Geradores de Corrente Contínua

Geradores de Corrente
Contínua
UNIDADE 2 – Prof. Adrielle de Carvalho Santana
INTRODUÇÃO
 Um gerador de corrente continua é uma
máquina elétrica capaz de converter energia
mecânica em energia elétrica.
 Também chamados Dínamos.
 O entendimento do seu funcionamento
auxiliará no entendimento do funcionamento
do motor CC que é basicamente o mesmo
equipamento!
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ROTOR / ARMADURA / INDUZIDO
 Parte móvel do gerador/motor de corrente
contínua.
 Composto por um material ferromagnético
envolto num enrolamento – enrolamento de
armadura.
 A tensão gerada na armadura é ligada ao circuito
externo podendo passar aqui, altas correntes.
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
 Partes do rotor:
 Núcleo ferromagnético: constituído por chapas de
aço magnético laminadas com ranhuras axiais para
alojar o enrolamento da armadura.
 Enrolamento da armadura: composto de um
grande número de espiras em série ligadas ao
comutador/coletor. O giro da armadura faz com
que seja induzida uma tensão neste
enrolamento.
 Eixo: Transmite a potência mecânica externa ao
rotor.
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ANEL COMUTADOR / COLETOR
 Realiza a inversão adequada do sentido das
correntes que circulam no enrolamento do rotor.
 É constituído de um anel de lâminas de material
condutor (cobre), segmentado por um material
isolante (mica) de forma a fechar o circuito entre
cada uma das bobinas do enrolamento de
armadura e as escovas no momento adequado.
 É montado junto ao eixo da máquina e gira junto
com o mesmo.
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
1 par
vários
pares
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ESCOVAS
 Podem ser de carvão, de metal, macias ou duras.
 Sevem de contato entre o coletor e a carga.
 É posicionada no porta escovas onde é comprimida
por meio de uma mola contra o coletor.
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ESTATOR
 Parte estática do motor, montada em volta do rotor.
 Constituído de material ferromagnético envolto num
enrolamento de baixa potência – enrolamento de
campo.
 Produz campo magnético fixo para interagir com o do
rotor.
 A fonte de corrente de campo pode ser uma fonte
separada, chamada de excitador, ou proveniente do
próprio rotor.
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC
ELEMENTOS DE UM GERADOR/MOTOR CC

Um gerador pode possuir de 2 a vários pólos.

A figura mostra uma máquina bipolar e uma máquina hexapolar.

Estes polos são construídos em pares alternados N e S.
FUNCIONAMENTO

Vimos pela Lei de Faraday que ao movimentar um fio condutor dentro
de um campo magnético de forma que este corte linhas de campo,
surgirá nele uma fem.
FUNCIONAMENTO
VÍDEO

Movimento de cargas
negativas na figura!!!

Condutor em movimento.

Regra da mão direita.
FUNCIONAMENTO
Observe que ocorre a
inversão constante da
corrente na espira
devido ao fato das
extremidades desta
estar hora subindo hora
descendo.
Essa alteração no
sentido da corrente é
passada para a carga na
ligação ao lado.
FUNCIONAMENTO

4:00 min
Assim quando o movimento do condutor for
rotativo como é no gerador, é possível calcular
o valor da fem induzida em cada momento e
observar que quando não há fem induzida.
Define-se aí o plano magnético neutro.
FUNCIONAMENTO

FUNCIONAMENTO
10:30 min
FUNCIONAMENTO

Com o uso do anel comutador é possível evitar que a alternância da
corrente induzida seja passada para a carga. No momento em que
ocorre a inversão da corrente o anel troca a extremidade da espira da
qual a corrente é coletada pelas escovas.
7:50 min
FUNCIONAMENTO

A forma de onda da saída ainda não é contínua. Para se ter uma
aproximação de uma saída em corrente contínua, basta aumentar a
quantidade de espiras em rotação dentro do campo e também o número
de polos do estator.
09:00 min
Obs.: Não é a resultante da
soma das senóides mas sim a
tensão captada pelas escovas
que fornece a tensão
resultante (média) e contínua.
REAÇÃO DO INDUZIDO
 Quando se fecha um circuito com o gerador, fem
induzida, faz circuilar uma corrente pelo rotor a qual,
como esperado, também cria um campo magnético
próprio do rotor (Lei de Lenz). Este campo interage
com o campo do estator. O campo resultante é um
campo distorcido com deslocamento do plano
neutro magnético.
REAÇÃO DO INDUZIDO

No momento da comutação não deveria ter
corrente pela espira (neutro magnético) mas,
com o neutro deslocado esta acaba cortando
linhas de indução na hora da comutação e é
então curto-circuitada (normal na comutação)
com corrente passando por ela.

Após a comutação observa-se um
centelhamento nas escovas devido a
interrupção do caminho dessa corrente
indesejada e retomada da corrente normal.
REAÇÃO DO INDUZIDO
 Este fenômeno é conhecido como Reação do Induzido e além do perigo do
centelhamento em áreas onde se trabalha com material inflamável, ela reduz a
vida útil das escovas e causa queda da tensão induzida gerada pelo gerador.
11:00 min
REAÇÃO DO INDUZIDO
 Soluções
 Deslocar escovas para o novo neutro magnético. È uma operação
complexa que precisa ser feito com frequência);
 Inclusão de interpolos ou polos de comutação para corrigir o campo
induzido. São colocados na linha neutra geométrica e ligados em
série com o induzido. Produzem campo magnético oposto ao do
induzido (não resolve a questão da queda de tensão já que
consomem corrente).
REAÇÃO DO INDUZIDO
 Enrolamento compensador nos polos do
estator reduzindo o campo da fmm (força
magnetomotriz) criada pelo induzido (não
resolve a questão do centelhamento).
REAÇÃO DO INDUZIDO
Bobinas de Campo
(excitação)
Escovas
Interpolos
FÓRMULA GERAL DO GERADOR E
MOTOR CC

EXEMPLO

UMA MÁQUINA DE EXCITAÇÃO INDEPENDENTE TEM TENSÃO DE
ARMADURA 120V COM RESISTÊNCIA DE ARMADURA DE 0,07 OHMs.
PARA CADA VALOR DE TENSÃO MEDIDA EM SEUS TERMINAIS ABAIXO,
INFORME SE SE TRATA DE UM MOTOR OU GERADOR E CALCULE SUA
CORRENTE DE ARMADURA.
a) 115 V (GERADOR, Ia=71,43 A)
b) 130V (MOTOR, Ia=142,85 A)