τ βω - Engenharia Eletrica

Segunda Lista de Exercícios MCC
1. Um gerador de corrente contínua, ligação shunt, 50 kW, 250 volts, possui resistência de armadura
de 0.06 ohms e de resistência de campo de 125 ohms. Determine:
a) a corrente a plena carga;
b) a tensão induzida a plena carga;
c) determine a curva da tensão de saída versus corrente
d) potência eletromagnética a plena carga;
e) a potência do enrolamento de excitação;
f) a potência fornecida pela máquina primária na condição de plena carga considerando as perdas
mecânicas como 3 kW e as perdas magnéticas de 4 kW;
g) o torque no eixo a plena carga para uma rotação de 1150 rpm;
h) o rendimento da máquina na condição de carga nominal.
2. Um motor cc, ligação shunt, 230 volts tem uma resistência de armadura de 0.05 ohms e uma
resistência de campo de 75 ohms. O motor retira da rede uma corrente de 7 A quando a velocidade no
eixo é de 1120 rpm. Determine:
a) a velocidade do motor quando a corrente da rede for de 46 A;
b) a velocidade do motor quando a resistência do enrolamento de campo for aumentada para 100
ohms;
c) a velocidade do motor quando a resistência da armadura for aumentada de para 0.1 ohm;
d) a potência dissipada no enrolamento da armadura antes e depois do aumento da
resistência.
3. Um ventilador possui uma curva de torque versus velocidade do tipo quadrático ( τ m = βω 2 , onde
β é uma constante de proporcionalidade) sendo que para um torque de 30 N.m a rotação do motor é
de 200 rad/s. Deseja-se acionar o ventilador nesta condição por meio de um motor de corrente
contínua cuja tensão induzida a vazio na rotação de 200 rad/s é de 400 V e resistência de armadura de
2.5 ohms. O motor possui campo em derivação e a resistência de campo de 200 ohms. A potência
nominal do motor é de motor 7.5 kW e as perdas mecânicas dentro da faixa de operação podem ser
consideradas constantes e igual a 600 W. Despreze as perdas magnéticas e determine para a condição
de carga de 30 N.m e rotação de 200 rad/s:
a) a potência fornecida ao ventilador;
b) a corrente de armadura e a corrente de excitação;
c) a tensão que deve ser aplicada ao motor para a carga de 30 N.m e rotação de 200 rad/s;
d) a potência de entrada no motor incluindo a excitação;
e) o rendimento do motor.
4. Para o caso do exercício anterior deseja-se reduzir a velocidade do motor para 100 rad/s por meio
da variação da resistência da armadura. Considere que o motor opere na região linear da curva de
magnetização e determine:
a) valor da resistência a ser inserida no circuito da armadura;
b) a potência da carga nesta nova condição;
c) potência de entrada do motor;
d) rendimento do motor;
e) vantagens e desvantagens deste método de variação de velocidade;
5. Para o motor do exercício 3 deseja-se reduzir a rotação do ventilador para 100 rad/s por meio de
variação da tensão aplicada na armadura. A tensão de campo será a mantida fixa e idêntica ao caso
anterior. Determinar:
a) valor da tensão a ser aplicada para que o motor passe a operar nesta nova condição;
b) valor da corrente de armadura e de campo;
c) potência de entrada do motor;
d) rendimento do motor;
e) vantagens e desvantagens deste método;
f) cite quais os equipamentos poderiam ser utilizados para a variação da tensão sobre o motor.
6. Para o motor do exercício 3 deseja-se aumentar a rotação do ventilador para 300 rad/s por meio de
variação da tensão aplicada na armadura. A tensão de campo será a mantida fixa e idêntica ao caso
anterior. Determinar:
a) valor da tensão a ser aplicada para que o motor passe a operar nesta nova condição;
b) valor da corrente de armadura e de campo;
c) potência de entrada do motor;
d) rendimento do motor;
e) vantagens e desvantagens deste método;
f) cite quais os equipamentos poderiam ser utilizados para a variação da tensão sobre o motor.
7. Dada a curva de magnetização a 1800 rpm de um motor CC “shunt” de 25 HP, 250 V, 84 A. A
resistência de campo é de 184 Ω, a resistência de armadura de 0,082 Ω. O campo tem 3000 espiras. O
efeito desmagnetizante da reação da armadura é de 0,09 A em função da corrente de campo. As
perdas rotacionais em vazio são de 1.300 W e as perdas suplementares correspondem a 1% da
potência de saída. Calcular:
a) a velocidade do motor quando IL = 84 A;
b) a potência eletromagnética;
c) a potência de saída;
d) o conjugado de saída; e
e) o rendimento do motor.
Problema 7 - Curva de Magnetização
8. A curva de magnetização de um motor CC série de 150 HP, 250 V, e 510 A é dada na
figura abaixo (para ω = 900 rpm). A resistência da armadura Ra = 0,0127 Ω, a resistência série do
campo é igual a 0,0087 Ω. O campo tem 10 espiras e o efeito da reação da armadura é o de produzir
uma fmm desmagnetizante equivalente a 250 A-espiras para corrente nominal. Esta reação da
armadura varia linearmente com a corrente. Calcular a velocidade, a potência eletromagnética e
o conjugado para uma corrente de carga de 510 A (carga nominal) e para metade da carga
nominal (255 A).
Problema 8 - Curva de Magnetização
9. Usando a mesma curva de magnetização do exemplo anterior, considerar um motor de
corrente contínua composto aditivo e com derivação longa com 600 espiras no enrolamento em
paralelo e 4 espiras no enrolamento série. Sabendo-se que a tensão nominal deste motor é de 250 V,
que a resistência do campo série é de 0,0037 Ω, que a resistência do campo paralelo é de 46,5 Ω
e que a resistência de armadura é igual a 0,0127 Ω. Calcular a velocidade deste motor em
vazio em carga nominal, para uma corrente de 510 A.
10. Deduza as equações de velocidade x torque induzido para os motores CC shunt e série.
11. Um gerador CC em conexão shunt, 400 V, 50 kW, alimenta um motor CC em conexão série, 400
V, 50 HP, que opera sem reostato de dreno, a plena carga, com tensão nominal e rendimento igual a
74,6%. A curva de magnetização desse gerador foi obtida por meio da realização do ensaio a vazio do
gerador conectado em excitação independente. Com relação a essa situação, julgue os itens
subseqüentes.
Dado: 1 HP = 746 W.
I.
II.
A corrente nominal do gerador é igual à do motor.
Na situação descrita, a corrente que percorre o enrolamento de campo do motor é igual à
corrente que percorre o enrolamento de armadura dele.
III. Se o motor for desconectado do gerador, sem que nenhuma grandeza do gerador seja
controlada, a tensão que aparecerá nos terminais externos do gerador a vazio será
superior a 400 V.
Está (ão) correta (s) as opções.
A) I apenas.
B) II apenas. C) II e III apenas.
D) I e II apenas.
E) I, II e III.