Classificação de Máquinas quanto ao tipo de Excitação

Instituto Federal de São Paulo
Campus Presidente Epitácio
Máquinas Elétricas - MQX
Prof° Fernando Barros Rodrigues
Classificação de Máquinas quanto ao tipo de Excitação
Máquinas de cc podem ser classificadas conforme as interconexões entre os
enrolamentos do campo e da armadura.
Ela pode ser basicamente de quatro formas: excitação independente, excitação
série, excitação shunt e excitação composta.

Excitação independente:
Características:
- Velocidade praticamente constante;
- Velocidade ajustável por variação da tensão de armadura e também por enfraquecimento
de campo.
Em geradores cc com excitação independente a corrente de campo requerida é
uma fração muito pequena da correte nominal de armadura. Ela fica na ordem de um a
três por cento, para um gerador médio. Os geradores de excitação independente são
usados frequentemente em sistemas realimentados de controle, quando é necessário
controlar a tensão de armadura dentro de uma ampla faixa.
Uma vantagem do motor cc de excitação independente é a facilidade do controle
de velocidade.
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
Excitação série:
Características:
- Enrolamento de campo série deve suportar a corrente que circula na armadura;
- Enrolamento mais grosso em relação do shunt e na mesma bitola que o da armadura;
- Enrolamento com poucas espiras;
- Alto torque na partida com cargas.
Nessa ligação temos o enrolamento de armadura e o enrolamento série do estator
conectados em série e ligados à alimentação. Existem então dois enrolamentos com fio
de certa seção circular e poucas espiras ligados em série.
Estando os dois enrolamentos em série, é certo deduzir que o campo magnético
criado no estator depende da mesma corrente aplicada ao enrolamento de armadura.
Se o motor é ligado sem carga, temos um campo magnético no estator que depende
da corrente absorvida. Se essa corrente for baixa, o campo magnético no enrolamento de
campo será muito baixo, fazendo com que o motor atinja velocidades altas.
Em comparação com o motor shunt, o motor série tem excelente torque de partida,
mas uma regulação de velocidade ruim, pois todo aumento de carga resulta aumento de
corrente e consequente queda de velocidade.
O motor série é excelente em aplicações em que há alta carga de inércia,
como trens e aplicações com forte tração, tomando-se o cuidado de operá-lo
sempre com carga aplicada.
Uma vantagem do motor de cc série é que nunca ocorrerá do circuito de campo
ficar desenergizado e o circuito de armadura energizado.
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
Excitação shunt (paralelo) ou derivação:
Características:
- Enrolamento de campo shunt deve suportar a tensão aplicada na armadura;
- Enrolamento mais fino que o de armadura;
- Enrolamento com mais espiras que o de armadura;
- Boa regulação de velocidade.
Nesse tipo de ligação, tanto a armadura quanto o enrolamento shunt do estator são
ligados em paralelo com a alimentação. Como normalmente a armadura é construída com
fio mais grosso e menos espiras que o enrolamento do estator, a armadura consome mais
corrente que o estator. O movimento de rotação e o torque são resultados da interação do
campo magnético no estator com o campo magnético na armadura criado pela corrente
de armadura.
Como a armadura e o enrolamento de campo shunt estão em paralelo com a
alimentação, se a tensão de alimentação não variar, podemos esperar uma rotação
constante na ponta do eixo do motor, sem carga.
O enrolamento shunt está em paralelo com a armadura e estão ligados à
alimentação. Para aumentar a velocidade do motor, pode-se inserir um reostato em série
com o shunt e assim diminuir o fluxo gerado no estator.
OBS: Deve-se ter o cuidado de não eliminar o campo totalmente, pois
teríamos o risco de o motor atingir velocidades muito altas, podendo sofrer danos
mecânicos nos mancais, rolamentos, buchas, além de impor riscos desnecessários
às pessoas que trabalham com ele.
O motor de cc com enrolamento shunt apresenta uma boa regulação de velocidade,
pois com o aumento da carga, automaticamente aumenta-se a corrente de armadura, o
que ajuda a manter o torque da máquina.
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
Excitação composta (Compound):
Características:
- Enrolamento de campo independente;
- Apresenta um fluxo mínimo mesmo com o motor em vazio.
Com o intuito de combinar o melhor da ligação shunt com o melhor da ligação série,
existe a ligação compound. Conseguimos a excelente regulação de velocidade do motor
shunt com o excelente torque de partida do motor série. Os motores compound são
utilizados onde há necessidade de velocidade constante com variações extremas de
carga. A ideia do motor compound é tornar possível o aproveitamento do alto torque da
ligação série, sem disparos de velocidade com cargas reduzidas ou nenhuma carga, em
seguida usar a baixa variação de velocidade do motor shunt sob diferentes situações de
carga.
Gráfico com características de geradores cc:
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Gráfico com características de motores cc:
Exemplo de aplicação: um elevador de carga que utiliza motor cc opera com
ligação série para subir carga, torque elevado necessário. Para descer, não havendo
necessidade de torque, mas controle de velocidade, opera com ligação shunt. Quando
sem carga ou carga reduzida, opera com ligação compound.