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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
1.Motor cc de excitação separada
2.Motor cc shunt
3.Motor cc de ímã permanente
4.Motor série
5.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:
EA=KΦω
O torque desenvolvido pela máquina é dado por:
T=KΦIA
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 = KΦω Entretanto, a corrente de
armadura IA = (VT – EA )/RA aumenta. Como a corrente de armadura aumenta, o torque desenvolvido no motor aumenta Tdes = KΦIA . 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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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT
Como é possível controlar a velocidade de um motor cc shunt ?
1)Ajuste da resistência de campo ( e assim o fluxo de campo)
2)Ajuste da tensão terminal aplicada a 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 EA=KΦω, causando um grande aumento na corrente de armadura da máquina.
IA = (VT – EA )/RA
O torque no motor é dado por Tdes=KΦω. 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:
Tdes=KΦIA
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
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CONTROLE DE VELOCIDADE DE MOTORES CC SHUNT
Se a tensão de armadura é elevada, a corrente de armadura deve aumentar.
Quando a corrente de armadura aumenta, o torque desenvolvido aumenta aumentando a velocidade do motor.
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