Força no entreferro - udesc

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE
ENERGIA
Experimento 1 - Contatores CA e CC
Tabela 1 – Valores de tensão e corrente em CA para
observar o fechamento do contato.
V (V)
I (mA)
𝑉𝑟𝑒𝑓
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
1. OBJETIVO
Verificação experimental da operação de um contator em
corrente contínua e em corrente alternada.




2. MATERIAIS UTILIZADO
1 contator de CA
1 fonte de corrente alternada
1 fonte de corrente contínua
2 multímetros
3. PROCEDIMENTO PRÁTICO
Utiliza-se um contator para simular as condições de um
dispositivo com entreferro e sujeito à ação de forças magnéticas.
A bobina do contator é energizada e a corrente é aumentada até o
ponto em que ocorre o fechamento das duas partes do núcleo
magnético.
a.
Operação em corrente contínua (CC)
 Observar os valores nominais de tensão e corrente da bobina
para operação em corrente contínua. A partir daí, energizar o
contator utilizando a fonte de corrente contínua. Anotar os
valores de tensão e corrente quando ocorre o fechamento dos
contatos.
 Observar também para que valores de tensão e corrente no
momento em que ocorre a separação das duas partes do núcleo
magnético.
b.
Operação em corrente alternada (CA)
 Partindo-se de uma tensão nula, energizar o contator utilizando
o autotransformador variável. Construir uma tabela com os
valores de tensão e corrente até o ponto em que ocorre o
fechamento dos contatos.
Com o contator energizado em tensão nominal, reduza
a tensão para encontra a tensão e corrente para abertura do
contato. Preencha a tabela com os valores de tensão e
corrente, indicando o momento de fechamento dos contatos.
Tabela 2 – Valores de tensão e corrente em CA para
observar a abertura do contato
V (V)
I (mA)
𝑉𝑟𝑒𝑓
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
 Reduzir gradualmente a tensão de alimentação e anotar os
valores de tensão e corrente no momento em que as duas partes
do núcleo magnético se separam.
4. DADOS EXPERIMENTAIS
Anote os valores de tensão (V) e corrente (I) para ambos
modos de operação CA e CC observando o momento de
fechamento e abertura dos contatos. Inicie o experimento pelo
modo de operação em CA.
Com o contato aberto, faça o aumento da tensão em passos
de 10V até a tensão nominal do contator. Preencha a tabela com os
valores de tensão e corrente, indicando o momento de fechamento
dos contatos.
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ENERGIA
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Repita o mesmo procedimento utilizando a fonte de
corrente contínua. (ATENÇÃO: como o contator utilizado no
experimento foi projetado para corrente alternada, deve ser
monitorado a corrente após o fechamento dos contatos e também a
temperatura do enrolamento para não danificar o dispositivo).
Tabela 3 – Valores de tensão e corrente em CC para
observar o fechamento do contato.
V (V)
I (mA)
𝑉𝑟𝑒𝑓
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Tabela 4 – Valores de tensão e corrente em CC para
observar o abertura do contato.
V (V)
I (mA)
𝑉𝑟𝑒𝑓
80
70
60
50
40
30
20
10
0
5. QUESTÕES
a)
Verifique se seus dados experimentais estão de acordo
com as seguintes previsões teóricas:
 na operação em corrente contínua, a corrente
requerida para o fechamento é menor que aquela
da operação em corrente alternada.
 na operação em corrente alternada a tensão
requerida para o fechamento é maior.
Para comparativo dos valores, utilize as medições
realizadas imediatamente antes de ocorrer a mudança de
estado.
Tabela V – Operação em corrente contínua.
V (V)
I (mA)
Fechamento
Abertura
Tabela VI – Operação em corrente alternada
Vef (V)
Ief (mA)
Fechamento
Abertura
b) Para a operação em corrente alternada, explique como é
possível se obter a curva de magnetização do material do
núcleo, partindo-se das leituras de tensão e corrente.
c) Explique com suas palavras porque os anéis condutores
de cobre são usados na operação em corrente alternada.
d) Utilizando o software FEMM faça as seguintes análises
para auxiliar no entendimento do experimento realizado
no laboratório (análise CA e CC). Utilize o arquivo
contactor_CEE_5mm.femm disponível no endereço:
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/akinaga/i
ndex.php?pg=materiais:
a. Calcule a indutância do circuito magnético na
situação de contato aberto e fechado. Obtenha a
indutância utilizando o cálculo de elementos
finitos. Com base nesses valores justifique a
diferença das características dos enrolamentos
de um dispositivo de CC e CA.
b. Compare o gráfico da força em função da
distancia (FEMM) utilizando alimentação em
CA e CC.
c. Apresente um gráfico da força em função da
corrente CA (60Hz) e CC na bobina
considerando o dispositivo aberto.
d. Apresente um gráfico da força em função da
corrente CA (60Hz) e CC na bobina
considerando o dispositivo fechado.
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6.
a)
b)
c)
d)
AVALIAÇÃO
(1,0) Presença
(2,0) Experimento
(6,0) Questões
(1,0) Relatório
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