geradores aulas 2 e 3

8/16/2019 Geradores Aulas 2 e 3

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Manutenção do Gerador

1) Montagem segura do gerador. 2) Condição das conexões elétricas. 3) Presença de sujeira e óleo no gerador. Se

4) Condição das escovas do gerador. 5) Operação do gerador. 6) Operação do regulador de voltagem.




Condições das escovas do geradorA escova tem que ser suspensa o suficiente parapermitir a introdução de uma lixa nº 000, ou mais fina, naparte inferior da escova, com o lado áspero para cima.

Puxa-se a lixa no sentido da rotação do induzido, como cuidado de manter as extremidades da lixa bempróximas da superfície do coletor a fim de evitar que asbordas da escova sejam arredondadas.

Ao se puxar a lixa de volta ao ponto inicial, a escovadeve ser levantada para não tocá-la. A escova somentedeve ser lixada no sentido da rotação.




Condições das escovas do geradorApós funcionar por pequeno período de tempo, asescovas do gerador devem ser inspecionadas, paraassegurar que não há pedaços de lixa embutidos na

escova, armazenando cobre.Sob nenhuma circunstância devem ser usadas lixas deesmeril ou abrasivos similares para assentamento dasescovas (ou alisamento de coletores), pois eles contêmmateriais condutores que causarão centelhamento entreas escovas e as barras do coletor.



Manutenção do GeradorCondições das escovas do gerador

A pressão excessivacausará um rápido

desgaste das escovas.Uma pressão muitopequena, entretanto,permitirá “oscilação”,

resultando emsuperfícies queimadase furadas.



Manutenção do GeradorCondições das escovas do gerador

Os rabichos flexíveis de baixa resistência sãoencontrados na maioria das escovas condutoras decorrente elevada, e suas ligações devem ser feitas

seguramente, e inspecionadas em pequenos intervalos.A finalidade do rabicho flexível é conduzir corrente,deixando de submeter a mola da escova a correntes quealterariam a ação da mola por superaquecimento. Os

rabichos flexíveis também eliminam qualquer faíscapossível para o guia da escova, causado pelo movimentodas escovas dentro do estojo, minimizando o desgastelateral.



Pesquisa de pane (TROUBLESHOOTING)

Se o sistema de um gerador estiver defeituoso, as causasprováveis serão:

1) O gerador pode estar em pane (queimado, danificado

mecanicamente, etc.),

2) Parte da fiação do circuito para ou procedente do

gerador está com defeito.




Um voltímetro de precisão é usado para testar oscircuitos com a força do circuito principal ligada,colocando-se o fio positivo no ponto do circuito positivo,e o fio negativo em qualquer massa conveniente.

Os testes devem ser feitos em cada terminal docircuito. Entre o último ponto onde a voltagem éindicada, e o ponto inicial onde a voltagem é nula, existeum circuito aberto ou uma queda de voltagem causadapor operação de unidade ou um curto com a massa.




Se a mesma leitura de voltagem for obtida no terminalnegativo de uma unidade, como foi obtida no terminalpositivo, isto é indicação de massa aberta.

Se uma pequena voltagem for obtida no terminal

negativo de uma unidade, como foi obtida no terminalpositivo, isto é indicação de massa aberta.Se uma pequena voltagem for obtida no terminal

negativo da unidade, uma resistência alta estará indicadaentre a unidade e a massa.




O item seguinte, concernente à pesquisa de pane,apresenta os defeitos mais comumente encontrados,além de uma lista de causas prováveis para isolá-los euma ação corretiva a ser tomada.

Esta listagem é um guia geral para pesquisa de panede um sistema de gerador CC de dois motores, queutilizam reguladores de voltagem à pilha de carvão.



Alternador

Um gerador elétrico é qualquer máquina quetransforma energia mecânica em energia elétrica atravésda indução eletromagnética. Um gerador que produz

corrente alternada é chamado de gerador CA e, emboraseja uma combinação das palavras “alternada” e“gerador”, a palavra alternador possui ampla utilização.

Os alternadores são classificados de diversas maneiras

para diferenciar adequadamente os seus diversos tipos.Um meio de classificação é pelo tipo de sistema deexcitação utilizado.



Tipos de alternadores

Nos alternadores usados em aeronaves a excitaçãopode ser efetuada por um dos seguintes métodos:

1 - Um gerador CC de acoplamento direto;2 - Pela transformação e retificação do sistema CA;3 - Tipo integrado sem escova.




Pela transformação e retificação do sistema CA

Este método depende do magnetismo residual para a

formação de voltagem CA inicial, após o qual osuprimento do campo é feito com voltagem retificada dogerador CA.




Pela transformação e retificação do sistema CA

Este método depende do magnetismo residual para a

formação de tensão C.A. inicial, após o qual o suprimentodo campo é feito com tensão retificada do gerador C.A.




Tipo integrado sem escova

Esta combinação consiste em um gerador CC no

mesmo eixo com um gerador CA. O circuito de excitaçãoé completado por retificadores de silício, em vez de umcoletor e escovas. Os retificadores estão montados sobreo eixo do gerador, e a sua saída é alimentada diretamente

ao campo rotativo principal do gerador CA.



Alternador do tipo induzido rotativoO alternador do tipo induzido rotativo é

semelhante ao gerador CC, onde o induzido gira atravésde um campo magnético estacionário. Este alternador éencontrado somente nos alternadores de baixa potência

e não é usado normalmente. No alternador do tipoinduzido rotativo, a tensão CA gerada é aplicada semmodificação à carga, por meio de anéis coletores eescovas. Um induzido rotativo necessita de anéis

coletores e escovas para conduzir a corrente da carga doinduzido para o circuito externo. Os anéis coletorespossuem uma duração menor, e o centelhamento é umperigo contínuo.



Alternador do tipo campo rotativo

O alternador do tipo campo rotativo possui umenrolamento de induzido estacionário (estator) e umenrolamento de campo rotativo (rotor).

A vantagem de possuir um enrolamento deinduzido estacionário é que o induzido pode ser ligadodiretamente à carga sem contatos móveis no circuito decarga.

A tensão e a corrente fornecidas ao campo rotativo

são relativamente pequenas, e anéis coletores e escovassão adequados para este circuito.Visto que o alternador de campo rotativo é usado

quase universalmente nos sistemas de aeronave.



Alternador monofásico



Alternador monofásico

Como a FEM induzida em um gerador é alternada,o mesmo tipo de enrolamento pode ser usado tanto emum alternador como em um gerador CC. Este tipo dealternador é conhecido como alternador monofásico,visto que a força fornecida por um circuito monofásico épulsante, este tipo é inconveniente em muitas aplicações.

Um alternador monofásico possui um estatorconstituído de vários enrolamentos em série, formandoum circuito único no qual é gerada uma voltagem desaída



Alternador bifásico

Os alternadores bifásicos possuem dois ou maisenrolamentos monofásicos, espaçados simetricamenteao redor do estator. Num alternador bifásico existem doisenrolamentos monofásicos espaçados fisicamente, de talmodo, que a tensão C.A. induzida em um deles estádefasada de 90º em relação à tensão induzida no outro.



Alternador trifásico

É empregado na maioria dos alternadores deaeronaves, ao invés de um alternador monofásico ou bifásico.




As três tensões estão espaçadas de 120º, e sãosimilares às tensões que seriam geradas por trêsalternadores monofásicos, cujas tensões estão defasadasde 120º. As três fases são independentes uma da outra.

Em vez do alternador trifásico possuir seis fios, umdos fios de cada fase pode ser ligado para formar uma junção comum. O estator é então chamado de ligação em“Y” ou estrela. O fio comum pode ser procedente ou nãodo alternador. Se ele sair do alternador, será chamado defio neutro.




Unidade alternadora-retificadora

Um tipo de alternador usado no sistema elétricode muitos aviões. A excitação para a partida é obtida dabateria e imediatamente após a partida.

A tensão de saída CC pode ser regulada por um

regulador de voltagem do tipo pilha de carvão e a saídada seção alternadora da unidade é uma correntealternada trifásica, proveniente de um sistema trifásico,de ligação delta, incorporando um retificador trifásico de

onda completa.Esta unidade opera com uma velocidade média de

2.100 a 9.000 RPM e com tensão de saída CC de 26 a 29volts e 125 ampéres.



Unidade alternadora-retificadora



ALTERNADORES SEM ESCOVA A maioria das aeronaves modernas usa um tipo de

alternador sem escova. Ele é mais eficiente porque nãopossui escovas para desgastar ou centelhar em altitudeselevadas.



Classificação dos Alternadores

Os geradores de corrente alternada são geralmenteclassificados de acordo com a potência aparente (VA),fator de potência, fases, tensão e freqüência.

Um gerador, por exemplo, pode ser classificado em40 KVA, 208 volts, 400 ciclos, trifásico, e com um fator depotência de 75%.

O fator de potência é a expressão entre a potênciaaparente (volt-ampere) e a potência real ou efetiva(WATTS).



Freqüência do alternador

A freqüência de tensão do alternador depende da velocidade do rotor e do número de pólos.Onde:

F = freqüênciaP = numero de pólosN = velocidade em RPM

F = P x N = PN2 6o 120



Exemplo

Por exemplo, um alternador com dois pólos e3600 RPM tem uma freqüência de:

2 x 3600/120 = 60 c.p.s.

R l d l d l d



Regulagem de voltagem dos alternadores

A divisão da carga entre os alternadores dependedos ajustes de seus reguladores de velocidade, os quaissão controlados pela freqüência. Quando os geradoresCA são operados em paralelo, a freqüência e a tensão

devem ser iguais. A tensão de saída de um alternador émelhor controlada pela regulagem da tensão de saída doexcitador CC, que fornece corrente ao campo do rotor doalternador.



REGULADORES TRANSISTORIZADOS

Existem reguladores de tensão com transistores nosistema. O transistor é um componente eletrônico quecomeçou a se popularizar na década de 1950 tendo sidoo principal responsável pela revolução da eletrônica nadécada de 1960, e cujas funções principais são amplificare chavear sinais elétricos. O termo vem de trans fer res istor (resistor de transferência), como era conhecido

pelos seus inventores



TRANSÍSTORES

Transmissão de velocidade constante



Transmissão de velocidade constante(CSD) do alternador

Os alternadores nem sempre são ligadosdiretamente ao motor do avião como os geradores CC.alguns alternadores são acionados pelo motor atravésde uma transmissão de velocidade constante (CSD),instalada entre o motor e o alternador. Cadatransmissão (CSD) consiste essencialmente em duasunidades hidráulicas e um diferencial mecânico queefetua a função somatória de velocidades.

Sistema de controle de rotação



Sistema de controle de rotação(Governador)

O governador é uma válvula de controle hidráulico,atuada por mola, e operada por contrapesos. Sua finalidade écontrolar o envio do óleo de carga da transmissão para ocilindro de controle.

A luva rotativa do governador é acionada pelaengrenagem de saída, e por isso é sensível à velocidade desaída da transmissão. Os contrapesos pivotados nesta luvamovimentam uma válvula localizada por dentro, carregadapor tensão de mola. Durante a operação estabilizada, apressão de alimentação é reduzida pela válvula dogovernador ao valor desejado de controle. Dependendo daposição do carretel da válvula, o óleo de carga é dirigido parao pistão de controle, ou o óleo de controle é drenado para acabeça da CSD.

Diagrama esquemático da transmissão do



Diagrama esquemático da transmissão doalternador

Si hid á li



Sistema hidráulico

O sistema hidráulico consiste em bomba de carga,bomba de recuperação e válvula de segurança de carga.

A bomba de carga alimenta os blocos de pistõesdas unidades hidráulicas, o governador, o cilindro decontrole e o sistema de lubrificação.

Bomba de recuperação devolve ao reservatório,através do radiador, o óleo de lubrificação.

Válvula de segurança regula a pressão de operaçãodo sistema de carga.

Fil d li h d ál l d



Filtro da linha de carga e válvula dederivação

O filtro possui uma válvula de derivação quepermite ao óleo fluir livremente, no caso do elementofiltrante ficar completamente entupido, e é acionada pelaqueda de pressão do sistema.

Mecanismo de desacoplamento da



Mecanismo de desacoplamento datransmissão do alternador

É um dispositivo atuado eletricamente, quedesacopla o eixo de entrada da transmissão no caso demau funcionamento desta. O reengate somente pode serefetuado no solo, com o motor parado, puxando-se aalavanca de rearme .

Mecanismo de desacoplamento da



Mecanismo de desacoplamento datransmissão do alternador



Guia de sincronismo dos alternadores

1- Cheque de seqüência de fase – A seqüência de fasepadrão para circuito força trifásica C.A. é “A”, “B” e “C”.

2- Cheque de Voltagem - A voltagem do alternador a serligado à barra deve ser igual à voltagem da barra. Ela éajustada por um reostato de controle localizado nopainel.

3- Cheque de Freqüência - A freqüência de um alternadoré diretamente proporcional à sua velocidade.



Ci i d ã d l d



Circuito de proteção dos alternadores

Os circuitos dos alternadores possuemnormalmente, um circuito de controle e proteção doalternador, um contactor, um relé protetor de sobrecargae um relé de proteção da corrente diferencial.



Circuito de proteção dos alternadores



Manutenção

A manutenção e inspeção dos sistemas doalternador são semelhantes às dos sistemas CC.1) Montagem segura do gerador.

2) Condição das conexões elétricas.3) Presença de sujeira e óleo no gerador.4) Operação do gerador.

5) Operação do regulador de voltagem.



Pesquisa de Panes



Inversor



Inversor

Finalidade de transformar uma parte da força CCem CA. Esta CA é usada principalmente nosinstrumentos, rádios, radar, iluminação e outrosacessórios. Os inversores são construídos para forneceruma corrente de 400 Hz, mas alguns são projetados parafornecer mais do que uma voltagem, por exemplo, 26volts C.A. em um enrolamento e 115 volts em outro.



Tipos básicos de inversores1) Inversor rotativo:

Esses inversores são essencialmente geradores CA emotores CC numa única carcaça. O campo do gerador, ouinduzido, e o campo do motor, ou induzido, são montadosnum mesmo eixo que irá girar dentro da carcaça. Um tipo

comum de inversor rotativo é o de ímã permanente.2) Inversor EstáticoOs inversores estáticos são comumente usados para

fornecer energia para os instrumentos sensíveis à freqüência,

como giroscópio de atitude e o giroscópio direcional. Elestambém fornecem energia para os indicadores e ostransmissores AUTOSYN e MAGNESYN, giroscópio de razão,radar e outras aplicações a bordo.



Características do inversor estático

Algumas das características dos inversores estáticos são:1 - Alta eficiência;2 - Pouca manutenção, maior duração;

3 - Nenhum período de aquecimento necessário;4 - Capaz de começar a operar sob carga;5 - Operação extremamente silenciosa;

6 - Reação rápida à mudança de carga.



Motores Elétricos

Ao contrário do gerador, converte energia elétricaem energia mecânica.



Os motores de corrente contínua podem ter suavelocidade continuamente alterada ao longo de umafaixa substancial, além disso, os motores de correntecontínua apresentam torque constante em toda a faixade velocidade. Dessa forma, são soberanos em váriasaplicações específicas, tais como: tração elétrica (trense bondes), em siderúrgicas, acionamentos paratransporte de cargas mecânicas, pontes rolantes e

guindastes, ou seja, tais máquinas são frequentementesolicitadas a executar os trabalhos pesados na indústriapor causa de seu elevado grau de flexibilidade efacilidade de controle.

Motores C.C.



Além disso, devem ser citadas aplicações comogravadores, brinquedos, câmeras de vídeo, aparelhosde som, automóveis, etc., ou seja, a faixa de potências éampla, de vários megawatts no extremo superior,caindo para apenas alguns poucos watts no extremoinferior.

Estas máquinas operam alimentadas por fonte deenergia em corrente contínua que pode provir de pilhas

e baterias, no caso de pequenos motores, ou de umarede alternada após retificação, no caso de motoresmaiores.

Motores C.C.



Aspectos construtivos:O estator, também chamado de circuito indutor ou

circuito de campo, é a parte fixa da máquina e écomposto de uma estrutura ferromagnética com pólossalientes aos quais são enroladas as bobinas queformam o campo magnético, ou de um ímãpermanente.

Motores C.C.



Aspectos construtivos:Já, a parte móvel ou girante da máquina, o rotor é

um eletroímã constituído de um núcleo de ferrocilíndrico que gira dentro do estator, possuienrolamentos de fios condutores em sua superfície quesão alimentados por um sistema mecânico decomutação. Esse sistema é formado por um comutador,solidário ao eixo do rotor, que possui uma superfície

cilíndrica com diversas lâminas às quais são conectadosos enrolamentos do rotor através de contatos de cobre;e por escovas fixas, que exercem pressão sobre ocomutador e que são ligadas aos terminais de

alimentação.

Motores C.C.



Aspectos construtivos:O rotor também é chamado de circuito induzido ou

circuito de armadura.

Motores C.C.

M C C



Aspectos construtivos:

Motores C.C.

M C C




Motores C.C.

M C C



O rotor é formado por:

Eixo: é o elemento que transmite a potência mecânicadesenvolvida pelo motor a uma carga a ele acoplada.

Núcleo da armadura: está conectado ao eixo e éconstruído de camadas laminadas de aço silício,provendo uma faixa de baixa relutância magnética entreos pólos. As lâminas servem para reduzir as correntesparasitas no núcleo, e o aço usado é de qualidadedestinada a produzir uma baixa perda por histerese. Onúcleo contém ranhuras axiais na sua periferia para

colocação do enrolamento da armadura.

Motores C.C.

Motores C C



O rotor é formado por:Enrolamento da armadura: é constituído porcondutores de cobre, isolados, colocados nas ranhurasdo núcleo e ligados às lâminas do comutador.

Comutador: dispositivo mecânico (tubo de cobreaxialmente segmentado) no qual estão conectados osterminais das espiras da armadura com um par desegmentos para cada enrolamento da armadura, e cujo

papel é inverter sistematicamente o sentido da correntecontínua que circula na armadura. Cada segmento docomutador é isolado dos demais por meio de lâminasde mica. Os segmentos são montados em torno do eixo

da armadura, estando isolados de tal.

Motores C.C.

Motores C C



O rotor é formado por:Motores C.C.

Motores C C



O estator é formado por:

Carcaça: estrutura cilíndrica que tem a função deconduzir um campo magnético elevado (criado pelosenrolamentos de campo), bem como suportar toda a

massa da máquina sem deformações nem vibraçõessensíveis. É confeccionada em aço ou ferro fundido,pois nela, o fluxo magnético é constante (em regimepermanente o campo magnético é invariante no tempo)não ocorrendo perdas de histerese e Foucault. Alémdisso, deve possuir uma permeabilidade magnéticaelevada.

Motores C.C.

Motores C C




Pólos, pólos de excitação ou pólos de excitação principal:São compostos pelo núcleo que tem aspecto deextremidades mais largas chamadas de sapata polar. Estestêm por funções criar um elevado campo magnético esuportar as bobinas do enrolamento indutor. Devemapresentar reduzidas perdas magnéticas, e elevadapermeabilidade magnética. A sapata polar é curvada, e émais larga que o núcleo polar, para espalhar o fluxo maisuniformemente. São constituídos de ferro ou aço eparafusados ou soldados na carcaça após a inserção dosrolamentos de campo nos mesmos. Esses pólos podem serímãs permanentes ou eletroímãs.

Motores C.C.

Motores C C




Enrolamento principal de campo: o enrolamentoprincipal de campo é bobinado sobre o pólo deexcitação principal. É alimentado em corrente contínua

e estabelece assim um campo magnético contínuo notempo. Estas bobinas são constituídas de fio de cobreisolado.O conjunto formado por enrolamento principal de

campo e pólos de excitação dará origem ao eletroímãque produzirá o fluxo interceptado pela armadura.

Motores C.C.

Motores C C




Interpólos ou pólos de comutação: estão localizadosentre os pólos principais, região esta chamada deinterpolar, e são geralmente de tamanho menor, além

disso, são percorridos pela corrente de armadura. Têmcomo finalidade reduzir o efeito de distorção de fluxochamado de reação de armadura evitando odeslocamento da linha neutra em carga, reduzindo a

possibilidade de centelhamento entre as lâminascoletoras e as escovas. Geralmente são utilizados emmotores de grande porte, pois, em pequenos motores,algum faiscamento é considerado tolerável.

Motores C.C.

Motores C C




Escovas: usualmente são de carvão e grafite, e sãosuportadas no estator por um suporte tipo anel, emantidas nesse suporte por meio de molas, de forma

que deslizem sobre o comutador quando este giracausando pressão sobre a superfície do mesmo. Estedispositivo é, também, responsável pela grandequantidade de ruídos sonoros e elétricos causados pelo

motor cc.

Motores C.C.

Motores C C




Motores C.C.

Motores C.C.



Princípio de funcionamento:

O funcionamento dos motores cc estáfundamentado em princípios do eletromagnetismoclássico como, atração e repulsão dos polos magnéticos,

fluxo magnético e indução de tensão elétrica, assimsendo mesmo que tenham sido explicadosanteriormente, esses princípios são repetidos aqui porfacilidade:

Motores C.C.



Motores C.C.




Assim, se um condutor situa-se num campomagnético ou é nele inserido, e uma tensão é aplicada aele, de tal forma que circule uma corrente, será

desenvolvida uma força, e o condutor tenderá a mover-se em relação ao campo ou vice-versa. Esse princípio éalgumas vezes chamado de “ação motora” .

Motores C.C.

Motores C.C.




Motores C.C.

Um motor elétrico funciona basicamentedevido a ímãs e magnetismo: um motor usa ímãs paracriar movimento. Se você já brincou com ímãs, conhece alei fundamental de todos eles: pólos opostos se atraem epólos iguais se repelem. Se você pegar duas barras de ímãcom as extremidades marcadas "norte" e "sul", entãoa extremidade norte de um ímã atrairá a extremidade suldo outro. Por outro lado, a extremidade norte de um ímãrepelirá a extremidade norte do outro (assim como a sulrepelirá a sul). Dentro de um motor elétrico essas forçasde atração e repulsão criam movimento de rotação .

Motores C.C.




Motores C.C.



Sentido da força eletromagnética e regra da mão

esquerdaAs relações entre o sentido da corrente no condutor,o sentido do campo magnético e o sentido da forçadesenvolvida no condutor podem ser

convenientemente determinados por meio da regra damão esquerda. O dedo indicador indica o sentido docampo, o dedo médio indica o sentido da correntecirculante e o polegar indica o sentido da forçadesenvolvida no condutor ou do movimento resultante.

Motores C.C.



Sentido da força eletromagnética e regra da mão

esquerda



Tipos de motores CC



Tipos de motores CC

Reação da armadura:

Tipos de motores CC



Tipos de motores CC


Tipos de motores CC



p


Tipos de motores CC



p

Existem diversos tipos de motor cc de acordo com

a quantidade de fontes de corrente contínua utilizadas eda forma como os enrolamentos de campo e dearmadura são conectados. Se for utilizada somente umafonte de corrente contínua, então os enrolamentos decampo e de armadura devem ser ligados em série (dandoorigem ao motor cc série) ou em paralelo (dando origemao motor cc em derivação, paralelo ou shunt).

Tipos de motores CC



p

Por outro lado, se forem utilizadas duas fontes de

corrente contínua independentes, então surge um motorcc com excitação independente, além dos motores comímas permanentes, que não utilizam eletroímã em seucircuito de estator e sim um ímã permanente.

Resumindo, as diferenças entre estes tipos surgemda maneira pela qual é produzida a excitação doenrolamento de campo.



Tipos de motores CC



p

Motor com ímã permanente:

Tipos de motores CC



p

Motor com ímã permanente:

Análise de desempenho e aplicações:Por conta da ausência do enrolamento de campo

nesta configuração, a velocidade pode ser controladaapenas através da corrente de armadura e pelaresistência da armadura. Consegue-se controlar acorrente de armadura variando a tensão aplicada aosterminais do enrolamento de armadura e a resistência dearmadura introduzindo-se uma resistência externa emsérie com o enrolamento.

Tipos de motores CC



p

Motor com excitação independente:

Características:Quando os enrolamentos de campo são ligados a uma

fonte de tensão contínua separada, que é independenteda tensão da armadura do motor, este é denominado demotor com excitação independente.

Análise de desempenho e aplicações:Nessa configuração tem-se enrolamento de campo e

de armadura, dessa forma, a velocidade pode sercontrolada por variação da tensão terminal, pelaresistência da armadura e por variação da corrente de

campo

Motor em Série



Motor em SérieCaracterísticas:

Nesta configuração, o enrolamento da armadura e oenrolamento de campo estão conectados em série com aalimentação. Neste tipo de enrolamento do campo éfeito com poucas espiras de fio grosso, pois terá de

suportar toda a corrente elétrica da armadura. Aindutância é quase nula, por isso estes motores são maisempregados na tração de carros elétricos, guindastes,enfim, em todos os casos em que forem necessáriasconstantes interrupções de carga, ambos ligados com fiode certa seção circular e poucas espiras. Como estão emsérie, o campo magnético criado no estator depende damesma corrente aplicada ao enrolamento.

Motor em Série



Motor em Série

Motor em Série



Motor em SérieAnálise de desempenho e aplicações:

A velocidade de um motor em série depende da carga.Qualquer mudança na carga é acompanhada por umamudança substancial na velocidade.Um motor em série funcionará em alta velocidade

quando ele possuir uma carga leve e em baixa velocidadecom uma carga pesada.

Motor CC em paralelo (SHUNT)



Características:Nesta situação, a armadura e o estator são ligados em

paralelo com a alimentação, ou seja, nesta configuração,é necessária apenas uma fonte de corrente contínua para

alimentar o circuito de armadura e de campo.A corrente que a máquina solicita da fonte é a somada corrente do induzido e da corrente do indutor.




Análise de desempenho e aplicações:

Os motores shunt são empregados com maiorfrequência para acionar cargas constantemente variáveis(às vezes até variações extremas de carga), ou seja, emsistemas que necessitam velocidade pouco variável

(imperceptível, quase constante) conforme se adicionacarga nesse sistema. Por exemplo, escadas rolantes,teleféricos, elevadores (cargas que necessitam velocidadepraticamente constante com carga alta ou baixa). Porém,como apresentam um pequeno torque de partida nãopodem ser empregados para arrancar com cargaspesadas.

Motor CC misto (COMPOUND)



O motor misto é uma combinação dos motores em

série e em paralelo. Há dois enrolamentos no campo: umenrolamento em paralelo e um enrolamento em série.O torque inicial é maior do que no motor em

paralelo, e menor do que no motor em série.

A variação da velocidade com a carga é menor doque em um motor em série e maior do que em um motorem paralelo. O motor misto é usado sempre onde ascaracterísticas combinadas dos motores em série e em

paralelo são desejadas.Raramente este tipo de motor é usado nos

sistemas de aeronaves.

Motor CC misto (COMPOUND)



( )

Inversão do sentido de rotação do motor




Invertendo-se o sentido do fluxo de corrente norotor ou nos enrolamentos do campo, o sentido darotação do motor pode ser invertido. Isto inverterá omagnetismo do rotor ou do campo magnético no qual orotor gira. Para isso basta inverter a polaridade de ligaçãodo motor.




Velocidade de rotação do motor



ç

A velocidade do motor pode ser controlada pelavariação da corrente nos enrolamentos do campo.

Quando a intensidade da corrente que flui atravésdos enrolamentos for aumentada, a força do campo

aumentará, mas o motor diminuirá a velocidade visto queuma intensidade maior de força contra-eletromotriz serágerada nos enrolamentos do rotor.

Um motor cuja rotação pode ser controlada échamado de motor de velocidade variável

Velocidade de rotação do motor



ç

Perdas de energia nos motores CC



As perdas são denominadas de perdas I²xR, vistoque elas são decorrentes da energia dissipada em formade calor na resistência do campo e nos enrolamentos dorotor. São subdivididas em perda por correntes histeresese correntes parasitas (EDDY CURRENT).

Correntes histereses



São provocadas pelo movimento do rotor em umcampo. Ele, portanto, torna-se primeiro magnetizadonum sentido e depois em outro, portanto o magnetismoresidual do ferro ou do aço, do qual o rotor é fabricado,provoca essas perdas.

Correntes parasitas



p

As perdas por correntes parasitas (EDDY CURRENT)ocorrem porque o núcleo de ferro do rotor é umcondutor rotativo num campo magnético. Isto cria umaforça eletromotriz através das partes do núcleoprovocando um fluxo de corrente no interior do mesmo.Estas correntes aquecem o núcleo e, se forem excessivas,podem danificar os enrolamentos.

Motores CA



Os motores de corrente alternada são os mais

comuns, principalmente por trabalharem alimentadospela forma de energia fornecida pelas concessionárias.Além disso, eles são menos complexos construtivamentedo que os de corrente contínua.

A sua simplicidade reduz os custos de fabricação,fazendo com que eles possam, assim, chegar aosconsumidores com um preço final menor. Essesequipamentos podem ser divididos em monofásicos epolifásicos – em geral de três fases, que, por sua vez,podem ser ainda subdivididos em síncronos eassíncronos.

Motores CA



O motor síncrono de corrente alternada usa

eletroímãs como estator para fazer girar o rotor, que semovimenta a uma velocidade constante, em sincroniacom a frequência da rede – no Brasil, 60 Hz. Isso tantopara monofásicos quanto para trifásicos.

Se a frequência da rede variar, a velocidade do motorsíncrono variará no mesmo percentual, mantendo asincronia. São, entretanto motores pouco utilizados peloelevado custo, comparado aos assíncronos, e por isso sãomais comuns em grandes potências.

Motores CA



Os assíncronos, por outro lado, são os mais utilizadosentre todos os modelos de motores elétricos existenteshoje no mercado. Isso independente de serem mono outrifásicos. São conhecidos também como motor deindução ou motor de gaiola e serão eles os atingidos pelaportaria governamental de elevação de rendimento.

Além de corresponderem a mais de 90% do mercado,com maior concentração na faixa de potência de 0,75 a22 kW, os assíncronos são os motores que apresentam

menor complexidade construtiva. Por terem umaconstrução mais simplificada, são facilmente fabricadosem larga escala, em linha de produção, o que contribuiainda para uma redução no seu preço final.

Motores CA



O motor de indução ou motor assíncrono foipatenteado em 1888 por Nikola Tesla e atualmenteconstitui uma grande porcentagem dos motoresutilizados na indústria. Trata-se de uma máquina robusta,de fácil construção e por conseguinte mais baratacomparada com outras.

Um motor de indução tem nos enrolamentos doestator e do rotor somente corrente alternada, podendoser comparado com um transformador onde os

enrolamentos do secundário recebem energia porindução, enquanto que nos motores de correntecontínua o estator e o rotor necessitam de alimentação.

Motores CA



O rotor de tal máquina então, não é constituído sequer por ímãs permanentes nem por eletroímãsconvencionais, tais rotores são feitos de alumínio, e nãotêm nenhuma conexão elétrica com o estator.

Quando um rotor feito de alumínio é exposto acampos magnéticos alternados, correntes elétricascomeçam a fluir por ele e estas correntes induzidastornam o rotor magnético.

Motores CA



Aspectos construtivos:O motor de indução é constituído pelos seguintes

elementos:Estator

É constituído por chapas ferromagnéticas empilhadase isoladas entre si. As chapas possuem ranhuras, tambémchamadas de cavas, nas quais são colocados osenrolamentos alimentados pela rede de correntealternada monofásica ou trifásica.

O conjunto é alojado no interior de uma carcaça emferro, aço ou alumínio.

Motores CA



Aspectos construtivos:Estator

Motores CA



Aspectos construtivos:Rotor

O rotor é apoiado no veio de rotação do motor, quepossui rolamentos nos extremos e que transmite à cargaa energia mecânica produzida.Entre o rotor e o estator existe o entreferro, que deve sero menor possível, de forma a reduzir a relutânciamagnética total do circuito e assim aumentar a indução econsequentemente o fluxo.

Os enrolamentos podem ser realizados de duasmaneiras, o que dá origem a dois tipos de rotores: rotorem curto-circuito ou gaiola de esquilo e rotor enroladoou bobinado.



Motores CA



Aspectos construtivos:Rotor em curto-circuito ou gaiola de esquilo

As barras condutoras da gaiola são geralmentedispostas com uma determinada inclinação com afinalidade de melhorar as propriedades de arranque.

A forma do conjunto lembra uma gaiola de esquilo. Oque nos leva a perceber que se trata de um enrolamentomuito mais simples.

Motores CA l d l



Rotor em curto-circuito ou gaiola de esquilo

Motores CA R i i i l d il



Rotor em curto-circuito ou gaiola de esquiloJunto aos anéis dos topos podem ser encontradas

aletas para a ventilação. Estas aletas são frequentementeparte da peça rígida que constitui os condutores e osanéis que os curto-circuitam.

Motores CA U t d t t i it é t d



Um motor de rotor em curto-circuito é um motor deuma só alimentação, não necessita de coletor nem deescovas, nem quaisquer contatos móveis entre o rotor eo estator. Não possui por isso contatos elétricos móveis.

Este fato tem como resultado um motor robusto e,praticamente, sem manutenção (ausência de escovas ecomutador), ou seja, é o mais simples no aspectoconstrutivo, indicando-se sua aplicação em localizaçõesremotas e sua operação em situações severas de trabalho

onde a poeira e outros materiais abrasivos sejam fatoresa serem considerados. Por esta razão, é correntemente omotor de corrente alternada polifásico mais largamenteutilizado.

Motores CA M d b bi d



Motor de rotor bobinadoO rotor bobinado possui enrolamentos, cujos

extremos são levados a anéis coletores eletricamenteisolados do eixo e entre si e sobre os quais se apoiamescovas de carvão, fixas ao estator, que nos permitemligar o motor a um circuito externo. Este rotor foiprojetado para diminuir a corrente de partida do motortrifásico, pois, possui maior impedância que o rotor degaiola, por ser constituído por enrolamentos de fio de

cobre e permite inserir resistências em série com oenrolamento trifásico do rotor, controlando a suavelocidade e corrente de partida, sendo esta a suaprincipal vantagem perante o rotor gaiola de esquilo.

Motores CA M t d t b bi d



Motor de rotor bobinado




Motor de rotor bobinadoComparação construtiva entre rotor bobinado e rotor

gaiola de esquilo:

Motores CA



Campo Girante:

Para entender o funcionamento de um motor deindução, faz-se necessário conhecer o seguinte conceito:campo girante, que surge quando um sistema decorrentes alternadas trifásicas é aplicado em pólos

defasados de 120°

no espaço. Dessa forma, como ascorrentes são defasadas 120 ° no tempo, em cadainstante, um par de pólos possui o campo de maiorintensidade, cuja associação vetorial possui o mesmoefeito de um campo girante que se desloca ao longo doperímetro do estator e que também varia no tempo.

Motores CA



Campo Girante:

Características ligadas ao número de bobinascolocadas nas ranhuras do estator determinam o númerode pólos que a máquina irá possuir, com três conjuntosde bobinas tem-se a formação de dois pólos na máquina)

e este número de pólos irá determinar a velocidade docampo girante.

Motores CA



Devido as suas vantagens, não usarem escovas

nem coletores, muitos tipos de motores elétricos deaviação são projetados para funcionar com correntealternada. Em geral, os motores CA são mais econômicosdo que os motores CC.

Motores CA



Velocidade síncrona ou do campo girante:

A velocidade síncrona do motor é definida pelavelocidade de rotação do campo girante, a qual dependedo número de pólos do motor e da frequência da rede,em hertz. Os enrolamentos podem ser construídos com

um ou mais pares de pólos que se distribuemalternadamente (um “norte” e outro “sul”) ao longo daperiferia do núcleo magnético. Assim, como oenrolamento tem “p” número de pares de pólos, avelocidade do campo será:

Motores CA




Onde:ns – velocidade síncrona (rpm);f – frequência da rede (Hz);p – número de pares de pólos.

Motores CA




Note que o número de pólos do motor terá de sersempre par, para formar os pares de pólos. Para asfrequências e “polaridades” usuais, as velocidadessíncronas são:

Motores CA




O campo girante ao atravessar o rotor, provoca umavariação de fluxo nos condutores da gaiola de esquilo oudo rotor bobinado, dando origem, de acordo com a Lei deFaraday, a uma força eletromotriz induzida (fem) nesses

condutores.Como os condutores do rotor estão curto-circuitados,

os mesmos são percorridos por correntes induzidas.

Motores CA




Tais correntes criam um campo magnético em tornodo condutor percorrido por elas, esse campo magnéticotende a alinhar-se com o campo magnético do estator,assim, o rotor entra em movimento, tentando

acompanhar o campo girante.O sentido de giro do rotor será determinado pelo

sentido da força eletromagnética que surge quando umcondutor percorrido por uma corrente está imerso numcampo em movimento, ou vice versa (desde que haja omovimento relativo entre os dois).

Motores CA



Escorregamento:

Se o motor (velocidade do rotor) gira a umavelocidade diferente da velocidade síncrona (velocidadedo estator), as barras do rotor “cortam” as linhas de fluxodo campo girante e, pelas leis do eletromagnetismo,

circularão nelas correntes induzidas. Quanto maior for àcarga, maior terá de ser o conjugado necessário paraacioná-la. Para obter este aumento de conjugado, teráque ser maior a diferença de velocidade para que ascorrentes induzidas e os campos produzidos sejammaiores. Portanto, à medida que a carga aumenta cai arotação do motor.

Motores CA



Escorregamento:

Quando a carga é zero (motor a vazio) o rotor girarámuito próximo da rotação síncrona. A diferença entre avelocidade do motor n e a velocidade síncrona ns , quepode ser expressa em rpm, como fração da velocidade

síncrona, ou como porcentagem desta será:

Onde:ns – velocidade síncrona (rpm);n – velocidade do motor (rpm);s – escorregamento.

Motores CA Controle de velocidade:



Controle de velocidade:Na maioria das aplicações industriais, a característica

de velocidade essencialmente constante do motor deindução é desejável. Contudo, existem algumasaplicações onde a possibilidade de controlar a velocidadeé um fator extraordinário. Por conseguinte, citaremos atéonde o motor de indução se presta a ajustes develocidade, sob diversas condições de carga.

Motores CA Controle de velocidade:



Controle de velocidade:Algumas formas de realizar este controle são:

• Alterando o número de pólos do enrolamentoestatórico;

• Alterando a tensão aplicada ao estator;

• Alterando a resistência do circuito do rotor;

• Alterando a frequência da tensão aplicada.

Velocidade do motor C.A.



O motor do tipo indução de 400 Hz opera emvelocidades que variam de 6.000 a 24.000 rpm. Osmotores C.A. são classificados pela potência (HP) desaída, tensão de operação, corrente com carga total,

velocidade, número de fases e freqüência.



Motores de indução



Motores Monofásicos: São operados com baixa potência.Travas de superfície, válvulas de corte e etc.

Motores Bifásicos: Alta potência, tais como trem depouso, motores de flap, bombas hidráulicas.

Motores síncronos



Monofásicos operam relógios epequenos instrumentos de precisão.

Trifásicos operam sistemassincronizadores de bússola e de hélice.

Práticas de manutenção



Verificação operacional dos motores para efeito de malfuncionamento.

Temperatura do motor não deve estar alta.

Observação quanto aos ruídos do motor.

Enrolamento não pode estar danificado ou sujo deóleo.

Pesquisa de pane



Pesquisa de pane

geradores aulas 2 e 3

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