Portfólio Maquinas Eletricas e Acionamento

Público MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Roteiro Aula Prática 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 NOME DA DISCIPLINA MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Unidade U1CONVERSAOELETROMACANICADEENERGIA Aula A4DISPOSITIVOSECIRCUITOSTRANSFORMADORES OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Conhecer sobre os transformadores ideais Saber utilizar os instrumentos de medidas Aplicar os conhecimentos sobre transformadores na ligação desses dispositivos SOLUÇÃO DIGITAL Laboratório Virtual Algetec EXATAS PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG ELÉTRICA POTÊNCIA TRANSFORMADOR ID 976 Os Laboratorios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico da instituição de ensino que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC Nesta plataforma o aluno poderá aprender através de uma linguagem moderna todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Transformador Atividade proposta Analisar os esquemas elétricos e realizar a ligação e a leitura de variáveis de tensão no secundário de um transformador Procedimentos para a realização da atividade Etapa 1 Compreendendo o experimento Acesse o Laboratório Virtual da Algetec a partir do link disponibilizado no seu AVA Faça um 3 Público tour pelos menus das barras laterais para conhecer toda a interface da bancada e do laboratório Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de sistemas e equipamentos reais No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec os simuladores permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos e sistemas elétricos mecânicos e de outras áreas A Figura 1 ilustra uma visão geral sobre o laboratório Figura 1 Visão geral do laboratório de transformadores Fonte Algetec 2024 Utilize a seção Recomendações de Acesso para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab Caso não saiba como manipular o Laboratorio Virtual utilize o Tutorial VirtuaLab presente neste Roteiro Inicie o simulador clicando no botão em destaque como o botão esquerdo do mouse e a tela da Figura 2 será apresentada Observe Figura 2 Tela de início para o vídeo explicativo do simulador de transformador Fonte Algetec 2024 4 Público Observe as instruções exibidas no tutor virtual Nesse ambiente virtual você tem a oportunidade de realizar experimentos práticos de forma segura e controlada replicando situações e configurações que encontrariam em um laboratório físico Na Figura 3 observase um cenário de teste onde o objetivo é realizar as conexões no primário de um transformador para operar em duas tensões diferentes 127 V e 220 V A interface do simulador é intuitiva e interativa apresentando instruções claras para os alunos Um avatar representado por uma figura humana guia o estudante durante o experimento O balão de diálogo indica a tarefa a ser realizada destacando que o aluno deverá fazer as ligações no primário do transformador em duas formas distintas Figura 3 Instruções para conexão do primário de um transformador no simulador Algetec Fonte Algetec 2024 Verifique o vídeo demostrando a ação e quando compreender o funcionamento siga para o próximo passo clicando com o botão esquerdo do mouse na seta indicada A Figura 4 mostra um cenário onde o estudante está prestes a realizar a conexão do primário do transformador para verificar a operação em diferentes tensões A tarefa é fazer a conexão correta usando os terminais e verificar as leituras de tensão no multímetro para garantir que a configuração esteja correta Esta prática ajuda a consolidar os conhecimentos teóricos sobre transformadores e sua aplicação prática O estudante deve conectar os terminais F1 F2 e N ao transformador conforme a tensão desejada 127 V ou 220 V Depois de verificar as conexões e as medições o estudante clica no botão de avanço para prosseguir para a próxima etapa do experimento ou para novas instruções 5 Público Figura 4 Configuração dos terminais e medição de tensão no simulador Algetec Fonte Algetec 2024 Observe o feedback da ação e caso indique um erro realize a ação de maneira correta A Figura 5 mostra um cenário onde o estudante tentou realizar a conexão do primário do transformador mas acabou fazendo uma ligação em curto O simulador detectou o erro e emitiu um aviso para evitar que o problema se repita Figura 5 Correção de conexão em curtocircuito no simulador Algetec Fonte Algetec 2024 6 Público Realize ensaios e verifique o funcionamento Esta atividade prática tem como objetivo ensinar os estudantes a realizar conexões seguras e corretas em transformadores identificando e corrigindo erros comuns como curtocircuitos A interação com o simulador permite um aprendizado seguro e eficiente onde os estudantes podem experimentar e aprender com seus erros sem risco de danos reais Avaliando os resultados Entregar um relatório contendo os prints dos resultados dos acionamentos relatando detalhadamente o funcionamento de cada dispositivo utilizado Sobre o transformador responda 1 Quais são as diferenças nas conexões do primário de um transformador quando operando em 127 V e 220 V 2 Como realizar a adaptação de um transformador para funcionar em uma tensão de 127 V para uma tensão de 220 V no primário Checklist Realizar a ligação do lado primário do transformador Realizar a aferição da tensão no lado secundário Analisar o funcionamento do sistema RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Neste experimento você irá aprender como fazer uma conexão no primário do transformador em 127 V ou 220 V O transformador é um dispositivo elétrico fundamental utilizado para alterar os níveis de tensão em circuitos elétricos permitindo que equipamentos funcionem de maneira eficiente e segura em diferentes ambientes 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 NOME DA DISCIPLINA MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Unidade U3MAQUINASELETRICASROTATIVAS Aula A2FLUXODEPOTENCIAEDESEMPENHODAMAQUINADEINDUCAO OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Conhecer sobre as ligações estrela e triângulo Saber analisar diagramas elétricos Aplicar os conhecimentos sobre o fluxo de potência nos motores elétricos SOLUÇÃO DIGITAL Laboratório Virtual Algetec EXATAS PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG ELÉTRICA POTÊNCIA MOTOR TRIFÁSICO 6 TERMINAIS ID 978 Os Laboratorios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico da instituição de ensino que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC Nesta plataforma o aluno poderá aprender através de uma linguagem moderna todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Motor de indução trifásico Atividade proposta Analisar esquemas elétricos e realizar a ligação das bobinas de motores de indução Procedimentos para a realização da atividade Acesse o Laboratório Virtual Algetec a partir do link disponibilizado no seu AVA Os motores de corrente alternada AC também conhecidos como motores de indução ou trifásico são os motores 3 Público mais utilizados na indústria quando comparados com os motores monofásicos em função de suas vantagens como por exemplo distribuição padrão em instalações por corrente alternada vida útil e simplicidade Os motores trifásicos podem ter 2 4 6 12 ou mais terminais sempre em números pares dependendo da quantidade de bobinas enroladas Os mais comuns são os de 6 e 12 terminais Nesse simulador você irá aprender como fazer a conexão dos cabos do motor trifásico de 6 terminais para alimentação em 220 V e em 380 V Faça um tour pelos menus das barras laterais para conhecer toda a interface da bancada e do laboratório Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de sistemas e equipamentos reais No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec os simuladores permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos e sistemas elétricos mecânicos e de outras áreas A Figura 1 ilustra uma visão geral sobre o laboratório de motores elétricos Confira Figura 1 Visão geral do laboratório de motores trifásicos Fonte Algetec 2024 Utilize a seção Recomendações de Acesso para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab Caso não saiba como manipular o Laboratorio Virtual utilize o Tutorial VirtuaLab presente neste Roteiro Inicie o simulador clicando no botão em destaque como o botão esquerdo do mouse e a tela da Figura 2 será apresentada Observe 4 Público Figura 2 Tela de início para o video explicativo do simulador de motor trifásico de 6 terminais Fonte Algetec 2024 Observe as instruções exibidas no tutor virtual A Figura 3 ilustra uma captura de tela do simulador de laboratório virtual da Algetec mostrando um ambiente prático onde o objetivo é realizar a ligação de um motor trifásico em duas configurações distintas 220 V e 380 V No centro da imagem Figura 4 há um motor trifásico representado em azul Este motor é o objeto principal da atividade prática e será configurado para operar nas tensões de 220 V e 380 V À direita do motor há um painel de controle com um botão verde que será utilizado para ligar e desligar o motor durante a atividade prática No canto superior direito há dois cadernos de anotações com etiquetas 220 V e 380 V Estes cadernos contêm as instruções ou diagramas de conexão para cada uma das tensões especificadas ajudando o estudante a realizar as conexões corretas Figura 3 Instruções para ligação do motor trifásico em 220 V e 380 V no simulador Algetec Fonte Algetec 2024 5 Público Verifique o vídeo demostrando a ação e quando compreender o funcionamento siga para o próximo passo clicando com o botão esquerdo do mouse na seta indicada A Figura 4 ilustra que o estudante realizou corretamente a ligação do motor trifásico conforme as instruções fornecidas O motor está operando corretamente indicando que a configuração de ligação está adequada Esta atividade prática permite ao estudante aprender a realizar conexões seguras e funcionais em motores trifásicos entendendo como as diferentes configurações de tensão afetam o funcionamento do motor Figura 4 Motor trifásico configurado e operacional no simulador Algetec Fonte Algetec 2024 Observe o feedback da ação e caso indique um erro realize a ação de maneira correta A Figura 5 é uma captura de tela do simulador de laboratório virtual da Algetec mostrando um cenário onde ocorreu um erro durante a configuração do motor trifásico resultando na queima do motor A imagem destaca os elementos principais envolvidos na atividade prática e a mensagem de feedback do simulador No centro da imagem Figura 6 está o motor trifásico representado em azul Devido a uma configuração incorreta o motor foi queimado À direita do motor há um painel de controle com um botão verde Este painel é utilizado para ligar e desligar o motor No canto superior direito há cadernos de anotações com etiquetas 220 V e 380 V Estes cadernos contêm as instruções ou diagramas de conexão para cada uma das tensões especificadas O caderno aberto indica que a configuração atual é para 220 V sugerindo que o erro pode ter ocorrido ao tentar operar o motor em uma configuração incorreta 6 Público Este feedback imediato é uma parte crucial do processo de aprendizagem pois permite que os estudantes identifiquem e corrijam seus erros em um ambiente seguro e controlado O objetivo é ensinar a importância de realizar as conexões de forma correta e compreender as consequências de uma configuração inadequada Ao final da atividade o estudante deve ser capaz de configurar corretamente o motor trifásico garantindo sua operação segura e eficiente Figura 5 Feedback do simulador após queima do motor trifásico devido a configuração incorreta Fonte Algetec 2024 Realize ensaios e verifique o funcionamento Avaliando os resultados Entregar um relatório contendo os prints dos resultados dos acionamentos relatando detalhadamente o funcionamento de cada dispositivo utilizado Sobre o motor de indução responda 1 Quais são as cores padrão dos fios de alimentação em uma conexão trifásica de 220 V 2 Para ligar um motor trifásico em uma tensão de 380 V quais devem ser as medidas de segurança a serem consideradas durante a instalação Checklist Realizar a ligação para tensão 220V Realizar a ligação para tensão 380V e 7 Público Analisar o funcionamento do sistema RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Neste experimento você irá aprender como fazer ligações do motor trifásico de duas formas distintas em 220 V e em 380 V Além disso irá comprender o fluxo de potência para a conversão eletromecânica de energia em um motor de indução trifásico Um motor de indução trifásico é um tipo de motor elétrico que opera com corrente alternada trifásica Ele é composto por um estator que possui enrolamentos trifásicos e um rotor que ao girar cria um campo magnético induzido Este tipo de motor é essencial na indústria devido à sua capacidade de operar de forma confiável e eficiente convertendo energia elétrica em energia mecânica Assim você irá explorar duas configurações principais de ligação dos motores trifásicos a ligação em estrela Y e a ligação em triângulo Δ Na ligação em estrela Y as extremidades dos enrolamentos do motor são conectadas em um ponto comum formando um circuito de estrela Esta configuração é geralmente utilizada para operar em tensões mais altas como 380 V A ligação em estrela permite uma distribuição equilibrada da tensão sendo comum em motores que precisam iniciar com uma corrente de partida reduzida Já na ligação em triângulo Δ as extremidades dos enrolamentos são conectadas para formar um circuito fechado semelhante a um triângulo Esta configuração é utilizada para operar em tensões mais baixas como 220 V A ligação em triângulo proporciona uma maior corrente de partida e é adequada para aplicações onde é necessário um torque de partida elevado 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 NOME DA DISCIPLINA MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Unidade U3MAQUINASELETRICASROTATIVAS Aula A4GERADOREMOTORDECORRENTECONTINUA OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Modelar e simular um motor de corrente contínua Saber analisar o comportamento transitório do motor de corrente contínua Aplicar os conhecimentos sobre o motor de corrente contínua SOLUÇÃO DIGITAL Scilab O Scilab é um software de código aberto para computação numérica amplamente utilizado em engenharia ciência e matemática Um de seus módulos mais poderosos é o Xcos que oferece uma plataforma gráfica para modelagem e simulação de sistemas dinâmicos Com Xcos os usuários podem criar modelos utilizando diagramas de blocos o que facilita a visualização das interações entre os componentes do sistema O software inclui diversas bibliotecas de blocos pré definidos abrangendo áreas como operações matemáticas sinais controle digital componentes elétricos e mecânicos A interface gráfica intuitiva do Xcos permite arrastar e soltar blocos conectar componentes e ajustar parâmetros interativamente Após a construção do modelo é possível executar simulações para analisar o comportamento do sistema ao longo do tempo com resultados apresentados em gráficos detalhados Integrado completamente ao Scilab o Xcos aproveita as capacidades avançadas de cálculo e análise do Scilab tornandose uma ferramenta essencial para a modelagem e simulação em diversas áreas da engenharia e ciência O download do software pode ser feito no link a seguir httpswwwscilaborgdownload PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Modelagem de motor CC Atividade proposta Construir um modelo de um motor CC no ambiente Xcos do Scilab O modelo será estruturado em um diagrama de blocos que representa a função de transferência do motor CC incluindo os componentes e parâmetros necessários para a simulação 3 Público Procedimentos para a realização da atividade Etapa 1 Configuração Inicial Abra o Scilab e inicie o Xcos A Figura 1 mostra a tela inicial do Scilab um software de cálculo numérico utilizado para simulação e modelagem de sistemas dinâmicos O Scilab é amplamente utilizado em engenharia e outras áreas científicas para análises complexas Na imagem Figura 1 a interface do Scilab está aberta exibindo o console de comandos onde o usuário pode interagir com o software O prompt de comando do console contém a instrução para iniciar o Xcos um módulo gráfico do Scilab que permite a criação de diagramas de blocos para simulações A instrução Digite xcos no prompt de comando e pressione enter está destacada em vermelho indicando ao usuário como iniciar o Xcos O Xcos é uma ferramenta poderosa para modelagem e simulação de sistemas dinâmicos incluindo motores de corrente contínua sistemas de controle e outros dispositivos eletromecânicos Esta etapa inicial é fundamental para configurar o ambiente de trabalho no Scilab e começar a construir o diagrama de blocos necessário para a simulação do motor CC Figura 1 Iniciando o Xcos no Scilab Fonte Scilab 2024 Crie um novo diagrama no Xcos para modelar o motor CC A Figura 2 mostra a interface do Xcos um módulo do software Scilab utilizado para a criação de diagramas de blocos necessários para a modelagem e simulação de sistemas dinâmicos como um motor de corrente contínua CC À esquerda observase o Navegador de paleta Xcos que lista diversos blocos de função comumente usados em simulações incluindo blocos para entradas operações matemáticas sistemas contínuos e discretos entre outros À direita a janela principal do Xcos está aberta e pronta para a criação de um novo diagrama Esta tela em branco é onde o usuário arrastará e soltará os blocos necessários para modelar o motor CC Este processo envolve a seleção e a interconexão de diferentes blocos funcionais que representam os componentes e a dinâmica do motor permitindo simular seu comportamento sob várias condições operacionais 4 Público Figura 2 Criando um novo diagrama no Xcos para modelar o Motor CC Fonte Scilab 2024 Etapa 2 Construção do Modelo Para construir o modelo devese utilizar os seguintes dados do motor CC para a simulação são eles Tensão terminal 220V Torque da carga 15 Nm Resistência de armadura 𝑅𝐴 2 Ω Indutância de armadura 𝐿𝐴 001 H Constante K 032 Momento de inércia J001 kgm² e Coeficiente de atrito B001 Nm rad s O modelo que você deverá simular está ilustrado na Figura 3 Esta por sua vez mostra um diagrama de blocos no Xcos utilizado para a simulação do comportamento de um motor de corrente contínua CC Este modelo representa a configuração que será simulada para estudar a resposta do motor em diferentes condições de operação 5 Público Figura 3 Modelo de simulação do Motor CC no Xcos Fonte Scilab 2024 Para montar esse modelo vamos seguir alguns passos Então vamos lá Tensão terminal insira uma fonte de tensão contínua de 220 V para representar a tensão terminal do motor A Figura 4 mostra as instruções e os passos necessários para montar o modelo de simulação de um motor de corrente contínua CC no Xcos utilizando o Scilab A atividade envolve a inserção de uma fonte de tensão contínua de 220 V para representar a tensão terminal do motor À esquerda a interface do Navegador de paleta Xcos exibe diversos blocos comumente usados O bloco CONSTm é destacado e selecionado para representar a fonte de tensão constante À direita o diagrama de blocos do Xcos está aberto e o bloco CONSTm foi arrastado para a área de trabalho Uma janela popup intitulada Solicitação de múltiplos valores do permite ao usuário definir os parâmetros do bloco Neste caso o valor constante foi definido como 220 para representar uma tensão de 220 V 6 Público Figura 4 Inserindo a fonte de tensão contínua de 220 V no Xcos Fonte Scilab 2024 Bloco somador a Figura 5 mostra o processo de inserção de um bloco somador no Xcos para modelar o motor de corrente contínua CC À esquerda a interface do Navegador de paleta Xcos exibe várias categorias de blocos com destaque para a categoria Operações matemáticas Dentro dessa categoria o bloco SUMMATION é selecionado para ser adicionado ao diagrama de blocos À direita o diagrama de blocos do Xcos está aberto e o bloco SUMMATION foi arrastado para a área de trabalho sendo posicionado ao lado do bloco de tensão contínua de 220 V inserido anteriormente Figura 5 Inserindo o bloco somador no diagrama de blocos do Xcos Fonte Scilab 2024 7 Público Circuito de Armadura adicione um bloco de função de transferência A Figura 6 ilustra o processo de adição de um bloco de função de transferência no Xcos para modelar o circuito de armadura de um motor de corrente contínua CC À esquerda na interface do Navegador de paleta Xcos a categoria Sistema de tempo contínuo está selecionada exibindo blocos relacionados a sistemas contínuos O bloco de função de transferência 11s é destacado para ser adicionado ao diagrama de blocos À direita o diagrama de blocos do Xcos mostra o bloco de função de transferência posicionado ao lado do bloco somador previamente inserido Uma janela popup intitulada Solicitação de múltiplos valores do permite ao usuário definir os parâmetros do bloco de função de transferência Os parâmetros inseridos são Numerador n 1 e Denominador d 2001s que representam a função de transferência Figura 6 Adicionando o bloco de função de transferência no Xcos para modelar o circuito de armadura Fonte Scilab 2024 Corrente de Armadura IA utilize um conector para ligar a saída do circuito da armadura à constante construtiva 032 que multiplica a corrente de armadura para gerar o torque eletromagnético Tm conforme mostra a Figura 7 8 Público Figura 7 Adicionando o bloco de ganho no Xcos Fonte Scilab 2024 Torque de Carga Tc inclua um bloco de soma onde o torque de carga de 15 Nm será subtraído do torque eletromagnético Rotor Mecânico adicione um bloco de função de transferência para modelar a dinâmica do rotor mecânico Velocidade Mecânica w conecte a saída do rotor mecânico a um bloco de saída para monitorar a velocidade mecânica do motor Assim monte o sistema diagrama de blocos apresentado na Figura 8 a seguir Figura 8 Diagrama de blocos da MCC no Xcos Fonte Scilab 2024 9 Público Insira um clock para a base de tempo A Figura 9 mostra o processo de inserção de um bloco de clock no Xcos para definir a base de tempo da simulação de um motor de corrente contínua CC À esquerda no Navegador de paleta Xcos a categoria Fontes está selecionada e o bloco CLOCKc é destacado para ser adicionado ao diagrama À direita o diagrama de blocos do Xcos exibe o modelo completo do motor CC com o bloco de clock adicionado à extremidade direita do diagrama A mensagem Insira um clock para a base de tempo orienta o usuário sobre a importância de definir a base de tempo para a simulação O bloco de clock é essencial para controlar o tempo de execução e a sincronização dos blocos durante a simulação Figura 9 Inserindo o bloco de clock no Xcos para definir a base de tempo Fonte Scilab 2024 Configure o tempo de simulação Para isso realize os ajustes solicitados na Figura 10 Figura 10 Ajuste da base de tempo de simulação Fonte Scilab 2024 10 Público Execute a simulação e observe a resposta do motor CC A Figura 11 mostra o exemplo de um resultado da simulação do comportamento da velocidade mecânica A curva no gráfico mostra que a variável rapidamente aumenta e se estabiliza indicando que o motor atinge um estado estável após um curto período de tempo Figura 11 Resultado da simulação velocidade do motor CC no Xcos Fonte Scilab 2024 Monitore a corrente de armadura IA o torque útil Tm Tc e a velocidade mecânica w ao longo do tempo Etapa 3 Análise dos resultados Registre os resultados da simulação incluindo gráficos das variáveis monitoradas Analise o comportamento do motor em termos de resposta transitória e regime permanente Avaliando os resultados Entregar um relatório contendo os prints da tela do Xcos mostrando a configuração inicial do diagrama de blocos e os resultados obtidos Sobre a modelagem do motor de corrente contínua responda 1 Como a variação da tensão terminal afeta a velocidade mecânica do motor CC 2 Qual é o impacto do torque de carga na resposta do motor 3 De que maneira os parâmetros das funções de transferência influenciam a estabilidade e o desempenho do motor 11 Público Checklist Realizar a construção do modelo Realizar a configuração dos blocos e Analisar o funcionamento do sistema RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Neste experimento você irá utilizar o Xcos um módulo do software Scilab para simular o comportamento de um motor de corrente contínua CC Os motores CC são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais devido à sua capacidade de controle preciso de velocidade e torque A simulação no Xcos permite que você visualize e compreenda os princípios fundamentais do funcionamento de um motor CC incluindo a dinâmica de rotação resposta a variações de carga 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 NOME DA DISCIPLINA MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Unidade U4PRINCIPIOSDEACIONAMENTOSDEMOTORESELETRICOS Aula A4APLICACAODASPARTIDASINDIRETAS OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Conhecer sobre os acionamentos de motores de indução Analisar diagramas elétricos de acionamentos Aplicar os conhecimentos sobre acionamentos na implementação de partidas de motores de indução SOLUÇÃO DIGITAL Laboratório Virtual Algetec EXATAS PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG ELÉTRICA ACIONAMENTO DE MOTORES ID 173 Os Laboratorios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico da instituição de ensino que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC Nesta plataforma o aluno poderá aprender através de uma linguagem moderna todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Acionamento de motores de indução Atividade proposta Analisar esquemas elétricos para executar o acionamento de uma partida direta e de uma partida estrelatriângulo 3 Público Procedimentos para a realização da atividade Etapa 1 Compreendendo o experimento Acesse o Laboratório Virtual Algetec a partr do link disponibilizado no seu AVA Esses laboratórios virtuais são projetados para complementar o ensino teórico com práticas simuladas permitindo que os estudantes realizem experimentos em um ambiente controlado e seguro A Algetec oferece uma ampla gama de práticas roteirizadas que seguem o plano pedagógico das instituições de ensino garantindo uma alta fidelidade aos experimentos realizados em equipamentos físicos Com isso é possível que os alunos desenvolvam habilidades práticas e teóricas de maneira integrada Faça um tour pelos menus das barras laterais para conhecer toda a interface da bancada e do laboratório Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de sistemas e equipamentos reais No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec os simuladores permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos e sistemas elétricos mecânicos e de outras áreas A Figura 1 ilustra uma visão geral sobre o laboratório de acionamento de motores elétricos Observe Figura 1 Visão geral do laboratório de acionamento de motores elétricos Fonte Algetec 2024 Dos passos 1 ao 5 você vai aprender as principais interações que podem ser feitas durante a realização dos experimentos Estes passos vão te fornecer as informações necessárias para que você utilize este laboratório virtual com facilidade criando familiaridade com diversos instrumentos de medidas elétricas A tela inicial do experimento pode ser observada na Figura 2 Você pode selecionar no canto superior esquerdo as opções de câmera definindo o ponto de vista que você terá do experimento 4 Público Figura 2 Visualização geral da bancada de acionamento Fonte Algetec 2024 Dica Durante a realização do experimento você pode alterar entre as câmeras disponíveis para observar melhor o circuito que você está montando Na parte superior direita da tela inicial do experimento é possível visualizar os esquemáticos dos circuitos a serem montados a caixa de anotações e as configurações do experimento Acesse a opção Esquemáticos conforme mostra a Figura 3 Figura 3 Acesso aos esquemáticos de acionamento Fonte Algetec 2024 Observe o esquemático na janela ilustrada na Figura 4 Ele mostra um dos circuitos que serão montados durante o experimento 5 Público Figura 4 Exemplo de esquemático de acionamento elétrico Fonte Algetec 2024 Dica Existem diversos esquemáticos que serão utilizados durante a realização do experimento Para visualizar os outros esquemáticos disponíveis clique com o botão esquerdo no botão destacado em vermelho na imagem acima Etapa 2 Montando um acionamento de uma partida direta Vamos utilizar o esquemático 6 como exemplo As conexões realizadas devem seguir o circuito proposto Vamos utilizar a câmera livre para montar o circuito Neste esquemático você pode observar a presença do circuito de comando e do circuito de força Você vai montar primeiro o circuito de força conforme a Figura 5 As ligações neste passo serão apresentadas em partes e ao final deste passo será exibido o circuito completo Dica Sempre verifique se as conexões que você está realizando estão de acordo com o esquemático Clique no botão conector da fase R da alimentação trifásica 6 Público Figura 5 Montagem do circuito de potência Fonte Algetec 2024 Importante Note que cada conector possui uma letra ou número de identificação na imagem acima as setas indicam as entradas dos fusíveis diazed eles são usados para que você possa identificar mais facilmente o conector Nas instruções do experimento essas identificações serão apresentadas entre parênteses Observe que os conectores que podem ser conectados com a fase R da alimentação mudaram de coloração Essa indicação vai te ajudar na montagem do circuito Após clicar na fase R da alimentação clique na entrada 1 do fusível diazed localizado mais à esquerda conforme mostra a Figura 6 7 Público Figura 6 Ligação do dispositivo de proteção Fonte Algetec 2024 Observe que um cabo de conexão está realizando a ligação entre os pontos definidos anteriormente Conecte a fase S da alimentação trifásica com a entrada 1 do fusível diazed do meio Conecte a fase T da alimentação trifásica com a entrada 1 do fusível diazed localizado mais à direita conforme mostra a Figura 7 Figura 7 Conexão trifásica dos dispositivos de proteção Fonte Algetec 2024 8 Público Observe que as conexões foram realizadas da forma esperada Seguindo a montagem do esquemático 6 o contator vai ser conectado ao circuito de força Conecte as saídas 2 dos fusíveis diazed com as entradas 1L1 3L2 e 5L3 do contator conforme mostra a Figura 8 Figura 8 Ligação do contator Fonte Algetec 2024 Observe a Figura 8 e verifique se você realizou as conexões da forma adequada Conecte as saídas 2T1 4T2 e 6T3 do contator com as entradas 1L1 3L2 e 5L3 do relé de sobrecarga respectivamente conforme mostra a Figura 9 9 Público Figura 9 Ligação do relé de sobrecarga Fonte Algetec 2024 Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada Antes de conectar o relé de sobrecarga ao motor você deve realizar o fechamento do motor de indução trifásico Os fechamentos podem ser em estrela ou em delta Você pode lembrar das diferenças entre estrela e delta lendo o sumário teórico deste laboratório virtual O fechamento neste caso será em delta Você pode seguir as instruções de ligações no módulo do motor Dica Utilize a câmera do motor para realizar estas conexões Conecte V1 com U2 W1 com V2 e U1 com W2 conforme mostra a Figura 10 10 Público Figura 10 Ligação das bobinas em delta Fonte Algetec 2024 Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada Agora você pode conectar a saída do relé de sobrecarga com o motor com fechamento em delta Conecte as saídas 2T1 4T2 e 6T3 do relé de sobrecarga com U1 V1 e W1 do motor conforme mostra a Figura 11 Figura 11 Ligação do relé de sobrecarga às bobinas do motor Fonte Algetec 2024 11 Público Observe a imagem acima Figura 11 e verifique se você realizou as conexões da forma adequada A última ligação deste circuito de força é o aterramento do motor Conecte o terra também conhecido como ground da alimentação trifásica com o terra presente no módulo do motor Perceba que o cabo de ligação do terra é verde A ligação completa do circuito de força presente no esquemático 6 pode ser visto na Figura 12 Figura 12 Finalização do circuito de comando Fonte Algetec 2024 Realizando a montagem do diagrama de comando o circuito do esquemático 6 está pronto e o motor de indução trifásico poderá ser operado utilizando os botões do laboratório virtual As ligações neste passo serão apresentadas em partes Então ao final deste passo será exibido o circuito completo Conecte as fases R e S da alimentação trifásica com as entradas do disjuntor bipolar conforme mostra a Figura 13 12 Público Figura 13 Conexão da alimentação trifásica com as entradas do disjuntor bipolar Fonte Algetec 2024 Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada No esquemático 6 você pode observar 3 ramos entre as saídas do disjuntor Você vai realizar a montagem desses ramos da esquerda para a direita O primeiro ramo é onde estão localizados os botões de acionamento e a bobina do contator enquanto nos outros dois ramos você pode encontrar as lâmpadas de sinalização que são acionadas quando certas condições ocorrem no circuito de acionamento do motor Conecte a saída da esquerda fase R protegida do disjuntor com a entrada 1 do botão de emergência Conecte a saída 2 do botão de emergência com a entrada 1 do botão desliga Conecte a saída 2 de botão desliga com a entrada 1 do botão liga conforme mostra a Figura 14 13 Público Figura 14 Ligações do circuito de comando Fonte Algetec 2024 Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada Conecte a saída 2 do botão liga com a entrada 95NC do relé de sobrecarga Conecte a saída 96NC do relé de sobrecarga com a entrada A1 do contator Conecte a saída A2 do contator com a saída da direita fase S protegida do disjuntor conforme mostra a Figura 15 14 Público Figura 15 Conexão do contato auxiliar do relé de sobrecarga Fonte Algetec 2024 Para concluir as ligações do primeiro ramo é necessário realizar a conexão do contato selo Faça a ligação entre o contato 13NO do contator com a entrada 1 do botão liga Faça a ligação entre o contato 14NO do contator com a saída 2 do botão liga Desta forma o primeiro ramo foi conectado Agora você vai realizar a montagem do segundo e terceiro ramos No segundo ramo é utilizada a lâmpada de sinalização h0 esta lâmpada permanecerá acionada enquanto o motor estiver em funcionamento Já no terceiro ramo é utilizada a lâmpada de sinalização h1 esta lâmpada permanecerá acionada enquanto o relé de sobrecarga estiver atuando Diante destas informações é necessário seguir as seguintes etapas 15 Público Faça a ligação da saída da esquerda fase R protegida do disjuntor com o contato 53NO do contator Faça a ligação do contato 54NO do contator com a entrada 1 da lâmpada de sinalização h0 Faça a ligação da saída 2 da lâmpada de sinalização h0 com a saída da direita fase S protegida do disjuntor Faça a ligação da saída da esquerda fase R protegida do disjuntor com o contato 97NO do relé de sobrecarga Faça a ligação do contato 98NO do relé de sobrecarga com a entrada 1 da lâmpada de sinalização h1 Faça a ligação saída 2 da lâmpada de sinalização h1 com a saída da direita fase S protegida do disjuntor Agora que você conseguiu realizar a montagem tanto do diagrama de força quanto do diagrama de comando você pode concluir a montagem do circuito de acionamento do motor A montagem completa seguindo o esquemático 6 pode ser visto na Figura 16 Este circuito é amplamente utilizado para realizar o acionamento de motores de indução trifásicos na indústria Com ele você poderá dar a partida do motor por um botão liga e desativar o motor por um botão desliga Além disso é utilizado o botão de emergência que interrompe o circuito caso o operador detecte alguma anomalia durante a operação do motor Tanto no circuito de comando quanto no circuito de força estão presentes dispositivos de proteção que são utilizados no ambiente industrial 16 Público Figura 16 Circuito final para partida direta Fonte Algetec 2024 Etapa 3 Montando um acionamento de uma partida estrelatriângulo Nessa etapa será utilizado o esquemático 8 Conecte o terminal R do módulo 2 ao terminal 1 do fusível NH 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre os terminais conforme mostra a Figura 17 Conecte o terminal S e T aos terminais 1 dos fusíveis NH 2 e 3 respectivamente Conecte o terminal 2 do fusível NH 1 ao terminal 1L1 do contator 1 17 Público Figura 17 Ligação dos fusíveis NH Fonte Algetec 2024 Conecte os terminais 2 dos fusíveis 2 e 3 aos terminais 3L2 e 5L3 do contator 1 respectivamente Conecte o terminal 2T1 do contator 1 ao terminal 1L1 do contator 3 Conecte os terminais 4T2 e 6T3 do contator 1 aos terminais 3L2 e 5L3 do contator 3 respectivamente Conecte o terminal 2T1 do contator 1 ao terminal 1L1 do relé de sobrecarga Conecte os terminais 4T2 e 6T3 do contator 1 aos terminais 3L2 e 5L3 do relé de sobrecarga respectivamente Conecte os terminais 2T1 4T2 e 6T3 do relé de sobrecarga aos terminais U1 V1 e W1 do motor respectivamente conforme mostra a Figura 18 Figura 18 Ligação do circuito de potência ao motor Fonte Algetec 2024 18 Público Conecte o terminal U2 do motor no terminal 4T2 do contator 3 conforme mostra a Figura 19 Figura 19 Conexão das bobinas do motor Fonte Algetec 2024 Conecte os terminais V2 e W2 do motor nos terminais 6T3 e 2T1 do contator 3 respectivamente Realize o aterramento do motor conectando o fioterra do módulo 2 com o fioterra do motor Conecte os terminais 2T1 4T2 e 6T3 do contator 3 nos mesmos terminais do contator 2 Conecte o terminal 1L1 do contator 2 nos terminais 3L2 e 5L3 do mesmo contator de acordo com a Figura 20 Figura 20 Montagem do circuito de potência Fonte Algetec 2024 19 Público Monte o circuito de comando Para isso siga o esquema de ligação de potência e comando e obtenha o acionamento estrelatriângulo da Figura 21 Figura 21 Circuito final para partida estrelatriângulo 20 Público Fonte Algetec 2024 Realize ensaios e verifique o funcionamento Avaliando os resultados Entregar um relatório contendo os prints dos resultados dos acionamentos relatando detalhadamente o funcionamento de cada dispositivo utilizado Sobre o acionamento estrelatriângulo responda 1 Qual é a principal vantagem de utilizar o método de acionamento estrelatriângulo em motores de indução trifásicos e como ele contribui para a redução da corrente de partida 2 Quais são os critérios técnicos e as condições operacionais que determinam a escolha entre um acionamento estrelatriângulo e outros métodos de partida como o uso de soft starters ou inversores de frequência 3 Como a transição de estrela para triângulo é gerenciada em um sistema de controle automatizado e quais são os possíveis problemas que podem surgir durante essa transição Checklist Realizar a montagem do circuito de força potência da partida direta Realizar a montagem do circuito de comando da partida direta Analisar o funcionamento do sistema de acionamento Realizar a montagem do circuito de força potência da partida estrelatriângulo Realizar a montagem do circuito de comando da partida estrelatriângulo e Analisar o funcionamento do sistema de acionamento RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Neste experimento você vai fazer a montagem e análise de circuitos utilizados no ambiente industrial verificando o funcionamento dos principais componentes envolvidos no acionamento 21 Público de um motor de indução em estrelatriângulo Este método de partida é amplamente utilizado devido à sua eficiência em reduzir a corrente de partida e minimizar o impacto nas redes elétricas Dentre os componentes principais que serão utilizados podemos destacar contatores dispositivos de comutação que permitem a conexão e desconexão dos enrolamentos do motor entre as configurações estrela e triângulo relés de sobrecarga protegem o motor contra correntes excessivas que podem causar danos e temporizadores controlam o tempo durante o qual o motor permanece na configuração estrela antes de mudar para triângulo 202 CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA THIAGO RELATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Relatório 1 Dispositivos e Circuitos Transformadores Relatório 2 Fluxo de Potência e Desempenho da Máquina de Indução Relatório 3 Gerador e Motor de Corrente Contínua Relatório 4 Aplicação de Partidas Indiretas 202 THIAGO RELATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Relatório de aula prática apresentado à disciplina de Maquinas Elétricas e Aciona mentos do curso de Engenharia Elétrica como requisito parcial para obtenção de nota 1 Sumário 1 Atividade 1 Dispositivos e Circuitos Transformado res2 2 Atividade 2 Fluxo de Potência e Desempenho da Máquina de Indução9 3 Atividade 3 Gerador e Motor de Corrente Contínua16 4 Atividade 4 Aplicação de Partidas Indiretas24 2 1 Atividade 1 Dispositivos e Circuitos Transformado res 11 Introdução Os transformadores são dispositivos elétricos fundamentais utilizados para alterar os níveis de tensão em circuitos elétricosUm problema comum em instalações indus triais e residenciais é a variação na tensão de alimentação da rede que no Brasil é padronizada em 127 V ou 220 V Para que um mesmo equipamento possa operar nessas duas realidades utilizamse transformadores com enrolamento primário duplo dual voltage Esta atividade prática aborda diretamente este problema O objetivo é analisar e executar em um ambiente de simulação a correta ligação do enrolamento primário de um transformador monofásico para operação em 127 V configuração paralelo e 220 V configuração série O foco é demonstrar como a reconfiguração do primário permite manter a tensão de saída no secundário 12V ou 24V constante indepen dentemente da tensão de entrada 12 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando a plataforma de laboratório virtual Alge tec especificamente o simulador POTÊNCIA TRANSFORMADOR A metodologia consistiu em acessar o ambiente identificar os componentes fonte transformador e multímetro e seguir as instruções do tutor virtual para executar as duas configurações de ligação 127 V e 220 V e subsequentemente aferir as tensões resultantes no secundário com o multímetro 13 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes componentes 3 virtuais disponibilizados na bancada Algetec Fonte de Alimentação CA com saídas F1 F2 e Neutro 4 Transformador Monofásico com primário duplo 127V220V e secundário com tap 12V24V Multímetro digital para aferição de tensão CA Cabos de conexão tipo banana 14 Procedimentos A montagem do circuito guiada pelo simulador envolveu duas configurações dis tintas Ligação em 127 V Paralelo Para operar na menor tensão 127 V os dois enro lamentos primários do transformador foram ligados em paralelo Isso foi feito conectando F1 de um enrolamento com F1 do outro e F2 de um enrolamento com F2 do outro A fonte de 127 V foi então aplicada a esses pontos comuns Ligação em 220 V Série Para operar na maior tensão 220 V os dois enrolamen tos primários foram ligados em série Isso é feito conectando F2 de um enrola mento com F1 do segundo enrolamento fechando um jumper A fonte de 220 V foi então aplicada nos terminais restantes F1 do primeiro enrolamento e F2 do segundo Em ambas as configurações após a ligação do primário foi utilizado o multímetro virtual para realizar a aferição da tensão no lado secundário nos terminais 0V12V e 0V24V 15 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise dos circuitos obtidos na prática a partir da correta montagem do primário e a 5 medição do secundá rio conforme descrito abaixo Ligação em 127 V Paralelo Para essa ligação as conexões no primário do trans formador são configuradas em paralelo F1 com F1 F2 com F2 e conectadas à fonte de 127 V F1 e N 6 Medição em 127 V Nessa etapa o multímetro está conectado aos terminais do se cundário ex 0V e 12V indicando a tensão de saída correta 12 V Ligação em 220 V Série Para essa ligação as conexões no primário configuradas em série F2 de um lado conectado a F1 do outro e conectadas à fonte de 220 V F1 e F2 Medição em 220 V Por fim a ultima medição mostra o multímetro nos mesmos ter minais do secundário 0V e 12V indicando a mesma tensão de saída aprox 12 V comprovando a eficácia da adaptação A execução da simulação foi bemsucedida pois o multímetro indicou a mesma tensão de saída em ambos os casos validando a teoria O simulador também aler tou sobre ligações incorretas como o curtocircuito demonstrando a importância da correta identificação dos terminais Resolução das questões 1 Quais são as diferenças nas conexões do primário de um transformador quando operando em 127 V e 220 V A diferença é que a ligação em 127 V exige que os enrolamentos primários estejam em paralelo fazendo com que cada um deles receba os 127 V da fonte A ligação em 220 V exige que os enrolamentos estejam em série fazendo com que a tensão de 220 V da fonte seja dividida entre eles 110 V para cada 2 Como realizar a adaptação de um transformador para funcionar em uma ten são de 127 V para uma tensão de 220 V no primário A adaptação é feita desfa zendo a ligação paralela e refazendo a ligação em série Ao ligar em série a tensão total aplicada 220 V é dividida garantindo que cada enrolamento individual receba a tensão para a qual foi projetado neste caso 110 V mantendo assim a correta re lação de transformação e 7 consequentemente a tensão nominal de 12 V ou 24 V no secundário 8 16 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível aplicar os conhecimentos sobre transformadores na ligação de um dispositivo com primário duplo adaptandoo para as tensões de 127 V e 220 V O objetivo de utilizar os instrumentos de medida foi alcançado pela aferição da tensão no secundário com o multímetro o que permitiu validar o funcionamento de ambas as configurações Concluise que a atividade foi bem sucedida em demonstrar na prática como a configuração série para 220 V ou paralelo para 127 V do primário permite ao transformador manter a tensão de saída desejada 9 2 Atividade 2 Fluxo de Potência e Desempenho da Máquina de Indução 21 Introdução Os motores de indução trifásicos são os mais utilizados na indústria devido à sua simplicidade e vida útil Um desafio comum é que a rede elétrica pode fornecer di ferentes níveis de tensão como 220 V ou 380 V Para que o mesmo motor opere eficientemente em ambas as tensões é necessário reconfigurar seus enrolamentos Esta atividade prática aborda este problema utilizando um motor de 6 terminais O objetivo é conhecer e aplicar os conhecimentos sobre as ligações estrela Y e triângulo que são os métodos de fechamento utilizados para as tensões mais altas 380 V e mais baixas 220 V respectivamente 22 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando a plataforma de laboratório virtual Alge tec especificamente o simulador POTÊNCIA MOTOR TRIFÁSICO 6 TERMINAIS A metodologia consistiu em acessar o ambiente identificar os componentes motor de 6 terminais botoeira e seguir as instruções do tutor virtual para executar as duas configurações de ligação 220 V e 380 V Subsequentemente o motor foi acionado em cada configuração para analisar o funcionamento do sistema 23 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes componentes virtuais disponibilizados na bancada Algetec 10 Fonte de Alimentação Trifásica L1 L2 L3 Motor de Indução Trifásico com 6 terminais Botoeira Painel de controle com botão verde Cabos de conexão tipo banana 11 24 Procedimentos A montagem do circuito guiada pelo simulador envolveu a reconfiguração da caixa de bornes do motor para duas configurações distintas Ligação em 220 V Triângulo Para operar na menor tensão 220 V as bobinas do motor foram ligadas em triângulo Delta Isso foi feito conectando os termi nais U1 com W2 V1 com U2 e W1 com V2 As fases da rede L1 L2 L3 foram conectadas aos pontos U1 V1 e W1 Ligação em 380 V Estrela Para operar na maior tensão 380 V as bobinas do motor foram ligadas em estrela Y Isso foi feito conectando os terminais U2 V2 e W2 juntos fechando o ponto comumda estrela As fases da rede L1 L2 L3 foram então conectadas aos terminais U1 V1 e W1 Em ambas as configurações após a ligação o motor foi acionado pelo painel de controle para verificar o funcionamento do sistema 25 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise dos circui tos obtidos na prática a partir da correta montagem das bobinas do motor conforme descrito abaixo Ligação 220 V Triângulo A captura exibe as conexões na caixa de bornes do mo tor configuradas em triângulo São visíveis os jumpersconectando U1W2 V1U2 e W1V2 e as linhas de alimentação L1 L2 L3 conectadas a U1 V1 W1 Operação 220 V A captura mostra o motor em funcionamento girando após o acio namento pelo botão verde validando a ligação Ligação 380 V Estrela A captura exibe as conexões na caixa de bornes 12 configura das em estrela Y São visíveis os jumpersconectando U2 V2 e W2 juntos e as linhas de alimentação L1 L2 L3 conectadas a U1 V1 W1 Operação 380 V A captura mostra o motor em funcionamento girando após o acio namento comprovando a eficácia da adaptação para 380 V 13 A execução da simulação foi bemsucedida pois o motor operou corretamente em ambas as ligações Um motor 220380V possui bobinas projetadas para 220V Na ligação Triângulo 220 V cada bobina recebe a tensão de linha 220 V Na ligação Estrela 380 V cada bobina recebe a tensão de fase 380V 3 que é 220 V Em ambos os casos a tensão na bobina é a mesma garantindo o fluxo de potência correto O simulador também alertou sobre ligações incorretas exibindo a mensagem Você queimou o motorcite 972 reforçando a importância da ligação correta Resolução das questões 1 Quais são as cores padrão dos fios de alimentação em uma conexão trifásica de 220 V Embora o Roteiro 2 não especifique um padrão o Roteiro 4 Partida Direta ilustra o padrão utilizado na bancada cabos na cor Vermelha para as fases R S T do circuito de força potência cite 1603 1610 cabos na cor Azul para o circuito de comando cite 1695 e um cabo Verde para o aterramentocite 1674 2 Para ligar um motor trifásico em uma tensão de 380 V quais devem ser as medidas de segurança a serem consideradas durante a instalação A principal medida de segurança é garantir que o fechamento das bobinas seja o correto para a tensão ou seja a ligação em estrela Y O roteiro demonstra que aplicar 380 V em uma configuração incorreta triângulo resulta na queima do motor Além desta os circuitos de acionamento detalhados no Roteiro 4 exigem dispositivos de prote ção essenciais como fusíveis disjuntores um relé de sobrecarga para proteger o motor contra correntes excessivas e um botão de emergência 26 Conclusão 14 Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível analisar os diagramas elétricos e aplicar os conhecimentos sobre as ligações estrela Y e triângulo O objetivo de compreender o fluxo de potência foi alcançado ao se verificar que o motor opera corretamente em ambas as tensões 220 V e 380 V desde que a ligação correta seja aplicada Triângulo para 220 V Estrela para 380 V Concluise que a 15 atividade foi bemsucedida em demonstrar na prática os dois métodos de fechamento de um motor de 6 terminais 16 3 Atividade 3 Gerador e Motor de Corrente Contínua 31 Introdução Motores de Corrente Contínua CC são amplamente utilizados em aplicações in dustriais que exigem controle preciso de velocidade e torque Diferente das máquinas CA o comportamento dinâmico transitório do motor CC é um fator crítico para o seu controle O problema central desta prática não é a montagem física mas a análise do comportamento do motor quando submetido a uma tensão de entrada e a uma carga mecânica Esta atividade prática aborda a modelagem e simulação de um motor CC O ob jetivo é utilizar o software Scilab e seu módulo Xcos para construir um diagrama de blocos que representa a função de transferência do motor permitindo analisar seu comportamento transitório e de regime permanente 32 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando o software de computação numérica Sci lab versão 552 ou similar e seu módulo gráfico Xcos A metodologia consistiu em iniciar o Scilab carregar o ambiente Xcos e construir um diagrama de blocos baseado nas equações dinâmicas funções de transferência do motor CC Após a montagem do modelo a simulação foi executada para gerar gráficos da resposta do motor ao longo do tempo 33 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes materiaissoftware e parâmetros de simulação Software Scilab com módulo Xcos Bloco de Fonte Constante Tensão terminal 220 V 17 Bloco de Fonte Constante Torque da carga 15 Nm 2001s 001001s 18 Bloco de Função de Transferência Circuito de Armadura RA 2Ω LA 0 01H Bloco de Função de Transferência Dinâmica do Rotor J 0 01kgm2 B 0 01Nmrads Bloco de Ganho Constante K 032 Blocos de Soma Osciloscópio CSCOPE e Clock CLOCKc 34 Procedimentos A construção do modelo no Xcos foi realizada com base no diagrama proposto no roteiro seguindo uma sequência lógica de montagem e configuração dos blocos Inicialmente inseriuse um bloco de fonte constante CONSTm configurado para fornecer uma tensão de 220 V representando a tensão de entrada VT Essa ten são foi aplicada a uma malha de soma SUMMATION responsável por calcular a diferença entre a tensão de entrada e a força contraeletromotriz FCEM Em seguida a saída desse somador foi conectada a um bloco de função de trans ferência CLR definido pela expressão 1 que representa a dinâmica do circuito de armadura e fornece como saída a corrente IA Essa corrente foi então multiplicada por um ganho GAINF de 032 correspondente à constante de proporcionalidade K resultando no torque eletromagnético Tm desenvolvido pelo motor Na etapa seguinte implementouse uma segunda malha de soma para a determi nação do torque resultante Nessa malha o torque de carga Tc representado por uma constante de 15 Nm foi subtraído do torque eletromagnético Tm obtendose a diferença de torque aplicada ao eixo do rotor O resultado dessa operação foi aplicado a uma nova função de transferência CLR modelada por 1 que representa a dinâmica do rotor e 19 fornece como saída a velocidade angular ω A velocidade obtida foi conectada a um osciloscópio CSCOPE possibilitando a visualização do comportamento dinâmico do sistema ao longo da simulação Além disso o sinal de velocidade foi realimentado por meio de um ganho de 032 gerando a força contraeletromotriz FCEM que fecha a malha de tensão no somador inicial garantindo o funcionamento do sistema em regime de realimentação 20 Por fim adicionouse ao modelo um bloco de relógio CLOCKc utilizado para controlar o tempo de execução da simulação O tempo final de integração foi configu rado para 30 segundos assegurando a observação completa da resposta transitória e do regime permanente do sistema 35 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise do diagrama de blocos montado e no gráfico de velocidade gerado pela simulação Diagrama de Blocos Montado A captura exibe o modelo completo no Xcos com o bloco de tensão 220V os somadores as duas funções de transferência ar madura e rotor os ganhos de 032 o torque de carga de 15 a realimentação feedback da velocidade e o osciloscópio CSCOPE Gráfico de Velocidade Saída A captura exibe o gráfico gerado pelo CSCOPE O eixo Y representa a velocidade ω e o eixo X o tempo em segundos O gráfico mostra a velocidade partindo do zero subindo rapidamente resposta transitória e após aproximadamente 15 segundos estabilizandose em um valor constante regime permanente de aproximadamente 325 rads A execução da simulação foi bemsucedida O gráfico de saída demonstrou o comportamento dinâmico de um motor CC uma fase transitória onde a inércia e a indutância são superadas seguida de um regime permanente onde o torque do motor se iguala ao torque da carga Resolução das questões 1 Como a variação da tensão terminal afeta a velocidade mecânica do motor CC A tensão terminal 220 V é a fonte de alimentação do sistema Em regime 21 permanente a velocidade do motor é diretamente proporcional à tensão de armadura Portanto se a tensão terminal fosse aumentada ex 240 V a velocidade de estabi lização regime permanente do motor seria maior Se fosse diminuída a velocidade final seria menor 22 2 Qual é o impacto do torque de carga na resposta do motor O torque de carga 15 Nm é a força mecânica que o motor precisa vencer Ele atua como uma subtração direta do torque eletromagnético gerado Se o torque de carga fosse aumentado ex 20 Nm a velocidade de estabilização regime permanente do motor seria menor Se o torque de carga fosse zero a velocidade seria a máxima possível velocidade a vazio 3 De que maneira os parâmetros das funções de transferência influenciam a estabilidade e o desempenho do motor Os parâmetros das funções de transfe rência definem o comportamento transitório Circuito de Armadura RA LA Define a constante de tempo elétrica τe LARA Ela determina a rapidez com que a corrente de armadura IA reage a mudanças Rotor Mecânico J B Define a constante de tempo mecânica τm JB Ela determina a rapidez com que a velocidade ω reage a mudanças no torque inércia e atrito Juntos esses parâmetros ditam o tempo que o motor leva para sair do repouso e atingir o regime permanente além de influenciarem a magnitude do pico de corrente na partida 36 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível modelar e simular um motor de corrente contínua utilizando o ScilabXcos identificando os blocos que re presentam os parâmetros físicos da máquina resistência indutância inércia etc O objetivo de analisar o comportamento transitório e de regime permanente foi al cançado através da visualização do gráfico de velocidade Concluise que a 23 atividade foi bemsucedida em demonstrar como um modelo de simulação é usado para prever o desempenho de um motor CC sob diferentes condições de carga e alimentação 24 4 Atividade 4 Aplicação de Partidas Indiretas 41 Introdução Motores de indução trifásicos MIT apesar de sua robustez e amplo uso industrial apresentam um problema significativo uma corrente de partida inrush que pode ser de 6 a 8 vezes superior à corrente nominal de operação Esse pico de corrente pode causar quedas de tensão indesejadas na rede elétrica afetando outros equipamentos além de gerar estresse mecânico no motor e na carga Esta atividade prática aborda este problema comparando dois métodos de aci onamento a Partida Direta e a Partida EstrelaTriângulo O objetivo é analisar os diagramas elétricos de força e de comando e aplicar os conhecimentos sobre acio namentos para implementar uma partida indireta estrelatriângulo que visa reduzir a corrente de partida do motor 42 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando a plataforma de laboratório virtual Alge tec especificamente o simulador ACIONAMENTO DE MOTORES ID 173 A me todologia consistiu em seguir rigorosamente os diagramas esquemáticos fornecidos Esquemático 6 para Partida Direta e Esquemático 8 para Partida EstrelaTriângulo e montar fisicamente os circuitos de força potência e de comando lógica na bancada virtual utilizando os cabos de conexão 43 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes componentes virtuais disponibilizados na bancada Algetec Fonte de Alimentação Trifásica R S T N Terra 25 Fusíveis Diazed e NH Disjuntor Bipolar para o circuito de comando Contatores K1 K2 K3 26 Relé de Sobrecarga Relé Temporizador para a partida EstrelaTriângulo Botoeiras Liga NA Desliga NF Emergência NF Lâmpadas de Sinalização h0 h1 Motor de Indução Trifásico 6 terminais 44 Procedimentos A atividade foi dividida na montagem de dois circuitos distintos ambos guiados pelos esquemáticos da plataforma A primeira montagem foi a da Partida Direta Es quemático 6 O circuito de força foi montado conectando as fases R S T aos fusíveis Diazed cujas saídas foram ligadas ao contator K1 terminais 1L1 3L2 5L3 A sa ída de K1 2T1 4T2 6T3 foi conectada ao Relé de Sobrecarga e a saída deste foi ligada aos bornes U1 V1 W1 do motor previamente fechado em Triângulo O cir cuito de comando foi alimentado pelas fases R e S pósdisjuntor criando uma lógica de acionamento que passava pelo botão de Emergência NF Botoeira Desliga NF Botoeira Liga NA contato 95NC do Relé de Sobrecarga e por fim à bobina A1 do contator K1 Um contato de selo13NA14NO de K1 foi ligado em paralelo com a Botoeira Liga para manter o contator energizado A bobina A2 de K1 foi ligada à Fase S fechando o comando A segunda e principal montagem foi a da artida EstrelaTriângulo Esquemático 8 O circuito de força utilizou três contatores K1 Principal K2 Triângulo e K3 Estrela A rede RST alimentou K1 e a saída de K1 alimentou os bornes U1 V1 W1 do motor Os bornes U2 V2 W2 do motor foram conectados tanto a K3 que os curtocircuitava para a partida em estrela quanto a K2 que os realimentava às fases U1 V1 W1 para a configuração em 27 triângulo O circuito de comando foi projetado para que ao pressionar Liga o sistema energizasse simultaneamente K1 Principal K3 Estrela e o Relé Temporizador KT Após o tempo ajustado KT comutava seus contatos desligando K3 abrindo a estrela e ligando K2 fechando o triângulo Foram utilizados contatos auxiliares NF de K2 e K3 para garantir o intertravamento elétrico impedindo que ambos fossem ligados ao mesmo tempo 28 45 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise dos circuitos obtidos na prática a partir da correta montagem dos circuitos de força e comando para as duas partidas conforme descrito abaixo Partida Direta Montada A captura exibe o circuito do Esquemático 6 montado mos trando a correta ligação do circuito de força R S T Fusíveis K1 Relé Motor e do circuito de comando Botoeiras Selo K1 Bobina A1 Partida EstrelaTriângulo Montada A captura exibe o circuito do Esquemático 8 montado muito mais complexo mostrando os três contatores K1 K2 K3 o Relé Temporizador KT e os intertravamentos elétricos entre K2 e K3 Operação Estrela A captura mostra o sistema no instante da partida T0s Os contatores K1 Principal e K3 Estrela estão acionados e o motor está acele rando Operação Triângulo A captura mostra o sistema após o tempo de comutação T5s O contator K3 está desligado e os contatores K1 Principal e K2 Triângulo es tão acionados O motor está em regime permanente A execução da simulação foi bemsucedida A Partida EstrelaTriângulo demons trou sua função o motor partiu em uma configuração Estrela e após um tempo comutou para outra Triângulo A discussão foca na vantagem disso ao partir em Es trela a tensão aplicada em cada bobina do motor é reduzida para Vlinha 3 o que reduz a corrente de partida da rede para aproximadamente 13 do valor que ocorreria na Partida Direta Resolução das questões 1 Qual é a principal vantagem de utilizar o método de acionamento estrela triângulo em motores de indução trifásicos e como ele contribui para a 29 redução da corrente de partida A principal vantagem é a redução da corrente de partida para aproximadamente 13 do seu valor nominal partida direta Ele contribui para isso ao iniciar o motor na configuração estrela Y Nessa configuração a tensão aplicada 30 sobre cada bobina é a tensão de fase VF VL 3 que é 58 da tensão de linha Como a corrente é proporcional à tensão essa redução diminui drasticamente o pico de corrente exigido da rede elétrica 2 Quais são os critérios técnicos e as condições operacionais que determinam a escolha entre um acionamento estrelatriângulo e outros métodos de partida como o uso de soft starters ou inversores de frequência A EstrelaTriângulo é escolhida por ser uma solução robusta de baixo custo e eficaz na redução da corrente de partida sendo ideal para motores que partem a vazio ou com pouca carga pois o torque de partida também é reduzido para 13 Softstarters ou inversores são escolhidos quando A rampa de aceleração precisa ser suave e controlada Softstarter O torque de partida precisa ser ajustado Softstarter A queda de corrente da EstrelaTriângulo ainda é muito abrupta Softstarter É necessário controlar a velocidade do motor em regime permanente Inversor de Frequência 3 Como a transição de estrela para triângulo é gerenciada em um sistema de controle automatizado e quais são os possíveis problemas que podem surgir durante essa transição A transição é gerenciada por um Relé Temporizador No circuito de comando ao ligar os contatores K1 Principal e K3 Estrela são aciona dos e o temporizador começa a contar Após o tempo ajustado suficiente para o motor atingir 80 da velocidade o temporizador comuta seus contatos ele desliga K3 abrindo a estrela e liga K2 fechando o triângulo O principal problema que pode surgir é o tranco mecânico e o pico de corrente na transição que ocorrem no breve instante em que o motor está desligadoK3 abriu K2 ainda não fechou antes de ser reenergizado na configuração triângulo 31 46 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível analisar e implementar diagramas de acionamento complexos comparando a Partida Direta com a Partida 32 Indireta EstrelaTriângulo A atividade exigiu a correta identificação e ligação de múl tiplos componentes contatores relés temporizador e a compreensão da lógica do intertravamento elétrico O objetivo de aplicar conhecimentos sobre partidas indiretas foi alcançado Conclui se que a atividade foi bemsucedida em demonstrar na prática como o método Estrela Triângulo reduz a corrente de partida sendo uma solução essencial para acionamento de motores de média e grande potência na indústria CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA THIAGO RELATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Relatório 1 Dispositivos e Circuitos Transformadores Relatório 2 Fluxo de Potência e Desempenho da Máquina de Indução Relatório 3 Gerador e Motor de Corrente Contínua Relatório 4 Aplicação de Partidas Indiretas 2025 THIAGO RELATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS Relatório de aula prática apresentado à disciplina de Maquinas Elétricas e Aciona mentos do curso de Engenharia Elétrica como requisito parcial para obtenção de nota 2025 Sumário 1 Atividade 1 Dispositivos e Circuitos Transformadores 2 11 Introdução 2 12 Metodologia 2 13 Materiais 2 14 Procedimentos 3 15 Resultados e Discussões 3 16 Conclusão 5 2 Atividade 2 Fluxo de Potência e Desempenho da Máquina de Indução 6 21 Introdução 6 22 Metodologia 6 23 Materiais 6 24 Procedimentos 7 25 Resultados e Discussões 7 26 Conclusão 8 3 Atividade 3 Gerador e Motor de Corrente Contínua 10 31 Introdução 10 32 Metodologia 10 33 Materiais 10 34 Procedimentos 11 35 Resultados e Discussões 12 36 Conclusão 13 4 Atividade 4 Aplicação de Partidas Indiretas 14 41 Introdução 14 42 Metodologia 14 43 Materiais 14 44 Procedimentos 15 45 Resultados e Discussões 16 46 Conclusão 17 1 1 Atividade 1 Dispositivos e Circuitos Transformado res 11 Introdução Os transformadores são dispositivos elétricos fundamentais utilizados para alterar os níveis de tensão em circuitos elétricosUm problema comum em instalações indus triais e residenciais é a variação na tensão de alimentação da rede que no Brasil é padronizada em 127 V ou 220 V Para que um mesmo equipamento possa operar nessas duas realidades utilizamse transformadores com enrolamento primário duplo dual voltage Esta atividade prática aborda diretamente este problema O objetivo é analisar e executar em um ambiente de simulação a correta ligação do enrolamento primário de um transformador monofásico para operação em 127 V configuração paralelo e 220 V configuração série O foco é demonstrar como a reconfiguração do primário permite manter a tensão de saída no secundário 12V ou 24V constante indepen dentemente da tensão de entrada 12 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando a plataforma de laboratório virtual Alge tec especificamente o simulador POTÊNCIA TRANSFORMADOR A metodologia consistiu em acessar o ambiente identificar os componentes fonte transformador e multímetro e seguir as instruções do tutor virtual para executar as duas configurações de ligação 127 V e 220 V e subsequentemente aferir as tensões resultantes no secundário com o multímetro 13 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes componentes virtuais disponibilizados na bancada Algetec Fonte de Alimentação CA com saídas F1 F2 e Neutro 2 Transformador Monofásico com primário duplo 127V220V e secundário com tap 12V24V Multímetro digital para aferição de tensão CA Cabos de conexão tipo banana 14 Procedimentos A montagem do circuito guiada pelo simulador envolveu duas configurações dis tintas Ligação em 127 V Paralelo Para operar na menor tensão 127 V os dois enro lamentos primários do transformador foram ligados em paralelo Isso foi feito conectando F1 de um enrolamento com F1 do outro e F2 de um enrolamento com F2 do outro A fonte de 127 V foi então aplicada a esses pontos comuns Ligação em 220 V Série Para operar na maior tensão 220 V os dois enrolamen tos primários foram ligados em série Isso é feito conectando F2 de um enrola mento com F1 do segundo enrolamento fechando um jumper A fonte de 220 V foi então aplicada nos terminais restantes F1 do primeiro enrolamento e F2 do segundo Em ambas as configurações após a ligação do primário foi utilizado o multímetro virtual para realizar a aferição da tensão no lado secundário nos terminais 0V12V e 0V24V 15 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise dos circuitos obtidos na prática a partir da correta montagem do primário e a medição do secundá rio conforme descrito abaixo Ligação em 127 V Paralelo Para essa ligação as conexões no primário do trans formador são configuradas em paralelo F1 com F1 F2 com F2 e conectadas à fonte de 127 V F1 e N 3 Medição em 127 V Nessa etapa o multímetro está conectado aos terminais do se cundário ex 0V e 12V indicando a tensão de saída correta 12 V Ligação em 220 V Série Para essa ligação as conexões no primário configuradas em série F2 de um lado conectado a F1 do outro e conectadas à fonte de 220 V F1 e F2 Medição em 220 V Por fim a ultima medição mostra o multímetro nos mesmos ter minais do secundário 0V e 12V indicando a mesma tensão de saída aprox 12 V comprovando a eficácia da adaptação A execução da simulação foi bemsucedida pois o multímetro indicou a mesma tensão de saída em ambos os casos validando a teoria O simulador também aler tou sobre ligações incorretas como o curtocircuito demonstrando a importância da correta identificação dos terminais Resolução das questões 1 Quais são as diferenças nas conexões do primário de um transformador quando operando em 127 V e 220 V A diferença é que a ligação em 127 V exige que os enrolamentos primários estejam em paralelo fazendo com que cada um deles receba os 127 V da fonte A ligação em 220 V exige que os enrolamentos estejam em série fazendo com que a tensão de 220 V da fonte seja dividida entre eles 110 V para cada 2 Como realizar a adaptação de um transformador para funcionar em uma ten são de 127 V para uma tensão de 220 V no primário A adaptação é feita desfa zendo a ligação paralela e refazendo a ligação em série Ao ligar em série a tensão total aplicada 220 V é dividida garantindo que cada enrolamento individual receba a tensão para a qual foi projetado neste caso 110 V mantendo assim a correta re lação de transformação e consequentemente a tensão nominal de 12 V ou 24 V no secundário 4 16 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível aplicar os conhecimentos sobre transformadores na ligação de um dispositivo com primário duplo adaptandoo para as tensões de 127 V e 220 V O objetivo de utilizar os instrumentos de medida foi alcançado pela aferição da tensão no secundário com o multímetro o que permitiu validar o funcionamento de ambas as configurações Concluise que a atividade foi bemsucedida em demonstrar na prática como a configuração série para 220 V ou paralelo para 127 V do primário permite ao transformador manter a tensão de saída desejada 5 2 Atividade 2 Fluxo de Potência e Desempenho da Máquina de Indução 21 Introdução Os motores de indução trifásicos são os mais utilizados na indústria devido à sua simplicidade e vida útil Um desafio comum é que a rede elétrica pode fornecer di ferentes níveis de tensão como 220 V ou 380 V Para que o mesmo motor opere eficientemente em ambas as tensões é necessário reconfigurar seus enrolamentos Esta atividade prática aborda este problema utilizando um motor de 6 terminais O objetivo é conhecer e aplicar os conhecimentos sobre as ligações estrela Y e triângulo que são os métodos de fechamento utilizados para as tensões mais altas 380 V e mais baixas 220 V respectivamente 22 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando a plataforma de laboratório virtual Alge tec especificamente o simulador POTÊNCIA MOTOR TRIFÁSICO 6 TERMINAIS A metodologia consistiu em acessar o ambiente identificar os componentes motor de 6 terminais botoeira e seguir as instruções do tutor virtual para executar as duas configurações de ligação 220 V e 380 V Subsequentemente o motor foi acionado em cada configuração para analisar o funcionamento do sistema 23 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes componentes virtuais disponibilizados na bancada Algetec Fonte de Alimentação Trifásica L1 L2 L3 Motor de Indução Trifásico com 6 terminais Botoeira Painel de controle com botão verde Cabos de conexão tipo banana 6 24 Procedimentos A montagem do circuito guiada pelo simulador envolveu a reconfiguração da caixa de bornes do motor para duas configurações distintas Ligação em 220 V Triângulo Para operar na menor tensão 220 V as bobinas do motor foram ligadas em triângulo Delta Isso foi feito conectando os termi nais U1 com W2 V1 com U2 e W1 com V2 As fases da rede L1 L2 L3 foram conectadas aos pontos U1 V1 e W1 Ligação em 380 V Estrela Para operar na maior tensão 380 V as bobinas do motor foram ligadas em estrela Y Isso foi feito conectando os terminais U2 V2 e W2 juntos fechando o ponto comumda estrela As fases da rede L1 L2 L3 foram então conectadas aos terminais U1 V1 e W1 Em ambas as configurações após a ligação o motor foi acionado pelo painel de controle para verificar o funcionamento do sistema 25 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise dos circui tos obtidos na prática a partir da correta montagem das bobinas do motor conforme descrito abaixo Ligação 220 V Triângulo A captura exibe as conexões na caixa de bornes do mo tor configuradas em triângulo São visíveis os jumpersconectando U1W2 V1U2 e W1V2 e as linhas de alimentação L1 L2 L3 conectadas a U1 V1 W1 Operação 220 V A captura mostra o motor em funcionamento girando após o acio namento pelo botão verde validando a ligação Ligação 380 V Estrela A captura exibe as conexões na caixa de bornes configura das em estrela Y São visíveis os jumpersconectando U2 V2 e W2 juntos e as linhas de alimentação L1 L2 L3 conectadas a U1 V1 W1 Operação 380 V A captura mostra o motor em funcionamento girando após o acio namento comprovando a eficácia da adaptação para 380 V 7 A execução da simulação foi bemsucedida pois o motor operou corretamente em ambas as ligações Um motor 220380V possui bobinas projetadas para 220V Na ligação Triângulo 220 V cada bobina recebe a tensão de linha 220 V Na ligação Estrela 380 V cada bobina recebe a tensão de fase 380V 3 que é 220 V Em ambos os casos a tensão na bobina é a mesma garantindo o fluxo de potência correto O simulador também alertou sobre ligações incorretas exibindo a mensagem Você queimou o motorcite 972 reforçando a importância da ligação correta Resolução das questões 1 Quais são as cores padrão dos fios de alimentação em uma conexão trifásica de 220 V Embora o Roteiro 2 não especifique um padrão o Roteiro 4 Partida Direta ilustra o padrão utilizado na bancada cabos na cor Vermelha para as fases R S T do circuito de força potência cite 1603 1610 cabos na cor Azul para o circuito de comando cite 1695 e um cabo Verde para o aterramentocite 1674 2 Para ligar um motor trifásico em uma tensão de 380 V quais devem ser as medidas de segurança a serem consideradas durante a instalação A principal medida de segurança é garantir que o fechamento das bobinas seja o correto para a tensão ou seja a ligação em estrela Y O roteiro demonstra que aplicar 380 V em uma configuração incorreta triângulo resulta na queima do motor Além desta os circuitos de acionamento detalhados no Roteiro 4 exigem dispositivos de prote ção essenciais como fusíveis disjuntores um relé de sobrecarga para proteger o motor contra correntes excessivas e um botão de emergência 26 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível analisar os diagramas elétricos e aplicar os conhecimentos sobre as ligações estrela Y e triângulo O objetivo de compreender o fluxo de potência foi alcançado ao se verificar que o motor opera corretamente em ambas as tensões 220 V e 380 V desde que a ligação correta seja aplicada Triângulo para 220 V Estrela para 380 V Concluise que a 8 atividade foi bemsucedida em demonstrar na prática os dois métodos de fechamento de um motor de 6 terminais 9 3 Atividade 3 Gerador e Motor de Corrente Contínua 31 Introdução Motores de Corrente Contínua CC são amplamente utilizados em aplicações in dustriais que exigem controle preciso de velocidade e torque Diferente das máquinas CA o comportamento dinâmico transitório do motor CC é um fator crítico para o seu controle O problema central desta prática não é a montagem física mas a análise do comportamento do motor quando submetido a uma tensão de entrada e a uma carga mecânica Esta atividade prática aborda a modelagem e simulação de um motor CC O ob jetivo é utilizar o software Scilab e seu módulo Xcos para construir um diagrama de blocos que representa a função de transferência do motor permitindo analisar seu comportamento transitório e de regime permanente 32 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando o software de computação numérica Sci lab versão 552 ou similar e seu módulo gráfico Xcos A metodologia consistiu em iniciar o Scilab carregar o ambiente Xcos e construir um diagrama de blocos baseado nas equações dinâmicas funções de transferência do motor CC Após a montagem do modelo a simulação foi executada para gerar gráficos da resposta do motor ao longo do tempo 33 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes materiaissoftware e parâmetros de simulação Software Scilab com módulo Xcos Bloco de Fonte Constante Tensão terminal 220 V Bloco de Fonte Constante Torque da carga 15 Nm 10 Bloco de Função de Transferência Circuito de Armadura RA 2Ω LA 0 01H Bloco de Função de Transferência Dinâmica do Rotor J 0 01kgm2 B 0 01Nmrads Bloco de Ganho Constante K 032 Blocos de Soma Osciloscópio CSCOPE e Clock CLOCKc 34 Procedimentos A construção do modelo no Xcos foi realizada com base no diagrama proposto no roteiro seguindo uma sequência lógica de montagem e configuração dos blocos Inicialmente inseriuse um bloco de fonte constante CONSTm configurado para fornecer uma tensão de 220 V representando a tensão de entrada VT Essa ten são foi aplicada a uma malha de soma SUMMATION responsável por calcular a diferença entre a tensão de entrada e a força contraeletromotriz FCEM Em seguida a saída desse somador foi conectada a um bloco de função de trans ferência CLR definido pela expressão 1 2001s que representa a dinâmica do circuito de armadura e fornece como saída a corrente IA Essa corrente foi então multiplicada por um ganho GAINF de 032 correspondente à constante de proporcionalidade K resultando no torque eletromagnético Tm desenvolvido pelo motor Na etapa seguinte implementouse uma segunda malha de soma para a determi nação do torque resultante Nessa malha o torque de carga Tc representado por uma constante de 15 Nm foi subtraído do torque eletromagnético Tm obtendose a diferença de torque aplicada ao eixo do rotor O resultado dessa operação foi aplicado a uma nova função de transferência CLR modelada por 1 001001s que representa a dinâmica do rotor e fornece como saída a velocidade angular ω A velocidade obtida foi conectada a um osciloscópio CSCOPE possibilitando a visualização do comportamento dinâmico do sistema ao longo da simulação Além disso o sinal de velocidade foi realimentado por meio de um ganho de 032 gerando a força contraeletromotriz FCEM que fecha a malha de tensão no somador inicial garantindo o funcionamento do sistema em regime de realimentação 11 Por fim adicionouse ao modelo um bloco de relógio CLOCKc utilizado para controlar o tempo de execução da simulação O tempo final de integração foi configu rado para 30 segundos assegurando a observação completa da resposta transitória e do regime permanente do sistema 35 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise do diagrama de blocos montado e no gráfico de velocidade gerado pela simulação Diagrama de Blocos Montado A captura exibe o modelo completo no Xcos com o bloco de tensão 220V os somadores as duas funções de transferência ar madura e rotor os ganhos de 032 o torque de carga de 15 a realimentação feedback da velocidade e o osciloscópio CSCOPE Gráfico de Velocidade Saída A captura exibe o gráfico gerado pelo CSCOPE O eixo Y representa a velocidade ω e o eixo X o tempo em segundos O gráfico mostra a velocidade partindo do zero subindo rapidamente resposta transitória e após aproximadamente 15 segundos estabilizandose em um valor constante regime permanente de aproximadamente 325 rads A execução da simulação foi bemsucedida O gráfico de saída demonstrou o comportamento dinâmico de um motor CC uma fase transitória onde a inércia e a indutância são superadas seguida de um regime permanente onde o torque do motor se iguala ao torque da carga Resolução das questões 1 Como a variação da tensão terminal afeta a velocidade mecânica do motor CC A tensão terminal 220 V é a fonte de alimentação do sistema Em regime permanente a velocidade do motor é diretamente proporcional à tensão de armadura Portanto se a tensão terminal fosse aumentada ex 240 V a velocidade de estabi lização regime permanente do motor seria maior Se fosse diminuída a velocidade final seria menor 12 2 Qual é o impacto do torque de carga na resposta do motor O torque de carga 15 Nm é a força mecânica que o motor precisa vencer Ele atua como uma subtração direta do torque eletromagnético gerado Se o torque de carga fosse aumentado ex 20 Nm a velocidade de estabilização regime permanente do motor seria menor Se o torque de carga fosse zero a velocidade seria a máxima possível velocidade a vazio 3 De que maneira os parâmetros das funções de transferência influenciam a estabilidade e o desempenho do motor Os parâmetros das funções de transfe rência definem o comportamento transitório Circuito de Armadura RA LA Define a constante de tempo elétrica τe LARA Ela determina a rapidez com que a corrente de armadura IA reage a mudanças Rotor Mecânico J B Define a constante de tempo mecânica τm JB Ela determina a rapidez com que a velocidade ω reage a mudanças no torque inércia e atrito Juntos esses parâmetros ditam o tempo que o motor leva para sair do repouso e atingir o regime permanente além de influenciarem a magnitude do pico de corrente na partida 36 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível modelar e simular um motor de corrente contínua utilizando o ScilabXcos identificando os blocos que re presentam os parâmetros físicos da máquina resistência indutância inércia etc O objetivo de analisar o comportamento transitório e de regime permanente foi al cançado através da visualização do gráfico de velocidade Concluise que a atividade foi bemsucedida em demonstrar como um modelo de simulação é usado para prever o desempenho de um motor CC sob diferentes condições de carga e alimentação 13 4 Atividade 4 Aplicação de Partidas Indiretas 41 Introdução Motores de indução trifásicos MIT apesar de sua robustez e amplo uso industrial apresentam um problema significativo uma corrente de partida inrush que pode ser de 6 a 8 vezes superior à corrente nominal de operação Esse pico de corrente pode causar quedas de tensão indesejadas na rede elétrica afetando outros equipamentos além de gerar estresse mecânico no motor e na carga Esta atividade prática aborda este problema comparando dois métodos de aci onamento a Partida Direta e a Partida EstrelaTriângulo O objetivo é analisar os diagramas elétricos de força e de comando e aplicar os conhecimentos sobre acio namentos para implementar uma partida indireta estrelatriângulo que visa reduzir a corrente de partida do motor 42 Metodologia A atividade prática foi realizada utilizando a plataforma de laboratório virtual Alge tec especificamente o simulador ACIONAMENTO DE MOTORES ID 173 A me todologia consistiu em seguir rigorosamente os diagramas esquemáticos fornecidos Esquemático 6 para Partida Direta e Esquemático 8 para Partida EstrelaTriângulo e montar fisicamente os circuitos de força potência e de comando lógica na bancada virtual utilizando os cabos de conexão 43 Materiais Para a realização da prática foram utilizados os seguintes componentes virtuais disponibilizados na bancada Algetec Fonte de Alimentação Trifásica R S T N Terra Fusíveis Diazed e NH Disjuntor Bipolar para o circuito de comando Contatores K1 K2 K3 14 Relé de Sobrecarga Relé Temporizador para a partida EstrelaTriângulo Botoeiras Liga NA Desliga NF Emergência NF Lâmpadas de Sinalização h0 h1 Motor de Indução Trifásico 6 terminais 44 Procedimentos A atividade foi dividida na montagem de dois circuitos distintos ambos guiados pelos esquemáticos da plataforma A primeira montagem foi a da Partida Direta Es quemático 6 O circuito de força foi montado conectando as fases R S T aos fusíveis Diazed cujas saídas foram ligadas ao contator K1 terminais 1L1 3L2 5L3 A sa ída de K1 2T1 4T2 6T3 foi conectada ao Relé de Sobrecarga e a saída deste foi ligada aos bornes U1 V1 W1 do motor previamente fechado em Triângulo O cir cuito de comando foi alimentado pelas fases R e S pósdisjuntor criando uma lógica de acionamento que passava pelo botão de Emergência NF Botoeira Desliga NF Botoeira Liga NA contato 95NC do Relé de Sobrecarga e por fim à bobina A1 do contator K1 Um contato de selo13NA14NO de K1 foi ligado em paralelo com a Botoeira Liga para manter o contator energizado A bobina A2 de K1 foi ligada à Fase S fechando o comando A segunda e principal montagem foi a da artida EstrelaTriângulo Esquemático 8 O circuito de força utilizou três contatores K1 Principal K2 Triângulo e K3 Estrela A rede RST alimentou K1 e a saída de K1 alimentou os bornes U1 V1 W1 do motor Os bornes U2 V2 W2 do motor foram conectados tanto a K3 que os curtocircuitava para a partida em estrela quanto a K2 que os realimentava às fases U1 V1 W1 para a configuração em triângulo O circuito de comando foi projetado para que ao pressionar Liga o sistema energizasse simultaneamente K1 Principal K3 Estrela e o Relé Temporizador KT Após o tempo ajustado KT comutava seus contatos desligando K3 abrindo a estrela e ligando K2 fechando o triângulo Foram utilizados contatos auxiliares NF de K2 e K3 para garantir o intertravamento elétrico impedindo que ambos fossem ligados ao mesmo tempo 15 45 Resultados e Discussões A avaliação dos resultados para esta prática se concentra na analise dos circuitos obtidos na prática a partir da correta montagem dos circuitos de força e comando para as duas partidas conforme descrito abaixo Partida Direta Montada A captura exibe o circuito do Esquemático 6 montado mos trando a correta ligação do circuito de força R S T Fusíveis K1 Relé Motor e do circuito de comando Botoeiras Selo K1 Bobina A1 Partida EstrelaTriângulo Montada A captura exibe o circuito do Esquemático 8 montado muito mais complexo mostrando os três contatores K1 K2 K3 o Relé Temporizador KT e os intertravamentos elétricos entre K2 e K3 Operação Estrela A captura mostra o sistema no instante da partida T0s Os contatores K1 Principal e K3 Estrela estão acionados e o motor está acele rando Operação Triângulo A captura mostra o sistema após o tempo de comutação T5s O contator K3 está desligado e os contatores K1 Principal e K2 Triângulo es tão acionados O motor está em regime permanente A execução da simulação foi bemsucedida A Partida EstrelaTriângulo demons trou sua função o motor partiu em uma configuração Estrela e após um tempo comutou para outra Triângulo A discussão foca na vantagem disso ao partir em Es trela a tensão aplicada em cada bobina do motor é reduzida para Vlinha 3 o que reduz a corrente de partida da rede para aproximadamente 13 do valor que ocorreria na Partida Direta Resolução das questões 1 Qual é a principal vantagem de utilizar o método de acionamento estrela triângulo em motores de indução trifásicos e como ele contribui para a redução da corrente de partida A principal vantagem é a redução da corrente de partida para aproximadamente 13 do seu valor nominal partida direta Ele contribui para isso ao iniciar o motor na configuração estrela Y Nessa configuração a tensão aplicada 16 sobre cada bobina é a tensão de fase VF VL 3 que é 58 da tensão de linha Como a corrente é proporcional à tensão essa redução diminui drasticamente o pico de corrente exigido da rede elétrica 2 Quais são os critérios técnicos e as condições operacionais que determinam a escolha entre um acionamento estrelatriângulo e outros métodos de partida como o uso de soft starters ou inversores de frequência A EstrelaTriângulo é escolhida por ser uma solução robusta de baixo custo e eficaz na redução da corrente de partida sendo ideal para motores que partem a vazio ou com pouca carga pois o torque de partida também é reduzido para 13 Softstarters ou inversores são escolhidos quando A rampa de aceleração precisa ser suave e controlada Softstarter O torque de partida precisa ser ajustado Softstarter A queda de corrente da EstrelaTriângulo ainda é muito abrupta Softstarter É necessário controlar a velocidade do motor em regime permanente Inversor de Frequência 3 Como a transição de estrela para triângulo é gerenciada em um sistema de controle automatizado e quais são os possíveis problemas que podem surgir durante essa transição A transição é gerenciada por um Relé Temporizador No circuito de comando ao ligar os contatores K1 Principal e K3 Estrela são aciona dos e o temporizador começa a contar Após o tempo ajustado suficiente para o motor atingir 80 da velocidade o temporizador comuta seus contatos ele desliga K3 abrindo a estrela e liga K2 fechando o triângulo O principal problema que pode surgir é o tranco mecânico e o pico de corrente na transição que ocorrem no breve instante em que o motor está desligadoK3 abriu K2 ainda não fechou antes de ser reenergizado na configuração triângulo 46 Conclusão Esta prática cumpriu os objetivos propostos Foi possível analisar e implementar diagramas de acionamento complexos comparando a Partida Direta com a Partida 17 Indireta EstrelaTriângulo A atividade exigiu a correta identificação e ligação de múl tiplos componentes contatores relés temporizador e a compreensão da lógica do intertravamento elétrico O objetivo de aplicar conhecimentos sobre partidas indiretas foi alcançado Conclui se que a atividade foi bemsucedida em demonstrar na prática como o método Estrela Triângulo reduz a corrente de partida sendo uma solução essencial para acionamento de motores de média e grande potência na indústria 18