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.