Experiência I – Obtenção Experimental dos Parâmetros do Circuito

Experiência VII
Característica de Regulação do Gerador de Corrente Contínua Autoexcitado com Campo em Série
1. Introdução
A auto-excitação de um gerador de corrente contínua pode também ser feita
utilizando-se um enrolamento de campo ligado em série com o enrolamento de armadura.
Este enrolamento é, fisicamente, bastante diferente do enrolamento que é ligado em
paralelo. Enquanto que este último é feito de várias espiras de fios de pequena bitola, o
enrolamento série é constituído de poucas espiras de condutores de diâmetro bem maior.
Nas máquinas fabricadas pela ANEL, o enrolamento de campo série é acessível nos
terminais localizados na extremidade direita da placa de conexões (veja Fig. 1 abaixo e
observe os terminais não utilizados em nenhuma experiência até agora).
Fig. 1. Placa de conexões da máquina de corrente contínua fabricação ANEL. Terminais de campo série são
acessíveis pelos três bornes localizados na extremidade direita da placa.
O circuito elétrico equivalente do gerador de corrente contínua para este tipo de
auto-excitação é mostrado na Fig. 2. Como os enrolamentos de campo e o de armadura
estão ligados em série, a corrente nos dois é a mesma.
Fig. 2. Circuito elétrico equivalente do gerador de corrente contínua com o campo auto-excitado em série.
A partir do circuito elétrico equivalente mostrado na Fig. 2 pode-se escrever que Vt ,
a tensão na saída do gerador, vale
[
]
Vt = Va + V f = R f + Ra + ω r Laf I a
(1)
Como a excitação do gerador depende da corrente I a , a tensão cresce com o aumento da
carga e isto restringe a aplicação deste tipo de gerador.
Nesta experiência será levantada a característica de regulação do gerador (veja Fig.
3) que neste caso é a curva da tensão terminal Vt em função da corrente de armadura I a
que irá variar em função da carga.
Fig. 3. Curva de regulação típica de um gerador de corrente contínua com o enrolamento de campo em série.
2. Procedimento experimental
O motor síncrono de fabricação ANEL servirá novamente de máquina primária para
o acionamento do gerador. Veja o roteiro da Experiência IV para obter os esquemas de
ligação e os procedimentos de acionamento do motor síncrono. O quadro de lâmpadas
servirá de carga para o gerador de corrente contínua, como precedentemente.
1) Ligações do gerador de corrente contínua
Efetuar as ligações conforme esquema de ligações apresentados nas Fig. 9 da
Experiência IV (para o motor síncrono) e na Fig. 4 abaixo (para o gerador de corrente
contínua em carga).
Fig. 4. Esquema de ligações do gerador de corrente contínua.
2) Acionamento do motor síncrono
a) Ligar o barramento de corrente alternada.
b) Gradativamente aplicar tensões trifásicas com o auxílio do Varivolt até que a tensão
nominal de 230 Volts de linha seja alcançada. O motor síncrono parte
assíncronamente com o auxílio dos enrolamentos amortecedores presentes no rotor.
c) Retirar o curto circuito do enrolamento de campo. Retirar o terminal A do descanso
e colocá-lo sobre o terminal do campo que não estava conectado (terminal 2). Ligar
o barramento de corrente contínua e, variando o reostato, injetar entre 0.4 A e 0.5 A
de corrente contínua no enrolamento de campo.
d) Retirar o curto-circuito do amperímetro que está ligado ao estator do motor.
3) Operação do gerador e ensaio em carga
a) Inicialmente certificar-se de que todas as lâmpadas estejam desligadas.
b) Anotar a tensão residual que aparece mesmo sem lâmpadas ligadas.
c) Ligar uma lâmpada e anotar a tensão e a corrente ( Va e I a ). Se a tensão diminuir
ao invés de aumentar é necessário inverter o sentido de rotação do
acionamento. Para isto deve-se desligar toda a bancada, trocar duas fases no
varivolt e repartir o motor síncrono.
d) Repetir o procedimento de ligar lâmpadas, mas atentar para que a corrente de
armadura não ultrapasse 9 A que é a corrente nominal do gerador de corrente
contínua. É muito importante também que a corrente do motor síncrono seja
constantemente verificada. Ela não pode, em hipótese alguma, ultrapassar 5.1
A o que acarretaria a perda de sincronismo da máquina. É importante também
não se abrir os interruptores que acionam as lâmpadas sob tensão contínua
pois isto danifica os interruptores.
4) Desligar o motor síncrono e o gerador de corrente contínua
a) Como não é possível diminuir a carga em virtude de não se recomendar abrir os
interruptores das lâmpadas, o melhor procedimento para desligar o experimento é
desligar diretamente assdo motor síncrono.
b) Não esquecer de retornar o Varivolt para a posição zero.
5) Traçar a curva de tensão terminal do gerador versus corrente de armadura.
Referências
[1] N.Sadowski, Notas de Aula de EEL7201-Aspectos Construtivos e Análise de Máquinas
Elétricas, Florianópolis, Maio de 2004.
[2] P. C. Krause, O. Wasynczuk, S. D. Sudhoff, Analysis of Electric Machinery and Drive
Systems, IEEE Series on Power Engineering, Wiley Interscience, Piscataway, 2002.