LABORATRIO DE CONVERSO ELETROMECNICA DE ENERGIA

Universidade de So PauloEscola de Engenharia de So Carlos

Departamento de Engenharia Eltrica e de Computao

Es

LABORATRIO DE CONVERSO ELETROMECNICA DE ENERGIA

PRTICA #1 - CIRCUITOS MAGNTICOS (2 aulas)Professores: Eduardo Nobuhiro Asada, Elmer Pablo Tito Cari, Jos Carlos de Melo Vieira Junior, Lus Fernando Costa Alberto.OBJETIVOS:

O principal objetivo desta prtica o estudo experimental de circuitos magnticos. Espera-se que o estudante compreenda a curva de magnetizao BxH de ncleos ferromagnticos, verificando efeitos de saturao e histerese, visualize a no linearidade da corrente de excitao (magnetizao) em corrente alternada, verifique o efeito do entreferro em circuitos magnticos e aprenda a calcular foras em circuitos ferromagnticos.DISPOSITIVO EM ESTUDO

O dispositivo em estudo um eletrom com ncleo ferromagntico e duas bobinas, conforme mostrado na Figura 1.

Figura 1 - Eletrom.Dados Geomtricos do Ncleo

Comprimento do ncleo de ferro

lfe =

Seco transversal do ncleo

A =

Nmero de espiras de cada bobinaN =

Valores Nominais e Mximos

Bobinas em paralelo: a mxima corrente 5,0 A. Bobinas em srie: a mxima corrente 2,5 A.

PROBLEMA:

Foras em circuitos magnticos so muito utilizadas, por exemplo, para o acionamento de vlvulas ou interruptores. O projeto destes dispositivos exige o dimensionamento dos circuitos eltricos e magnticos para que uma fora desejada seja aplicada parte mvel do circuito. O problema a ser resolvido nesta prtica de laboratrio um problema um pouco mais simples que o problema de projeto.

Dado o circuito magntico da Figura 1, disponvel no laboratrio, estime, com base nas dimenses e dados do circuito magntico, a fora exercida no brao mvel do aparato quando uma corrente contnua de 0,5 [A] circula em ambas bobinas e o entreferro, ou seja a distncia entre o brao mvel e a parte fixa do aparato, de 2 [mm]. Repita o clculo para a corrente alternada. Mea a fora com o dinammetro para validar os clculos. Repita o procedimento com outras distncias no entreferro.SUGESTES E PRECAUES

Precauo 1) O aparato possui duas bobinas ligadas no mesmo circuito magntico. necessrio observar a polaridade correta para que fluxos magnticos sejam produzidos no mesmo sentido do circuito magntico. Proponha e discuta com o professor um teste para verificar a polaridade das bobinas (Determinao dos pontos em circuitos magnticos acoplados).Precauo 2) No exceda as correntes mximas nominais das bobinas. Precauo 3) Cuidado para no prender os dedos no entreferro quando a bobina energizada.

Precauo 4) O ferro do ncleo da bobina esquenta em corrente alternada. Cuidado para no se queimar.

Sugesto 1) Ligue o aparato e mea a fora antes de proceder com os clculos para entender o funcionamento do aparato. Compare as foras em corrente contnua e corrente alternada. (Observao: Desenhe o esquema de ligaes e pea autorizao para o professor para energizar o circuito. Sugere-se conectar as bobinas em srie no experimento em corrente contnua e em paralelo no experimento em corrente alternada.)Sugesto 2) Alm dos parmetros geomtricos do circuito ferromagntico, ser necessrio conhecer a curva de magnetizao do material ferromagntico. Para obter esta curva experimentalmente, sugere-se o seguinte procedimento:

Considere o circuito da Figura 2, sendo Vx a tenso do eixo horizontal do osciloscpio e Vy a tenso do eixo vertical:

(a) Obtenha o lao de histerese do eletrom sem e com entreferro variando a tenso de alimentao CA at um valor mximo de 220V. Atente-se e anote as diferenas. Trace uma curva BxH e (r x H para o caso sem entreferro e indique se ocorre saturao do material ferromagntico.A curva de magnetizao do ncleo pode ser aproximada pelos vrtices dos laos de histerese, quando se varia gradualmente a amplitude da tenso aplicada (Figura 3). Com o auxlio do osciloscpio, obtenha a figura de Lissajous para diferentes valores de tenso V e, a partir destes, obtenha dados suficientes para traar a curva de magnetizao B x H sem entreferro.

(b) Verifique a forma de onda da corrente no eletrom em tenso nominal (220V). A corrente senoidal?

(c) Visualize a forma de onda da corrente nas situaes com e sem o entreferro. Atente-se e anote as diferenas.Observao: (1) Analise o circuito e mostre que a tenso Vx proporcional intensidade de campo magntico H e que Vy proporcional densidade de fluxo magntico B. Determine as constantes de proporcionalidade. (Sugesto: Considere que R>>Xc e admita que a corrente no ramo RC est em fase com a tenso aplicada);(2) O circuito eltrico mostrado na Figura 2 ser utilizado para o levantamento experimental da curva de magnetizao BxH. Sugere-se tambm monitorar a tenso da fonte e a corrente com o uso de multmetros. Para efeito de clculos de fluxo magntico e intensidades de campos magnticos necessrio em primeiro lugar conhecer a geometria do circuito magntico.

Figura 2 - Montagem para obter a curva de magnetizao. (Valores: Rsh =1(, R=1M(, C = 10(F)

Figura 3 - Curva de magnetizao.

BIBLIOGRAFIA[1] P. C. Sen, Principles of Electric Machine and Power Electronics, Wiley, 2013

[2] G. McPersonn and R. D. Laramore, Electrical Machines and Transformers, John Wiley & Sons, 1981[3] A. E. Fitzgerald, C. Kingsley Jr., S. D. Umans, Electric Machinery, McGraw-Hill, 2003. Bobina 2

Bobina 1

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