EXERCÍCIOS SOBRE FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA II  --  

a)      Defina campo girante e suas funções.

r.: é o campo magnético formado pelo estator e sua principal função é induzir no rotor uma FEM  que o fara girar em repulsão ao campo que o criou.

b)     Como age o campo girante nos enrolamentos do rotor.

r.: Induzindo no enrolamento do rotor uma FCEM que gerará um campo magnético em oposição ao que a criuo fazendo-o girar

c)      Justifique o nome de máquina assíncrona.

r.: O rotor não tem a sua velocidade de rotação em sincronismo com a velocidade do campo girante.

d)      Quais os tipos de rotores usuais nos motores de indução. Explique seus dados

construtivos.

r. : os mais comuns são o gaiola de esquilo e o rotor bobinado.

e)      Cite duas vantagens do rotor curto-circuitado em relação ao bobinado.

r.:  Pode ser empregado com para partir cargas de alta inércia ou que exijam conjugados de partida elevados, ou ainda, quando o sistema de acionamento requer partidas suaves.

f) O que são dados de placa? Cite 3 especificações obrigatórias em uma máquina elétrica.

r.: Para instalar adequadamente um motor, é imprescindível que o instalador saiba interpretar os dados de placa. Estes dados são:

nome e dados do fabricante, modelo (MOD), potência (cv, HP, kW), número de fases (por exemplo, TRIFÁSICO ou 3FAS), tensões nominais (V), frequência nominal (Hz), categoria (CAT), correntes nominais (A), velocidade nominal (RPM), fator de serviço (FS), classe de isolamento (ISOL. CL.) , letra-código (COD), regime (REG),  grau de proteção ( PROTEÇÃO IP), ligações

f)       Efetue uma pesquisa sucinta sobre isolação de motores elétricos.

r.: A vida útil de um motor pode ser determinada pelo seu isolamento e a  vida  útil  de  um  isolante  pode  ser  drasticamente  reduzida  se  houver  um sobreaquecimento representativo do motor.

As  principais  causas  da  degradação  dos  isolantes  são:  sobretensão  de  linha,

sobreintensidade de corrente nas partidas, depósito de poeira formando pontes condutoras, ataque por vapores ácidos ou gases arrastados pela ventilação.

g)      Pesquise sucintamente sobre regime de serviço em máquinas elétricas.

r.: É o grau de regularidade da carga a que o motor é submetido. Os motores normais são projetados para regime contínuo, (a carga é constante), por tempo indefinido, e igual a potência nominal do motor.

Regime contínuo (S1)  Funcionamento a carga constante de duração suficiente para que  se alcance o equilíbrio térmico Regime de tempo limitado (S2) Funcionamento a carga constante, durante um certo  tempo, inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico, seguido de um período de repouso de duração suficiente para restabelecer a igualdade de temperatura com o meio refrigerante

São exemplos de regimes de funcionamento.

h)     Defina enrolamento de armadura e de campo.

r.:  Rotor (enrolamento de armadura). Este enrolamento está montado sobre uma

estrutura  cilíndrica  que  gira,  por  este  motivo  chamada  de  rotor.  Este  enrolamento  é chamado  de  enrolamento  da  armadura,  ou  ainda  de  induzido.

ENROLAMENTO DE CAMPO

É  um  eletroímã  que  produz  o  fluxo  interceptado  pela  armadura.  A fonte  de  corrente  de  campo  pode  ser  separada, chamada de excitador, ou proveniente da própria armadura.

j) O motor de indução de anéis (bobinado) tem algumas vantagens em relação ao curto-

circuitado?

r.: Ao possuir anéis  permite regulagem da corrente que circula no rotor. Isso proporciona uma partida suave e diminui o pico de corrente comum nas partidas dos motores.

k) Uma máquina assíncrona funcionando como motor, qual deve ser a faixa de variação do

escorregamento?

l) Por que o motor assíncrono não pode ter rotação síncrona?

            r.: Um motor de indução não pode funcionar com a velocidade síncrona pois nesse caso o rotor estaria estacionário com relação ao campo rotativo e não seria induzida nenhuma fem no rotor. A velocidade do rotor deve ser ligeiramente menor do que a velocidade de sincronismo a fim de que seja induzida uma corrente no rotor pra permitir a rotação do rotor.

m) Defina escorregamento. Em que máquina elétrica ele ocorre?

            r.: É a diferença entre a velocidade do rotor e a velocidade de sincronismo, é expressa como um percentual da velocidade de sincronismo. Ocorre nas maquinas assíncronas.

n) Cite as características de excitações das máquinas assíncronas.

            r.: O estator esta  ligado à fonte de alimentação ca. O rotor não esta ligado eletricamente à alimentação. Quando o enrolamento do estator é energizado através de uma alimentação trifásica cria-se um campo magnético rotativo.

o) Uma máquina síncrona, funcionando como gerador, se temos velocidade disponível reduzida, o número de pólos desta máquina deve ser elevado ou reduzido? Justifique.

            r.: O numero de polos deve ser aumentado, para que se mantenha a mesma frequência da FEM.

p) O motor síncrono pode ser utilizado como compensador de fator de potência. Qual o

ajuste que deve ser feito na corrente de excitação?

r.: Para um motor síncrono possa compensar o fator de potencia devera ter seu campo CC ajustado, simulando assim uma carga capacitiva.

q) Explique por que a máquina síncrona tem velocidade do rotor igual a velocidade

síncrona.

r.: O circuito do rotor de um motor síncrono é excitado por uma fonte CC. O rotor engata na mesma rotação do campo magnético rotativo e o acompanha na mesma velocidade.

r) Numa máquina de corrente contínua explique a função dos seguintes elementos:

comutador; linha neutra e escovas.

Comutador: é constituído de lâminas de cobre (lamelas) isoladas umas

das outras por meio de lâminas de mica (material isolante). Tem por

função transformar a tensão alternada induzida numa tensão contínua;

Linha  neutra: é a área onde nenhuma tensão pode ser induzida numa espira dar armadura, esta a meia distancia entre pólos de compo norte e sul adjacentes. As escovas são sempre colocadas de modo a produzir um curto circuito entre as bobinas da armadura que estão atravessando a linha neutra.

Escovas: são conectores de grafita fixos, montados sobre molas que permitem que eles deslizem (ou escovem) sobre o comutador no eixo da armadura. Assim as escolva servem de contato entre as enrolamentos da armadura e a carga externa.

s) Identifique e explique os processos de auto-excitações para máquinas de corrente

contínua.

r.: Quando uma maquina de CC produz sua própria excitação é chamada de auto-excitada, e podem ter seu campo ligado de diversas formas.

Se for em paralelo com o circuito da armadura é chamado gerador em derivação. Quando o campo esta em serie com a armadura é chamado de gerador série, se forem usados dois campos, derivação e série, o gerador é chamado de gerador composto.

t) Quais informações são fornecidas num ensaio em vazio de uma máquina elétrica? E no

ensaio em curto-circuito?

r.:

u) Como se minimiza o faíscamento de uma máquina c.c.?

r.: reduzindo-se a carga

v) Desenhe o esquema de excitação de uma máquina c.c. com excitação independente.

w) Pesquise e escreva sucintamente sobre partida de motores utilizando autotransformador

Motores  de  indução  trifásicos  de  tipo  gaiola  podem  arrancar  com  tensão  reduzida  usando  um  único autotransformador (ou autocompensador) trifásico ou três transformadores trifásicos como mostra a figura 4. Os taps do autotransformador variam de 50 a 80% da tensão nominal. A chave tripolar de duas posições é colocada na posição de partida” e deixada lá até que o motor tenha acelerado a carga até aproximadamente a velocidade nominal, sendo então imediatamente levada à posição “funcionamento”, aplicando-se a tensão total da rede.

x) Pesquise sobre partida de motores  utilizando chave de partida estática.

r.: As Soft-Starters são chaves de partidas estáticas microprocessadas, projetadas para acelerar/desacelerar e  proteger  motores  de  indução  trifásicos.  Composta  basicamente  por  uma  ponte  tiristorizada  que controla a tensão no motor, pode-se por consequência  ajustar o torque e corrente à necessidade da carga, ou seja, a corrente exigida será a mínima necessária para acelerar a carga, sem mudanças de frequência.

y) Quais os tipos de correntes de excitações no estator e no rotor de uma máquina síncrona

funcionando com alternador (gerador)?

r.: estator funcionando como excitatris terá a presença de corrente continua e induzirá no estator corrente alternada.

z) Quais os tipos de correntes de excitações no estator e no rotor de uma máquina de

corrente contínua funcionando como motor?

ARMADURA

A armadura recebe a corrente proveniente de uma força elétrica externa. Sua constituição física é idêntica ao do gerador, ou seja, é o núcleo rotativo, também chamado de rotor.

ENROLAMENTO DE CAMPO

É  um  eletroímã  que  produz  o  fluxo  interceptado  pela  armadura.  A  fonte  de  corrente  de  campo  pode  ser separada, chamada de excitador, ou proveniente da própria armadura. rotor,