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MÁQUINAS ELÉTRICAS Máquina de Corrente Contínua
- MOTOR DC Os motores de corrente contínua são
máquinas cc/dc usadas como motores. Como
discutido nas leituras sobre gerador, a mesma
máquina física pode atuar tanto como motor quanto
gerador. A diferença está na direção do fluxo de
potência. ESTUDAREMOS NESSA SEÇÃO OS VÁRIOS
TIPOS DE MÁQUINAS CC UTILIZADAS COMO
MOTOR.
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• TIPOS DE MOTORES DC
• Motor cc de excitação separada
• Motor cc shunt
• Motor cc de ímã permanente
• Motor série
• Motor composto

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TIPOS DE MOTORES DC Circuito equivalente de um
motor dc Como o motor cc é a mesma máquina
física do gerador cc, seu circuito equivalente é
exatamente o mesmo do gerador com exceção da
direção do fluxo de corrente.


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A tensão interna gerada na máquina é dada
abaixo EAKF? O torque desenvolvido pela
máquina é dado por TKFIA As duas equações
acima, juntamente com a lei de Kirchhoff do
circuito de armadura e a curva de magnetização da
máquina são ferramentas necessárias para analisar
o comportamento e o desempenho de um motor
cc.
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Motores SHUNT e de Excitação SEPARADA Um motor
cc de excitação separada pode ser definido como
aquele cujo circuito de campo é suprido a partir
de uma fonte de potência constante. No caso de
um motor shunt, o circuito de campo é alimentado
diretamente através dos terminais de armadura do
motor. A Fig.1 mostra o circuito equivalente de
um motor cc de excitação separada, enquanto a
Fig.2 mostra o do shunt. Obs Quando a tensão de
alimentação do motor é assumida constante não
existe diferença real entre o comportamento das
duas máquinas.

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Motores SHUNT e de Excitação SEPARADA

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Características terminais de um Motor Shunt CC A
característica de terminal (saída) é um gráfico
que relaciona as variáveis de saída entre
si. Para o motor, as variáveis de saída são o
torque no eixo e a velocidade. Ou seja, é o
gráfico do torque de saída versus velocidade. A
pergunta é Como um motor shunt responde a
aplicação da carga ? Suponha que a carga no eixo
do motor é elevada. Então o torque da carga
excederá o torque desenvolvido da máquina, e
dessa forma ocorrerá uma redução da velocidade.

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Acontece que quando a velocidade do motor
diminui, há uma queda na tensão interna EA
KF? Entretanto, a corrente de armadura IA
(VT EA )/RA aumenta. Como a corrente de
armadura aumenta, o torque desenvolvido no motor
aumenta Tdes KFIA . E finalmente, o torque
desenvolvido igualará ao torque da carga em uma
velocidade mecânica de rotação menor.

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A dedução da equação que relaciona a velocidade e
o torque interno desenvolvido é mostrada
abaixo

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GRÁFICO QUE ILUSTRA O COMPORTAMENTO DA
CARACTERÍSTICA x VELOCIDADE No gráfico
(a) a máquina apresenta enrolamento de
compensação que tem o objetivo de anular o efeito
causado pela reação de armadura. No gráfico
(b), apresenta o comportamento com o fenômeno da
reação de armadura que reduz o fluxo na máquina.
Essa redução provoca aumento da
velocidade.

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• CONTROLE DE VELOCIDADE DE
• MOTORES CC SHUNT
• Como é possível controlar a velocidade de um
  motor cc shunt ?
• Ajuste da resistência de campo ( e assim o fluxo
  de campo)
• Ajuste da tensão terminal aplicada a armadura
• Inserindo resistores em série no circuito de
  armadura
• Mudança na resistência de campo
• Para compreender o que acontece quando a
  resistência de campo é variada, assuma que a
  resistência de campo aumenta.
• Se a resistência de campo aumenta, então a
  corrente de campo diminui.

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• CONTROLE DE VELOCIDADE DE
• MOTORES CC SHUNT
• IF VT / RF
• Com a redução da corrente de campo,o fluxo também
  diminui.
• Uma redução no fluxo causa uma redução
  instantânea na tensão interna gerada EAKF?,
  causando um grande aumento na corrente de
  armadura da máquina.
• IA (VT EA )/RA
• O torque no motor é dado por TdesKF?. Desde que
  o fluxo na máquina diminui enquanto a corrente de
  armadura aumenta, o que prevalecerá ?

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• CONTROLE DE VELOCIDADE DE
• MOTORES CC SHUNT
• O aumento da corrente predomina sobre o
  decréscimo no fluxo, e o torque desenvolvido
  aumenta
• TdesKFIA
• Desde que o torque desenvolvido é maior que o
  torque de carga, a velocidade do motor aumenta.
• Entretanto, quando a velocidade aumenta a tensão
  interna também aumenta o que provoca uma redução
  da corrente de armadura.

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• CONTROLE DE VELOCIDADE DE
• MOTORES CC SHUNT
• A redução da corrente de armadura faz com que o
  torque desenvolvido também se reduza. E
  finalmente, mai uma vez o torque se iguala ao
  torque de carga numa velocidade mais alta que a
  velocidade inicial.

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RESUMO DO CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVÉS DO
REOSTATO DE CAMPO

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC
SHUNT Variação da tensão de armadura Nes
se método, envolve a mudança na tensão aplicada à
armadura sem mudar a tensão aplicada ao campo.
Semelhante ao caso de excitação
separada.

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• CONTROLE DE VELOCIDADE DE
• MOTORES CC SHUNT
• Quando a velocidade aumenta, a tensão interna
  gerada EA aumenta, o que provoca a redução da
  corrente de armadura.
• A redução da corrente de armadura provoca a
  redução do torque desenvolvido internamente,
  fazendo com que o torque desenvolvido seja igual
  ao torque resistente (torque da carga),
  entretanto numa velocidade superior.

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC
SHUNT RESUMO SOBRE O CONTROLE DE VELOCIDADE
ATRAVÉS DA TENSÃO DE ARMADURA

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC
SHUNT O gráfico acima mostra o efeito na
velocidade quando aumenta-se a tensão de
armadura.

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC
SHUNT Inserindo um resistor em série com o
circuito de armadura .

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT No
controle através da resistência de campo, quanto
menor a corrente de campo mais rápido o motor
gira. Isto se aplica também ao motor de excitação
separada. Já o aumento da corrente de campo
causa um decréscimo da velocidade e por este
motivo existe uma velocidade mínima que se
consegue atingir através deste controle. O
aumento da corrente de campo será limitada pelo
limite de aquecimento dos enrolamento de
campo. .

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC
SHUNT VELOCIDADE BASE Se o motor estiver
operando com sua tensão terminal nominal,
potência e corrente de campo então ele está
funcionando na velocidade nominal, também
conhecida como velocidade base. Através da
resistência de campo pode controlar a velocidade
do motor acima da velocidade base, mas não para
velocidades abaixo da base. Por que?
.

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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC
SHUNT Através da armadura, pode-se controlar a
velocidade do motor para velocidades abaixo da
velocidade base, mas não para velocidade acima da
base. Por que? .

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MOTOR SÉRIE Torque desenvolvido no motor
cc série Sabemos que o torque desenvolvido pela
máquina é dado por De maneira simplificada, o
fluxo é proporcional a corrente de
armadura.

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De maneira simplificada, o fluxo é proporcional a
corrente de armadura. Substituindo a equação
acima na equação do torque desenvolvido. Como
podemos interpretar a equação acima? Característi
ca terminal de um motor cc série Para encontrar
a característica terminal de um motor cc série, a
análise será feita baseando-se no comportamento
linear da curva de magnetização.

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A suposição para curva de magnetização linear
implica que o fluxo no motor é dado por A
dedução da característica torque-velocidade é
estabelecida a partir da lei de Kirchhoff Da
equação , a corrente de
armadura é dada por Como ,
substituindo na equação geral da
máquina

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A corrente de armadura é dada por O torque
desenvolvido é dado por O fluxo pode ser
calculado como .

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.

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Gráfico que ilustra a característica velocidade x
torque de um motor série. . Quais
conclusões podemos tirar sobre o
gráfico?

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• MOTOR COMPOSTO CUMULATIVO
• .
• Shunt longa
• Shunt curta

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MOTOR COMPOSTO CUMULATIVO A lei Kirchhoff para o
motor composto A força magnetomotriz
resultante é dada por O sinal positivo está
associado com o motor composto cumulativo e o
sinal negativo com o composto diferencial. .

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MOTOR COMPOSTO CUMULATIVO