PEA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ENERGIA E AUTOMAÇÃO
ELÉTRICAS
PEA-3311
Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia
MOTOR DE CORRENTE
CONTÍNUA
ROTEIRO EXPERIMENTAL
2016
PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia
Motor de Corrente Contínua
Roteiro Experimental
1- Identificação do Motor de Corrente Contínua
O motor de corrente contínua a ser ensaiado possui fundamentalmente três enrolamentos:
1. o enrolamento de armadura 2. o enrolamento de campo 3. o enrolamento de interpolos
Na máquina em análise o enrolamento de armadura é identificado pelos terminais AB. O enrolamento de campo1 é identificado pelos
terminais CD. Conforme visto em teoria, o enrolamento de interpolos tem como função evitar faiscamento, quando uma bobina muda de polaridade e é sempre interligado em série com o enrolamento de armadura. Seus terminais são identificados pelas letras GH.
Anote os dados nominais do motor, ou seja,
Potência, Tensão, Corrente e Rotação e
coloque-os na Tabela 1 de seu relatório.
Note que há uma segunda máquina acoplada ao eixo do Motor de Corrente Contínua. Trata-se de um Gerador Síncrono que será objeto de uma posterior experiência. A função deste Gerador será explicada no item 4. Nos itens 2 e 3, as montagens relativas ao Gerador Síncrono estão omitidas, uma vez que ele não é necessário para fins experimentais.
2- Controle de Rotação através da Tensão de Armadura
Faça a montagem da Fig. 1 e imponha corrente de campo igual em seu valor máximo (ICAMPO) e
anote o seu valor. Varie de forma gradativa a
tensão de armadura de 0 até 220V, nos seguintes valores:
1O enrolamento de excitação pode também ser denominado
enrolamento de campo. Assim, a corrente que percorre este enrolamento tanto pode ser denominada corrente de excitação
(I ) como corrente de campo (I ).
Com isto complete a tabela 2 de seu relatório, com os respectivos valores de rotação, medidos com um tacômetro. Repita o procedimento para um valor igual a 70% de ICAMPO.
Atenção: Ao desligar o motor sempre adote o
seguinte procedimento: aumente a corrente de campo e posteriormente diminua a tensão de armadura.
Fig 1Esquema da MCC para Controle de Rotação
3- Controle da Rotação através da Corrente de Campo
Ainda com a montagem da Fig. 1, imponha corrente ao enrolamento de campo da máquina de corrente contínua em seu valor máximo. Anote este valor de corrente de campo, que será denominado na Tabela 2 e servirá como guia para o seu experimento.
Aumente a tensão de armadura de forma bastante gradual até o valor de 220V. Diminua
lentamente a corrente de campo de tal forma a
completar os valores indicados na Tabela 2. Meça a rotação, em rpm, para os seguintes valores de corrente de campo:
Retorne a corrente de campo ao seu valor máximo e diminua a tensão de armadura para 200V e varie novamente a corrente de campo nos valores especificados e meça a rotação. Sempre
PEA3311 – Motor de Corrente Contínua- 2016 35
PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia evite que ela ultrapasse 2200 rpm. Meça com um
tacômetro a velocidade do motor de corrente contínua.
Atenção: Ao desligar o motor sempre adote o
mesmo procedimento sugerido anteriormente: aumente a corrente de campo e posteriormente diminua a tensão de armadura.
4- Máquina de Corrente Contínua em Carga
Observe a montagem da Fig.2. Note que o esquema possui um grau de diversidade de equipamentos bastante elevado. Você terá que realizar medidas de natureza elétrica em vários circuitos e do ponto de vista mecânico, será necessária ainda a medida de torque (também denominado conjugado) através da balança, além da medida da rotação do conjunto. É um bom teste para verificar se o seu grupo sabe realmente trabalhar em equipe.
Para organizar este procedimento experimental, vamos inicialmente identificar o gerador síncrono e a carga resistiva.
Na Fig.2, há ainda três fontes de tensão contínua. Todas elas propiciam variação do valor corrente que circula por um enrolamento, mas elas podem ser implementadas de forma absolutamente distinta em sua bancada, ou seja:
A. Um VARIAC monofásico alimentado em
tensão alternada, cuja saída é retificada. Os dois componentes estão em uma
única caixa metálica;
B. Um VARIAC trifásico alimentado em tensão alternada, cuja saída é retificada. Os dois componentes estão em uma única caixa metálica;
C. VARIAC alimentado em tensão
alternada, cuja saída é retificada. Neste caso é possível visualizar tanto o retificador, como o VARIAC;
D. Retificador alimentado em tensão
alternada, ligado em série com reostato.
Observe as fontes de sua bancada e
complete a tabela 5 de seu relatario. Eventualmente algum tipo de fonte não existirá
na sua bancada. Coloque em seu relatório e também os aparelhos, com respectivos fundo de escala
Após estas etapas, todos os componentes da Fig 2 já estão conhecidos. Têm-se duas máquinas sobre a bancada e cada uma com a sua função: a máquina de corrente contínua funcionará como motor. Ela é a máquina em ensaio, da qual se deseja saber a relação entre torque e velocidade. Desta forma, a única função da máquina síncrona é proporcionar torque resistente ao motor. Assim, para que a máquina síncrona cumpra o seu papel, liga-se o seu enrolamento trifásico a uma carga trifásica resistiva. A máquina síncrona funcionará desta forma como gerador. É possível afirmar que:
o Para se alterar a potência ativa absorvida pela carga trifásica resistiva, é necessário que se modifique o valor de tensão de linha sobre a carga trifásica;
o Uma forma de modificação da tensão de linha sobre a carga trifásica pode ser feita a partir da alteração da corrente de excitação da máquina síncrona, porque isto faz com que o fluxo na máquina síncrona varie e, por consequência, a tensão nos terminais também sofra
Fig. 2 Montagem para obtenção da Característica Conjugado-Rotação da Máquina de Corrente Contínua na Ligação Independente
PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia modificação;
o Se a potência ativa fornecida pelo gerador síncrono se modificou, então a potência mecânica fornecida ao gerador necessariamente vai se alterar.
o O Motor de Corrente Contínua supre potência mecânica ao gerador síncrono, através do par {Torque, Velocidade}. Se há necessidade de variação da potência mecânica, então o Motor de Corrente Contínua passa a operar em um novo ponto {Torque, Velocidade}.
o Um dos objetivos desta experiência é determinar as curvas características externas, dentre elas aquela que correlaciona a Velocidade do Motor de Corrente Contínua com o Torque que este Motor desenvolve. Logo, ao se alterar a corrente de excitação da Máquina Síncrona, modifica-se o ponto de funcionamento {Torque, Velocidade} do Gerador Síncrono (carga mecânica) e, por consequência, do Motor de Corrente Contínua.
4a) Determinação da Característica
Velocidade-Torque na ligação
independente
Na Fig 2, tem-se o motor de corrente contínua na ligação independente. Para se obter a característica torque-velocidade, deve-se:
1. Realizar a partida da Máquina de Corrente Contínua, tal qual visto nos itens anteriores.
a. Aumenta-se a corrente de excitação do motor de corrente contínua (preferencialmente coloque-a em seu valor máximo) b. Coloque a corrente de excitação
do gerador síncrono em seu valor
mínimo.
c. Aumente a tensão de armadura de forma suave. Verifique se a carcaça do motor de corrente contínua se apoia sobre a balança. Em caso positivo continue a aumentar a tensão de armadura até 150 V.
i. Caso o torque desenvolvido pelo motor de corrente contínua não esteja no sentido desejado, diminua a tensão de armadura até zero e inverta o sentido pelo qual a corrente circula pelo enrolamento de campo (enrolamento CD).
ii. Em caso de dúvida,
sempre chame seu professor. Coloque a corrente de excitação do motor de corrente contínua em seu valor máximo. Aumente a tensão de armadura até cerca de 150 V.
2. A partir deste momento a tensão deve ser monitorada, porque não deverá se modificar. 3. A máquina alcançará sua rotação de regime.
Nesta condição, diminua a corrente de excitação do motor de corrente em cerca de 10%.
4. Anote em seu relatório o valor da corrente de excitação do motor de corrente contínua; que a partir deste momento ela não deverá se modificar. Anote também o valor do braço de alavanca. Para fins de cálculo de Conjugado o valor da aceleração da gravidade deve ser tomado igual a 9,8 m/s2.
Ajuste o valor da corrente da corrente de excitação do gerador síncrono, a fim de completar a tabela 7 de seu relatório. A corrente de armadura deve ser ajustada em cinco pontos de corrente de armadura: . Para
cada valor de corrente meça rotação e massa, para que seja possível a medida de conjugado e rendimento.
Dica: a variação da corrente de campo do
gerador síncrono deve ser feita de forma bastante suave.
Após terminar a coleta destes cinco pontos, sem desligar o motor, coloque novamente a corrente de excitação do gerador síncrono em seu valor
PEA3311 – Motor de Corrente Contínua- 2016 55
PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia
mínimo e posteriormente ajuste a tensão de
armadura em um valor igual a 130 V. Repita o procedimento de medida, modificando o valor da corrente de excitação do gerador síncrono, para obtenção dos pontos da tabela 8 do relatório. Caso eventualmente seja necessário desligar o motor, realize o procedimento de partida do motor de corrente contínua como descrito anteriormente no item 1.
4b- Determinação da Característica Velocidade-Torque na ligação série
A primeira etapa a ser realizada é modificar a
ligação da máquina. Do ponto de vista
operacional é algo bastante simples. Basta alterar o esquema da Fig. 2 para o da Fig.3 em que se tem o enrolamento série (Em algumas máquinas
o enrolamento série é o E1F e em outras EF1,
verifique na placa de sua máquina). Note que o
enrolamento CD não está mais ligado a uma fonte: ele necessariamente deve estar em aberto.
Chame sempre o seu professor antes de acionar a sua máquina.
O procedimento de ensaio sofre pequenas alterações. Leia com bastante atenção antes de começar o processo de partida do motor de corrente contínua.
1. A partida da Máquina de Corrente Contínua na ligação série.
a. Coloque a corrente de excitação do gerador síncrono em seu valor MÁXIMO. b. Aumente a tensão de armadura de forma suave. Verifique se a carcaça do motor de corrente contínua se apoia sobre a balança. Em caso positivo continue a aumentar a tensão de armadura até 110 V. i. Caso o torque desenvolvido pelo motor de corrente contínua não
esteja no sentido desejado, diminua a tensão de
armadura até zero e inverta o sentido pelo qual a corrente circula pelo campo série.
ii. Em caso de dúvida, sempre
chame seu professor.
Após a inversão aumente gradativamente a tensão até 110 V.
c. A máquina alcançará sua rotação de regime.
2. Diminua lentamente o valor da corrente da corrente de excitação do gerador síncrono, a fim de completar a tabela que descreve o ensaio. A tendência do grupo motor-gerador é aumentar a velocidade.
3. Após completar a tabela, aumente a corrente de excitação do campo do gerador síncrono e diminua gradativamente a tensão de armadura do motor de corrente contínua.
A corrente de armadura deve ser ajustada em cinco pontos distintos de corrente de armadura: . Para
cada valor de corrente meça rotação e massa, para que seja possível a medida de conjugado e rendimento a fim de completar a Tabela 9 de seu relatório.
Fig 3 Montagem para a Obtenção das Características Externas do Motor de Corrente Contínua em Ligação Série
