Máquinas Elétricas – Transformadores – Prof. João Victor 1
MÁQUINAS ELÉTRICAS
Máquinas de corrente contínua
Professor: João Victor M. Caracas
2 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Introdução
• Máquinas de corrente contínua são aquelas que trabalham exclusivamente com tensões CC nos seus terminais.
• Elas podem operar como motores ou geradores, dependendo da aplicação e forma de acionamento.
• Fisicamente um motor ou gerador CC são iguais.
3 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Aplicações
• Máquinas CC têm como principais aplicações aquelas em que é preciso o controle de velocidade.
• Aplicações:
– Máquinas de papel
– Bobinadeiras e desbobinadeiras
– Laminadores
– Máquinas de impressão
– Prensas
– Elevadores
– Mesa de teste de motores
4 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Principais características
• Fácil controle de velocidade
• Fabricação cara quando comparada a outros motores
• Cuidados na partida (máquinas grandes)
• Uso em declínio
• Operação como gerador e motor
5 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Principais características
• Atualmente, o desenvolvimento das técnicas de acionamentos de corrente alternada (CA) e a viabilidade econômica têm favorecido a substituição dos motores de corrente contínua (CC) pelos motores de indução acionados por inversores de frequência.
6 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Componentes básicos
• As máquinas CC têm duas estruturas magnéticas:
• Estator
– Parte fixa
– Enrolamento de campo ou imã permanente
• Rotor
– Parte móvel
– Enrolamento de armadura
7 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• Gerador elementar
– Estator: imãs produzem um campo magnético
– Rotor: uma única espira
8 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• Pela lei de Faraday
– Um condutor que “vê” um campo magnético variante apresenta uma tensão induzida sobre ele
9 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• A espira girando em uma campo magnético uniforme, com velocidade angular constante gera uma tensão alternada
• Por principio esta seria uma máquina CA.
10 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• Aplicando-se a lei de Faraday a tensão gerada pela espira seria:
• 𝐸 = 𝐵. 𝑙. 𝑣. sin 𝜃
• Aonde:
E - tensão gerada
B - Densidade do fluxo magnético
L - Comprimento da espira
v - velocidade do movimento relativo
- ângulo entre a espira e as linhas de campo
11 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• Para se aumentar a tensão gerada usam-se múltiplas espiras no enrolamento, dessa forma a tensão total do enrolamento é a soma da tensão de cada espira.
12 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• Em geral a tensão gerada por qualquer máquina dependerá de 3 fatores:
– O fluxo magnético
– A velocidade de rotação
– Uma constante representando a construção da máquina
13 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Principio da retificação mecânica
• Transformar a tensão CA em CC na própria máquina
• Substitui-se os anéis coletores da máquina elementar por seguimentos semicirculares
14 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Principio da retificação mecânica
• Assim a cada meia-volta da armadura (rotor) o comutador troca o terminal ligado ao circuito externo.
• Isso origina uma tensão de intensidade variável mas sempre com a mesma polaridade
15 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Principio da retificação mecânica
16 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Principio da retificação mecânica
• As escovas devem ser sempre colocadas na região onde a tensão produzida pelos enrolamentos é nula.
• Isto é pela passagem por zero da tensão.
• Esta região chama-se “linha neutra”
• Caso contrário haveria faíscamento quando as escovas curto-circuitassem enrolamentos com alguma tensão
17 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Princípios fundamentais
• Para melhorar a forma da tensão pulsada de saída e aproximá-la de uma tensão CC acrescentam-se enrolamentos defasados uns dos outros
18 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Máquina CC comercial
• Cada enrolamento é construído por múltiplas espiras, dessa forma aumenta-se a tensão gerada.
19 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Máquina CC comercial
• Em uma máquina real existem vários enrolamentos defasados um dos outros, dessa forma a tensão de saída é praticamente CC.
20 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Máquina CC comercial
• O campo magnético é produzido por um enrolamento no estator e não por imãs. Chama-se enrolamento de campo
21 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Estrutura máquina CC comercial
22 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Estrutura máquina CC comercial
23 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Estrutura máquina CC comercial
• Motor de partida automotivo
24 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Tensão gerada
• Aplicando as leis de Faraday as modificações feitas para melhorar o motor têm-se:
• 𝐸 =∅.𝑍.𝑁.𝑃.10−8
60.𝑎
• Aonde: E - tensão gerada
∅ - é o fluxo magnético por pólo
Z - é o numero de condutores da armadura
a - numero de caminhos paralelos na armadura
N - é a velocidade em RPM
P - numero de pólos
25 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Tensão gerada
• A maioria dos termos depende de características construtivas da máquinas e não podem ser alteradas
• A equação pode ser simplificada por: 𝐸 = 𝐾. ∅. 𝑁
• Aonde K é um parâmetro que varia de máquina para máquina
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Circuito elétrico gerador CC
• Modelo de circuito equivalente para uma máquina CC:
27 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico gerador CC
• O enrolamento de campo (estator) é uma bobina (indutor) e possui uma resistência em série.
28 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico gerador CC
• O enrolamento de armadura também possui característica indutiva, possui uma fonte representando a tensão induzida e uma resistência.
29 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico de armadura
• Entre a tensão interna (gerada) e os terminais externos da máquina existe uma resistência do enrolamento de armadura
• Queda de tensão nas escovas
30 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico de armadura
• Logo a tensão nos termais é a tensão gerada menos as quedas de tensão:
𝑉𝑎 = 𝐸𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
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Tipos de máquina CC
• As máquinas CC podem ser classificadas de acordo com a forma de conexão do enrolamento de campo.
• Ele pode ser conectado em série ou paralelo com a armadura
32 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Tipos de máquina CC
33 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Tipos de máquina CC
• Máquina série : enrolamentos de poucas espiras e fios grossos
• Máquina shunt ou paralela: enrolamentos de muitas espiras e fios finos
• Máquina composta: possui enrolamentos série e shunt
34 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Classificação de geradores
• Gerador auto-excitado
– Não dependem de uma fonte externa para começar a gerar energia.
– Dependem do magnetismo residual existente nos pólos do gerador
– Podem ter ligações série, shunt ou composta
35 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Classificação de geradores
• Gerador série
– Toda a corrente de armadura passa pelo enrolamento de campo
– Não consegue efetuar sua auto-excitação se estiver em vazio
– A intensidade do fluxo de campo depende da corrente de carga e por isso sua tensão varia.
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Classificação de geradores
• Gerador shunt
– A corrente de campo depende da tensão do gerador
– Pode se auto-excitar a vazio (sem carga)
– A tensão cai com o aumento da corrente de carga, por conta da queda de tensão na resistência da armadura
37 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Classificação de geradores
• Gerador composto
– Possui um enrolamento de campo em série e outro em paralelo
– Pode se auto-excitar a vazio (sem carga)
– Ligação diferencial: campo série e shunt produzem fluxos opostos
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Classificação de geradores
• Gerador composto
– Ligação cumulativa: campos série e shunt produzem fluxo no mesmo sentido
– No gerador composto é possível compensar a queda de tensão e efeito da variação de corrente, obtendo uma tensão quase que independente da carga
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Classificação de geradores
• Gerador com excitação independente
– A corrente do campo é fornecida por um circuito externo ou um imã permanente
– A tensão do gerador pode ser ajustado ajustando-se a corrente de campo
– Controle preciso da tensão
40 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Resumo
• A tensão interna de um gerador CC depende:
– Da suas características construtivas (quantidade de espiras, enrolamentos, tamanho)
– Do fluxo magnético (tipo de enrolamento de campo)
– Da velocidade em que ele gira
• A tensão nos terminais deve levar em conta as quedas de tensão
𝐸𝑎 = 𝐾. ∅. 𝑁
𝑉𝑎 = 𝐸𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
41 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Exercícios
• Um gerador CC de imã permanente tem uma resistência de armadura de 1,5 ohms. Quando opera a vazio a uma velocidade de 2100 RPM gera 200 Volts em seus terminais. Calcule: – A) A tensão caso fosse conectada uma carga consumindo 10 A ?
– B) A velocidade que seria necessária para gerar apenas 50V a vazio ?
– C) A potência fornecida a carga caso ele fosse acionado a 1050 RPM com uma carga consumindo 5A ?
42 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Exercícios
• Um gerador CC com excitação série tem uma resistência de armadura de 1 ohms e quando conectado a uma carga de 100 Ohms a tensão medida em seus terminais foi de 99V para uma velocidade de 300RPM. Admita que o enrolamento de campo não sofre saturação e a corrente saída é proporcional ao fluxo de campo. Calcule: – A) Qual a tensão interna gerada ?
• Considerando que este gerador foi conectado a uma carga consumindo 2A e sua velocidade foi aumentada para 600 RPM calcule: – A) A nova tensão interna
– B) A tensão nos seus terminais
– C) A resistência e potências da nova carga
43 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Reação de armadura
• Normalmente a linha neutra aonde devem ser localizadas as escovas é perpendicular aos pólos da maquina ou as linhas de campo
44 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Reação de armadura
• Porém quando considera-se o fluxo produzido pela armadura (espiras circulando em uma corrente produzem um fluxo) ocorre um deslocamento da linha neutra
45 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Reação de armadura
• O deslocamento da linha neutra depende portanto do fluxo da armadura, e portanto depende da corrente/carga na qual a máquina está trabalhando.
• Quando a máquina está a vazio a linha neutra coincide com a linha neutra geométrica, que fica perpendicular aos pólos magnéticos.
• E é aonde as escovas estão localizadas
46 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Reação de armadura
• O deslocamento da linha neutra faz com que a comutação das escovas aconteça no local errado.
• As escovas comutam com uma tensão não nula, gerando um centelhamento proporcional a carga.
• Nos geradores a linha neutra é deslocada no sentido de rotação e nos motores no sentido contrário.
47 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Reação de armadura
• Existem duas soluções comuns para isso.
• Deslocar as escovas até um ponto que reduza o centelhamento quando o motor está com carga nominal.
– Isso não garante o funcionamento correto para cargas diferentes
• Cria-se enrolamentos de interpolo ou pólos de comutação para compensar a reação de armadura
48 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Enrolamentos de interpolo
• São colocados entre os pólos principais da máquina no estator (série, shunt ou composto) e são ligados em série com a armadura da máquina
49 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Enrolamentos de interpolo
• De tal forma que a corrente que circula pela armadura seja a mesma que circula pelo interpolo.
50 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Enrolamentos de interpolo
• Desta forma toda variação na corrente de armadura gera um fluxo que vai se opor a reação de armadura. Fazendo com que ela seja compensada de forma automática.
Máquinas Elétricas – Transformadores – Prof. João Victor 51
MÁQUINAS ELÉTRICAS
Motores CC
Professor: João Victor M. Caracas
52 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motores CC
• Os motores CC têm exatamente a mesma forma construtiva que os geradores
• Se baseiam no princípio eletromagnético da força de Lorentz
• “Todo condutor, percorrido por uma corrente elétrica, imerso em um campo magnético, está sujeito a uma força magnética”
53 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor CC fundamental
• O funcionamento é semelhante ao funcionamento de um gerador elementar
– Um enrolamento imerso em um campo magnético, porém dessa vez ao invés de movimentar a espira aplica-se a ela uma tensão
– Surge uma corrente e um campo magnético de armadura
– A interação dos campos de armadura e estator criam a força que move a espira (rotor)
54 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor CC fundamental
55 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor CC fundamental
• As escovas/anel comutador realizam a comutação nos terminais das espiras para garantir que sempre exista um torque (conjugado) no eixo o motor
56 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor CC fundamental
• O comutador faz com que a corrente na armadura seja invertida no momento em que cessa a força que o fez descolar-se. E dessa cria um movimento contínuo do rotor.
57 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Força contra-eletromotriz
• Assim como no gerador elementar a rotação (feita pelo próprio motor) do enrolamento de armadura dentro do campo magnético faz com que apareça uma tensão induzida no enrolamento de armadura.
• “Quando quer que aconteça uma ação motora, uma ação geradora é simultaneamente desenvolvida”
58 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico motor CC
• É exatamente o mesmo que o de um gerador porém com a inversão no sentido da corrente de armadura
59 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico motor CC
• Nos terminais externos de um motor conecta-se uma fonte e não uma carga como era o caso dos geradores
60 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico motor CC
• Mesmo na operação como motor existe uma tensão interna e ela é chamada de tensão “contra-eletromotriz”
61 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Circuito elétrico motor CC
• Observe que o sentido da queda de tensão nas escovas depende do sentido da corrente, que no caso do motor inverteu-se.
62 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Operação motora x geradora
• Se a máquina é exatamente a mesma e o circuito equivalente dela é exatamente o mesmo, o que determina a operação como motor ou gerador ???
63 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Operação motora x geradora
• O sentido da corrente de armadura !
• Dependendo do sentido da corrente a máquina pode estar fornecendo ou consumindo energia elétrica
64 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Operação motora x geradora
• O sentido da corrente é determinado pelas diferenças entre a tensão interna (Ea) e a tensão nos terminais (Va)
65 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Operação motora x geradora
• Para um gerador:
• Para um motor:
𝐸𝑎 ≥ 𝑉𝑎
𝑉𝑎 ≥ 𝐸𝑎
66 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Operação motora x geradora
• No gerador a tensão externa é a tensão interna menos as quedas
• No motor a tensão interna é a tensão externa menos as quedas:
𝑉𝑎 = 𝐸𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐸𝑎 = 𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
67 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Torque motor CC
• O torque depende da interação entre os dois fluxos magnéticos da máquina, e equivale a:
• Quanto maior for o torque de carga aplicado à maquina mais corrente ela vai demandar.
𝑇 = 𝐾. ∅. 𝐼𝑎
68 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Velocidade motor CC
• Sabemos que para um motor:
• Logo:
• Podemos calcular a velocidade como:
𝐸𝑎 = 𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐸𝑎 = 𝐾. ∅. 𝑁
𝐾. ∅. 𝑁 = 𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
69 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Velocidade motor CC
• Para uma tensão e fluxos constantes a velocidade do motor varia conforme a corrente de armadura.
• A corrente de armadura depende da carga mecânica aplica ao eixo do motor
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
70 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Velocidade motor CC
• Quando maior for o conjugado de carga (quanto mais “pesada” for a carga) maior a corrente de armadura
• Quanto maior a corrente de armadura menor a velocidade
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
71 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Tipos de motores
• Assim como nos geradores os motores são classificados de acordo com a disposição do enrolamento de campo.
• Série, Paralelo ou shunt, Composto
72 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor série
• Fluxo depende da corrente de armadura (Ia) e do torque
𝑇 = 𝐾. ∅. 𝐼𝑎
73 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor série
• O torque varia com o quadrado da corrente
• Aonde K2 representa a constante que relaciona a corrente da bobina de campo e a intensidade de campo produzida nela
𝑇 = 𝐾. ∅. 𝐼𝑎
∅ = 𝐾2. 𝐼𝑎
𝑇 = (𝐾. 𝐾2). 𝐼𝑎2
74 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor série
• A velocidade de um motor é dada por:
• Como no motor série
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
∅ = 𝐾2. 𝐼𝑎
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. 𝐾2. 𝐼𝑎
75 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor série
• A velocidade de forma inversa a carga
• Este motor não deve ser operado a vazio, pois a corrente tende para valores baixos e a velocidade para valores muito altos.
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. 𝐾2. 𝐼𝑎
76 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor shunt
• Neste motor o fluxo não depende da carga, e portanto o torque vai variar linearmente com a corrente.
𝑇 = 𝐾. ∅. 𝐼𝑎
77 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor shunt
• O aumento de carga gera um aumento na corrente Ia
• A velocidade varia proporcionalmente a carga
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
78 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Motor composto
• Devido ao fato de ele ser uma junção entre os motores série e shunt as características dele também serão.
79 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Característica de torque
80 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Característica de velocidade
81 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Partida do motor CC
• Na partida a velocidade é zero e portanto a tensão interna também:
𝐸𝑎 = 𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
0 = 𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝑅𝑎. 𝐼𝑎 = 𝑉𝑎
𝐼𝑎 =𝑉𝑎
𝑅𝑎
82 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Partida do motor CC
• Normalmente a resistência de armadura tem um valor baixo, e por isso as corrente de partida são muito elevadas
• Para se resolver este problema pode-se utilizar uma fonte com tensão controlada, começando em zero e crescendo gradativamente a medida que o motor for ganhando velocidade
𝐼𝑎 =𝑉𝑎
𝑅𝑎
83 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Partida do motor CC
• Pode-se utilizar um reostato em série com a armadura da máquina, de forma a limitar a corrente de partida
𝐼𝑎 =𝑉𝑎
𝑅𝑎 + 𝑅𝑟
84 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Potência e rendimento motor CC
• Para um motor sabe-se que:
• Para calcular as potências basta multiplicar as tensões pela corrente de armadura
𝐸𝑎 = 𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑛𝑎 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 − 𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜
𝐸𝑎. 𝐼𝑎 = 𝑉𝑎. 𝐼𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎2
85 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Potência e rendimento motor CC
• Aonde:
- Potência mecânica desenvolvida pela armadura
- Potência elétrica entregue ao motor
- Perdas em calor na resistência da armadura
𝐸𝑎. 𝐼𝑎 = 𝑉𝑎. 𝐼𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎2
𝐸𝑎. 𝐼𝑎
𝑉𝑎. 𝐼𝑎
𝑅𝑎. 𝐼𝑎2
86 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Potência e rendimento motor CC
• O rendimento ou eficiência é a razão entre potência de saída e potência de entrada
• No caso do motor:
𝑛 =𝑃𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑛 =𝑃𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
=𝑃𝑚𝑒𝑐â𝑛𝑖𝑐𝑎
𝑃𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
87 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Potência e rendimento motor CC
• Rendimento:
• Normalmente
– Máquinas pequenas n=80%
– Máquinas grande n=90 ou 95%
𝑛 =𝑃𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
=𝑃𝑚𝑒𝑐â𝑛𝑖𝑐𝑎
𝑃𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
=𝐸𝑎. 𝐼𝑎
𝑉𝑎. 𝐼𝑎 =
𝐸𝑎
𝑉𝑎
88 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
• Pode se variar:
– Va – Controle por tensão de armadura
– Ra – Controle por resistência de armadura
– ∅ - Controle por fluxo dos pólos
• A corrente 𝐼𝑎 não serve para controle pois ela é uma função (depende) da carga
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
89 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
• Controle por tensão
– É o mais utilizado
– A tensão pode ser variada de zero até a tensão nominal da máquina
– Não altera a capacidade de fornecer conjugado da máquina
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
90 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
• Controle por resistência de armadura
– Utiliza-se um reostato em série com o motor
– Apresenta alta dissipação de calor e baixíssimo rendimento
– Toda a corrente da máquina passa pela resistência
– Pouco utilizado
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
91 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
• Controle por fluxo dos pólos
– É o método mais simples de controle nos motores shunt e composto
– Pouco utilizado no motor série
– A variação do fluxo altera tanto a velocidade quanto a capacidade da máquina em produzir torque
𝑁 =𝑉𝑎 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐾. ∅
92 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
93 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
• Para realizar a inversão do sentido de rotação basta alterar a polaridade da tensão de armadura OU o fluxo
• Alterando-se ambos o sentido permanece o mesmo
94 Máquinas Elétricas – Máquinas CC – Prof. João Victor
Controle de velocidade em motores CC
• Motores CC normalmente são acionados por
– Chaves contactoras (com e sem reversão)
– Retificadores controlados
– Inversores eletrônicos