Objetivo Geral: - Conhecer as semelhanças e diferenças entre máquinas de corrente contínua e máquinas síncronas.

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1 ( ) Prova ( ) Prova Semestral ( ) Exercícios ( ) Prova Modular ( ) Segunda Chamada ( ) Exame Final ( ) Prática de Laboratório ( ) Aproveitamento Extraordinário de Estudos Nota: Disciplina: Turma: Aluno (a): Professor: Data: Experiência 03: MOTOR CC X GERADOR SÍNCRONO. Objetivo Geral: - Conhecer as semelhanças e diferenças entre máquinas de corrente contínua e máquinas síncronas. Objetivos Específicos: - Estudar e manusear um Motor CC didático (aberto); - Visualizar as principais partes do Motor CC: enrolamentos de campo e armadura, pólos, interpólos, rotor, escovas e comutador; - Acionar o Motor CC e alterar sua velocidade através da corrente de armadura; - Estudar e manusear um Gerador Síncrono didático (acionamento manual); - Visualizar as principais partes do Gerador Síncrono: enrolamentos de campo e armadura, pólos, rotor e escovas; - Acionar o Gerador Síncrono e visualizar a tensão gerada no Osciloscópio. RESUMO DA TEORIA Motor CC O funcionamento de um motor de corrente contínua é relativamente simples. A figura 1 mostra o funcionamento da máquina CC elementar. Se a bobina central da figura 1 é precorrida por corrente elétrica, um campo magnético será criado na direção vertical e sentido definido pela regra da mão direita. Caso esta bobina esteja submersa num campo magnético externo horizontal, um torque será criado no sentido de alinhamento destes dois campos. Quando a bobina central girar 90 os campos estarão alinhados e não haverá mais torque. Ainda, se por inércia esta bobina girar mais de 90 será criado um torque no Página 1 de 6

2 sentido contrário à rotação, fixando a bobina na posição de alinhamento do campo externo com o campo produzido pela bobina. Para permitir que um motor CC mantenha sua rotação, é necessário utilizar um comutador. O comutador tem a função de inverter o sentido da corrente elétrica da bobina girante no instante em que ela atinge o ponto de alinhamento dos campos descrito anteriormente, desta forma cria-se um torque que age no sentido de manter o movimento. Figura 1 - Máquina CC elementar (básica). A figura 2 mostra o comutador num motor CC elementar. Figura 2 - Esquema simplificado do Inversor. Em uma máquina de corrente contínua, o estator, responsável pela criação do campo externo é chamado de CAMPO. O Rotor, que recebe corrente nominal, é conhecido como ARMADURA, ele deve suportar os esforços elétricos e mecânicos que ocorrem durante a operação do motor. Página 2 de 6

3 Na máquina CC elementar, com um comutador de apenas 2 segmentos, cria uma variação abrupta no campo criado pelo enrolamento de armadura de 180, invertendo instantaneamente o sentido da corrente. Máquinas reais possuem os enrolamentos de armadura distribuídos, conforme mostra a figura 3, que ilustra o comutador de uma máquina CC de dois pólos. Figura 3 - Funcionamento do Comutador. No motor da figura 3 ocorre comutação a cada 30 me cânicos de rotação, mantendo sempre um ângulo de aproximadamente 90 entre os ei xos magnéticos do campo e armadura. Gerador Síncrono O gerador síncrono também possui um princípio de funcionamento simples. Uma bobina fixa ao eixo é percorrida por corrente contínua e desta forma produz um campo magnético de intensidade constante. No estator existe uma bobina, com a rotação do eixo (causada por uma máquina primária, como turbina hidráulica ou motor a combustão), o fluxo visto por esta bonina varia no tempo, e desta forma uma força eletromotriz (f.e.m.) é criada na bobina do estator. Caso exista uma carga conectada ao enrolamento do estator, uma corrente elétrica irá circular do gerador para a carga. No gerador síncrono o enrolamento do rotor, responsável pela criação de um campo de intensidade constante é conhecido como CAMPO. O enrolamento do estator, que suporta a corrente nominal do gerador, é conhecido como ARMADURA. A figura 4 ilustra um gerador síncrono com dois pólos, e a figura 5 mostra um gráfico do fluxo visto pela armadura e a fem consequente da derivação deste fluxo. Página 3 de 6

4 Figura 4 - Gerador Síncrono elementar. Figura 5 - a) Fluxo estatórico e b) tensão gerada do Gerador Síncrono. As semelhanças e diferenças entre a Máquina CC e a Máquina Síncrona são evidenciadas na figura 6. A título de exemplo a figura 6 mostra o esquema de (a) um motor CC de dois pólos (salientes no estator) e (b) um gerador síncrono com quatro pólos (salientes no rotor). Figura 6 - a) Máquina CC e b) Máquina Síncrona. Página 4 de 6

5 PARTE EXPERIMENTAL Material necessário: 01 Motor CC (aberto) com finalidade didática 01 Gerador Síncrono didático com acionamento manual 08 Cabos com pinos bananas nos terminais 01 Osciloscópio 01 Ponteira de tensão para osciloscópio 01 Fonte de tensão com dois canais independentes a) PRIMEIRA PARTE Motor de Corrente Contínua Conecte o motor CC com excitação independente; Alimente o campo do motor com um canal da fonte de tensão; Limitar a tensão de campo em 12 Vcc. Alimente a armadura do motor com o outro canal da fonte de tensão; Altere a tensão de armadura e verifique a mudança na velocidade de rotação. Responda: Porque limitar a tensão de campo? O que ocorre com a rotação do motor caso reduzir a tensão de armadura à metade? O que ocorre caso a corrente de campo seja interrompida? O que implica o fato do motor operar aberto, com somente um dos pólos do campo energizado? b) SEGUNDA PARTE Gerador Síncrono Conecte o gerador em paralelo (220V); Alimente o campo com a fonte de tensão; Limitar a tensão de campo em 12 Vcc. Utilize a manivela conectada ao eixo e rotacione manualmente o gerador; Ajuste o osciloscópio e visualize a tensão gerada; Página 5 de 6

6 Responda: O que ocorre com a frequência da tensão gerada caso a rotação dobrar? O que ocorre com o valor da tensão com a variação do campo? Qual o valor da tensão gerada (Vpp) em volts? Referências Bibliográficas: [1] FITZGERALD, Arthur E.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen D., Máquinas elétricas. 6.ed. PORTO ALEGRE: Bookman, c p. Página 6 de 6

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