Aula 14: Motor CC Composto e Eficiência

MÁQUINAS ELÉTRICAS I Nota O material a seguir é um slide de aula apresentado pelo prof William Caires Silva Amorim como material pedagógico do IFMG dentro de suas atividades curriculares ofertadas em ambiente virtual e presencial de aprendizagem Seu uso cópia e ou divulgação em parte ou no todo por quaisquer meios existentes ou que vierem a ser desenvolvidos somente poderá ser feito mediante autorização expressa deste docente e do IFMG Caso contrário estarão sujeitos às penalidades legais vigentes Aula 14 O Motor CC Composto e Eficiência do Motor CC Prof William Caires Silva Amorim ITBELET040 MÁQUINAS ELÉTRICAS I MÁQUINAS ELÉTRICAS I 3 Sumário Motor CC composto em derivação longa Motor CC composto em derivação curta Fluxo de potência e perdas nas máquinas CC MÁQUINAS ELÉTRICAS I Motor CC composto 4 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Classificação das máquinas de corrente contínua 5 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Motor CC composto 6 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Um motor CC composto é um motor que tem campos em derivação e em série Regra dos pontos também se aplica uma corrente que entra no terminal com marca produz uma força magnetomotriz positiva Composição cumulativa ou aditiva Se a corrente entrar nos terminais com marcas de ambas as bobinas de campo as forças magnetomotrizes resultantes combinamse produzindo uma força magnetomotriz total maior Motor CC composto 7 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Ligação composta longa Ligação composta curta Motor CC composto 8 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Sinal Sinal Conjugado x velocidade de um motor CC composto cumulativo 9 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Com a mesma carga plena nominal Com a mesma velocidade a vazio No motor CC composto cumulativo ou aditivo há uma componente de fluxo que é constante e outra que é proporcional à sua corrente de armadura e portanto à sua carga Conjugado x velocidade de um motor CC composto diferencial 10 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Em um motor CC composto diferencial a força magnetomotriz em derivação e a força magnetomotriz em série subtraemse entre si Isso significa que quando a carga no motor aumenta IA aumenta e o fluxo no motor diminui Entretanto quando o fluxo diminui a velocidade do motor elevase Essa elevação de velocidade causa outro aumento de carga o que por sua vez aumenta Ia e diminui mais o fluxo aumentando novamente a velocidade VELOCIDADE DISPARA É tão ruim que um motor CC composto diferencial não é adequado para nenhuma aplicação Conjugado x velocidade de um motor CC composto diferencial 11 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Para tornar as coisas piores é impossível dar partida a esse motor Nas condições de partida a corrente de armadura e a corrente do campo em série são muito elevadas Tipicamente o motor permanece imóvel ou gira lentamente no sentido errôneo ao mesmo tempo que os enrolamentos queimamse devido à excessiva corrente de armadura Devido aos problemas de estabilidade do motor CC composto diferencial ele quase nunca é usado intencionalmente A análise não linear de motores CC compostos 12 MÁQUINAS ELÉTRICAS I EXEMPLO Um motor CC composto com enrolamentos de compensação 100 HP e 250 V tem uma resistência interna de 004 Ω incluindo o enrolamento em série Há 1000 espiras por polo no enrolamento em derivação e 3 espiras por polo no enrolamento em série A máquina está mostrada na Figura e sua curva de magnetização está mostrada na Figura ao lado A vazio o resistor de campo foi ajustado para que o motor girasse a 1200 rpm As perdas no núcleo as mecânicas e as suplementares podem ser desprezadas A análise não linear de motores CC compostos 13 MÁQUINAS ELÉTRICAS I a Qual é a corrente do campo em derivação dessa máquina a vazio b Se o motor for composto cumulativo qual será sua velocidade quando IA 200 A c Se o motor for composto diferencial qual será sua velocidade quando IA 200 A A análise não linear de motores CC compostos 14 MÁQUINAS ELÉTRICAS I a Qual é a corrente do campo em derivação dessa máquina a vazio A vazio a corrente de armadura é zero de modo que a tensão interna gerada do motor deve ser igual a VT o que significa que deve ser 250 V Da curva de magnetização uma corrente de campo de 5 A produz uma tensão EA de 250 V a 1200 rpm Portanto a corrente do campo em derivação deve ser 5 A A análise não linear de motores CC compostos 15 MÁQUINAS ELÉTRICAS I b Se o motor for composto cumulativo qual será sua velocidade quando IA 200 A A análise não linear de motores CC compostos 16 MÁQUINAS ELÉTRICAS I c Se o motor for composto diferencial qual será sua velocidade quando IA 200 A Controle de velocidade de um motor CC composto cumulativo 17 MÁQUINAS ELÉTRICAS I As técnicas disponíveis para o controle de velocidade de um motor CC composto cumulativo são as mesmas disponíveis para um motor em derivação 1 Mudar a resistência de campo RF 2 Mudar a tensão de armadura VA 3 Mudar a resistência de armadura RA As explicações que descrevem os efeitos da variação de RF ou VA são muito semelhantes às que foram dadas anteriormente para o motor CC em derivação Teoricamente um método semelhante poderia ser usado para controlar o motor CC composto diferencial Esse fato é de pouca relevância porque o motor composto diferencial quase nunca é utilizado Motor CC composto e variação de velocidade 18 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Ligação composta longa Ligação composta curta Fluxo de potência e perdas nas máquinas CC 19 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Eficiência e Perdas 20 A eficiência de uma máquina CC é definida pela equação As perdas que ocorrem nas máquinas CC podem ser divididas em cinco categorias básicas 1 Perdas elétricas ou no cobre perdas RI2 2 Perdas nas escovas 3 Perdas no núcleo 4 Perdas mecânicas 5 Perdas suplementares MÁQUINAS ELÉTRICAS I Perdas nas Máquinas CC 21 Perdas elétricas ou no cobre Perdas nas escovas Perdas no núcleo são as perdas por histerese e por corrente parasita que ocorrem no metal do motor Elas variam com o quadrado da densidade de fluxo B2 e para o rotor com a potência 15 da velocidade de rotação n15 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Perdas nas Máquinas CC 22 Perdas mecânicas As perdas mecânicas em uma máquina CC são as que estão associadas aos efeitos mecânicos Há dois tipos básicos de perdas mecânicas atrito e ventilação Essas perdas variam com o cubo da velocidade de rotação da máquina Perdas suplementares ou variadas Perdas suplementares são aquelas que não podem ser colocadas em nenhuma das categorias anteriores Independentemente de quão cuidadosa é a análise das perdas algumas delas acabam não sendo incluídas em nenhuma categoria Para a maioria das máquinas as perdas suplementares são consideradas por convenção como representando 1 da carga total MÁQUINAS ELÉTRICAS I O diagrama de fluxo de potência 23 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Gerador Motor Perdas nas Máquinas CC Exemplo 24 Um motor CC em derivação de 50 HP 250 V e 1200 rpm tem uma corrente nominal de armadura de 170 A e uma corrente nominal de campo de 5 A Quando seu rotor é travado uma tensão de armadura de 102 V sem as escovas produz uma corrente de 170 A e uma tensão de campo de 250 V produz uma corrente de campo de 5 A Assumese que a queda de tensão nas escovas é 2 V A vazio com a tensão de terminal igual a 240 V a corrente de armadura é igual a 132 V a corrente de campo é 48 A e a velocidade do motor é 1150 rpm a Qual é a potência de saída desse motor em condições nominais b Qual é a eficiência do motor MÁQUINAS ELÉTRICAS I Perdas nas Máquinas CC Exemplo 25 a Qual é a potência de saída desse motor em condições nominais MÁQUINAS ELÉTRICAS I Perdas nas Máquinas CC Exemplo 26 a Qual é a potência de saída desse motor em condições nominais As perdas rotacionais a plena carga são essencialmente equivalentes às perdas rotacionais a vazio porque as velocidades a vazio e a plena carga do motor não diferem muito entre si MÁQUINAS ELÉTRICAS I Perdas nas Máquinas CC Exemplo 27 a Qual é a potência de saída desse motor em condições nominais MÁQUINAS ELÉTRICAS I Perdas nas Máquinas CC Exemplo 28 b Qual é a eficiência do motor MÁQUINAS ELÉTRICAS I Obrigado pela atenção Bons estudos Dúvidas Email williamamorimifmgedubr 29 MÁQUINAS ELÉTRICAS I Aquele que não sabe e não sabe que não sabe é um tolo evitemno Aquele que não sabe e sabe que não sabe é uma criança ensineo Aquele que sabe e não sabe que sabe é um dormente desperteo Aquele que sabe e sabe que sabe é um sábio sigao Provérbio persa