, assim, um

gerador elétrico simples, cujo princípio pode ser resumido da seguinte forma:

– o movimento do condutor faz com que uma tensão apareça entre os seus terminais;

– ao ser conectada a uma carga circula uma corrente no condutor e pela carga.

Gerador x Motor

• O condutor analisado anteriormente, quando ligado a uma fonte, sofre a influência de uma força que tende a girá-lo. O esquema na figura representa, assim, um motor elétrico simples.

Gerador x Motor

Máquina elétrica

Sistema elétric0E, I

Sistema mecânicoT, N

Motor elétrico

Gerador elétrico

Gerador e Motor CC

• Partes componentes:

Gerador e Motor CC


– Armadura:

• recebe a corrente proveniente de uma fonte elétrica externa

– Comutador:

• converte a CA que passa pela sua armadura em CC liberada através de seus terminais (G)

Gerador e Motor CC


– Escovas:

• servem de contato entre os enrolamentos da armadura e a carga externa

Gerador e Motor CC


– Enrolamento de campo: produz o fluxo interceptado

pela armadura

• num motor, a corrente para o campo é fornecida pela mesma fonte que alimenta a armadura.

• num gerador, a fonte de corrente de campo pode ser uma fonte separada, chamada de excitador, ou proveniente da própria armadura.

Gerador CC elementar

• As escovas 1 e 2

têm polaridade

constante, e é

liberada uma

corrente

contínua

pulsante para o

circuito de carga

externo.



Gerador CC

• Na máquina CC o campo magnético é criado

por um conjunto de pólos, os quais são

dispostos ao longo da periferia da parte externa

fixa, chamada de estator.

Gerador CC

Gerador CC

Gerador CC simples

• Na prática, se

constroem os

geradores com várias

bobinas enroladas em

torno da armadura

para produzir uma

saída cc ainda mais

suave.

Excitação de campo

• Tipos:

– Excitação separada

– Auto-excitado

• Derivação

• Série

• Composto


• Tipos:

– Excitação separada - fornecido ou “excitado”

por uma fonte cc separada


• Tipos:

– Auto-excitado - fornece a sua própria

excitação

• Derivação - campo ligado em paralelo com circuito

da armadura


• Tipos:


excitação

• Série - campo em série com a armadura


• Tipos:


excitação

• Composto - usados os dois campos, derivação e

série

Derivação curta Derivação longa

Circuito equivalente

Onde:

• Vta = tensão no terminal da armadura, V

• Vg = tensão gerada na armadura, V

• Ia = corrente da armadura, A

• Vt = tensão no terminal do gerador, V

• ra = resistência da armadura, Ω.

• rs = resistência de campo, série, Ω.

• rd = resistência de campo, derivação, Ω.

• IL = corrente na linha, A

• Id = corrente do campo em derivação, A


• Relações entre tensão e corrente no gerador composto:Vta = Vg – Iara

Vt = Vg – Ia(ra + rs)

IL= Ia – Id


• Exemplo - Um gerador cc tem uma

especificação de 100 kW e 250 V. O que

significa essa especificação?

– Esse gerador pode liberar continuamente 100 kW de potência a uma carga externa. A tensão Vt do

terminal do gerador é de 250 V quando estáfornecendo a potência especificada.


• Exemplo - Um gerador cc de 100 KW e 250 V

tem uma corrente na armadura de 400 A, uma

resistência da armadura (incluindo as escova)

de 0,025 Ω, e uma resistência de campo em

série de 0,005 Ω. Ele é mantido em 1.200

rotações por minuto (rpm) através de um motor

de velocidade constante. Calcule a tensão

gerada na armadura.

Equações da Tensão no Gerador

• Vg =

Onde:

• Vg = tensão média gerada por um gerador cc, V• p = número de pólos

• Z = número total de condutores da armadura (também chamado de indutores)

• Φ = fluxo por pólo

• n = velocidade da armadura, rpm• b = número de percursos paralelos através da

armadura, dependendo do tipo de enrolamento da armadura.

810 x 60b

n pZφ


• Para qualquer gerador, todos os fatores da Eq. são fixos, exceto Ф e n. Pode ser simplificada assumindo a forma

– Vg = k Ф n onde k =

• A eq. revela que o valor de uma fem induzida em qualquer circuito é proporcional à razão com que o fluxo está sendo interceptado.

• Assim, se duplicar Ф e n permanecer o mesmo, Vg

também é duplicado. Analogamente, se n dobrar de valor, permanecendo constante, Vg dobra.

810 x 60b

pZ


• Exemplo - Quando um gerador é mantido em 1.200 rpm, a tensão gerada é de 120 V. Qual será a tensão gerada

(a) se o fluxo do campo diminuir de 10 por cento,

permanecendo constante a velocidade e (b) se a velocidade cair para 1.000 rpm permanecendo invariável

o fluxo do campo?


• Exemplo - Um gerador em derivação tem uma

resistência no circuito da armadura de 0,4 Ω, uma

resistência no circuito de campo de 60 Ω e uma tensão

no terminal de 120 V quando está fornecendo uma corrente de carga de 30 A. Calcule (a) a corrente de

campo, (b) a corrente na armadura.

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