UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSOFACULDADE DE ARQUITETURA ENGENHARIA E TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

Relatrio Tcnicolaboratrio de mquinas eltricas impedncia sncrona

Camilla Castelo BrancoFelipe XavierTiago Leite Alves

Cuiab MTAbril de 2015

Relatrio Tcnicolaboratrio de mquinas eltricas impedncia sncrona

Relatrio tcnico apresentado como requisito parcial para avaliao das aulas prticas na disciplina de Mquinas Eltricas sob a orientao do Prof. Roberto Perillo.

Cuiab MTAbril de 2015resumo

Este trabalho busca demonstrar a metodologia necessria e a determinao das reatncias sncronas saturada e no saturada bem como de eixo direto e de eixo em quadratura.Os resultados descritos neste relatrio foram obtidos no dia 28 de abril de 2015, mediante a realizao dos ensaios: a vazio e de curto circuito, na mquina sncrona citada a seguir.

Palavras Chaves: Mquina Sncrona, Impedncia Sncrona, Reatncia Sncrona.

SUMRIO

1.0 Introduo.................................................................................................................052.0 Objetivos....................................................................................................................053.0 Instrumentos Utilizados...........................................................................................054.0 Desenvolvimento Terico.........................................................................................054.1 Principais Aspectos Construtivos................................................................064.2 Parmetros da Mquina...............................................................................085.0 Resultados Experimentaiss.......................................................................................115.1 Dados obtidos e Calculos...............................................................................115.1.1 Ensaio de Rotor Bloqueado.........................................................115.1.2 Ensaio a Vazio..............................................................................136.0 Concluso...................................................................................................................167.0 Referencias Bibliograficas........................................................................................16

1.0 IntroduoAs mquinas so equipamentos fundamentais para a converso de energia seja ela oriunda da energia eltrica, combustveis fosseis ou outras fontes capazes de fornecer energia mquina.A converso de energia eltrica em mecnica feita por trs tipos mais usuais de maquinas: maquina de corrente continua, maquina sncrona e maquina de induo, sendo esta ultima a mais utilizada devido ao seu modo de funcionamento e manuteno.A mquina assncrona (assim tambm conhecida a maquina de induo) ser demonstrada neste relatrio funcionando como motor, de modo que definiremos seus parmetros de funcionamento e construtivos a partir de dados obtidos dos experimentos em laboratrio.

2.0 ObjetivosDefiniremos os parmetros de funcionamento e construtivos da maquina de induao a partir de dados obtidos dos experimentos em laboratrio realizando ensaios a vazio e de rotor bloqueado.

3.0 Instrumentos Utilizados Maquina Assncrona trifsica Wattmetro Amperimetro Voltimetro Cabos de ligao

4.0 Desenvolvimento TericoAs maquinas assncronas trifsicas so alimentadas atravs do estator, onde produzido o campo magntico e tal corrente que por ali passa induz uma corrente no rotor, provocando assim o torque de movimento da maquina. Elas so as mais utilizadas por ter somente uma nica alimentao, possuir uma boa regulao de velocidade, tima robustez e baixa manuteno.

Figura 1. Maquina de Induo Trifsica.4.1 Principais Aspectos ConstrutivosEstator: Local onde se alimenta a maquina de modo que o campo magntico resultante variante no tempo devido a alimentao ser trifsica. Assim a velocidade sncrona determinada pelo numero de polos ali existentes e pela frequncia aplicada estator. Ali se localiza a carcaa da maquina e as bobinas.

Figura 2. Estator da Mquina Assncrona

Rotor: Parte girante da maquina e onde induzida a corrente oriunda do campo magntico que circula pelo estator. Existem dois tipos de rotor, o bobinando e a gaiola de esquilo, sendo esta ultima a mais utilizada pelo seu melhor controle de uso.

Figura 3. Rotor Bobinado

Figura 4. Rotor Gaiola de Esquilo

O rotor enrolado ou bobinado construdo na forma de um enrolamento trifsico, semelhante ao estator, possuindo o mesmo nmero de polos. Os enrolamentos das trs fases so conectados em estrela em uma extremidade, e conectados pela outra extremidade a anis deslizantes isolados montados sobre o eixo. Assim, por meio de escovas, os enrolamentos do rotor so acessveis externamente mquina. As mquinas de rotor bobinado tm aplicaes muito especificas e so muito pouco encontradas.O rotor gaiola de esquilo construdo a partir de barras condutoras encaixadas em ranhuras no ferro do rotor e curto-circuitadas nas extremidades por anis condutores.4.2 Parmetros da maquinaEscorregamento: A excitao do rotor feita por induo a partir da corrente do circuito do estator. A induo se faz por ao de movimento. O campo magntico girante realizando movimento em relao aos condutores dos circuitos do rotor, produz a induo de f.e.m nestes condutores. Como o circuito de rotor fechado, composto por barras curto-circuitadas, haver induo de corrente eltrica no rotor. Portanto, para que haja induo eletromagntica necessrio garantir diferena de velocidade entre o campo magntico girante e os condutores do rotor, a fim de se manter movimento relativo entre eles. A corrente induzida no rotor produz um campo magntico de rotor, que, interagindo com o campo magntico girante resulta em torque eletromagntico e movimento do rotor. Assim, o rotor ser acelerado pela ao do torque eletromagntico e atingira uma velocidade final muito prxima da velocidade do campo girante. O rotor no alcanar a velocidade do campo girante, pois dessa forma seus condutores, estando na mesma velocidade do campo, no sofreriam induo eletromagntica, no havendo corrente e no desenvolvendo torque.O rotor ento escorrega em velocidade em relao ao campo magntico girante. Este, o campo, possui velocidade constante, funo do nmero de polos e da frequncia da tenso de excitao do estator. A velocidade do rotor , comumente, expressa em termos da grandeza escorregamento representada pela letra S.

S- Escorregamento;n1 - Velocidade de deslocamento do estator;n2 - Velocidade de deslocamento do rotor.

Assim temos ento que as velocidades dos campos do estator e rotor em relao ao estator so iguais, porm a velocidade mecnica do rotor menor que a velocidade sncrona dos campos, devido ao escorregamento.Tenso Induzida no Rotor: Estando o rotor inicialmente parado e sendo submetido ao campo girante de velocidade n1, ser induzida em seus enrolamentos uma f.e.m devido variao do fluxo magntico em relao aos condutores do rotor, que proporcional a intensidade do fluxo e a velocidade do campo girante.A tenso induzida ser mxima no eixo do estator, ou seja, no eixo magntico resultante.

v - Tenso induzida no rotor- Fluxo do estator- Velocidade de deslocamento do estatork- Constante da maquina

Como o enrolamento do rotor est curto-circuitado, resultar a circulao da corrente rotrica I, com o rotor ainda parado.

R - resistncia do circuito de rotorX - reatncia do circuito de rotor na partida

Com o aumento da velocidade de rotao do eixo, diminui a diferena entre as velocidades do campo magntico girante e do rotor, diminuindo assim o escorregamento. Reatncia e impedncia de rotor: O rotor um circuito RL, portanto a impedncia do rotor ser:

Sendo XR a reatncia indutiva do rotor XRBL = 2 f1 LR a reatncia de rotor parado.Como f2 = S f1 a frequncia para qualquer valor de velocidade do rotor, para essa condio a reatncia e a impedncia do rotor sero respectivamente: e

Onde XRBL comumente chamada de Reatncia de rotor bloqueado.

Corrente de rotor: Observe que com o aumento da velocidade (reduo da frequncia do rotor), a tenso induzida no rotor diminui. O mesmo ocorre com a reatncia rotrica "X2". Para uma velocidade qualquer a corrente rotrica I2 ser:

5.0 Resultados Experimentais5.1 Resultados e clculosCom a bancada montada de acordo com a figura 5 demonstrada abaixo, logo em seguida atravs do varivolt aplicamos a tenso nominal de 220V . Figura 5. Esquema de ligao do Motor de induo trifsico.

5.1.1 Ensaio Rotor bloqueadoCom a bancada montada de acordo com a figura 5 mostrada anteriormente, um integrante do nosso grupo segurou no eixo do motor fazendo com que o eixo no gire, em seguida com o varivolt fomos aplicando tenso ate chegar a corrente nominal da maquina. Anotamos os respectivos valores de tenso e potncia para este valor de corrente, em seguida fomos reduzindo a corrente de 5 em 5 A atravs do varivolt, anotando tambm os valores de tenso e potncia para mudana de corrente.Ensaio Rotor Bloqueado

V (V)I (A)P (W)

50,541,2

100,9810

151,4626

201,948

252,574

302,8108

Tabela 1. Dados obtidos do ensaio com o rotor bloqueado.Resistncia equivalente rotor bloqueado:

Impedncia Equivalente de rotor bloqueado:

Reatncia de Rotor Bloqueado:

Reatncia do Rotor e Estator:XE = Xr

Devido a falha de no ter efetuado a medida da resistncia do estator, consideremos R1 igual a 10.

5.1.2 Ensaio a VazioAps a ligarmos a maquina, deixamos o motor funcionar sem carga no eixo, feito isso anotamos os valores de corrente e potncia para a tenso terminal, em seguida atravs do varivolt vamos reduzindo a tenso em 10 V at chegar em 120V anotando os respectivos valores de corrente e potencia.

Ensaio a Vazio

V (V)I (A)P (W) 3

2202,94252

2102,62212

2002,38192

1902,18164

1802,00144

1701,80130

1601,72116

1501,56102

1401,4292

1301,3282

1201,2072

Tabela 2. Dados obtidos do ensaio a vazio.

Resistncia equivalente a vazio:

Impedncia equivalente a vazio:

Reatncia equivalente a vazio:

Reatncia de magnetizao: XM = X0 X1XM = 126,09 -6,21XM = 122,88

5.2 GrficosTenso (V)

Grfico 1. Representao da tenso nos ensaios.Corrente (A)

Grfico 2. Representao da corrente nos ensaios.Potencia (W)

Grfico 3. Representao da potencia nos ensaios.6.0 ConclusoNeste trabalho podemos descrever de forma clara e coesa os procedimentos necessrios para que possam ser determinados os parmetros do circuito eltrico equivalente de um motor de induo trifsico, alm disso, foi demonstrado todo o processo matemtico necessrio para a realizao deste.Do ponto de vista de aprendizado foi uma bela experincia, pois fora o aluno a se empenhar mais nas aulas praticas e buscar mais embasamento terico para ir ao laboratrio.

7.0 Referencias BibliograficasDEL TORO, VINCENT. Fundamentos de Mquinas Eltricas / Vincent Del Toro ; Traduo Onofre de Andrade Martins.- Rio de Janeiro: LTC, 2009.FITZGERALD, A. E; KINGSLEY,C; UMANS,S. D. Mquinas Eltricas: Com introduo eletrnica de potencia. 6 ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.KOSOW, I. L. Mquinas eltrica e transformadores. 14. Ed. So Paulo: Globo 2002.RONDINA, J.M. Titulo 13 da Aula da disciplina de Maquinas Eltricas. Cuiab:2014

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