MOTOR CC E GERADOR laboratorio 03

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Nota:
) Prova
( ) Prova Semestral
) Exercícios
( ) Prova Modular
) Segunda Chamada
( ) Exame Final
) Prática de Laboratório
) Aproveitamento Extraordinário de Estudos
Disciplina:
Professor:
Turma:
Data:
Aluno (a):
Experiência 03:
MOTOR CC X GERADOR SÍNCRONO.
Objetivo Geral:
- Conhecer as semelhanças e diferenças entre máquinas de corrente contínua e
máquinas síncronas.
Objetivos Específicos:
- Estudar e manusear um Motor CC didático (aberto);
- Visualizar as principais partes do Motor CC: enrolamentos de campo e armadura, pólos,
interpólos, rotor, escovas e comutador;
- Acionar o Motor CC e alterar sua velocidade através da corrente de armadura;
- Estudar e manusear um Gerador Síncrono didático (acionamento manual);
- Visualizar as principais partes do Gerador Síncrono: enrolamentos de campo e
armadura, pólos, rotor e escovas;
- Acionar o Gerador Síncrono e visualizar a tensão gerada no Osciloscópio.
RESUMO DA TEORIA
Motor CC
O funcionamento de um motor de corrente contínua é relativamente simples. A figura
1 mostra o funcionamento da máquina CC elementar. Se a bobina central da figura 1 é
precorrida por corrente elétrica, um campo magnético será criado na direção vertical e
sentido definido pela regra da mão direita. Caso esta bobina esteja submersa num campo
magnético externo horizontal, um torque será criado no sentido de alinhamento destes
dois campos.
Quando a bobina central girar 90° os campos estarão alinhados e não haverá mais
torque. Ainda, se por inércia esta bobina girar mais de 90° será criado um torque no
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sentido contrário à rotação, fixando a bobina na posição de alinhamento do campo
externo com o campo produzido pela bobina.
Para permitir que um motor CC mantenha sua rotação, é necessário utilizar um
comutador. O comutador tem a função de inverter o sentido da corrente elétrica da bobina
girante no instante em que ela atinge o ponto de alinhamento dos campos descrito
anteriormente, desta forma cria-se um torque que age no sentido de manter o movimento.
Figura 1 - Máquina CC elementar (básica).
A figura 2 mostra o comutador num motor CC elementar.
Figura 2 - Esquema simplificado do Inversor .
Em uma máquina de corrente contínua, o estator, responsável pela criação do
campo externo é chamado de CAMPO. O Rotor, que recebe corrente nominal, é
conhecido como ARMADURA, ele deve suportar os esforços elétricos e mecânicos que
ocorrem durante a operação do motor.
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Na máquina CC elementar, com um comutador de apenas 2 segmentos, cria uma
variação abrupta no campo criado pelo enrolamento de armadura de 180°, invertendo
instantaneamente o sentido da corrente.
Máquinas reais possuem os enrolamentos de armadura distribuídos, conforme
mostra a figura 3, que ilustra o comutador de uma máquina CC de dois pólos.
Figura 3 - Funcionamento do Comutador .
No motor da figura 3 ocorre comutação a cada 30° me cânicos de rotação, mantendo
sempre um ângulo de aproximadamente 90° entre os ei xos magnéticos do campo e
armadura.
Gerador Síncrono
O gerador síncrono também possui um princípio de funcionamento simples. Uma
bobina fixa ao eixo é percorrida por corrente contínua e desta forma produz um campo
magnético de intensidade constante. No estator existe uma bobina, com a rotação do eixo
(causada por uma máquina primária, como turbina hidráulica ou motor a combustão), o
fluxo “visto” por esta bonina varia no tempo, e desta forma uma força eletromotriz (f.e.m.)
é criada na bobina do estator. Caso exista uma carga conectada ao enrolamento do
estator, uma corrente elétrica irá circular do gerador para a carga.
No gerador síncrono o enrolamento do rotor, responsável pela criação de um campo
de intensidade constante é conhecido como CAMPO. O enrolamento do estator, que
suporta a corrente nominal do gerador, é conhecido como ARMADURA.
A figura 4 ilustra um gerador síncrono com dois pólos, e a figura 5 mostra um gráfico
do fluxo “visto” pela armadura e a fem consequente da derivação deste fluxo.
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Figura 4 - Gerador Síncrono
elementar .
Figura 5 - a) Fluxo estatórico e b) tensão gerada
do Gerador Síncrono .
As semelhanças e diferenças entre a Máquina CC e a Máquina Síncrona são
evidenciadas na figura 6. A título de exemplo a figura 6 mostra o esquema de (a) um
motor CC de dois pólos (salientes no estator) e (b) um gerador síncrono com quatro pólos
(salientes no rotor).
Figura 6 - a) Máquina CC e b) Máquina Síncrona .
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PARTE EXPERIMENTAL
Material necessário:
01 Motor CC (aberto) com finalidade didática
01 Gerador Síncrono didático com acionamento manual
08 Cabos com pinos bananas nos terminais
01 Osciloscópio
01 Ponteira de tensão para osciloscópio
01 Fonte de tensão com dois canais independentes
a) PRIMEIRA PARTE – Motor de Corrente Contínua
− Conecte o motor CC com excitação independente;
− Alimente o campo do motor com um canal da fonte de tensão;
− Limitar a tensão de campo em 12 Vcc.
− Alimente a armadura do motor com o outro canal da fonte de tensão;
− Altere a tensão de armadura e verifique a mudança na velocidade de rotação.
Responda:
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Porque limitar a tensão de campo? _____________________________________
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O que ocorre com a rotação do
motor caso reduzir a tensão de
armadura à metade?
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O que ocorre caso a corrente de
campo seja interrompida?
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O que implica o fato do motor
operar aberto, com somente um
dos pólos do campo energizado?
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b) SEGUNDA PARTE – Gerador Síncrono
− Conecte o gerador em ∆ paralelo (220V);
− Alimente o campo com a fonte de tensão;
− Limitar a tensão de campo em 12 Vcc.
− Utilize a manivela conectada ao eixo e rotacione manualmente o gerador;
− Ajuste o osciloscópio e visualize a tensão gerada;
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Responda:
O que ocorre com a frequência da
tensão gerada caso a rotação
dobrar?
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O que ocorre com o valor da
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tensão com a variação do campo? _____________________________________
Qual o valor da tensão gerada
(Vpp) em volts?
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Referências Bibliográficas:
[1]
FITZGERALD, Arthur E.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen D., Máquinas
elétricas. 6.ed. PORTO ALEGRE: Bookman, c2006. 648p.
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