Resumo de Máquinas Elétricas

Disciplina Máquinas Elétricas e Acionamentos CCE0447 Turma 3001 Curso Bacharel em Engenharia Elétrica Docente DSc Everton Maick R Pessanha Nome Matrícula Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamentos CCE0447 Tabela de Pontuação da Atividade Avaliativa da Disciplina de Máquinas Elétricas e Acionamentos ATIVIDADE AVALIATIVA TEMAS A SEREM ABORDADOS 1 Geradores e motores de corrente alternada destacar os alternadores as perdas e eficiência os motores de indução polifásicos os motores síncronos e monofásicos 2 Dispositivos elétricos de acionamento comando e controle dispositivo de proteção relés de sobrecarga e relé auxiliares características básicas dos dispositivos de partida com disjuntor motor e principais características e categorias dos contatores 3 Dispositivos sensores características e aplicações dos sensores de posição eletromecânicos sensores magnéticos características e aplicações características e aplicações dos sensores indutivos e capacitivos e características e aplicações dos sensores ultrassônicos e ópticos 4 Comandos elétricos partida direta com o esquema de ligação da chave e dimensionamento partida estrelatriângulo partida compensadora e chaves de partida eletrônicas PARTE ESCRITA A parte escrita deve ser dividida em capa introdução desenvolvimento conclusão e referências bibliográficas No mínimo de 20 e no máximo de 25 laudas Será levada em consideração a referência utilizada dos livros base bem como a organização do texto Deve ser entregue em formato Word e em pdf para o email ewertoncosmosyahoocombr e também postar na pasta da disciplina no teams 10 QUESTÕES Duas questões gabarito resolução devem ser entregue ao professor Obs As questões devem ser anexadas à parte escrita e serão avaliadas quanto ao seu grau de dificuldade serão zeradas questões consideradas fracas As questões devem ser provenientes do ENADE e devem ser informados a sua procedência e o ano por exemplo ENADE 2017 Podem ser retiradas de sites ou livros desde que seja respeitada o critério estabelecido de ser do ENADE Neste caso colocar a fonte de onde foi retirada 10 DESAFIO PRÁTICO Responder o Desafio Prático Esta atividade deve ser entregue anexa à parte escrita 10 REFERENCIA BASE QUE DEVE SER UTILIZADA Apenas estes livros devem ser utilizado para a parte escrita AHMED Ashafaq Eletrônica de Potência São Paulo Pearson Prentice Hall 2000 482 p Disponível em httpsplataformabvirtualcombrLeitorPublicacao2380pdf0 Biblioteca virtual institucional Disciplina Máquinas Elétricas e Acionamentos CCE0447 Turma 3001 Curso Bacharel em Engenharia Elétrica Docente DSc Everton Maick R Pessanha Nome Matrícula Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamentos CCE0447 CAMINHA Amadeu C Introdução à proteção dos sistemas elétricos São Paulo Edgard Blucher Ltda 1977 225 p Disponível em httpsplataformabvirtualcombr LeitorPublicacao176459pdf0 Biblioteca virtual institucional FALCONE Aurio Gilberto Eletromecânica transformadores e transdutores transformação eletromecânica de energia máquinas elétricas Vol 1 São Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 257 p Disponível em httpsplataformabvirtualcombr LeitorPublicacao176579pdf0 Biblioteca virtual institucional FALCONE Aurio Gilberto Eletromecânica transformadores e transdutores transformação eletromecânica de energia máquinas elétricas Vol 2 São Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 281 p Disponível em httpsplataformabvirtualcombr LeitorPublicacao176482pdf0 Biblioteca virtual institucional OLIVEIRA Carlos César Barioni de SCHMIDT Hernãn Prieto KAGAN Nelson ROBBA Ernesto João Introdução a sistemas elétricos de potência componentes simétricos 2ª ed São Paulo Edgard Blucher Ltda 2000 485 p Disponível em httpsplataformabvirtualcombrLeitorPublicacao176563pdf0 Biblioteca virtual institucional RASHID Muhammad H Eletrônica de Potência dispositivos circuito e aplicações 4ª ed São Paulo Pearson 2014 874 p Disponível em httpsplataformabvirtual combrLeitorPublicacao10210epub0 Biblioteca virtual institucional SIMONE Gilio Aluisio Conversão Eletromecânica de Energia São Paulo Érica 1999 324 p SIMONE Gilio Aluisio Máquinas de corrente contínua teoria e exercícios São Paulo Érica 2000 325 p SIMONE Gilio Aluisio Máquinas de indução trifásicas teoria e exercícios São Paulo Érica 2000 352 p TOCCI Ronald J WIDMER Neal S MOSS Gregory L Sistemas e digitais princípios e aplicações 11ª ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2011 842 p Disponível em httpsplataformabvirtualcombrLeitorPublicacao2621epub0 Biblioteca virtual institucional DATA DA ENTREGA 17062024 Página 15 Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamento CCE0447 DESAFIO PRÁTICO Disciplina Máquinas Elétricas e Acionamento CCE0447 Curso Bacharel em Engenharia Elétrica Professor DSc Everton Maick R Pessanha Período Data Aluno Valor Nota QUESTÃO 1 Os motores síncronos são fabricados especificamente para atender as necessidades de cada aplicação Devido as suas características construtivas operação com alto rendimento e adaptabilidade em vários tipos de ambiente são utilizados em praticamente todos os segmentos da indústria tais como na petroquímica em compressores recíprocos nos laminadores na indústria siderúrgica entre outros Considerase que um motor síncrono trifásico de 60 Hz possui uma tensão de terminal de 460 V linha e uma corrente de terminal de 120 A com um fator de potência de 095 atrasado A corrente de campo nestas condições de operação é de 47 A e o motor possui uma reatância síncrona de 168 Ω que corresponde 0794 por unidade em uma base trifásica de 460 e 100 kVA Desprezando a resistência da armadura determine a tensão gerada Eaf a indutância mútua Laf entre o campo e a armadura e a potência elétrica de entrada do motor em HP Página 25 Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamento CCE0447 QUESTÃO 2 As diversas combinações de enrolamentos de campo excitados em derivação série ou independentemente fazem com que as máquinas CC sejam caracterizadas por sua versatilidade e por isso podem ser projetadas de modo a apresentar uma grande variedade de características de tensão versus corrente ou de velocidade versus conjugado para operações dinâmicas e em regime permanente A figura abaixo mostra o diagrama de ligações para um motor ou gerador com os sentidos das correntes e com ligação em derivação longa Neste sentido um gerador foi projetado com os seguintes parâmetros potência de 100 kW 250 V e 400 A com uma ligação em derivação longa resistência de armadura com as escovas de 0025 Ω resistência de campo em série de 0005 Ω e com curva de magnetização mostrada na figura abaixo Neste gerador existe ainda um campo em derivação com 1000 espiras por polo e um campo em série de três espiras por polo É importante destacar ainda que ao projetar o gerador foi pensado um campo em série ligado de maneira que uma corrente positiva de armadura produza uma fmm no eixo direito que se soma com o campo em derivação IsIa Desprezando os efeitos da reação de armadura determine a tensão de terminal para a corrente nominal de terminal quando a corrente do campo em derivação é de 47 A e com uma velocidade de 1150 rpm Página 35 Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamento CCE0447 QUESTÃO 3 Considere que um gerador síncrono de oito polos seja acionado por um motor de indução de dois polos conforme o esquema abaixo O gerador alimenta uma carga que está isolada da rede elétrica com frequência de 50 Hz Observouse que a frequência da tensão gerada pela máquina síncrona é igual a 192 Hz Com base nas informações determine o percentual de escorregamento do motor de indução Motor Gerador Carga 50 Hz 192 Hz Página 45 Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamento CCE0447 QUESTÃO 4 Em geral os circuitos de força são comandados por chaves magnéticas automáticas responsáveis por desligar e parar as cargas além de estarem associados aos dispositivos de proteção contra sobrecargas e curtoscircuitos Os sensores magnéticos possuem internamente bobinas que quando alimentadas com sua tensão nominal alteram o estado de seus contatos principais e auxiliares Estes dispositivos são primordiais em um projeto elétrico industrial e para tanto podemos destacar as seguintes considerações Na indústria é fundamental um dispositivo reutilizável de manobra e proteção destinado a comandar e proteger contra sobrecargas dos motores elétricos PORQUE Em possíveis curtoscircuitos e sobrecargas de longa duração protegem as instalações elétricas e para isso possuem contatos que destinamse a promover a sua conexão com os demais dispositivos do circuito sendo posteriormente descartável A respeito dessas asserções assinale a opção correta a As duas asserções são proposições verdadeiras e se referem aos disjuntores industriais e a segunda é uma justificativa correta da primeira b As duas asserções são proposições verdadeiras mas a segunda não é uma justificativa da primeira pois apenas ela está interligada a funcionalidade dos disjuntores c A primeira asserção é uma proposição verdadeira e a segunda uma proposição falsa pois se refere ao relé de proteção d A primeira asserção é uma proposição falsa e a segunda uma proposição verdadeira quando relacionamos com as características dos fusíveis e Tanto a primeira quanto a segunda são proposições falsas pois não se referem aos dispositivos e sensores magnéticos aplicados na indústria Página 55 Profº DSc Everton Maick R Pessanha Máquinas Elétricas e Acionamento CCE0447 QUESTÃO 5 Um aluno elaborou um diagrama de comando e potência para montar no laboratório de máquinas e acionamentos figura abaixo Para tanto ele separou alguns materiais tais como Fusíveis de potência F1 F2 F3 Contator K1 Relé de sobrecarga térmico FT1 Fusíveis de comando F21 F22 Botões de comando S0 S1 e Motor elétrico trifásico M 5CV 220V com corrente nominal In de 13 A com partida Direta regime AC3 tempo de partidaTp de 5s uma a relação IpIn de 70 e fator de serviço FS de 115 Utilizando as informações retiradas do motor bem como a curva tempocorrente média para fusíveis abaixo determine os dimensionamentos do contator relé de sobrecarga térmico e o fusível para a correta seleção dos dispositivos utilizados nos comandos elétricos do motor em serviço Potência Comando Universidade XYZ Faculdade de Engenharia Eletrica Curso de Engenharia Eletrica ATIVIDADE AVALIATIVA Nome do Aluno Matrıcula Disciplina Professor Data Contents Introducao 2 1 Geradores e Motores de Corrente Alternada 3 11 Alternadores 3 12 Motores de Inducao Polifasicos 3 13 Motores Sıncronos 4 14 Motores Monofasicos 4 2 Dispositivos Eletricos de Acionamento Comando e Controle 5 21 Dispositivos de Protecao 5 22 Reles de Sobrecarga e Reles Auxiliares 5 23 Dispositivos de Partida com Disjuntor Motor 6 24 Contatores 6 3 Dispositivos Sensores 7 31 Sensores de Posicao Eletromecˆanicos 7 32 Sensores Magneticos 7 33 Sensores Indutivos e Capacitivos 7 34 Sensores Ultrassˆonicos e Opticos 8 4 Comandos Eletricos 9 41 Partida Direta 9 42 Partida EstrelaTriˆangulo 9 43 Partida Compensadora 9 44 Chaves de Partida Eletrˆonicas 10 Conclusao 11 Referˆencias Bibliograficas 12 1 Introducao Nesta atividade avaliativa serao abordados quatro temas centrais na En genharia Eletrica geradores e motores de corrente alternada dispositivos eletricos de acionamento comando e controle dispositivos sensores e coman dos eletricos Estes topicos sao fundamentais para a formacao e atuacao do engenheiro eletricista permitindo uma compreensao abrangente e aprofun dada das tecnologias e sistemas utilizados na area Os geradores e motores de corrente alternada sao essenciais para a geracao e utilizacao eficiente de energia eletrica Os dispositivos de acionamento comando e controle sao vitais para garantir a operacao segura e eficaz dos sistemas eletricos Os sensores desempenham um papel crucial na automacao e monitoramento de processos industriais Por fim os comandos eletricos permitem a integracao e controle de motores e outros dispositivos eletricos 2 Chapter 1 Geradores e Motores de Corrente Alternada 11 Alternadores Os alternadores convertem energia mecˆanica em energia eletrica em forma de corrente alternada CA Eles sao amplamente utilizados em diversas aplicacoes como usinas de geracao de energia e veıculos automotivos A eficiˆencia dos alternadores e afetada por diversas perdas incluindo perdas eletricas magneticas e mecˆanicas A eficiˆencia e a relacao entre a potˆencia de saıda e a potˆencia de entrada Referˆencia FALCONE Aurio Gilberto Eletromecˆanica transformadores e transdutores transformacao eletromecˆanica de energia maquinas eletricas Vol 1 Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 12 Motores de Inducao Polifasicos Os motores de inducao polifasicos sao populares na industria devido a sua robustez e simplicidade Eles operam baseados no princıpio de inducao eletro magnetica onde um campo magnetico girante induz uma corrente no rotor Referˆencia FALCONE Aurio Gilberto Eletromecˆanica transformadores e transdutores transformacao eletromecˆanica de energia maquinas eletricas Vol 2 Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 3 13 Motores Sıncronos Os motores sıncronos operam em sincronismo com a frequˆencia da rede eletrica sendo utilizados em aplicacoes que requerem velocidade constante e alta precisao Referˆencia SIMONE Gilio Aluisio Maquinas de inducao trifasicas teoria e exercıcios Sao Paulo Erica 2000 14 Motores Monofasicos Os motores monofasicos sao utilizados em aplicacoes de baixa potˆencia como em eletrodomesticos e pequenas maquinas comerciais Eles possuem um unico enrolamento no estator e necessitam de um dispositivo auxiliar para iniciar a rotacao Referˆencia SIMONE Gilio Aluisio Maquinas de corrente contınua teoria e exercıcios Sao Paulo Erica 2000 4 Chapter 2 Dispositivos Eletricos de Acionamento Comando e Controle 21 Dispositivos de Protecao Os dispositivos de protecao como fusıveis disjuntores e dispositivos difer enciais sao essenciais para garantir a seguranca e integridade dos sistemas eletricos Referˆencia CAMINHA Amadeu C Introducao a protecao dos sistemas eletricos Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1977 22 Reles de Sobrecarga e Reles Auxiliares Os reles de sobrecarga protegem motores contra condicoes de sobrecarga en quanto os reles auxiliares sao usados para controle e automacao de circuitos Referˆencia RASHID Muhammad H Eletrˆonica de Potˆencia disposi tivos circuito e aplicacoes 4ª ed Sao Paulo Pearson 2014 5 23 Dispositivos de Partida com Disjuntor Mo tor Estes dispositivos combinam protecao e comando facilitando a instalacao e operacao segura dos motores Referˆencia OLIVEIRA Carlos Cesar Barioni de et al Introducao a sistemas eletricos de potˆencia componentes simetricos 2ª ed Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 2000 24 Contatores Os contatores sao dispositivos eletromecˆanicos utilizados para ligar e desligar circuitos de potˆencia classificados por suas caracterısticas operacionais e de construcao Referˆencia TOCCI Ronald J et al Sistemas e digitais princıpios e aplicacoes 11ª ed Sao Paulo Pearson Prentice Hall 2011 6 Chapter 3 Dispositivos Sensores 31 Sensores de Posicao Eletromecˆanicos Utilizados para detectar a posicao de componentes mecˆanicos como inter ruptores de fim de curso Referˆencia SIMONE Gilio Aluisio Conversao Eletromecˆanica de En ergia Sao Paulo Erica 1999 32 Sensores Magneticos Usam campos magneticos para detectar a posicao ou presenca de objetos sendo amplamente utilizados em automacao Referˆencia FALCONE Aurio Gilberto Eletromecˆanica transformadores e transdutores transformacao eletromecˆanica de energia maquinas eletricas Vol 1 Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 33 Sensores Indutivos e Capacitivos Os sensores indutivos detectam objetos metalicos sem contato enquanto os capacitivos detectam objetos com diferentes propriedades dieletricas Referˆencia SIMONE Gilio Aluisio Maquinas de corrente contınua teoria e exercıcios Sao Paulo Erica 2000 7 34 Sensores Ultrassˆonicos e Opticos Sensores ultrassˆonicos utilizam ondas sonoras para medir distˆancias ou de tectar objetos enquanto os sensores opticos usam luz para deteccoes precisas e rapidas Referˆencia TOCCI Ronald J et al Sistemas e digitais princıpios e aplicacoes 11ª ed Sao Paulo Pearson Prentice Hall 2011 8 Chapter 4 Comandos Eletricos 41 Partida Direta A partida direta e o metodo mais simples de acionar motores eletricos conectandoos diretamente a rede eletrica atraves de uma chave de partida Referˆencia OLIVEIRA Carlos Cesar Barioni de et al Introducao a sistemas eletricos de potˆencia componentes simetricos 2ª ed Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 2000 42 Partida EstrelaTriˆangulo Utilizada para reduzir a corrente de partida dos motores conectandoos ini cialmente em estrela e apos um perıodo de tempo em triˆangulo Referˆencia SIMONE Gilio Aluisio Conversao Eletromecˆanica de En ergia Sao Paulo Erica 1999 43 Partida Compensadora Utiliza autotransformadores para reduzir a tensao aplicada ao motor durante a partida limitando a corrente de partida Referˆencia RASHID Muhammad H Eletrˆonica de Potˆencia disposi tivos circuito e aplicacoes 4ª ed Sao Paulo Pearson 2014 9 44 Chaves de Partida Eletrˆonicas Utilizam dispositivos semicondutores para controlar a tensao e a corrente de partida proporcionando um acionamento suave e eficiente Referˆencia TOCCI Ronald J et al Sistemas e digitais princıpios e aplicacoes 11ª ed Sao Paulo Pearson Prentice Hall 2011 10 Conclusao Os conhecimentos sobre geradores e motores de corrente alternada dispos itivos de acionamento comando e controle sensores e comandos eletricos sao fundamentais para a atuacao eficaz do engenheiro eletricista Eles possi bilitam a compreensao e o desenvolvimento de sistemas eletricos eficientes e seguros essenciais para diversas aplicacoes industriais e comerciais A analise e o estudo aprofundado desses temas contribuem significativamente para a formacao de profissionais capacitados a enfrentar os desafios tecnologicos e inovar no campo da engenharia eletrica 11 Referˆencias Bibliograficas CAMINHA Amadeu C Introducao a protecao dos sistemas eletricos Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1977 225 p Disponıvel em httpsplataforma bvirtualcombrLeitorPublicacao176459pdf0 Biblioteca virtual institucional FALCONE Aurio Gilberto Eletromecˆanica transformadores e transdu tores transformacao eletromecˆanica de energia maquinas eletricas Vol 1 Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 257 p Disponıvel em https plataformabvirtualcombrLeitorPublicacao176579pdf0 Bib lioteca virtual institucional FALCONE Aurio Gilberto Eletromecˆanica transformadores e transdu tores transformacao eletromecˆanica de energia maquinas eletricas Vol 2 Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 1979 281 p Disponıvel em https plataformabvirtualcombrLeitorPublicacao176482pdf0 Bib lioteca virtual institucional OLIVEIRA Carlos Cesar Barioni de SCHMIDT Hernan Prieto KA GAN Nelson ROBBA Ernesto Joao Introducao a sistemas eletricos de potˆencia componentes simetricos 2ª ed Sao Paulo Edgard Blucher Ltda 2000 485 p Disponıvel em httpsplataformabvirtualcombrLeitor Publicacao176563pdf0 Biblioteca virtual institucional RASHID Muhammad H Eletrˆonica de Potˆencia dispositivos circuito e aplicacoes 4ª ed Sao Paulo Pearson 2014 874 p Disponıvel em https plataformabvirtualcombrLeitorPublicacao10210epub0 Bib lioteca virtual institucional SIMONE Gilio Aluisio Conversao Eletromecˆanica de Energia Sao Paulo Erica 1999 324 p SIMONE Gilio Aluisio Maquinas de corrente contınua teoria e ex ercıcios Sao Paulo Erica 2000 325 p SIMONE Gilio Aluisio Maquinas de inducao trifasicas teoria e ex 12 ercıcios Sao Paulo Erica 2000 352 p TOCCI Ronald J WIDMER Neal S MOSS Gregory L Sistemas e digitais princıpios e aplicacoes 11ª ed Sao Paulo Pearson Prentice Hall 2011 842 p Disponıvel em httpsplataformabvirtualcom brLeitorPublicacao2621epub0 Biblioteca virtual institucional 13