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Máquina de Corrente Contínua
Partes da máquina
Enrolamentos de campo e de armaduraComutadorFEM geradaExcitação independenteCaracterística a vazio dos geradores CCExercícios
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Máquina CC
Máquina CC
Movimento Tensão CC
MovimentoTensão CC
Ação geradora
Ação motora
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Partes da Máquina CC
Estator→
parte ixa→
externa→
enrolamento de campo→
!o!inasalimentadas com corrente contínua"
#otor→
parte m$vel→
interna→
enrolamento de armadura%
Ação geradora% onde se tem tensão induzida"
Ação motora% onde se aplica tensão contínua"
Entreerro & o espaço entre o estator e rotor"
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Partes da Máquina CC
Estator%
Enrolamento de Campo
#otor%
Enrolamento de Armadura
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC ' enrolamento de campo & alimentado por corrente contínua( desta orma
surge um campo mágn&tico no entreerro da máquina"
)uando condutores se deslocam em um campo magn&tico( surgem em seusterminais uma tensão induzida( c*amada de em"
Considere o seguinte gerador de uma +nica espira ,gerador elementar-
Regra da mão direita
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC Forma da tensão induzida nos terminais da espira% Considere apenas um lado
da espira%
' condutor ao girar no campomagn&tico( passando pelas posiç.es( a/ !/c/ d/ terá em seus terminais uma tensãoinduzida ,uma FEM-" As regi.es dadaspor ! e d são con*ecidas como 0zonaneutra1 ou 0espaço interpolar1 2
quando nen*uma tensão & induzida"
A orma de onda desta tensão induzidanos terminais do condutor & dada pelaigura ao lado%
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC""" a tensão não deveria ser contínua 3
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC4ma tensão 5E6'78A9 será induzida em uma espira que gira em um campomagn&tico"
Com o o!:etivo de tornar essa tensão 5E6'78A9 em 46787#EC7'6A9(utiliza;se o C'M4TA8'# "
' C'M4TA8'# providencia o necessário c*aveamento para o processo da
C'M4TA<='" ' comutador consiste de segmentos de co!re( individualmenteisolados entre si e do eixo( eletricamente conectados >s !o!inas doE6#'9AME6T' 8A A#MA84#A"
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC
Estator:
enrolamento
de campo
Rotor:
enrolamento
de armadura
Escovas
Comutador
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCAção do comutador%
Máquina de ? p$los( com um enrolamento de armadura consistindo em uma +nica!o!ina a;a@" As extremidades de cada lado da !o!ina estão ligadas a segmentos deco!re( como indicado" Colocadas em contato com os segmentos de co!re e ixas no
espaço estão duas escovas de carvão( B e ?" Estas são usadas para coletar a tensão
induzida no enrolamento de armadura e torná;la disponível ao circuito externo"
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCAção do comutador%
7nstante B 2 nen*uma tensão & induzida
7nstante ? 2 *á uma em induzida em cada lado da !o!ina/ o sentido da eminduzida no lado 0a1 da !o!ina & tal que torna a polaridade da escova B positiva"
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCAção do comutador%
7nstante 2 nen*uma tensão & induzida
7nstante D 2 o lado 0a1 da !o!ina está so! a inluncia do luxo do p$lo sul( e assimtem um em de polaridade invertida( o!serve que seu segmento de comutadorassociado está agora em contato com a escova ?( o que mant&m essa escova napolaridade negativa"
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCTensão de saída do gerador CC% contínua devido ao uso de um granden+mero de !o!inas e segmentos do comutador"
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCConstrução da máquina CC%
ROTOR:
!Ei"o da armadura
#!$%cleo da armadura
"Enrolamentos da armadura & constituído de 'O'($)* isoladas entre si e do
n%cleo da armadura+ colocadas nas ran,uras e eletricamente ligadas ao !!!
D"Comutador
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCConstrução da máquina CC%
E*T)TOR:
B"Enrolamentos de campo & constituído de umas poucas espiras de -io grosso para o
campo s.rie ou de muitas espiras de -io -ino para o campo s,unt! Estes enrolamentos
providenciam a FMM /os )mp0re1espiras2 necessários para a cria3ão do campo
magn.tico no entre-erro!
#!P4los
5! Enrolamentos de interpolo e de compensa3ão
6!Escovas e an.is1suporte de escovas
7!8etal,es mec9nicos
/mancais+ an.is suporte2
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCConstrução da máquina CC%
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCCamin*os paralelos ,a-%
? p$los G requer ? escovas e produz ? camin*os paralelos
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCCamin*os paralelos ,a-%
D p$los G requer D escovas e produz D camin*os paralelos
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCEnrolamentos de armadura% 6o rotor da máquina
's enrolamentos de armadura podem serenrolados de duas maneiras dierentes%
a- 7m!ricada
!- 'ndulada
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCEnrolamentos de armadura% 6o rotor da máquina
Forma 7m!ricada%
' n+mero de camin*os paralelos ,a- & 5EMP#E 7H4A9 ao 6IME#' 8E PJ9'5"
a K p
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCEnrolamentos de armadura% 6o rotor da máquina
Forma 'ndulada%
' n+mero de camin*os paralelos ,a- & 5EMP#E 7H4A9 a ?"
a K ?
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CCEquação da FEM gerada no gerador CC%
Para qualquer gerador CC( a equação da tensão gerada & dada por%
a:;< p= =>?@n= Eg φ=
Em que%
φ
& o luxo por p$lo em L!/
n & a velocidade do rotor em rpm/
p & o n+mero de p$los/
z & o n+mero de condutores ativos/
a & o n+mero de camin*os paralelos"
) tensão Eg pode ser
aAustada pelo
controle de φ e de n
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Gerador CC
Herador CC com Excitação 7ndependente% Circuito El&trico
Enrolamento decampo
alimentado poronte externa
Circuito de Campo%
cc 2 tensão aplicada
7 2 corrente de campo
# 2 resistncia do enrolamento de campo
Circuito de armadura%
Eg 2 tensão gerada
7a 2 corrente de armadura
# a 2 resistncia do enrolamento de armaduraa 2 tensão disponível nos terminais da armadura
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Gerador CC
Característica de tensão a vazio do gerador CC%
's geradores CC com excitação independente são comumente usados emla!orat$rio para investigar as características a vazio e de carga das máquinas CC"
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC
Característica de tensão a vazio do gerador CC%
Considere a situação B%
a- 6en*uma corrente circula no enrolamento de campo ,7 KN- e
!- ' rotor está girando
A tensão Eg & nula
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC
Característica de tensão a vazio do gerador CC%
#espB% 57M( caso não exista nen*um luxo residual"
#esp?% 6='( caso exista luxo residual"
A tensão Eg & nula
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC
Característica de tensão a vazio do gerador CC%
Considere a situação ?%
a- A onte CC & ligada e agora temos corrente circulando no enrolamento de campo ,7 ≠
N- e
!- ' rotor está girando
Como & a curva 0Eg x 7 1
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Princípio de Funcionamento do
Gerador CC
Característica de tensão a vazio do gerador CC%
A tensão residual em 0a1 & devida a #ETE6T778A8E dos campospolares e & proporcional a quantidade de magnetismo residual que
permaneceu no erro da máquina quando o gerador oi desligado"
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E"ercícios
B- ,6asar( pg O- Calcule a tensão induzida no enrolamento de armadura de umamáquina cc( D p$los( enrolamento im!ricado( tendo Q?O condutores ativos egirando a BONN rpm" ' luxo por p$lo & N mL!"
?- ,6asar( pg O- )ual a tensão induzida na armadura da máquina do exercício Bse o seu enrolamento or ondulado3
#esp% Eg K RR(?
#esp% Eg K BBN(D
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E"ercícios
- ,6asar( pg O- 5e a armadura do exercício B or pro:etada para suportar umacorrente de lin*a máxima de BNN A( qual """
a- A corrente suportada em cada camin*o paralelo3
!- A potncia desenvolvida pela armadura3
c- #eenrolando a armadura de orma ondulada e considerando a mesmacorrente em cada camin*o paralelo( a potncia desenvolvida variaria3
#esp% 7camin*o K BNNSD K ?R A
#esp% Pd K Eg 7a K ,RR(?- ,BNN- K R(RUL
#esp% 6ão( Pd K Eg 7a K ,BBN(D- ,RN- K R(RUL
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E"ercícios
eriicando os resultados dos exercícios anteriores( concluímos que%
Para a mesma potncia desenvolvida%
7m!ricado Tensão ↓ Corrente ↑
'ndulado Tensão↑
Corrente↓
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E"ercícios
D- ,5en( pg ?NN- 4ma máquina CC ,UL( B?N ( B?NN rpm- possui a seguintecaracterística de magnetização%
7 ,A- N(N N(B N(? N( N(D N(R N( N(O B(N B(?
Eg ,- R ?N DN N QV V BN? BBD B?N B?R
As grandezas do circuito el&trico da máquina com excitação independente são%
# a K N(?
( # K BNN
" A máquina gira com B?NN rpm e nessa situação a correntede campo & a:ustada para N(O A" 4m carga de ?
& conectada nos terminais daarmadura" Calcule%
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E"ercícios
a- A tensão gerada Eg e a corrente de armadura 7a
!- A quantidade U φ
da máquina em S,radSseg-
c- A potncia ativa entregue para a carga
d- ' con:ugado T desenvolvido na armadura da máquina
#esp% Eg K BBD 7a K RB(O? A
#esp% Eg K U φ n/ n em radSseg/ então U φ K N(VNQ SradSseg
#esp% P K # ,7a-? ou P K a 7a K RQN( L
#esp% Eg 7a K Tω
/ T K DQ 6m
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Curiosidade
Enviada por: Mat,eus /MecatrBnica2
)ssunto: Rel4gio Mundial
,ttp:DDD!poodDaddle!comDorldcloc=!sD-
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(n-orma3ão complementar
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*ore as tenses indu<idas nos condutores da
armadura:
* $ * $! "
)s tenses indu<idas nos condutores estão
de-asadas de ;o!
Como ligar esses condutores de tal -orma que as tenses de somemH
?
?#?
?#
? ?#
Tensão resultante: IERO
?
?#?
?#
? ?#
Tensão resultante: ?J?#
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E"ercícios Complementares
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E"ercícios
R- ,5en( pg ?NN- 8uas máquinas CC possuem as seguintes características%
Máquina B ; Eg K B?N/ n K BRNN rpm/ p K D
Máquina ? ; Eg K ?DN/ n K BRNN rpm/ p K D
As !o!inas utilizadas na construção dos enrolamentos de armadura possuemtensão e correntes nominais de D e R A respectivamente" Para o mesmo n+mero
de !o!inas usadas nas duas máquinas( determine%a- o tipo de enrolamento de armadura utilizada em cada máquina
!- o n+mero de !o!inas necessárias em cada máquina
c- o UL de cada máquina
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E"ercícios
R- #espostas%
a- MB% im!ricada/ M?% ondulada
!- B?N !o!inas em cada máquina
c- ?(D UL para cada máquina
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E"ercícios
- ,6asar( pg O- Calcule o con:ugado eletromagn&tico desenvolvido pelaarmadura do exercício B"
#esp% T K DQ( 6m( o!s% voc deve usar a potncia calculada no exercício "
Q- ,6asar( pg OQ- 4ma máquina CC tem o enrolamento da armadura ondulado(D p$los( com D ran*uras e B condutores por ran*ura" 5e a tensão induzida naarmadura & DON a B?NN rpm( determine o luxo por p$lo"
#esp%φ
K N(NB L!
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E"ercícios
O- ,6asar( pg OQ- 4ma armadura de D p$los( enrolamento im!ricado( tem BDDran*uras com D condutores por ran*ura" 5e o luxo por p$lo & ?N mL! e aarmadura gira a Q?N rpm( qual & a tensão induzida3
#esp% Eg K BO( ?D
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E"ercícios
V- ,WosoX( pg - )uando um gerador & mantido em B?NN rpm( a tensão gerada &de B?N" )ual será a tensão gerada se%
a- ' luxo do campo diminuir de BNY permanecendo constante a velocidade3
#esp % BNO
!- A velocidade cair para BNNNrpm permanecendo invariável o luxo do campo3
#esp% BNN
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'iliogra-ia
KPrinciples o Electric Mac*ines and PoXer Electronics( P"C" 5em(5econd Edition( Zo*n Lile[ \ 5ons( BVVQ"
KMáquinas El&tricas e Transormadores( 7"9" WosoX( 5exta Edição
Editora Hlo!o 5"A"( BVQ?"