microsoft power point motores e geradores cc 2011-2a
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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
• Partes componentes:
– 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
• Partes componentes:
– Escovas:
• servem de contato entre os enrolamentos da armadura e a carga externa
Gerador e Motor CC
• Partes componentes:
– 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 elementar
Gerador CC elementar
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
Excitação de campo
• Tipos:
– Excitação separada - fornecido ou “excitado”
por uma fonte cc separada
Excitação de campo
• Tipos:
– Auto-excitado - fornece a sua própria
excitação
• Derivação - campo ligado em paralelo com circuito
da armadura
Excitação de campo
• Tipos:
– Auto-excitado - fornece a sua própria
excitação
• Série - campo em série com a armadura
Excitação de campo
• Tipos:
– Auto-excitado - fornece a sua própria
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
Circuito equivalente
• Relações entre tensão e corrente no gerador composto:Vta = Vg – Iara
Vt = Vg – Ia(ra + rs)
IL= Ia – Id
Circuito equivalente
• 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.
Circuito equivalente
• 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
Equações da Tensão no Gerador
• 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
Equações da Tensão no Gerador
• 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?
Equações da Tensão no Gerador
• 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.