Analise de Motor CC com Retificador Controlado - Calculo de Corrente e Potencia

Figura 2 Variação da Velocidade por Tensão de Armadura e por Corrente de Excitação Desta forma um motor CC do tipo excitação separada é utilizado para acionar uma carga com característica de torque constante O circuito de armadura é excitado por um retificador trifásico de onda completa controlado ou semicontrolado O circuito de campo é conectado a uma fonte de tensão CC de 220V A indutância do circuito de armadura possui grande valor altamente indutivo resultando em corrente sempre contínua A tensão de alimentação do retificador possui um valor eficaz de 127V e a resistência de campo e de armadura iguais a 100Ω e 2Ω respectivamente Quando o ângulo de disparo dos tiristores são ajustados para zero rad α 0 a motor se movimenta com uma velocidade de 1200 rpm e apresenta uma corrente de armadura de 10A Se necessário considere kΦ 14 Vrads Sendo assim para analisar a situação especificada acima discuta e justifique os questionamentos abaixo a Determine o valor médio da corrente e da potência no circuito de armadura quando o ângulo de disparo for alterado para π6 rads b Calcule o valor eficaz da tensão aplicada nos enrolamentos de armadura para a condição dada no item anterior c Calcule a corrente eficaz que percorre em cada tiristor exemplifique apenas um d É possível utilizar o conversor controlado alimentando o circuito de armadura para reduzir a velocidade de operaçã 50 PONTOS EXERCÍCIO 01 Um retificador controlado Figura 01 pode ser conectado diretamente a um motor DC Torque e velocidade podem ser controlados pela corrente de armadura ID Figura 01 Sistema de controle de rotação de um motor CC baseado em retificador controlado O comportamento do motor de corrente contínua quando submetido a variações de corrente no campo ou na armadura pode ser deduzido a partir do seu circuito equivalente obtendo a equação Va Ra Ia kφΩ Normalmente a resistência de armadura tem valor pequeno e se além disso considerarmos uma situação de carga leve ou ainda o motor girando em vazio teremos uma queda de tensão desprezível de maneira que Va kφΩ O controle do motor então é bastante simples em vazio a velocidade é proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional ao valor do fluxo magnético por polo ou seja da corrente de excitação ou corrente de campo A Figura 2 mostra qualitativamente a dependência entre velocidade do rotor Ω e a tensão de armadura Va Bem como a velocidade do rotor Ω e a corrente de excitação Iexc d É possível utilizar o conversor controlado alimentando o circuito de armadura para reduzir a velocidade de operação para 900 rpm Justifique a resposta explicando como e Durante o processo de trabalho ocorreu uma interrupção da alimentação vindo da fonte VB Quais as consequências disto no controle da rotação do motor CC Explique cada situação ilustre se for necessário e explique o acontece em função da tensão média e eficaz na saída 20 PONTOS EXERCÍCIO 02 A maioria dos sistemas eletrônicos precisa de uma fonte de alimentação CC corrente contínua para funcionar corretamente Deste modo os retificadores de tensão são indispensáveis Em redes monofásicas o retificador mais utilizado é o de onda completa O circuito abaixo foi utilizado para acionar de forma básica um motor CC sendo o motor simplificado por uma carga RL Para analisar o projeto de um retificador de onda completa com carga indutiva é importante conhecer a distribuição de corrente e tensão ao longo do circuito Sendo assim considerando o diodo ideal determinar a Desenhe o comportamento forma de onda da corrente no enrolamento secundário b Determinar a corrente e tensão eficaz na carga c A corrente eficaz que percorre o diodo D2 d Considerando a corrente na carga demonstre o fator de ondulação da corrente e Uma descarga atmosférica ocasionou na danificação do diodo D1 Quais as consequências nisso no 30 PONTOS EXERCÍCIO 03 Os veículos elétricos possuem baterias como fonte de energia sendo que estas precisam ser carregadas constantemente Para isso são utilizados carregadores de baterias que podem ser CACC ou CCCC Em ambos os casos é necessário que haja o carregamento de baterias a partir de uma fonte de energia externa Um retificador possui a função de converter uma tensão alternada de entrada para uma tensão contínua na sua saída sendo que ondulação da tensão de saída será proporcional ao número de pulsos da tensão CA refletida no lado CC Assim quanto maior o número de pulsos maior será a qualidade da tensão de saída e melhor será a qualidade da corrente de entrada Estas características facilitam a filtragem e diminuem os elementos passivos empregados Desta forma considerando a necessidade de recarregar a bateria de um carro elétrico assegurando a melhor estabilidade de tensão na carga sem o uso de capacitores projeto um retificador que atenda adequadamente os seguintes requisitos Tensão da rede por fase 127Vrms Tensão de saída 78Vrms DC Corrente de saída 18A DC Considere um comportamento de carga resistiva Ondulação máxima aceitável 3 Veja Figura 2 Ondulação VACVO 003 Figura 2 Ondulação em uma saída retificada 1 Descreve como será projetado um retificador especifico para essa aplicação e qual tipo de retificador será utilizado carregamento de baterias a partir de uma fonte de energia externa Um retificador possui a função de converter uma tensão alternada de entrada para uma tensão contínua na sua saída sendo que ondulação da tensão de saída será proporcional ao número de pulsos da tensão CA refletida no lado CC Assim quanto maior o número de pulsos maior será a qualidade da tensão de saída e melhor será a qualidade da corrente de entrada Estas características facilitam a filtragem e diminuem os elementos passivos empregados Desta forma considerando a necessidade de recarregar a bateria de um carro elétrico assegurando a melhor estabilidade de tensão na carga sem o uso de capacitores projeto um retificador que atenda adequadamente os seguintes requisitos Tensão da rede por fase 127Vrms Tensão de saída 78Vrms DC Corrente de saída 18A DC Considere um comportamento de carga resistiva Ondulação máxima aceitável 3 Veja Figura 2 Ondulação VACVO 003 Figura 2 Ondulação em uma saída retificada 1 Descreve como será projetado um retificador especifico para essa aplicação e qual tipo de retificador será utilizado 2 Apresente as grandezas Corrente e Tensão que cada componente estará submetido 3 Demonstre que a corrente e tensão na saída estão em acordo com o desejado 4 Apresente os cálculos realizados 3