1ª Lista de Exercícios de Conversão Eletromecânica I

1ª Lista de Exercícios de Conversão Eletromecânica I
Questões
1. O que é comutação? Como ela converte tensão alternada em contínua?
2. O que são os enrolamentos compensadores?
3. O que são interpólos? Como eles são usados?
4. Enumere os três tipos básicos de geradores CC. O que os diferencia construtivamente?
5. Esboce o circuito equivalente para cada um dos geradores CC indicando as correntes e tensões.
6. Para cada circuito equivalente escreva as equações de tensão e corrente.
7. Defina auto-excitação, excitação independente, tensão interna gerada e tensão terminal.
8. Para um gerador com excitação independente, explique por que a corrente de campo é independente
da tensão gerada e, ainda, por que a tensão gerada depende da corrente de campo.
9. Explique como é construída a tensão em um gerador shunt.
10. Explique o que é reação da armadura e como ela afeta a tensão gerada nos geradores CC.
11. Para o gerador shunt auto-excitado, explique por que a corrente de campo é dependente da tensão
gerada. Além da tensão gerada qual outra variável determina a corrente de campo.
12. Quais as possíveis causas para que um gerador shunt não se auto-excite? O pode ser feito para que
ele se auto-excite?
13. Para um gerador série explique por que ele não se auto-excita sem carga.
Problemas
1. Seja a máquina elementar dada na fig. 1. Considere os seguintes dados para esta máquina:
a) A máquina esta operando como motor ou gerador? Justifique.
b) Qual a corrente e a potência fluindo para dentro ou para fora da máquina?
c) Se a velocidade do rotor aumentar para 275 rad/s, o que acontece com a corrente da máquina?
d) Se a velocidade do rotor diminuir para 225 rad/s o que acontece com a corrente da máquina?
Fig. 1
2. A curva de magnetização de um gerador CC, excitação independente é dada na Fig. 2. Os
valores nominais deste gerador são 6 KW, 120 V, 50 A e 1800 rpm. O enrolamento de campo
possui 1000 espiras por pólo possuindo uma de 24 Ω, existindo em série com este enrolamento
uma resistência adicional podendo variar de 0 a 30 Ω. A resistência de armadura é de 0.18Ω
Ω. A
tensão no circuito de campo está ajustada em 120 V. Desconsidere a reação da armadura nos
itens a, b e c.
a) Para o gerador operando a vazio, qual a variação de tensão terminal que pode ser obtida variando-se
a resistência adicional de 0 a 30 Ω.
b) Para o gerador operando a vazio, quais a máxima e a mínima tensões terminais que podem ser
obtidas variando-se a resistência adicional de 0 a 30 Ω e a velocidade de 1500 a 2000 rpm.
c) Se a corrente de armadura for 50 A, a velocidade for 1700 rpm e a tensão terminal for 100 V, qual
deve ser a corrente de campo fluindo no gerador?
d) Se o gerador apresentar uma força magnetomotriz de reação de armadura de 400 Ae à plena carga,
qual será a tensão terminal para I f = 5 A , 1700 rpm e I a = 30 A ? E para I f = 5 A , 1700 rpm e
I a = 50 A ?
e) Esboce a característica terminal do gerador com e sem reação da armadura.
3. Suponha que o gerador do exercício 2 seja agora conectado como um gerador Shunt. A
resistência variável foi fixada em 10 Ω e a velocidade em 1800 rpm.
a) Qual a tensão terminal do gerador a vazio?
b) Desconsiderando a reação da armadura, qual a tensão terminal para uma corrente de armadura de
20 A? 50A?
c) Assumindo uma reação de armadura de 400 Ae à plena carga, qual a tensão terminal para uma
corrente de 20 A? 50 A?
d) Esboce a característica terminal do gerador com e sem reação de armadura.
4. Se o gerador do exercício 3 está girando a 1800 rpm com uma resistência variável ajustada em
10 Ω e uma corrente de armadura de 25 Ω, qual a tensão terminal? Se o resistor variável for
ajustado agora em 5 Ω enquanto a corrente de armadura se mantém em 25 A qual a nova tensão
terminal?
5. Um gerador CC com excitação independente tem tensão terminal em vazio de 125 V, com
uma corrente de campo de 2.1 A quando gira a 1600 rpm. Supondo que esta operando na
porção linear da sua curva de saturação, calcule:
a) A tensão terminal para quando a corrente de campo é aumentada para 2.6 A.
b) A tensão gerada quando a velocidade é reduzida para 1450 rpm e a corrente de campo aumentada
para 2.8 A.
6. Um gerador CC shunt de 125 V tem uma regulação de tensão de 5%. Calcule a tensão sem
carga.
7. Um gerador CC shunt 250 V, 30 kW, produz uma queda de tensão na armadura de 265 V a
fim de desenvolver a saída nominal quando a excitação de campo é 1.5 A. Calcule:
a) A resistência do circuito de campo para produzir a tensão terminal nominal.
b) A resistência do circuito de armadura (desconsidere a queda de tensão nas escovas).
8. Um gerador CC shunt, 55 kW, 250 V tem uma resistência no circuito de campo de 62.5 Ω,
uma queda de tensão nas escovas de 3 V e uma resistência de armadura de 0.025 Ω. Quando ele
fornece a corrente nominal, com velocidade e tensão nominais, calcule:
a) As correntes de carga, campo e armadura.
b) A tensão gerada na armadura.
9. Um gerador CC série, 10 kW, 250 V, tem uma queda de tensão nas escovas de 2 V, resitência
de armadura de 0.1 Ω e uma resistência de campo de 0.05 Ω. Quando entrega a corrente
nominal na velocidade nominal, calcule:
a) A corrente de armadura.
b) Tensão gerada na armadura.
Fig. 2. Tensões gerada e terminal versus corrente de campo.