Trabalho de Máquinas Elétricas

MÁQUINAS ELÉTRICAS Ementa Máquinas elétricas de corrente contínua e corrente alternada trifásica princípios de funcionamento e aplicações gerais Bibliografia básica 1 FITZGERALD A E UMANS Stephen KINGSLEY JR Máquinas Elétricas 6 ed Porto Alegre Charles Bookman Companhia 2006 2 DEL TORO Vicent Fundamentos de Máquinas Elétricas Rio de Janeiro LTC Livros Técnicos e Científicos SA 1999 550p 3 KOSOW Irwing L Máquinas Elétricas e Transformadores 15 ed São Paulo Globo 2006 667p Bibliografia complementar 1 CHAPMAN Stephen Electric Machinery Fundamentals 4ed New York MC Graw Hill 2005 2 SEN PC Priciples of Electric Machines and Power Electronics 2nd ed New York Jonh Wiley Sons 1987 613p 3 BIM Edson Máquinas Elétricas e Acionamento 1ª ed Rio de Janeiro Elsevier 2009 455p Questão 1 A característica de magnetização de um gerador shunt acionado na velocidade de 800 rpm pode ser aproximada pela equação 𝐸𝑎 300 𝐼𝑓 2 𝐼𝑓 Na qual 𝐸𝑎 é a fem induzida na armadura e 𝐼𝑓 é a corrente de campo A resistência do enrolado de campo é 100 Ω e o de armadura 04 Ω O efeito da reação de armadura pode ser desprezado a Considerando que a tensão terminal é 220 V quando a corrente de armadura é 140 A e o gerador é acionado a 900 rpm Qual o valor do reostato de campo para esta condição b Considerando perdas rotacionais de 15 kW calcule a potência de saída o rendimento e o torque na entrada do eixo do gerador fornecido pela máquina primária c Considere que a carga será desconectada Encontre a tensão terminal Questão 2 15 pontos Um motor série 130 hp 250 V 500 A foi ensaiado e a curva de magnetização obtida na velocidade de 1300 rpm está apresentada a seguir If A 100 200 300 400 500 600 Ea V 93 163 194 212 220 227 A resistência de armadura é 03 Ω e a de campo série é 003 Ω O enrolamento série tem 10 espiras por polo A fmm desmagnetizante da reação de armadura é de 270 Ae por polo para a corrente nominal e pode ser considerada variando linearmente com a corrente Determinar para corrente de armadura 600 A a a velocidade b a potência interna e c o torque interno Questão 3 Um motor cc de excitação independente 120 V 1100 rpm 90 A Ra 008 Ω aciona uma carga que requer um torque de 300 Nm Quando o motor estiver girando com velocidade nominal ele será freado Não considerar linearidade magnética e desprezar a reação de armadura Represente o circuito para implementação da frenagem por plugging e por frenagem dinâmica e calcule a resistência externa a ser inserida para limitar a corrente à 2 vezes a corrente nominal no início para cada uma das frenagens Compare qualitativamente as frenagens e pondere sobre as vantagens e desvantagens de cada estratégia Determine o Torque inicial para o caso de plugging Questão 4 Faça o esquema de um motor cc indicando a localização dos interpolos e dos enrolamentos de compensação Determine a função desses dois elementos em máquinas de corrente contínua e estabeleça quais as correntes que percorrem os enrolamentos dos interpolos Questão 5 A velocidade dos motores Shunt é quase constante variando pouco com a carga Um reostato de campo pode ser utilizado para o controle de velocidade com um ajuste fino Sem o reostato o motor gira a uma velocidade de pleno campo Um motor shunt gira a 900 rpm sem carga e com reostato de campo na posição zero Este motor terá sua velocidade controlada pelo reostato de campo a Calcule a resistência do reostato de campo para que o motor gire a 950 rpm com corrente de armadura de 25 A A resistência do enrolamento de campo é 95 Ω e a de armadura é 03 Ω Desprezar o efeito da saturação magnética e da reação de armadura b Faça o circuito equivalente Questão 6 Um gerador composto 150 kW 250 V e 400 A com uma ligação em derivação longa tem a resistência de armadura incluindo as escovas de 0025 Ω a resistência de campo em série de 0005 Ω e a curva de magnetização abaixo Há um campo em derivação com 1000 espiras por polo e um campo em série de três espiras por polo O campo em série é ligado de tal modo que uma corrente positiva de armadura produz uma FMM no eixo direto que se soma à do campo em derivação Calcule a tensão de terminal para a corrente nominal de terminal quando a corrente do campo em derivação é de 47 A e a velocidade é 1150 rpm Despreze os efeitos da reação de armadura Questão 7 Explique os princípios de funcionamento de uma máquina elétrica de corrente contínua CC Em sua resposta discuta a função do comutador e como ele influencia a operação da máquina Questão 8 Uma máquina síncrona 3Ф 5 kVA 208 V 4 polos 60 Hz conexão estrela possui resistência de enrolamento do estator desprezível e reatância síncrona de 8 Ω por fase em condições nominais A máquina primeiramente opera como um gerador em paralelo com uma fonte 3Ф 208 V 60 Hz a Determine a tensão de excitação quando a máquina está fornecendo potência ativa nominal com fp 08 atrasado Desenhe o diagrama de fasores para esta condição b Se a corrente de campo aumenta 20 sem alterar as condições encontre a corrente de estator fp e potência reativa fornecida pela máquina Questão 9 Descreva as diferenças principais entre as máquinas elétricas de corrente contínua e as de corrente alternada trifásica em termos de construção e aplicação prática Questão 10 Faça uma breve dissertação comentando sobre os aspectos construtivos das máquinas de indução e seu modelo matemático fazendo o devido paralelo com os transformadores Questão 11 Explique o princípio de funcionamento de um motor de indução trifásico e discuta sua eficiência em comparação com outros tipos de máquinas elétricas Questão 12 Discuta as vantagens e desvantagens do uso de máquinas elétricas de corrente alternada trifásica em aplicações industriais