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 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 2 Força de Laplace r r r dF = idl × B Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 3 Tipos de Motores 4 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. CAMPO GIRANTE 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. 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. 5 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. Positivo Negativo 6 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. Positivo Negativo 7 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. Positivo Negativo 8 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. Positivo Negativo Etc.… 9 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. SISTEMA TRIFÁSICO ALIMENTADO POR UMA FONTE CA 10 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. CAMPO GIRANTE 11 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. CAMPO INDUZIDO NO ROTOR 12 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. ESCORREGAMENTO 13 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 14 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 15 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 16 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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. 17 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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. 18 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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. 19 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. Teste a Rotor Travado Densidade de correntes induzidas nas barras da gaiola do rotor na condição de rotor travado. 20 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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 21 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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. 22 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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. 23 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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. 24 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. 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 25 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD. Obrigado pela atenção !! 26 Prof. Dr. Mauricio Valencia Ferreira da Luz - GRUCAD.
