SEL 329 – CONVERSÃO
ELETROMECÂNICA DE ENERGIA
Aula 12
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CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA Aula 12, Exercícios de Eletromecânica
Por isso, o enrolamento imbricado, com maior número de caminhos paralelos, é mais utilizado para máquinas de alta corrente/baixa tensão;.
Tipologia: Exercícios
2022
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SEL 329 – CONVERSÃO
ELETROMECÂNICA DE ENERGIA
Aula 12
Aula de Hoje
Introdução à máquina de corrente contínua
Produção de conjugado na máquina CC
Ação do comutador
Tensão gerada na armadura
Conversão Eletromecânica de Energia
EFEITO
II
Força
Eletromagnética:
quando
um
condutor,
atravessado
por
corrente
elétrica,
é
imerso
em
um
campo
magnético, surge sobre o condutor uma força mecânica;
F = Bil
(Força de Lorentz)
Conversão Eletromecânica de Energia
Os
dois
processos
ocorrem
simultaneamente
em
qualquer
processo
de
conversão eletromecânica de energia: Como MOTOR:
Ocorrem os efeitos I e II, mas o efeito II é o principal;
Os condutores imersos em campo magnético são alimentados com corrente contínua;
Uma
força
eletromagnética
surge
em
cada
condutor,
tirando
o
sistema
mecânico do equilíbrio (EFEITO II);
Se os condutores forem posicionados em uma estrutura livre para girar, essedesequilíbrio
será
eliminado
naturalmente,
e^
o
eixo
encontrará
uma
velocidade de regime. Tem-se então a produção de torque eletromagnético
T
a uma velocidade
n
, para alimentar uma carga mecânica;
Se os condutores giram imersos em campo magnético, surgirá uma tensãoinduzida
em
seus
terminais
(EFEITO
I),
denominada
força
contra
eletromotriz, e que terá um impacto no torque e velocidade final de equilíbrio.
Conversão Eletromecânica de Energia
Conclusões:
Os efeitos I e II ocorrem nos dois casos;
O campo magnético é fundamental para a produção do torque(motor) e da tensão induzida (gerador), servindo de interfaceentre os sistemas elétrico e mecânico.
Estrutura Básica das Máquinas Elétricas Rotativas
Estator e rotor separados por um entreferro;
Estator
é a parte fixa da máquina
Rotor
é a parte móvel
O estator e o rotor são constituídos por lâminas de materialferromagnético;VANTAGENS: Laminação:
reduz
correntes
parasitas
no
rotor
e
estator,
aumentando a resistência elétrica (melhoria do rendimento);Material
Ferromagnético:
Aumenta
a
densidade
de
fluxo
magnético na máquina (alta permeabilidade); Diminui o tamanhoda máquina; Diminui a dispersão de fluxo magnético;
Máquinas CC: Características Básicas
O enrolamento de campo é colocado no estator;
O enrolamento de armadura é colocado no rotor;
Como motor, os dois enrolamentos são alimentados em CC, dediversas
maneiras
ou
configurações:
independente,
série,
paralelo e composto (combinações de série e paralelo);
Oferece várias opções para o controle de velocidade comomotor;
Como gerador, o enrolamento de campo é alimentado com CC,produzindo um campo constante sobre a armadura
Máquinas CC: Características Básicas
Máquinas CC^
O estator tem pólos excitados por um ou mais enrolamentos (série e shunt/paralelo/em derivação);
O
enrolamento
de
campo
produz
uma
distribuição
de
fluxo
simétrica em relação ao eixo dos pólos do estator (eixo direto, oueixo d).
Eixo direto ou Eixo
d
Eixo em quadratura ou Eixo
q
Máquinas CC – Tensão Interna
Uma dada seção do condutor (l) ora cruza o pólo norte do estator, ora o pólo sul, estandosujeito a campo magnético variável;
A Tensão induzida total por um par de espiras opostas será:
eab
= Blv + Blv = 2Blv
Como
B
é alternado
e
ab
também será
Na
extremidade
dos
polos
o
fluxo
magnético
diminui
devido
ao
aumento
do
entreferro;
Máquinas CC – Tensão Interna com Ação do Comutador
Os
dois
anéis
são
substituídos
por
dois
segmentos comutadores isolados;
O terminal sob o pólo norte sempre terá polaridade positiva em relação ao terminal dopólo
sul,
e^
a^
tensão
total
induzida
nos
terminais do gerador será unidirecional (CC);
A tensão
gerada
tem alta quantidade de
ripple,
o que é minimizado em máquinas reais
usando
um
número
maior
de
bobinas,
posicionadas em ranhuras ao longo do rotor ecolocadas
em
série
através
dos
segmentos
comutadores.
Máquinas CC – Comutador
O comutador também é fundamental para o funcionamento damáquina CC como motor, uma vez que o torque surge devido àbusca de alinhamento entre os campos do rotor e do estator;
O
comutador
varia
continuamente
a
orientação
do
campo
produzido pela armadura, não permitindo que os dois campos sealinhem e que o torque seja nulo.
Video Motor CC
Máquinas CC – Comutador^
O torque eletromagnético máximo ocorre quando
θ
º^ , ou seja,
quando
os
dois
enrolamentos
tiverem
seus
eixos
magnéticos
defasados de 90
º.
Assim, é desejável que a MCC opere sempre nas condições detorque
máximo.
Isso
é
conseguido
por
meio
de
comutação
adequada.
O sinal negativo da fórmula do torque indica a tendência dealinhamento entre os campos magnéticos do estator e do rotor.
(^ θ
Msen
i
i
T
r s
Máquinas CC – Comutador
A comutação deve ocorrer no eixo central, entre os pólos da armadura (
zona
neutra ou linha magnética neutra
), de forma que o campo produzido na
armadura esteja em quadratura (no eixo q) com o campo produzido no estator,maximizando a produção de torque.
Além disso, nessa posição a comutação é suave (sem faíscas e com perdasmínimas), uma vez que o campo é nulo, e também a tensão induzida (situaçãoideal);