MOTORES CC-1-ufcd-5328_mc3a1quinas-electricascc1.pdf

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FABRICANTES

MÁQUINAS CC CONTEÚDOS DA UNIDADE

• Estudo da máquina C.C.,

enquanto dínamo

- Constituição

- Princípio de funcionamento

- Força electromotriz

- Classificação quanto aos tipos

de excitação

- Simbologia e placa de terminais

- Potência rendimento e perdas

- Associação de dínamos

• Estudo da máquina C.C.,

enquanto motor

- A reversibilidade da máquina C.C.

- Princípio de funcionamento

- Tensão aplicada e força

contra-electromotriz

- Binário motor versus binário resistente

- Potência mecânica, rendimento e perdas

- Classificação e curvas características

• Recapitulação das leis do electromagnetismo

MÁQUINAS CC

INTRODUÇÃO - Generalidades

APLICAÇÕES : Siderurgias (laminadores ), Ind Papel , Pontes Rolantes ,

Elevador de Vidros ,Motores de arranque , Metro , Autocarros eléctricos,

Pequenos motores com variados accionamentos

Escolha compensadora em situações aonde se pretende alto valor

de binário mesmo variando a velocidade

Máquina CC - 1ª Máquina na indústria

MÁQUINAS CC

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS MÁQUINAS CC

Fácil controle de velocidade;

Fabricação cara;

Cuidados no arranque;

Uso em declínio.

Máquina Reversível

(Geradores e Motores)

A Máquina CC convencional Industrial

GERADOR DE CORRENTE CONTINUA _ANIMAÇÃO

RECAPITUALIZAÇÃO LEIS DE MAGNETISMO E ELECTROMAGNETISMO

LEI DE LAPLACE- Criação de forças

electromagnéticas

Motores

LEI DE FARADAY- Geração de f.em.

Alternadores , dínamos

Vídeo MotorCC Rudimentar

RECAPITUALIZAÇÃO LEIS DE MAGNETISMO E ELECTROMAGNETISMO

MÁQUINAS CC

CONSTITUIÇÃO

MÁQUINAS CC

CONSTITUIÇÃO (Máquinas Industriais)

ESTATOR

Pólos de excitação

Pólos de comutação

Enrolamentos de compensação

ROTOR

Escovas

Colector ou comutador

Veio

MÁQUINAS CC

CONSTITUIÇÃO (Máquinas CC Industriais)

MÁQUINAS CC

ESTATOR – Pólos Excitação

MÁQUINAS CC

ESTATOR - Pólos Excitação

MÁQUINAS CC

ESTATOR – Pólos Excitação

MÁQUINAS CC

ROTOR - Colector

MÁQUINAS CC

COLECTOR – FUNÇÃO(1)

MÁQUINAS CC

COLECTOR – FUNÇÃO(2)

MÁQUINAS CC

COLECTOR – FUNÇÃO(3)

MÁQUINAS CC

COLECTOR – FUNÇÃO(4)

MÁQUINAS CC

CONSTITUIÇÃO - FUNCIONAMENTO

MÁQUINAS CC

FUNÇÃO DO COLECTOR

MAQUINAS CC

ROTOR - BOBINAS

MAQUINAS CC

ROTOR - BOBINAS

MAQUINAS CC

ROTOR – LIGAÇÃO BOBINAS COLECTOR

1 4 5 6 1 2 3 6

A + B -

B1 B6 B3 B2 B5 B4 B6

B -

A +

B1

B3

B2

B6

B5

B4

MAQUINAS CC

ROTOR – LIGAÇÃO BOBINAS COLECTOR

MAQUINAS CC

ROTOR – LIGAÇÃO BOBINAS COLECTOR

B -

A +

B1

B3

B2

B6

B5

B4

B2

B3 B4

B5

B6 B1

A +

B -

Linha Neutra

S N

1

4

3 5

2 6

MAQUINAS CC

CONSTITUIÇÃO MAQUINA CC

MAQUINAS CC

COMUTAÇÃO

MAQUINAS CC

REACÇÃO MAGNÉTICA DO INDUZIDO(1)

MAQUINAS CC

REACÇÃO MAGNÉTICA DO INDUZIDO(2) – CALAGEM DAS ESCOVAS

CALAGEM DAS ESCOVAS

MAQUINAS CC

PÓLOS AUXILIARES E ENROLAMENTOS DE COMPENSAÇÃO

MOTOR CC

CLASSIFICAÇÃO MOTORES CC CONVENCIONAIS

Excitação Independente

Excitação Shunt

Excitação Série

Excitação Compound

FORMULÁRIO

Força Electromotriz (E ) Força Contra –Electromotriz ( É )

E´ = 𝐸 = 𝐾 𝑛 ∅

É

r

U rede

+

-

MOTOR I

𝑼 = 𝑬´ + 𝒓𝑰

𝐸´ = 𝑈 − 𝑟𝐼

n =𝑈 − 𝑟𝐼

𝐾 Φ

A velocidade do motor depende :

I =𝑈 − 𝐸´

𝑟

FORMULÁRIO

IKM ..

Momento binário

𝑼𝑰 = 𝑬´𝑰 + 𝒓𝑰²

Potência Mecânica Transmitida ao induzido

Potência absorvida Pa (eléctrica)

Perdas efeito de Joule no induzido

𝑼 = 𝑬´ + 𝒓𝑰

totaisperdaspotênciaPaPu

%100Pa

Pu

MnPu 2

Potência útil

60

2 MNPu

( r.p.s )

( r.p.m )

MOTOR CC

LIGAÇÃO MOTORES CC

MOTOR CC

LIGAÇÃO SÉRIE

MOTOR CC

CURVAS CARACTERÍSTICAS – MOTOR SÉRIE

n =𝑈 − 𝑟𝐼

𝐾 Φ IKM ..

Característica da Velocidade Característica do Binário Característica Mecânica

M N

Binário Binário Velocidade

Binário elevado em baixa rotação Potência constante

M

MOTOR CC

LIGAÇÃO PARALELO (SHUNT)

MOTOR CC

CURVAS CARACTERÍSTICAS- MOTOR PARALELO

Velocidade praticamente constante e ajustável através de variação de tensão da armadura.

Binário Velocidade

M N

Velocidade

Característica da Velocidade Característica do Binário Característica Mecânica

n =𝑈 − 𝑟𝐼

𝐾 Φ IKM ..

Série

Série

M

Série

MOTOR CC

LIGAÇÃO SÉRIE-PARALELO (COMPOUND)

MOTOR CC

LIGAÇÃO SÉRIE-PARALELO (COMPOUND)

Motor Diferencial (Fluxos indutores subtraiem-se)

Vantagem – A velocidade é mais constante que a do motor Shunt Desvantagem – O binário de arranque é inferior ao do motor Shunt

n =𝑈 − 𝑟𝐼

𝐾 Φ IKM ..

Motor Adicional (Fluxos indutores somam-se)

Maior binário de arranque Não embala , porque indutor shunt assegura sempre o mesmo fluxo magnético

Comportamento semelhante ao motor Shunt

Comportamento semelhante ao motor Série

MOTOR CC

PROBLEMAS

P4 – Um motor shunt é alimentado a 115 volts . A resistência do induzido é de 0,9Ω . O induzido absorve 1,5 A em vazio e 14A em carga . Calcule o valor da f.c.e.m :

a) Em vazio (113,7V)

b) Em carga (102,4V)

É

r

U rede

+

-

I induzido

I indutor

I total

P5 – O induzido de um motor shunt absorve a plena carga, uma corrente de 12,2 A , sob 220V. A resistência do induzido é de 1Ω . Qual deve ser o valor do reóstato de arranque de modo que a corrente de arranque não ultra- passe 1,5 vezes a corrente nominal . (Ra≥11Ω )

P6 – Um motor shunt alimentado a 110 V fornece uma potência útil de 4KW , rodando a 1200 r.p.m. A resistência do indutor é de 55Ω. O rendimento total do motor é de 80%. Calcule : a) A corrente total absorvida ( 45,45 A)

b) A corrente no indutor ( 2 A)

c) A corrente no induzido (43,45 A)

d) O binário útil (31,8 N.m.)

FORMULÁRIO

IKM ..

Momento binário

𝑼𝑰 = 𝑬´𝑰 + 𝒓𝑰²

Potência Mecânica Transmitida ao induzido

Potência absorvida Pa (eléctrica)

Perdas efeito de Joule no induzido

𝑼 = 𝑬´ + 𝒓𝑰

totaisperdaspotênciaPaPu

%100Pa

Pu

MnPu 2

Potência útil

60

2 MNPu

( r.p.s )

( r.p.m )

MOTORES ASSÍNCRONOS TRIFÁSICOS

ARRANQUE. PONTO DE FUNCIONAMENTO(1)

velocidade

binário Mmáx

Ma

n n´´ n´

A

B

M´r

Mr

n - Velocidade de sincronismo

)(W 2 MnPmec

MAQUINAS CC

CONSTITUIÇÃO MAQUINA CC

M = F x d

F = 5 Newtons

M= 5 x 0.4 = 2 N.m M= 6.66 x 0.3 = 2 N.m

F = 6.66 Newtons

F

F

Corrente d

Como F = BI l M = B I l d

BIldF

l , d são constantes

B , I variam no tempo

MOTORES ASSÍNCRONOS TRIFÁSICOS

MOMENTO DE BINÁRIO DE FORÇAS (M)

M = F x d

F

F

Corrente d

F = BI l O momento do binário de forças (M) numa espira é sempre positivo

M = B I l d

B

I

M

tempo

l , d são constantes

B , I variam no tempo

MOTORES ASSÍNCRONOS TRIFÁSICOS

MOMENTO DE BINÁRIO DE FORÇAS (M)

M

Momento binário resultante

tempo

O Momento do binário

motor resultante

nos condutores no rotor

é praticamente constante .

F

F

I

I

MOTORES ASSÍNCRONOS TRIFÁSICOS

MOMENTO DE BINÁRIO MOTOR RESULTANTE

MOTORES ASSÍNCRONOS TRIFÁSICOS

Formulário

(W)cos3 IUP ca

60

2 MNPu

(VAr)3 senIUQ c

S

Pcos

(VA)22QPS

%100Pa

Pu

MnPu 2

totaisperdaspotênciaPaPu

gr 1

re

%100´

n

nng

fgfr

p

fn

60p

fN

MÁQUINAS CC

MOTORES CORRENTE CONTÍNUA (CC)