UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE ESCOLA DE ENGENHARIA – ENGENHARIA ELÉTRICA

FOLHAS GUIA DE LABORATÓRIO DE CONVERSÃO DE ENERGIA I

Professores:

JAIME Luiz Dilburt José Carlos MASCIOTRO 2º semestre 2007

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ASSUNTO Nº 1 – INTRODUÇÃO ÀS MÁQINAS DE CORRENTE CONTÍNUA ___/___/___

VISÃO SIMPLIFICADA DE UMA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA

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PARTES DE UMA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA

4

ÍTEM FUNÇÃO MATERIAL CARACTERÍSTICAS CARCAÇA -SUPORTE MECÂNICO

-CIRCUITO MAGNÉTICO FERRO OU AÇO FUNDIDO

-RESIST. MECÂNICA -PERMEAB. MAGNET.

POLOS CONCENTRAÇÃO DAS LINHAS DE FLUXO

-FERRO FUNDIDO -CHAPAS ESTAMP. -FERRITES

-MAGNET. RESIDUAL -BOLHAS DE AR -USINAGEM/LAMIN.

BOBINAS DE EXCITAÇÃO

PRODUÇÃO DO FLUXO MAGNÉTICO

-FIOS DE COBRE -ISOLANTES -FORMAS

SHUNT – muitas voltas de fio fino, alta resist. SÉRIE – poucas voltas de fio grosso, baixa ressit.

TAMPAS COM MANCAIS

SUPORTE MECÂNICO DO ROTOR E PORTA-ESCOVAS

VIDE CARCAÇA

PORTA-ESCOVAS

SUPORTE MECÂNICO DAS ESCOVAS

VIDE CARCAÇA ISOLADO ELETRICAMENTE DA TAMPA

ESCOVAS RETIRAR TENSÃO E CORRENTE

-GRAFITE -CARVÃO

-DUREZA -BAIXA RESIST. -PRESSÃO : 1,5 A 2,5 libras/polegada2

INDUZIDO -SUPORTE MECÂNICO DO ENROLAMENTO -CIRCUITO MAGNÉTICO

-AÇO SILICIO LAMINADO -RANHURAS

PERMEABILIDADE MAGNÉTICA

ENROLA- MENTOS DO INDUZIDO

GERAR TENSÃO FIOS ISOLADOS DE COBRE

COLETOR COLETAR (CAPTAR) TENSÃO E CORRENTE

TECLAS DE COBRE ENDURECIDO

VENTILADOR RESFRIAMENTO NTERNO DO CONJUNTO

FERRO, AÇO, ALUMINIO

ACOPLADO AO EIXO DA MÁQUINA

ESTA TABELA É BÁSICA: - LEMBRAR QUE A EVOLUÇÃO DE TECNOLOGIA DE MATERIAIS, PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E REQUISITOS ESPECIAIS PROPORCIONAM MODIFICAÇÕES.

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ASSUNTO Nº 2 - DETERMINAÇÃO PRÁTICA DOS TERMINAIS DE UMA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA ___/___/___

O acesso aos enrolamentos das máquinas elétricas de corrente contínua é feito através de

terminais em placas externas, que normalmente são identificados com letras ou números. A determinação desses terminais significa descobrir a que enrolamentos pertencem. Num primeiro momento, esta análise será dos enrolamentos de induzido e de campos (shunt e série). Os procedimentos serão os mesmos para identificar outros enrolamentos, tais como:- enrolamento de compensação, enrolamento dos pólos de comutação (interpolos). As resistências do induzido e do campo série são muito pequenas, comparadas com a resistência do campo shunt, para mesma máquina ou máquinas de mesmo porte. MÁQUINA COM 4 TERMINAIS:

• Dois terminais serão do induzido ◊ Ri • Dois terminais serão do campo shunt ◊ Rsh

ou do campo série ◊ Rs

MÁQUINA COM 6 TERMINAIS:

• Dois terminais serão do induzido ◊ Ri • Dois terminais serão do campo shunt ◊ Rsh • Dois terminais serão do campo série ◊ Rs

PROCEDIMENTO PRÁTICO:

1 - TESTE DE CONTINUIDADE:- a máquina em estudo tem terminais, marcados com as letras A, B, C, D, E, F. Realizar o teste e anotar os resultados na tabela abaixo:

A-B ________ A-C ________ B-C ________ A-D________ B-D ________ C-D ________ A-E________ B-E ________ C-E ________ D-E ________ A-F________ B-F ________ C-F ________ D-F ________ E-F ________

Para reforçar a conclusão sobre qual dos enrolamentos é do induzido, pode-se “levantar as escovas” e verificar que a leitura do ohmímetro indicará circuito aberto CONCLUSÃO:

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2 – TESTE DE TENSÃO:- confirmar ou definir “quem é quem” dos terminais Na máquina em funcionamento normal, o induzido deve produzir tensão e o campo deve produzir fluxo magnético, desde que alimentado com tensão e corrente adequados, através de uma fonte externa. Neste procedimento, lançaremos mão do magnetismo residual dos pólos desta máquina.

2.1 - girar a máquina no sentido horário,olhando-se a maquina pela frente (coletor); 2.2 - medir a tensão entre os terminais que apresentaram continuidade no item anterior.

Terminais Resultado Comentários

CONCLUSÃO: 3 - TESTE DE POLARIDADE – definir as polaridades dos terminais dos campos

Ao alimentarmos uma bobina de campo, o campo que ela produz poderá se somar ou se subtrair ao campo residual (magnetismo residual), refletindo-se respectivamente no aumento ou na diminuição da tensão produzida só pelo magnetismo residual. 3.1 – girar a máquina conforme item 2.1 3.2 – medir a tensão produzida só pelo magnetismo residual no induzido 3.3 – com uma fonte adequada, alimentar a bobina de campo e observar o que ocorre com a tensão no induzido 3.4 – a polaridade correta do campo é aquela que produz um aumento de tensão no induzido, e sabendo-se os terminais positivo e negativo da fonte, determinam-se os terminais positivo e negativo da bobina de campo.

RESULTADO PARA O CAMPO SHUNT:

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RESULTADO PARA O CAMPO SÉRIE:

LEMBRETE: este resultado é para um determinado magnetismo residual já existente na máquina. Caso não exista este magnetismo residual, não se observará tensão nenhuma no induzido, e então deve-se tomar um dos enrolamentos de campo e magnetizar com uma pequena corrente, para obter o residual.

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ASSUNTO Nº 3 - MONTAGEM PARA FIXAÇÃO - DETERMINAÇÃO PRÁTICA DE TERMINAIS ___/___/___

Proceder aos testes de continuidade, tensão e polaridade, conforme magnetismo residual existente e sentido anti-horário de rotação para a máquina fixa (vista do coletor). Note que a máquina móvel vai girar no sentido contrário (estão presas ao mesmo eixo). Alimente os campos para definição de suas respectivas polaridades com tensão contínua de uma fonte ajustada para 20 a 30 Volts, e não esqueça a resistência limitadora, principalmente para o ensaio do campo série.

ELETRODINAMÔMETRO

MÁQUINA FIXA

TESTE DE CONTINUIDADE TESTE DE TENSÃO

AB_______

AC_______ BC _______

AD_______ BD _______ CD________

LEMBRETE – desencostar/pressionar as escovas contra o coletor...

Rodando a máquina, verificar as

leituras de tensão entre os terminais

que apresentaram continuidade:

_____ e ____ ⇒____ Volts

_____ e ____ ⇒____ Volts

CONCLUSÕES: INDUZIDO: ________ ( + ) e _________( - )

Caso seja ◊ CAMPO SHUNT : ________ e ________ ou

Caso seja ◊ CAMPO SÉRIE : ________ e ________

TESTE DE POLARIDADE DE CAMPO: _______ ( + ) e _______ ( - )

ESPAÇO PARA ANOTAÇÕES E COMENTÁRIOS

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MÁQUINA MÓVEL

TESTE DE CONTINUIDADE TESTE DE TENSÃO

AB_______

AC_______ BC _______

AD_______ BD _______ CD________

LEMBRETE – desencostar/pressionar as escovas contra o coletor...

Rodando a máquina, verificar as

leituras de tensão entre os terminais

que apresentaram continuidade:

____ e _____ ⇒_____ Volts

____ e _____ ⇒_____ Volts

CONCLUSÕES: INDUZIDO: ________ ( + ) e _________( - )

Caso seja ◊ CAMPO SHUNT : ________ e ________ ou

Caso seja ◊ CAMPO SÉRIE : ________ e ________

TESTE DE POLARIDADE DE CAMPO: ________ ( + ) e ________ ( - )

ESPAÇO PARA ANOTAÇÕES E COMENTÁRIOS

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ASSUNTO Nº 3-A - GERADOR COM ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME ___/___/___

Uma empresa fabricante de geradores de corrente continua com enrolamento em anel de Gramme possui os seguintes itens em estoque:

1. CARCAÇAS – a. C 2 ◊ 2 pólos, 15 x 106 linhas (maxwells) por pólo b. C 4 ◊ 4 pólos, 8 x 106 linhas (maxwells) por pólo c. C 6 ◊ 6 pólos, 6 x 106 linhas (maxwells) por pólo MESMAS DIMENSÕES MECÂNICAS

2. INDUZIDOS:

a. I 60 ◊ 60 bobinas duplas, Rb = 0,02 Ω, Ic = Imax fio = 10 A b. I 140 ◊ 140 bobinas simples, Rb = 0,01Ω, Ic = Imax fio = 8 A MESMAS DIMENSÕES MECÂNICAS

DADOS ADICIONAIS:

Rotação nominal – suportada mecanicamente por todos os conjuntos - 1500 rpm Qualquer induzido se adapta mecanicamente a qualquer carcaça Cada conjunto deve ser representado da seguinte forma:

C 4 – I 60 (Carcaça com 4 polos e induzido com 60 bobinas) e assim por diante;

1. Verificar se existe alguma montagem inviável. Justificar 2. Montar as curvas Vt x Ii para C 4 – I 60 e ηel para C6 – I 140.

a. Se for linear, bastam 2 pontos b. Se não for linear, usar pelo menos 5 pontos

3. Um consumidor necessita alimentar um equipamento com corrente desde 20 até 46 A . a. Qual ou quais os conjuntos que atendem essa necessidade? Justifique. b. Informe a variação de tensão terminal do(s) conjunto(s) dentro desses limites de

corrente

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ASSUNTO Nº 4 - ENROLAMENTO IMBRICADO SIMPLES ___/___/___ P = 6 r = n = 24

bobinas simples 1800 rpm

Imax/condutor = 5A Rbob = 0,2 ohms φP = 8.106 maxwells

. PEDE-SE 1. Análise de viabilidade

• cálculo de passos • tabela completa para o progressivo • tabela até a 5ª bobina para o regressivo

2. Tensão induzida na máquina 3. Corrente máxima fornecida pela máquina 4. Equação geral da tensão terminal 5. perdas elétricas a plena carga 6. rendimento elétrico a plena carga 7. desenho completo do enrolamento - use a folha anexa para treinar... ou fazer em definitivo

• posição correta dos polos e escovas • sentido de movimento e das tensões induzidas

8. desenho do enrolamento de acordo com a participação das bobinas

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13

ASSUNTO Nº 5 - ENROLAMENTO ONDULADO ___/___/___ Dados: P = 4; r= 23; N = 1800 rpm; Imax/condutor = 10 A;

Rbob = 0,2 ohms; φP = 18 X 106 linhas por polo; Pede-se: 1. analise de viabilidade

• cálculo de passos • tabela completa para o regressivo - comente a escolha dos passos trazeiro e frontal • tabela até a 4ª bobina para o progressivo - mostre a lei de formação

2. tensão induzida na máquina 3. corrente máxima fornecida pela máquina 4. equação da tensão terminal 5. perdas elétricas a 75 % de carga (75% da corrente máxima) 6. rendimento elétrico do induzido a 75 % de carga(75% da corrente máxima) 7. desenho completo do enrolamento regressivo - use a folha anexa para treinar... ou fazer em

definitivo • posição correta dos polos - USE A RELAÇÃO 70 X 30 PARA POLO E ENTREPOLO • sentido do movimento e das tensões induzidas • posição e polaridade das escovas

8. desenho do enrolamento de acordo com a participação dos lados de bobina (sem este você terá mais dificuldade em “enxergar” os circuitos, localizar as escovas e tirar algumas outras conclusões...

9. Tire algum proveito disto, vendo principalmente: • corrente máxima da máquina; • número de circuitos em paralelo • se fosse um enrolamento imbricado com 24 ranhuras e 4 polos, quantos circuitos

teria, e quanto seria a corrente máxima da máquina?

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ASSUNTO Nº 5-A – ENROLAMENTO ONDULADO (exercício extra) ___/___/___ Dados: P = 6; r= 37; N = 1800 rpm; Imax/condutor = 10 A;

Rbob = 0,2 ohms; φP = 18 X 106 linhas por polo; Pede-se: 1. analise de viabilidade

• cálculo de passos • tabela completa para o regressivo - comente a escolha dos passos trazeiro e frontal • tabela até a 4ª bobina para o progressivo - mostre a lei de formação

2. desenho completo do enrolamento regressivo - use a folha anexa para treinar... ou fazer em definitivo

• posição correta dos polos - USE A RELAÇÃO 70 X 30 PARA POLO E ENTREPOLO • sentido do movimento e das tensões induzidas • posição e polaridade das escovas

3. desenho do enrolamento de acordo com a participação dos lados de bobina (sem este você terá mais dificuldade em “enxergar” os circuitos, localizar as escovas e tirar algumas outras conclusões...

4. Tire algum proveito disto, vendo principalmente: • corrente máxima da máquina; • número de circuitos em paralelo • se fosse um enrolamento imbricado com 36 ranhuras e 6 polos, quantos circuitos

teria, e quanto seria a corrente máxima da máquina? 5. tensão induzida na máquina - cuidado com a fórmula já conhecida para o imbricado 6. corrente máxima fornecida pela máquina 7. equação da tensão terminal 8. perdas elétricas a 75 % de corrente máxima 9. rendimento elétrico do induzido nas condições do item 5 USE PAPEL QUADRICULADO PARA TRAÇAR O ENROLAMENTO.

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ASSUNTO Nº 6 CARACTERÍSTICAS MAGNÉTICA E ROTACIONAL DE GERADORES DE CC

(máquinas tradicionais do laboratório)

1 – A tensão de um gerador de corrente contínua é dada por E = KΦN volts; sendo K uma constante construtiva da máquina, Φ o fluxo total e N a rotação. 2 – Se fizermos N constante, teremos E = K1Φ, e sendo Φ = f(Ιexc), variando a corrente de excitação, teremos a curva E = f(Ιexc) que é a CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA do gerador. 3 – Se fizermos Φ constante através de um valor constante de Ιexc , teremos E = K2N, variando a rotação teremos a curva E = f(N), que é a CARACTERÍSTICA ROTACIONAL do gerador.

MAGNÉTICA N = 1750 rpm – (constante)

ROTACIONAL Ιexc = 0,40 A (constante)

Curva ascendente

Curva descendente

Ιexc

DESEJADO A

Ιexc E Ιexc E

N rpm

E V

0,00 ⇓ residual 1.550 0,05 1.600 0,10 1.650 0,15 1.700 0,20 1.750 0,25 1.800 0,30 1.850 0,35 1.900 0,40 1.950 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Estas características podem ser obtidas para os geradores shunt ou série, respeitando-se as tensões e correntes suportadas pelas respectivas bobinas de campo. Usa-se a excitação independente

+

-

A

1 A1 A

R i

2 +

5 -

1 +

6 -

VIexc

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INSTRUÇÕES GERAIS

1 – ESTROBOSCÓPIO PARA MEDIÇÃO DE ROTAÇÃO – é um instrumento que

emite luz pisca-pisca com frequência variável. Faz-se incidir esta luz na polia da máquína, que contém um ponto pintado. figura 1 figura 2 figura 3 frequências – rpm visto na polia figura estroboscópio polia 250 1000 1 ponto parado 1 500 1000 1 ponto parado 1 1000 1000 1 ponto parado 1 2000 1000 2 pontos opostos parados 2 3000 1000 3 pontos – triang. equilátero parado 3

1100

1000 1 ponto andando lentamente contra o sentido de

rotação – MÁQUINA ATRASADA C/ REFERÊNCIA AO ESTROBOSCÓPIO

900

1000

1 ponto andando lentamente no mesmo sentido de rotação – MÁQUINA ADIANTADA C/ REFERÊNCIA

AO ESTROBOSCÓPIO Técnica de trabalho – ajusta-se o estroboscópio até enxergarmos UM PONTO, dobramos a frequência do estroboscópio até enxergarmos 2 pontos opostos parados conforme figura 2 – a leitura anterior é a correta.

2 – Não devemos retroceder os valores de corrente, isto é, se estivermos aumentando a corrente e chegando ao valor 0,65 A e o ultrapassarmos. não devemos voltar ao 0,65 A e sim prosseguir ao 0,70 A, (perder a leitura 0,65 A), o mesmo acontecendo ao diminuirmos a corrente. Pense, pesquise e explique.

3 – Para a rotação não é preciso este cuidado. Pense, pesquise e explique. 4 – Fazer os gráficos, ajustando as curvas e comentando os resultados.

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ASSUNTO Nº 6-A – CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA DE GERADORES DE CORRENTE

CONTÍNUA ___/___/___ (Painel Equacional)

1 – A tensão de um gerador de corrente contínua é dada por E = KΦN volts; sendo K uma constante construtiva da máquina, Φ o fluxo total e N a rotação. 2 – Se fizermos N constante, teremos E = K1Φ, e sendo Φ = f(Ιexc), variando a corrente de excitação, teremos a curva E = f(Ιexc) que é a CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA do gerador. 3 – Se fizermos Φ constante através de um valor constante de Ιexc , teremos E = K2N, variando a rotação teremos a curva E = f(N), que é a CARACTERÍSTICA ROTACIONAL do gerador.

EXCITAÇÃO INDEPENDENTE (usando o campo shunt)

+

-

A

1 A1 A

R i

C

D

A

B

VIexc 300 V

Estas características podem ser obtidas para os geradores shunt ou série, respeitando-se as tensão e corrente suportadas pelas respectivas bobinas de campo. Usa-se a excitação independente, estando o gerador em vazio.

Vamos obter a CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA: • Atente para as instruções de partida, parada e manuseio de chave na unidade de controle de

tensão de alimentação. • O motor síncrono proporciona rotação constante de 1800 rpm. Verifique com o tacômetro. • Não devemos retroceder os valores de corrente, isto é, se estivermos aumentando a corrente e

chegando ao valor 0,15 A e o ultrapassarmos. não devemos voltar ao 0,15 A e sim prosseguir ao 0,16 A, (perder a leitura 0,15 A), o mesmo acontecendo ao diminuirmos a corrente. Pense, pesquise e explique.

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CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA N = 1800 rpm – (constante)

Curva ascendente V

Curva descendente V

Ιexc

desejado A Ιexc E Ιexc E

0,00 ⇓ Tensão residual

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30

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Resultado da pesquisa sobre a variação da corrente de excitação:

GRÁFICO E x Iexc

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ASSUNTO Nº 6B - CARACATERÍSTICAS MAGNÉTICA E ROTACIONAL DE GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA

GERADOR SÉRIE - COMPARAÇÃO COM GERADOR SHUNT

MAGNÉTICA N = 1750 rpm – (constante)

ROTACIONAL Ιexc = 6,0 A (constante)

Curva ascendente V

E descendente V

Ιexc

DESEJADO A Ιexc E Ιexc E

N rpm

E V

0,0 ⇓ residual 1.550 1,0 1.600 2,0 1.650 3,0 1.700 4,0 1.750 5,0 1.800 6,0 1.850 7,0 1.900 8,0 1.950 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0

Estas características podem ser obtidas para os geradores shunt ou série, respeitando-se as tensões e correntes suportadas pelas respectivas bobinas de campo. Usa-se a excitação independente

+

-

A

V

15 A15 A

R i

4 +

3 -

1 +

6 -

CAMPO SÉRIE

REOSTATO COMPOSTO POR PAINELDE LAMPADAS EM PARALELO

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ASSUNTO Nº 7 - ESTUDO DO GERADOR SHUNT DE CORRENTE CONTÍNUA SURGIMENTO DE TENSÃO, AJUSTE EM VAZIO E CARACTERÍSTICA DE CARGA

O gerador shunt tem seu enrolamento de campo com muitas voltas de fio fino, alta resistência comparada com Ri, e apresenta duas possibilidades de operação: com excitação independente e com excitação própria, nesta última caracterizando seu nome em função do enrolamento de campo estar ligado em paralelo com o induzido e com a carga. O desempenho do gerador com excitação independente é melhor em termos de tensão terminal, mas na prática se utiliza a excitação própria. 1 – EXCITAÇÃO INDEPENDENTE a) monte o circuito conforme esquema abaixo. b) coloque o gerador em rotação nominal, (1750 rpm), sem excitação e em vazio. c) realize o surgimento de tensão, com os valores de tensão da fonte indicados na

tabela; completando os valores de Ιexc e E. d) comente os resultados. e) realizar o carregamento do gerador com o painel de lâmpadas em paralelo, conforme

tabela abaixo, mantendo N = 1750 rpm e Ιexc = ____A, valor necessário para obter os 120 V em vazio.

ΙC (A) Vt (V) lamp. ΙC (A) Vt (V) lamp. ΙC (A) Vt (V) lamp.

0 120,0 0 24 48 4 28 52 8 32 56 12 36 60 16 40 20 44

V fonte V

Ιexc A

EVAZIO

V

0 residual

30 60 90

120

+

-

A

V

1 A1 A

50/150 VR i

2 +

5 -

1 +

6 -

A

20 A

20 A

R C

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2 – EXCITAÇÃO PRÓPRIA: a) monte o circuito conforme esquema abaixo. b) coloque o gerador em rotação nominal, (1750 rpm), sem excitação e em vazio. c) realize o surgimento de tensão, com o reostato de ajuste fino da excitação na metade

do curso, ajustando o reostato de ajuste grosseiro em % do curso, conforme a tabela, completando os valores de Ιexc e E.

d) comente os resultados. e) realizar o carregamento do gerador com o painel de lâmpadas em paralelo, conforme

tabela abaixo, mantendo N = 1750 rpm. ΙC (A) Ιsh Vt (V) lamp. ΙC (A) Ιsh Vt (V) lamp. ΙC (A) Ιsh Vt (V) lamp.

0 120,0 0 24 48 4 28 52 8 32 56 12 36 60 16 40 20 44

3 – Trace os gráficos Vt X ΙC para ambos os casos e comente os resultados.

reostato ajuste

grosseiro % de curso

Ιexc

Ιsh

A

EVAZI

O

V

100 0 tensão residual

100 80 60 40 20 0

V150 V

R i

1 +

6 -

A

20 A20 A

R C

A

1 A

1 A

1000

2

5

+

-

R shunt

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ASSUNTO Nº 8 ESTUDO DO GERADOR SÉRIE DE CORRENTE CONTÍNUA O gerador série difere do gerador shunt pelo enrolamento de campo, constituido de poucas voltas de fio grosso e resistência ôhmica comparável à do induzido. O gerador série auto excitado só terá corrente de excitação circulando pelo enrolamento de campo quando estiver fornecendo corrente ao consumidor. É importante notar o conceito e atuação do reostato derivador, em paralelo ao enrolamento série, desviando corrente deste e enfraquecendo o fluxo da máquina, permitindo ajustes de tensào.

TABELAS DE RESULTADOS

A-sem o derivador-curva plena B-com o derivador-uma das curvas não plenas

IC = IS (A)

Vt (V)

lâmp. IC

(A) Id

(A) IS=IC - Id

(A) Vt (V)

lâmp.

vazio ⇒ 0 0 vazio ⇒ 0 0 0 0 4 4 8 8 12 12 16 16 20 20 24 24 28 28 32 32 36 36 40 40 44 44 48 48 52 52 56 56 60 60

FAZER OS GRÁFICOS Vt x IC para ambos os casos e comentar os resultdos.

1 – monte o circuito conforme o esquema ao lado 2 – coloque o gerador em rotação nominal (1750 rpm), e em vazio 3 – realize o carregamento do gerador com o painel de lâmpadas em paralelo, conforme tabela abaixo, mantendo a rotação em 1750 rpm.

A

A

V

ID10 A 10 A

20 A 20 A

R i

150 VR C

IS

R S

I i = I c

I i

1 +4 + 3 -

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ASSUNTO Nº 9 - ESTUDO DO GERADOR MISTO DE CORRENTE CONTÍNUA (compound)

É o gerador que possui os dois tipos de enrolamento de campo: o shunt e o série.

Em vazio, comporta-se como shunt, (tanto ligado como shunt curto ou como shunt longo), permitindo ajustes de tensão através dos reostatos do campo shunt.

A medida que vai fornecendo corrente, o campo série vai atuando, produzindo um campo magnético que se soma ao campo magnético já existente produzido pelo campo shunt, desde que sejam respeitadas as polaridades dos campos. Dependendo da intensidade deste campo série, a tensão terminal da máquina poderá ser:

1 - maior que quando em vazio = super-compound 2 - igual que quando em vazio = compound normal ou chato 3 - menor que quando em vazio = sub-compound

campos shunt e série com fluxos no mesmo sentido)

Pode-se inverter as ligações do campo série, fazendo que ele produza um campo magnético que se oponha (se subtraia) do campo magnético produzido pelo campo shunt, e então a tensão terminal será:

4 - menor que quando só shunt = compound diferencial

(campos shunt e série com fluxos contrários)

LIGAÇÃO EM SHUNT CURTO LIGAÇÃO EM SHUNT LONGO

assunto 11 – fl. 2 de 2

V150 V

R i

1 +

6 -

A

20 A 20 A

R C

A

1 A

1 A

1000

2

5

A

ID10 A10 A

IS H

V150 VR i

1 +

6 -

A20 A 20 A

R C

A

ID10 A 10 A

IS A

1 A

1 A

1000

2 +

5 -

+

-

4 + 3 - 4 + 3 -

I I

ICIC

IS H

I I

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TABELAS DE RESULTADOS sem derivador com derivador super compound pleno super compound qualquer

ΙC A

ΙSH A

Vt V

lamp. ΙC A

ΙSH A

ΙD A

Vt V

lamp.

0 100,0 0 ⇓ vazio◊ 0 100,0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40 45 45 50 50

Fazer os gráficos Vt X ΙC e Ιexc X ΙC nos 2 casos e comentar os resultados.

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ASSUNTO Nº 10 - AJUSTE DO GERADOR COMPOUND PARA COMPOUND NORMAL

1) assumir a montagem em shunt curto 2) ajustar gerador em vazio para 110 V 3) carregar sem derivador – curva plena – até chegar a 14 A 4) ajustar a tensão na carga para 110 V, através da ação do derivador, mantendo através

de manuseio da carga, a corrente em 14 A 5) descarregar, repetir o carregamento, e comparar com o resultado do ítem 3 6) repetir os ítens 4 e 5 até atingir o compound normal 7) inverter as ligações do campo série e fazer um carregamento como compound

diferencial, com base no ajuste anterior do derivador 8) Fazer os gráficos Vt X ΙC e comentar os resultados. 9) Anotar os valores da corrente de campo série em cada situação final

ítem 3 –

pleno ítem 5

1º ajuste ítem 6

2º ajuste ítem 6

3º ajuste ítem 6

4º ajuste ítem 7

diferencial IC Vt IC Vt IC Vt ΙC Vt IC Vt IC Vt

0 110,0 0 110,0 0 110,0 0 110,0 0 110,0 0 110,0

ΙS ΙS ΙS ΙS ΙS ΙS Fazer um gráfico com todas as curvas obtidas

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LABORATÓRIO DE CONVERSÃO

ASSUNTO Nº 13 - INTRODUÇÃO A MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA MOTOR SHUNT EM VAZIO

1 – esquema a ser utilizado: motor shunt em vazio. RA ou RP = reostato de arranque ou partida, que neste ensaio é o painel de lâmpadas 110V/60W em paralelo.

( ) ii IRpREV ⋅++= µ φi iK I= E K N= φ Pelo esquema temos que I I Ii L exc= −

2 – demonstração da atuação do reostato de partida: 2.1 – ligar o motor à rede de tensão de 110 V, tendo o reostato de partida no máximo (1 lâmpada = 240 Ω); e o reostato de campo no mínimo (curto circuitado). Observar os resultados e anotar na tabela; 2.2 – desligar da rede, inserir uma segunda lâmpada e repetir; 2.3 – continuar até 5 lâmpadas, sempre observando e anotando na tabela:

V LINHA

I INDUZIDO

A

1 A

1 A

2 +

5 -

A

V +

-

ILINHA

IEXC

R A

1 +

6 -

R I

29

TABELA E OBSERVAÇÕES

Ítem a observar Rp = 1 lâmp.

240 Ω Rp = 2 lâmp.

120 Ω Rp = 3 lâmp.

80 Ω Rp = 4 lâmp.

60 Ω Rp = 5 lâmp.

48 Ω Ιi ◊ corrente do

induzido

Ιexc ◊ corrente do campo shunt

N (comparado com máquina desligada)

observações interessantes

3 – atuação do reostato de partida como controle de velocidade, com a máquina já em movimento:

sequência 1

RP ↓

Ιi ↑

µi ↑

N ↑

E ↑

Ιi ↓

N estável em um valor maior

sequência 2

RP ↑

Ιi ↓

µi ↓

N ↓

E ↓

Ιi ↑

N estável em um valor menor

Em qualquer posição estável, a corrente de induzido é aquela que faz µi = µR (torque do induzido = torque resistente)

4 - observação do surgimento da FCEM (simultâneamente com a redução da corrente de induzido) e aumento da rotação do motor.

5 - controle de velocidade pelo controle da excitação;

NV R I

Ki i=

− ⋅φ

e ( )φ = f I exc

manuseando o reostato de excitação controla-se a velocidade ◊ N é inversamente proporcional à corrente de excitação