Características da Máquina de CC, Notas de estudo de Tecnologia Industrial
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Características da Máquina de CC, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

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Introdução:Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. Os tipos mais comuns de motores elétricos são:a) Motores de Corrente Contínua: São motores de custo mais elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta em CC a CA que comumente se encontra disponível. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e normalmente se prestam a serem acionados por controles de grande flexibilidade e precisão na regulação de velocidade. Por isso, seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação.b) Motores de Corrente Alternada: São os mais utilizados, pelo simples fato de que a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Na indústria o emprego dos motores CA trifásicos é muito mais expressivo do que o emprego dos motores CA monofásicos. Os principais tipos de motores CA trifásicos são:? Motor CA Síncrono: Normalmente funcionam com velocidade fixa; sendo utilizados somente para grandes potências (devido ao seu alto custo em tamanhos menores) ou quando se necessita de velocidade de alta estabilidade (invariável). Os Servos-acionamentos modernos e de alta performance também são baseados em máquinas síncronas de imãs permanentes;
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Cartacterísticas da Máquina CC

Teoria 11 Características da Máquina de CC 11.1 Introdução:

Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. Os tipos mais comuns de motores elétricos são:

a) Motores de Corrente Contínua: São motores de custo mais elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta em CC a CA que comumente se encontra disponível. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e normalmente se prestam a serem acionados por controles de grande flexibilidade e precisão na regulação de velocidade. Por isso, seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação.

b) Motores de Corrente Alternada: São os mais utilizados, pelo simples fato de que a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Na indústria o emprego dos motores CA trifásicos é muito mais expressivo do que o emprego dos motores CA monofásicos. Os principais tipos de motores CA trifásicos são:

Motor CA Síncrono: Normalmente funcionam com velocidade fixa; sendo utilizados somente para grandes potências (devido ao seu alto custo em tamanhos menores) ou quando se necessita de velocidade de alta estabilidade (invariável). Os Servos-acionamentos modernos e de alta performance também são baseados em máquinas síncronas de imãs permanentes;

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Motor de Indução (Motor CA Assíncrono): Funciona normalmente com uma velocidade constante, mas que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, pois combina as vantagens da utilização de energia elétrica CA com: robustez, construção simples e de baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores

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rendimentos, é o motor mais utilizado de todos sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas, encontradas na prática. Além do mais atualmente é possível controlar a velocidade dos motores de indução com o auxílio de conversores de freqüência (inversores).

Muito embora o motor de indução seja hoje o mais usado de todos os tipos de

motores, pois a indústria procura constantemente racionalizar seus métodos de produção, especialmente através do emprego de processos automáticos, nesses processos, o motor de CC, por sua versatilidade e precisão, foi muitíssimo empregado em uma época bem recente, pois permitia fácil variação de velocidade e se adaptava também a diferentes tensões.

Além de existir um parque instalado ainda muito grande de máquinas CC, novos projetos ainda costumam demandar esse tipo de motor.

Neste capítulo, estudaremos as características da máquina de corrente contínua e seu modo de operação com diferentes tipos de carga. Para tanto, é importante que se tenha algum conhecimento básico sobre seu funcionamento. 11.2 Aplicações da máquina de CC:

A máquina de CC é usada para solucionar problemas de acionamento, tais como:

• Regulagem precisa de velocidade; • Velocidade constante sob qualquer condição de carga; • Aceleração ou desaceleração controlada; • Conjugado constante em ampla faixa de velocidade.

Essas propriedades técnicas possibilitam a utilização da máquina de CC em

diversos tipos de aplicações. Apesar de mais caras, as máquinas de CC ainda são muito utilizadas nos processos onde se exige um controle de velocidade apurado, como por exemplo, nos processos de bobinamento nas indústrias de papel e celulose; em laminação, nas indústrias siderúrgicas, em máquinas operatrizes, mandrilhadoras, máquinas de moagem, máquinas têxteis, químicas e petroquímicas.

São também muito empregadas no acionamento de veículos de tração elétrica, como trens e metrôs, e em componentes eletromotivos, para acionamento de vidros elétricos e limpadores de pára-brisa e na área médica em cadeiras elétricas transportadoras e esteiras para teste ergométrico.

Motores de CC apresentam a mesma construção que os geradores de corrente contínua, também quanto à ligação dos seus enrolamentos de excitação, que pode ser obtida de uma fonte de CC em separado (excitação independente) ou derivada da própria energia gerada pelo gerador (auto-excitação).

11.3 Vantagens e Desvantagens dos Motores CC:

Vantagens:

• Flexibilidade (vários tipos de excitação); • Relativa simplicidade dos modernos conversores CA/CC;

• Desejáveis para altos conjugados e ampla variação de velocidade; • Facilidade em controlar a velocidade; • Alto torque a baixas rotações;

Desvantagens:

• Maiores e mais caros que os motores de indução, para uma mesma potência; • Maior necessidade de manutenção (devido aos comutadores); • Arcos e faíscas devido à comutação de corrente por elemento mecânico (não

pode ser aplicado em ambientes perigosos); • Tensão entre lâminas não pode exceder 20V, ou seja, não podem ser

alimentados com tensão superior a 900V, enquanto que motores de corrente alternada podem ter milhares de volts aplicados aos seus terminais;

• Necessidade de medidas especiais de partida, mesmo em máquinas pequenas. 11.4 O Aparecimento do Movimento Girante em Motores de CC:

A máquina de CC é composta por duas partes principais: o estator e o rotor.

O estator é a parte fixa da máquina na qual se alojam os pólos principais (com o qual geramos o campo polar) e os interpólos (ou pólos de comutação).

O rotor, centrado no interior do estator, que contém o enrolamento do induzido, pelo qual, passando corrente gera ao redor do seu condutor um campo magnético que, por estar imerso no campo polar, faz com que os dois campos interajam, provocando uma distorção nas linhas de força do campo polar. Vejamos como exemplo um motor CC elementar:

Como as linhas do campo polar se esforçam em unir os dois pólos pelo caminho mais curto, ou seja, por uma linha reta. Uma vez distorcidas, as linhas do campo polar farão força para deslocar para fora da região do campo, os condutores do induzido que contem linhas de força contrárias, originando assim um conjugado (binário de forças). No exemplo abaixo temos o ponto de partida de um conjugado de sentido horário. Como não há interpólos neste exemplo elementar, a força deve ser suficiente para fazer o condutor do induzido girar 180º, quando então, tendo o condutor do induzido alinhado novamente, o conjugado ganha um novo impulso:

Quando o condutor do induzido após girar 90º passa pela zona sem campos magnéticos (zona neutra), então, daí em diante o sentido de sua corrente deve ser

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invertido e isso é feito por meio de um comutador, para que esse condutor possa prosseguir se deslocando no mesmo sentido, sob a ação do campo presente após atingir 180º.

Para reverter o sentido da rotação, tanto faz inverter-se o sentido da corrente no enrolamento de excitação (de campo) ou o sentido da corrente no enrolamento do induzido.

Em ambos os

casos, a ação dos pólos sobre os condutores do induzido se inverterá, e a rotação passará a ser no sentido anti- horário. No exemplo ao lado optamos por inverter o sentido da corrente no enrolamento do induzido:

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É importante

notar que se invertermos o sentido de ambas as correntes (a corrente do enrolamento de excitação e a corrente do enrolamento do induzido) concomitantemente, então o sentido de rotação não se altera (permanece o mesmo). 11.5 Constituição Detalhada da Máquina de CC:

A máquina de CC, além da carcaça, que é o suporte mecânico da máquina e que serve também como cobertura externa, normalmente construída de aço ou ferro fundido, é composta ainda por duas partes principais: o estator e o rotor. Mais detalhadamente, podemos observar agora os elementos de um motor completo.

O estator é a parte fixa da máquina na qual se alojam os pólos principais e também os interpólos (ou pólos de comutação).

Os pólos são constituídos de condutores de cobre enrolados sobre núcleos de chapas de aço-silício laminado, que é um material muito bom para reduzir ao máximo as perdas por corrente de Foucault.

Nos pólos principais localiza-se o enrolamento de excitação principal (F1-F2, também chamados de bobinas de campo paralelo). As bobinas de campo são de fios de cobre. Eventualmente, nesses pólos, podem também se localizar o enrolamento de excitação auxiliar (D1-D2) e, em casos especiais, o enrolamento de compensação (C1- C2).

Nos interpólos, ficam as bobinas do enrolamento de comutação (B1-B2). Veja figura a seguir:

O rotor, centrado no interior do estator, é constituído por um conjunto de chapas de

aço ou ferro-silício laminado com ranhuras (armadura) onde está acomodado o enrolamento do induzido cujo contato elétrico é fornecido pelo comutador e possui ainda condutos internos por onde se faz o resfriamento da máquina.

O comutador, por sua vez, é constituído pelo coletor que consiste numa série de segmentos de cobre ou bronze fosforoso, isolados entre si por finíssimas lâminas de mica, que têm a forma externa perfeitamente cilíndrica. Ao coletor são soldados os terminais das bobinas do induzido. Assim o comutador tem a função de fazer o contato elétrico entre o rotor e a armadura.

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O contato é feito de forma deslizante, por

meio de escovas feitas de liga de carbono e cobre: são de carvão e grafita ou metal e grafita. O porta- escovas é a armação metálica que mantém as escovas ajustadas e tensionada por mola de encontro ao coletor.

Escovas para Máquinas Elétricas

11.6 Exemplo de Plano para Manutenção de Motores CC:

Este plano de manutenção para motores de corrente contínua pode ser ajustado conforme necessidades específicas. Com um bom plano de manutenção evita-se dispendiosas paradas de máquinas e reparos demorados.

SEMANALMENTECOMPONENTESTRABALHOS DE INSPEÇÃO OU MANUTENÇÃO

Escovas e Porta-Escovas Examinar as escovas quanto ao desgaste e a mobilidade. Controlar o estado em que se encontram os porta-escovas.

Comutador Verificar o estado e o desgaste do comutador.

MENSALMENTE

COMPONENTESTRABALHOS DE INSPEÇÃO OU MANUTENÇÃO

Rolamentos

Observar se não há vazamento de graxa nos assentos dos rolamentos. Se houver, corrija antes de pôr a máquina em funcionamento. Verificar o ruído nos rolamentos. Se o rolamento apresenta ruídos sonoros que aumentam progressivamente, deve ser substituído na próxima parada. Lubrifique novamente, se for o caso.

Escovas e Porta- Escovas

Verificar o comprimento das escovas. Quando a escova desaparecer totalmente dentro do porta- escova substitua-a. Use escova do mesmo tipo para reposição. Inspecione o desgaste, a mobilidade dentro do porta-escovas, o contato do rabicho, lascas ou escovas quebradas.

Escovas e Porta- Escovas

Remova algumas escovas e verifique a superfície em contato com o comutador. Áreas escuras indicam problemas na comutação. Limpe as escovas e os porta-escovas, do pó de resíduo de escovas, com jatos de ar seco.

Comutador

Verificar a rugosidade do comutador. Sinta a trepidação das escovas com um bastão de fibra colocado sobre a escova. Escovas saltando provocam aquecimento e desgaste excessivo do comutador. Observar os sinais na superfície do comutador. Se for lisa e sem estrias...OK. Se as estrias estiverem aumentando...tome providências. Observar o desgaste do comutador, as estrias, o atrito no cobre e deformação das lâminas.

Comutador A ovalização do comutador não deve ultrapassar a 0,05mm, e a altura de uma lâmina com sua adjacente não deve ser superior a 0,005mm. Se isto ocorrer o comutador deve ser usinado.

Isolação Inspecionar visualmente.

Filtro de Ar Trocar quando necessário.

Parafusos Observar visualmente os parafusos soltos, partes frouxas ou conexões elétricas frouxas.

Ruídos e Vibração Ruídos estranhos ou vibrações merecem observação cuidadosa.

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SEMESTRALMENTECOMPONENTESTRABALHOS DE INSPEÇÃO OU MANUTENÇÃO

Rolamentos Verificar o ruído em todos os rolamentos. Retirar a tampa do rolamento e inspecionar o estado da graxa.

Comutador Verificar a formação de fendas ou rachaduras. Se houver, verificar também as pontas de eixo, chaveta e o eixo do ventilador. (Rachaduras ou fendas significam extrema vibração e torção no sistema).

Isolação Medir a resistência de isolamento.

TRIMESTRALMENTECOMPONENTESTRABALHOS DE INSPEÇÃO OU MANUTENÇÃO

Rolamentos Controlar o estado dos rolamentos. Remover impurezas eventualmente existentes.

Escovas Examinar os terminais e a pressão das escovas.

Remover todos os depósitos de pó em torno das ligações da bobina de campo onde mais ocorre "passagem à massa". Retirar os depósitos de pó na área do comutador com um jato de ar seco. Inspecionar visualmente os sinais de sobreaquecimento, (secagem, rachaduras na impregnação e no verniz).

Parafusos Verificar todas as ligações elétricas. Procurar sinais de maus contatos (arcos, descoloração, aquecimento). Inspecione as fendas ou rachaduras no fundamento, calços deslocados, aperto dos parafusos dos pés. Checar todos os parafusos de acoplamento.

Eixo Verificar se há rachaduras nos cantos expostos dos eixos e chavetas (devido à extrema vibração de torção). Se houver, verificar também o comutador e eixo do ventilador.

Ventilação Verificar pressão, vazão, filtros, etc.

Vibração

Verificar o balanceamento ou o alinhamento das máquinas se vibrações estranhas estiverem ocorrendo. Se a vibração não pode ser vista durante a operação, verificar os sinais de vibração (partes soltas ou frouxas, depósitos de pó, ruídos, etc.).

ANUALMENTECOMPONENTESTRABALHOS DE INSPEÇÃO OU MANUTENÇÃO

Rolamentos Controle minucioso dos mancais. Lavar e colocar graxa nova nos rolamentos, usando o tipo de graxa correto.

Limpeza Fazer uma limpeza rigorosa de toda a máquina.

11.6.1 Aspectos do Comutador:

Além da condição mecânica da superfície do comutador a formação da patina é vital para o bom funcionamento de todas escovas de carvão. Cada escova forma uma patina característica que depende das condições ambientais e de trabalho. A aparência da patina, que se compõe primordialmente de óxidos de cobre (Cul e Cull), partículas de grafita e de uma película de água absorvida torna-se, por isso, um valioso auxílio na seleção da qualidade ideal para determinada máquina.

L 2 - Lâmina saliente. L 4 - Lâmina retraída. L 6 - Isolação entre lâminas. Mica saliente. L 8 - Rebarba nas arestas das lâminas. Causas: freqüentemente imperfeição na usinagem do comutador L 10 - Arraste de cobre. Causas: golpes ou vibrações de diversas origens. Qualidade de carvão inadequada.

Patina de aparência normal

P2 - P4 e P6 São exemplos de patinas com aparência normal, indicando bom funcionamento. A patina apresenta-se lisa, ligeiramente brilhante, coloração uniforme desde o bronzeado até o marrom escuro, podendo ainda conter tonalidades cinzas, azuladas, avermelhadas ou outras. Importante é a regularidade, não a tonalidade.

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Aspectos da patina em casos de funcionamento anormal

P12 Aspecto: patina raiada com pistas mais ou menos largas. A cor alternadamente clara ou escura. Não há desgaste do comutador. Causas: alta umidade, vapores de óleo ou de gases agressivos ambientais, baixa densidade de corrente nas escovas.

P14 Aspecto: patina rasgada, de modo geral como P12, com pistas mais estreitas e ataque ao comutador. Causas: Como P12, porém, a danificação perdura há tempo.

P16Aspecto: Patina gordurosa com manchas aperiódicas, forma e cor não uniformes. Causas: Comutador deformado ou muito sujo.

P22Aspecto: Manchas isoladas ou com espaçamento regular, apresentando-se em uma ou várias zonas do comutador. Causas: Ovalização do comutador, vibração da máquina, oriundas do desbalanceamento do rotor ou de mancais defeituosos.

P24 Aspecto: Manchas escuras com bordas definidas, vide também T12 e T14. Causas: Lâmina ou grupo de lâminas defeituoso que provoca a elevação das escovas e a conseqüente perda de contato.

P26 Aspecto: Lâminas manchadas nas beiradas ou no centro. Causas: Freqüentes dificuldades de comutação ou também comutador mal retificado.

P42 Aspecto: Lâminas alternadamente claras e escuras. Causas: Não uniformidade na distribuição de corrente em dois bobinamentos paralelos de laço duplo ou, também, diferença de indutância em casos de duas bobinas por ranhura.

P46 Aspecto: Manchas foscas em intervalos duplo- polares. Causas: geralmente soldagens defeituosas das conexões auxiliares ou nas asas das lâminas.

Queimaduras

B2 - B6 e B8Aspecto: queimaduras no centro ou nas bordas das lâminas. Causas: faiscamento proveniente de dificuldades de comutação.

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B10 Aspecto: patina perfurada, formação de pontos claros com densidade e distribuição variáveis. - Causas: perfuração da patina em conseqüência de excessiva resistência elétrica da mesma.

T10Aspecto: manchas escuras correspondentes à área da superfície das escovas. Causas: ocorrem freqüentemente em paradas desenergizadas e prolongadas da máquina ou em paradas curtas sob carga.

T12Aspecto: queimaduras na borda de saída e na entrada da lâmina subseqüente. Causas: indica a existência de lâmina saliente (vide L2).

T14Aspecto: manchas escuras. Causas: indica a existência de lâminas em nível mais baixo (L4) ou de zonas planos no comutador.

T16Aspecto: Marcas escuras claramente delimitadas conjuntamente com queimaduras nas bordas das lâminas. Causas: isolação entre lâminas (mica) saliente (vide L6).

T18Aspecto: manchas escuras. Causas: arestas das lâminas mal ou não chanfradas (L8).

11.6.2 Aspectos das Faces de contatos das escovas:

As ilustrações que se seguem retratam aspectos típicos das superfícies de contato das escovas. S1, S3 e S5 são exemplos de superfícies de contato com aspecto normal refletindo bom funcionamento elétrico e mecânico. Dependendo da qualidade de carvão a superfície pode apresentar-se uniforme ou porosa com aspecto brilhante ou fosco. As condições ambientais, por exemplo: existência de pó, pode causar a formação de estrias finíssimas na face de deslizamento.

S1 - Aspecto: Superfície impecável, uniforme e brilhante. Boa condição de funcionamento.

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S3 - Aspecto: Superfície impecável, levemente porosa, brilhante. Boa condição de funcionamento.

S5 - Aspecto: Estrias extremamente finas. Funcionamento normal, leve incidência de pó.

S7 - Aspecto: Ranhuras. Causas prováveis: sub-carga elétrica, presença de pó, contaminação com óleo ou graxa.

S9 - Aspecto: Pistas com estrias e ranhuras. Causas prováveis: sub-carga elétrica, pó ambiental, contaminação por graxa ou óleo (mais pronunciado S7).

S11 - Aspecto: Sombras de comutação, freqüentemente difusas. Causas prováveis: dificuldades de comutação, por exemplo: mau ajuste da zona-neutra ou dos pólos auxiliares.

S13 - Aspecto: Queimaduras nas bordas de entrada ou saída. Causas prováveis: dificuldades de comutação, forte faiscamento, interrupções de contato causadas por ovalização do comutador ou por pressão insuficiente nas escovas.

S15 - Aspecto: Formação de crateras. Causas prováveis: sobrecarga elétrica, interrupções de contato.

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S17 - Aspecto: Estampa das lâminas na superfície. Causas prováveis: ocorrência de queimaduras geradas por picos de corrente durante a comutação, oriundos de anomalias no bobinamento.

S19 - Aspecto: Dupla face de assentamento (a figura mostra uma escova gêmea). Causas prováveis: basculamento das escovas em serviço reversível devido ao excessivo afastamento da porta- escovas e/ou excesso de folga da escova no alojamento.

S21 - Aspecto: Depósitos de cobre. Causas prováveis: incrustações em conseqüência, por exemplo: do arraste de cobre (vide L10).

S23 - Aspecto: Lançamentos. Causas prováveis: lâminas salientes, fortes ovalização do comutador, as escovas trepidam operando em vazio.

11.7 A Máquina CC Energizada:

Quando o induzido gira no campo polar uma força contra eletro-motriz FCEM é gerada no induzido do motor CC. Isto é semelhante a o que ocorre com os geradores. A FCEM tem sentido contrário a tensão de alimentação. A magnitude da FCEM é depende do fluxo do campo, da velocidade de rotação e de uma constante que é relacionada com aspectos construtivos do motor, ou seja:

nKE CEA ⋅⋅= Φ onde: EA FCEM gerada no induzido; KE Constante que depende de

parâmetros construtivos do motor;

ΦC fluxo magnético do campo; n velocidade ou rotação;

Como depende diretamente da rotação, no início de uma partida o valor da FCEM é

zero, pois a rotação começa em zero e ao atingir um certo valor de rotação em regime permanente egirando em vazio a FCEM atinge também seu valor máximo.

Aumentando-se gradualmente a carga do motor, isso afeta a rotação que tende a cair, caindo também, conseqüentemente a FCEM.

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Por outro lado estamos alimentando o induzido pela tensão aplicada aos terminais de armadura, que no nosso caso é a tensão contínua média fornecida na saída do retificador (VCMED). Portanto no induzido atuam simultaneamente duas tensões em oposição: a tensão aplicada aos terminais de armadura (VCMED) e a FCEM (EA).

A diferença entre essas tensões é a chamada de queda de tensão de armadura (AU), sendo seu valor determinado em conjunto com a resistência do induzido RA e a corrente do induzido IA:

AAU IRA ⋅= pela Lei de Ohm

Esta tensão é chamada também tensão útil do induzido, pois o torque que o motor desenvolve é proporcional a ela,e nesta relação RA tipicamente tem um valor bem pequeno para permitir o desenvolvimento de uma corrente grande o bastante para fazer frente à necessidade de conjugado do motor. 11.8 Controle da velocidade do motor CC:

De acordo com a maneira de ligar os enrolamentos de excitação (enrolamentos de campo), motores CC podem ser ligados de três formas: Os Motores CC de imã

permanente não possuem enrolamentos de campo. O fluxo é gerado pelos imãs.

• Série; OBS: • Paralela; • Mista (Compound).

A forma mais usada é a ligação

paralela em excitação independente, caso em que a corrente de excitação (IE) provém de uma fonte CC externa. Veja a seguir um diagrama elétrico equivalente (modelo) desse tipo de ligação.

Na figura temos:

UE é a tensão de campo ou tensão de excitação; IE é a corrente de campo; Com motor de imã

permanente esta parte do modelo

não existe e o ΦC é constante.

VCMED é a tensão na armadura; IA é a corrente de armadura;

RA é a resistência de armadura; EA é a força contra-eletromotriz (FCEM); ΦC é o fluxo magnético;

AU é a queda de tensão na armadura (RA . IA)

Os motores de corrente contínua não possuem, tal como os motores trifásicos têm, uma rotação definida, mas, para o caso da uma intensidade de fluxo de campo constante, a velocidade resulta do equilíbrio que se estabelece, de um lado, da tensão aplicada aos terminais de armadura (VCMED) e de outro lado da FCEM (EA) e da queda de tensão na armadura (AU). Observando o diagrama do modelo, é possível definir:

Pela Lei de Ohm: AAU IRA ⋅= SENAI Rua Jaguaré Mirim, 71 - Vila Leopoldina”

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Pela Lei de Kirchhoff: uACMED AEV +=

Assim, a rotação se ajusta por si, de tal forma que a FCEM (EA) se forma, mantendo o equilíbrio com a tensão aplicada aos terminais de armadura (VCMED), de tal modo que:

AAACMED IREV ⋅+= Constante

Portanto, se a tensão com que alimentamos o motor (VCMED) for fixa, temos:

Se: IAentão E ou se: IA ↑ então E

Assim, se a tensão aplicada aos terminais de armadura (VCMED) é fixa e se o motor recebe acréscimo de carga, acréscimo de conjugado resistivo (CRE), o motor reage aumentando a demanda da corrente de armadura IA.

Isso conseqüentemente provoca aumento da tensão útil do induzido (AU), o que significa um conjugado do motor (CM) maior, só que como conseqüência a FCEM (EA) cai, e se a FCEM cai, conseqüentemente cai também a rotação.

O aumento da corrente de armadura (IA), procura compensar o efeito frenante (queda da rotação) devido ao aumento do conjugado resistivo. Mas com tensão de alimentação de armadura fixa essa compensação acaba não sendo suficiente e o que ocorre é uma efetiva perda de rotação.

A FCEM (EA) é gerada pelo deslocamento dos condutores da armadura no campo magnético e, como vimos anteriormente, sua magnitude é proporcional ao fluxo magnético e à velocidade, e pode ser calculada pela fórmula:

nKE CEA ⋅⋅= Φ

Substituindo EA na fórmula do equilíbrio das tensões, podemos encontrar uma fórmula para o cálculo da rotação n, ou seja:

AAACMED IREV ⋅+=

AACECMED IRn)KV ⋅+⋅⋅= Φ(

Isolando “n” temos: cE

AACMED

K IRVn

Φ⋅ ⋅−

= cΦ⋅

= E

A

K E

Através da fórmula da rotação, podemos, perceber que a variação da velocidade da

máquina pode ser feita de duas formas que resultarão em duas curvas distintas de potência e conjugado.

Essas formas são:

• Por meio da variação da tensãoVCMED (ou o chamado controle pela alimentação da armadura), na qual a velocidade é diretamente proporcional à tensão aplicada, a qual faz variar a força eletromotriz (EA);

• Por meio da variação do fluxo ΦC (ou o chamado controle pela excitação de SENAI Rua Jaguaré Mirim, 71 - Vila Leopoldina”

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campo), na qual a velocidade é inversamente proporcional ao fluxo.

Da combinação destas duas formas surgem regras básicas:

Enfraquecendo o campo polar ou elevando a tensão nos terminais de armadura, eleva-se a rotação;

Elevando-se o campo polar ou reduzindo-se a tensão nos terminais de armadura, a rotação cai.

11.9 Cálculo da potência:

A potência da máquina de CC pode ser calculada pela seguinte fórmula:

se o fluxo magnético for

constante!

E

c

K nP ⋅= Φ E o conjugado: CTE

Kn PC

E

C = Φ ==

Onde P é a potência; ΦC é o fluxo magnético; n é a velocidade; KE é a constante

construtiva.

Através do controle pela alimentação da armadura, se o conjugado resistente (CRE) permanece constante então o conjugado do motor também permanece constante (CMO). Deste modo, a potência varia somente em função da velocidade como mostra o gráfico a seguir:

Legenda: ________ P (Potência) ___ _ ___ C (Conjugado)

Então: N

N n nPP ⋅=

PN potência nominal nN velocidade nominal

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Por outro lado, através do

controle pela excitação do campo, o conjugado do motor (CMO) é afetado e tem um comportamento hiperbólico, diminuindo de valor à medida que o fluxo diminui enquanto a potência se mantém constante. Veja gráfico a seguir:

O motor CC deve

trabalhar com pelo menos 20 rpm para não travar, a não ser que seja um motor especialmente projetado para funcionar em baixa velocidade. 11.10 A Partida:

No instante que se inicia a partida a FCEM é nula e sobre a resistência do induzido (RA), cujo valor é pequeno, atua a plena tensão dos terminais de armadura e origina correntes elevadas, semelhantes às de curto circuito.

Para evitar tal problema, motores com potencia acima de 500W devem ser dotados de um dispositivo de partida, normalmente reostatos, que são ligados em série com o induzido. 11.11 Modos de Operação de uma Máquina CC (Os Quatro Quadrantes): Quadrante Sentido de

Rotação Conjugado do Motor

Tipo de Operação do Motor

Situação em Relação à Carga

Avante Avante Motor – gira avante Tração 2º Avante Reverso Gerador – gira avante Frenagem 3º Reverso Reverso Motor – gira reverso Tração 4º Reverso Avante Gerador – gira reverso Frenagem

Essas quatro faixas podem ser representadas nos quatro quadrantes de um sistema

de coordenadas retangulares, conforme a figura a seguir:

Assim, concluímos que todo motor CC pode operar em quatro quadrantes, ou seja, ele pode tracionar ou frear a carga em ambos os sentidos de movimento. ALLenz

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Estou pesquisando sobre escova de carvão...tema de minha palestra no dia 11/11/2012,
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