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Conversão Eletromecânica de Energia

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CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE
ENERGIA B
Professor: Mauricio Valencia Ferreira da Luz, Dr.
GRUCAD/DEEL/CTC/UFSC
1
Função de um Motor
Potência elétrica
motor
fornecida pela
alimentação
elétrica
(potência absorvida)
Potência mecânica
disponível
sobre o eixo do
motor
(potência útil)
Perdas = potência absorvida – potência útil
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Força de Laplace
r r
r
dF = idl × B
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3
Tipos de Motores
4
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CAMPO GIRANTE
ƒ Uma bobina percorrida por uma corrente alternada cria um campo magnético
alternado. Verifica-se facilmente que em um ponto, a indução alternada B = Bm sin wt
é equivalente a dois campos girantes em sentido contrário com a velocidade w, cada
um deles tendo uma amplitude igual a Bm/2.
ƒ Um conjunto de três bobinas idênticas, dispostas em três vértices de um triângulo
eqüilátero, de maneira que seus eixos se encontrem no mesmo plano e façam entre
eles um ângulo de 120o, e percorridos por correntes trifásicas, produzem no centro
geométrico do conjunto um campo girante em uma velocidade igual à pulsação das
correntes. Se cada bobina cria nesse centro um campo de amplitude Bm, a soma
destes três campos é representado por um vetor de amplitude constante e igual a 3
Bm/2.
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Positivo
Negativo
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Positivo
Negativo
7
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Positivo
Negativo
8
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Positivo
Negativo
Etc.…
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SISTEMA TRIFÁSICO ALIMENTADO POR UMA FONTE CA
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CAMPO GIRANTE
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CAMPO INDUZIDO NO ROTOR
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ESCORREGAMENTO
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14
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Circuito Equivalente por Fase do Motor de
Indução Trifásico
A obtenção dos parâmetros do motor se faz por meio de dois
ensaios experimentais:
a) Ensaio a rotor travado (bloqueado);
b) Ensaio à vazio.
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Teste a Rotor Travado
Neste ensaio, similar ao ensaio em curto-circuito do transformador, o rotor é
impedido de girar (escorregamento s = 1) enquanto aplica-se aos enrolamentos do
estator uma tensão reduzida de modo a que neles circule a corrente nominal a
máquina. Com esta tensão reduzida o fluxo magnético (e sua densidade) é baixo
fazendo com que as perdas magnéticas possam ser desprezadas. Assim, o
circuito equivalente se reduz ao esquema seguinte onde são mostrados também
os equipamentos necessários ao ensaio e que são um voltímetro, um amperímetro
e um wattímetro.
Circuito equivalente por fase de uma máquina de indução trifásica com o rotor
bloqueado.
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Teste a Rotor Travado
Distribuição do fluxo em um quarto de um motor de indução trifásico de quatro pólos
na condição de rotor travado. Resultado obtido pelo uso do método de elementos
finitos.
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Teste a Rotor Travado
Densidade de correntes induzidas nas barras da gaiola do rotor na condição de rotor
travado.
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Teste a Rotor Travado
OBSERVAÇÃO: Prt, Vrt e Irt
são obtidos pela medição.
Equações
P
R rt = rt = R 1 + R ′2
I 2rt
X rt = Z 2rt − R 2rt = X1 + X ′2
Vrt
Z rt =
I rt
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Teste a Vazio
Este teste fornece informações a respeito do ramo de magnetização e das perdas
no ferro do motor. Ele é efetuado aplicando-se tensão nominal à máquina e
permitindo que o rotor gire livremente. Nesta condição o escorregamento s tende a
zero e o circuito equivalente fica como mostrado na figura abaixo:
Circuito elétrico equivalente do motor de indução em funcionamento à vazio.
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Teste a Vazio
Nesta condição, verifica-se que o fluxo magnético é praticamente todo
magnetizante.
Fluxo magnético do motor funcionando à vazio. Resultado obtido pelo uso do
método de elementos finitos.
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Teste a Vazio
O wattímetro medirá nesta condição Po, as perdas ativas na resistência do estator
(perdas no cobre), as perdas no núcleo da máquina, além das perdas mecânicas
(atrito e ventilação). Estas últimas podem ser determinadas mediante a diminuição
gradativa da tensão Vo aplicada ao motor de maneira a traçar a curva Po(Vo):
Curva da potência em função da tensão no funcionamento a vazio do motor.
A extrapolação do ponto de mínimo da curva da potência em função da tensão
permite a determinação das perdas rotacionais Prot.
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Teste a Vazio
A partir destas perdas, da tensão aplicada e da corrente medida Io pode-se aplicar
o seguinte procedimento para determinar os parâmetros restantes do circuito
equivalente:
Pferro = Po − R 1I o2 − Prot
Perda no ferro
Tensão sobre o ramo magnetizante
O módulo da corrente
passando na resistência
das perdas no núcleo
A corrente passando
no ramo magnetizante
Assim, temos:
E ∠α = Vo ∠0 − [R 1 + jX1 ] I o ∠ − ϕ
P
ϕ = arc cos o
Vo I o
P
I f = ferro
E
Im ∠β = I o ∠ − ϕ − I f ∠α
E
Rf = o
If
Xm =
Eo
Im
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Obrigado pela atenção !!
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