MÁQUINAS ELÉTRICAS

Máquina de Corrente Contínua - MOTOR DC

Os motores de corrente contínua são máquinas cc/dc usadas como motores. Como discutido nas leituras sobre gerador, a mesma máquina física pode atuar tanto como motor quanto gerador. A diferença está na direção do fluxo de potência.

ESTUDAREMOS NESSA SEÇÃO OS VÁRIOS TIPOS DE MÁQUINAS CC UTILIZADAS COMO MOTOR.

TIPOS DE MOTORES DC

1.Motor cc de excitação separada

2.Motor cc shunt

3.Motor cc de ímã permanente

4.Motor série

5.Motor composto

TIPOS DE MOTORES DC

Circuito equivalente de um motor dc

Como o motor cc é a mesma máquina física do gerador cc, seu circuito equivalente é exatamente o mesmo do gerador com exceção da direção do fluxo de corrente.

A tensão interna gerada na máquina é dada abaixo:

EA=KΦω

O torque desenvolvido pela máquina é dado por:

T=KΦIA

As duas equações acima, juntamente com a lei de Kirchhoff do circuito de armadura e a curva de magnetização da máquina são ferramentas necessárias para analisar o comportamento e o desempenho de um motor cc.

MOTORES SHUNT E DE EXCITAÇÃO SEPARADA

Um motor cc de excitação separada pode ser definido como aquele cujo circuito de campo é suprido a partir de uma fonte de potência constante.

No caso de um motor shunt, o circuito de campo é alimentado diretamente através dos terminais de armadura do motor.

A Fig.1 mostra o circuito equivalente de um motor cc de excitação separada, enquanto a Fig.2 mostra o do shunt.

Obs: Quando a tensão de alimentação do motor é assumida constante não existe diferença real entre o comportamento das duas máquinas.

MOTORES SHUNT E DE EXCITAÇÃO SEPARADA

Características terminais de um Motor Shunt CC

A característica de terminal (saída) é um gráfico que relaciona as variáveis de saída entre si.

Para o motor, as variáveis de saída são o torque no eixo e a velocidade. Ou seja, é o gráfico do torque de saída versus velocidade.

A pergunta é: Como um motor shunt responde a aplicação da carga ?

Suponha que a carga no eixo do motor é elevada. Então o torque da carga excederá o torque desenvolvido da máquina, e dessa forma ocorrerá uma redução da velocidade.

Acontece que quando a velocidade do motor diminui, há uma queda na tensão interna EA = KΦω Entretanto, a corrente de

armadura IA = (VT – EA )/RA aumenta. Como a corrente de armadura aumenta, o torque desenvolvido no motor aumenta Tdes = KΦIA . E finalmente, o torque desenvolvido igualará ao torque da carga em uma velocidade mecânica de rotação menor.

A dedução da equação que relaciona a velocidade e o torque interno desenvolvido é mostrada abaixo:

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

Como é possível controlar a velocidade de um motor cc shunt ?

1)Ajuste da resistência de campo ( e assim o fluxo de campo)

2)Ajuste da tensão terminal aplicada a armadura

Mudança na resistência de campo

Para compreender o que acontece quando a resistência de campo é variada, assuma que a resistência de campo aumenta.

Se a resistência de campo aumenta, então a corrente de campo diminui.

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

IF = VT / RF

Com a redução da corrente de campo,o fluxo também diminui.

Uma redução no fluxo causa uma redução instantânea na tensão interna gerada EA=KΦω, causando um grande aumento na corrente de armadura da máquina.

IA = (VT – EA )/RA

O torque no motor é dado por Tdes=KΦω. Desde que o fluxo na máquina diminui enquanto a corrente de armadura aumenta, o que prevalecerá ?

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

O aumento da corrente predomina sobre o decréscimo no fluxo, e o torque desenvolvido aumenta:

Tdes=KΦIA

Desde que o torque desenvolvido é maior que o torque de carga, a velocidade do motor aumenta.

Entretanto, quando a velocidade aumenta a tensão interna também aumenta o que provoca uma redução da corrente de armadura.

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

A redução da corrente de armadura faz com que o torque desenvolvido também se reduza. E finalmente, mai uma vez o torque se iguala ao torque de carga numa velocidade mais alta que a velocidade inicial.

RESUMO DO CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVÉS DO REOSTATO DE CAMPO

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

Variação da tensão de armadura

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

Se a tensão de armadura é elevada, a corrente de armadura deve aumentar.

Quando a corrente de armadura aumenta, o torque desenvolvido aumenta aumentando a velocidade do motor.

Quando a velocidade aumenta, a tensão interna gerada EA aumenta, o que provoca a redução da corrente de armadura.

A redução da corrente de armadura provoca a redução do torque desenvolvido internamente, fazendo com que o torque desenvolvido seja igual ao torque resistente (torque da carga), entretanto numa velocidade superior.

CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT

RESUMO SOBRE O CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVÉS DA TENSÃO DE ARMADURA