Lista de Exercício de Conversão Eletromecânica de Energia B

Lista de Exercício de Conversão Eletromecânica de Energia B
Lista No. 1 semestre 2004.2
Exercício 1 (coleção Schaum)
Um motor de indução, 4 pólos, trifásico, 60Hz, e está girando em uma condição de carga na qual o escorregamento é de 0,03.
Determine: (a) velocidade do rotor em rpm; (b) a freqüência da corrente do rotor; (c) a velocidade do campo magnético girante
do rotor em relação à carcaça do estator, em rpm; (d) a velocidade do campo magnético girante do rotor em relação ao campo
magnético girante do estator, em rpm. Explique.
Resposta: 1746 rpm; 1,8Hz; 1800 rpm; zero.
Exercício 2 (coleção Schaum)
Um motor de indução de 60Hz tem dois pólos e gira a 3510rpm. Calcule (a) a velocidade síncrona e (b) o escorregamento
percentual.
Resposta: 3600 rpm, 2,5%.
Exercício 3
Faça um diagrama do fluxo de potência, da entrada até a saída, de um motor de indução trifásico, especificando cada tipo de
Potência envolvida.
Exercício 4 (coleção Schaum)
O rotor de um motor de indução trifásico 60Hz, 4 pólos, consome 120kW à 3Hz (esta potência é proveniente da energia elétrica
convertida em energia magnética e transferida ao rotor pelo entreferro). Determine (a) a velocidade do rotor e (b) as perdas no
cobre do rotor.
Resposta: 1710 rpm, 6kW.
Exercício 5 (coleção Schaum)
O motor do problema “4” tem uma perda no cobre do estator de 3kW, uma perda mecânica de 2kW, e uma perda no núcleo do
estator de 1,7kW. Calcule (a) a potência de saída no eixo do motor e (b) o rendimento. Despreze a perda no ferro do rotor.
Resposta: 112kW, 89,8%.
Exercício 6 (Fitzgerald)
Um motor assíncrono trifásico, de rotor de gaiola, ligado em Y, 220V, 10HP, 60Hz, 6 pólos, tem os seguintes parâmetros por
fase referidos ao estator:
r1 = 0,294Ω; r2 = 0,144Ω; x1 = 0,503Ω; x2 = 0,209Ω; xm = 13,25Ω. Todos os parâmetros são referidos ao estator.
As perdas totais por atrito, ventilação e no ferro são consideradas constantes em função da carga e valem PAVF=403W.
A) Desenhe o circuito equivalente (modelo em regime) do motor de indução
B) Para a condição de carga com um escorregamento de 2% e em regime permanente, pede-se:
b1) a velocidade do eixo;
b2) a freqüência das correntes no rotor. Justifique sua resposta;
b3) a corrente no estator;
b4) o fator de deslocamento (fator de potência, pois as formas de onda são senoidais);
b5) a potências mecânica interna e de saída (no eixo ou útil);
b6) o conjugado de saída;
b7) o rendimento.
C) Calcule a velocidade em que ocorre o conjugado máximo e dê o valor conjugado interno correspondente.
D) Calcule a corrente de partida deste motor. Por que ela é alta? Explique em termos dos fenômenos eletromagnéticos.
Exercício 7 (Boffi)
Um MI, trifásico, 2 pólos, 60Hz e conexão Y, tem os seguintes par6ametros por fase referidos ao estator:
r1 = 1,0Ω; r2 = 1,0Ω; x1 = 2,0Ω; x2 = 2,0Ω; xm = 40Ω. As perdas rotacionais são de 500W (desprezar as suplementares e no
ferro). O motor está ligado ao barramento trifásico, de 60Hz e 346,41V
Explique o motivo de se utilizar gaiola dupla em rotores de motores de indução e seu funcionamento durante o transitório de
partida.
a) Determinar, para condições de plena carga e velocidade de 3420rpm:
a1
a corrente de linha de plena carga, o fator de deslocamento (de potência) e a potência absorvida por fase;
a2
o conjugado no eixo, a potência útil e o rendimento. Respostas: 10,41A; 0,822; 1,71kW; 11,35Nm; 4,064kW; 0,792
b) Determinar, para a condição de conjugado máximo:
b1
o escorregamento e o conjugado no eixo;
Resposta: 0,248; 29,23Nm
b2
a razão de conjugado máxima, conjugado de plena carga.
Resposta: 2,4
c) Determine, também, nas condições de arranque:
c1
o conjugado e a corrente de linha;
Resposta: 15,16Nm; 45,82
c2
as razões de partida e plena carga para o conjugado e para a corrente. Resposta: 4,4, 1,336
d) Em condições de vazio, sem carga no eixo, determine:
d1
a corrente, a potência e o fator de potência por fase
Resposta: 4,76A (a perda rotacional pode ser
desprezada); 189W (a perda rotacional incluída); 0,199
d2
a razão de corrente de vazio e de plena carga.
Resposta: 0,457
e) Trace a característica conjugado x velocidade (rpm) e marque os valores de conjugado máximo, de arranque e de carga
com os respectivos escorregamentos. Descubra em que categoria de projeto esse motor se enquadra.
Exercício 8: Explique o motivo de se utilizar gaiola dupla em rotores de motores de indução e seu funcionamento durante o
transitório de partida.