Estudo de um motor DC:Potência e Rendimento

1 M I E E C _ 2 : G I L F R E I TA S | G O N Ç A L O D U A R T E | J O S É P E N E T R O | L U Í S M A C H A D O | S A M U E L P E R E I R AS U P E R V I S O R : H É L I O M E N D O N Ç AM O N I T O R : A R T U R A N T U N E S

Índice• Introdução

• O que é um motor DC

• A lei de Ohm

• Potência Elétrica

• Potência Mecânica

• Rendimento

• Procedimento experimental

• Resultados

• Análise dos resultados

Introdução

Trabalho realizado com o objetivo de:

• Perceber o funcionamento de um motor DC

• Compreender as leis básicas dos circuitos elétricos

• Calcular o rendimento de um motor DC

• Analisar em que condições se obtém um melhor rendimento

O que é um motor DC?

• Dispositivo que converte corrente elétrica em

energia mecânica;

• No seu interior, entre os polos de um íman fixo,

encontra-se uma bobina móvel (ligada a um rotor).

• Aproveita as forças de atração e repulsão

magnéticas.

• Ao fazer passar corrente elétrica nessa bobina é

gerado um campo magnético que faz com que

esta rode.

A lei de Ohm

Georg Simon Ohm constatou que, “mantendo-se a temperatura de uma resistência constante, a diferença de potencial aplicada nos seus extremos é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica”, obtendo a seguinte equação:

𝑅 =𝑈

𝐼

R – resistência elétrica (Ω)U – Tensão (V)I – Intensidade (A)

Potência

A potência pode se definir como a energia fornecida por unidade de tempo (J/s)

𝑃 =𝐸

Δ𝑡

Tem como unidade de medida o Watt, podendo-se também utilizar no cálculo de potências do motor a unidade CV.

Potência Elétrica

𝑷𝒆𝒍é𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 = 𝑼 ∗ 𝑰𝑃 - potência (W)U - Tensão (V)I - Intensidade (A)

Potência Mecânica

𝑷𝒎𝒆𝒄â𝒏𝒊𝒄𝒂 = 𝑴 ∗ 𝒈 ∗ 𝒓 ∗ 𝒘

W – trabalho (J)F – Força (N)h – altura (m)T – binário (Nm)P - potência (W)M - massa (Kg)𝑔 - aceleração gravítica (𝑚𝑠−2)𝑟 – raio (m)𝜔 – velocidade angular (rad/s)

h

Fr

𝑊 = 𝐹 ∗ ℎ

𝑃 =𝐹 ∗ ℎ

𝑡=𝑀 ∗ 𝑔 ∗ ℎ

𝑡

𝑃 = 𝑇 ∗ 𝑤

𝑃 = 𝐹 ∗ 𝑟 ∗ 𝑤

Rendimento

η =𝑷𝒎𝒆𝒄â𝒏𝒊𝒄𝒂

𝑷𝒆𝒍é𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂=𝑴 ∗ 𝒈 ∗ 𝒓 ∗ 𝝎

𝑼 ∗ 𝑰

η - rendimento (%)𝑃 - potência (W)𝑀 - massa (Kg)𝑔 - aceleração gravítica (𝑚𝑠−2)𝑟 – raio (m)𝜔 – velocidade angular (rad/s)

Procedimento Experimental

• Montou-se o circuito elétrico

• Definiu-se quais as massas a utilizar, assimcomo a voltagem a aplicar ao circuito elétrico(6V)

• Mediu-se a velocidade angular, intensidade etensão dos diferentes ensaios com recurso aoprograma MotorBench

• Calculou-se o rendimento

Resultados

Vm = 50% Vm = 83%

m (g) U (mV) I (mA) ω (mrad/s) R (%) U (mV) I (mA) ω (mrad/s) R (%)

0 2885 178 7069 0 4789 221 12697 0

50 2885 235 6349 11,47 4789 286 11716 10,47

100 2897 286 5825 17,22 4769 340 11126 16,81

150 2885 338 5301 19,97 4749 378 10668 21,83

200 2885 370 4712 21,62 4729 408 10145 25,76

300 2873 464 3796 20,92 4688 502 8967 28,00

400 2849 564 2618 15,96 4668 616 8246 28,10

500 2824 683 1636 10,39 4668 716 7330 26,86

600 4608 794 6283 25,24

700 4548 896 5367 22,58

Análise dos Resultados

Maior tensão

fornecida

Maior

rendimento

Maior peso

Maior o rendimento

até atingir um ponto

máximo.

Para uma tensão

fornecida a 50%, não se

verificam valores para

os 600 e 700 gramas

A tensão não é

suficiente para elevar o

peso

Maior tensão

fornecida

Maior o valor do peso para

o qual se registou o ponto

máximo

Rendimentobaixo