Ensaio 08 Força Contra-eletromotriz em motores CC

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Mafalda Guterres da Cunha
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1 Ensaios Elétricos Máquinas CC: Força contra-eletromotriz num motor CC Ensaio 08 Força Contra-eletromotriz em motores CC Conhecer a força contra-eletromotriz em motores CC. Observar a ação geradora num motor CC. Observar o efeito da f.c.e.m. na corrente. Observar o efeito da f.c.e.m. com o voltímetro.!#"%$&')( *+(,.-%/%'102'3, (.*+&.% $*(' Explanar e quantificar a força contra-eletromotriz em máquinas CC : Toda vez que um condutor elétricos se mover dentro de um campo magnético e as linhas de campo são cortadas pelo condutor, neste condutor será induzida uma tensão. Michael Faraday descobriu isso em 1831, e a descoberta deste fato permitiu a construção de geradores, motores e transformadores. Motores? O que a geração de tensão tem a ver com motores? Num motor CC, a energia elétrica de corrente contínua é levada até o enrolamento da armadura para fazê-lo girar e gerar trabalho. E quando a armadura gira, seus condutores cortam o campo principal e com isto tensão é gerada nos enrolamentos da armadura. Esta tensão, por se por à fonte de tensão externa, é chamada de Força Contra-eletromotriz (f.c.e.m.). Como nós sabemos que a f.c.e.m. está realmente lá. Nós não podem medi-la diretamente porque um voltímetro colocado no circuito leria a tensão aplicada. A maior evidência da existência da f.c.e.m. é o efeito que ela tem sobre a corrente da armadura. Se uma armadura não está girando, então a corrente que circula nela é igual à tensão aplicada dividido pela sua resistência (i=v/r). Entretanto, quando a armadura começa a girar, a corrente cai. Isto nós podemos observar num amperímetro. A corrente que circula numa armadura em movimento dentro de uma campo magnético é igual à tensão aplicada menos a força contra-eletromotriz, divididos pela resistência. V fcem I = R Para encontrar o valor da f.c.e.m. é necessário achar a resistência do enrolamento da armadura, medir a corrente enquanto o rotor está girando e calcular a queda de tensão líquida através da equação E=R.I. Podemos, então medir a tensão aplicada V e calcular a f.c.e.m. da equação f.c.e.m. = V E. Como uma outra prova da existência da f.c.e.m. nós podemos repentinamente desconectar a tensão aplicada à armadura e, rapidamente, fazer uma leitura da tensão enquanto a armadura ainda está girando.

% $*(' Explanar e quantificar a força contra-eletromotriz em máquinas CC. 465.

2 Ensaios Elétricos Máquinas CC: Força contra-eletromotriz num motor CC ; <>=.?A@CB.=?EDGF =IH=%J?=%KLKM=?INOPFQ)F R.?+R%P@S=.?FTOU=%P?RQO.V 1. Uma força contra-eletromotriz é gerada quando: a) Os condutores se movem através de um campo numa direção paralela às linhas do campo; b) Os condutores se movem através de um campo numa direção onde pelo menos uma componente do movimento é perpendicular às linhas do campo; c) Nem o campo nem os condutores se movem; 2. Qual das relações abaixo resume a relação entre a velocidade de um condutor e o valor da f.c.e.m. gerada? a) Quanto mais rápido o movimento, maior a f.c.e.m. gerada; b) Quanto mais lento o movimento, maior a f.c.e.m. gerada; c) A velocidade não influi no valor da f.c.e.m. gerada. 3. Na operação de um motor, a corrente da armadura depende de: a) Somente da tensão aplicada e da resistência da armadura; b) Da tensão aplicada menos a f.c.e.m. e da resistência da armadura; c) Da tensão sobre o enrolamento de campo e da resistência do enrolamento de campo. 4. Em um motor CC, existe um alto valor de corrente na partida que então diminui por causa: a) A resistência da armadura aumenta automaticamente; b) A tensão aplicada diminui automaticamente; c) A armadura começa a rotacionar, gerando f.c.e.m.. WYX[Z\Y]_^a`cbdbeYf%gh.ï h.j.kmlin o%n pqfr s.jh.j knlkigj.k Para experiências com máquinas rotativas tenha especial cuidado com os valores de alimentação dos campos: suas tensões e correntes. Antes da execução do ensaio verificar nas bancadas os terminais de alimentação. Para cada experiência anotar os instrumentos utilizados, quantidade dos mesmos, número do patrimônio e escalas utilizadas. Certificar-se, cuidadosamente dos esquemas de ligação. Quando apropriado, aplicar lentamente a alimentação ao circuito de ensaio. tiu%v.w%xy.zt{u {}tq~ { ƒ 3. Ty..v vˆ. Š{.ẅ v. 1 mv~œ#{ + vuv~>a { Instrumentos necessários: Máquina CC (DM-250): operando como motor ou Dinamômetro (DYN-250) Fonte CC (ED-5119): DC 0~150V, 1A; DC 0~125V, 4A;

pelo menos uma componente do movimento é perpendicular às linhas do campo; c) Nem o campo nem os condutores se movem; 2.

3 Ensaios Elétricos Máquinas CC: Força contra-eletromotriz num motor CC Voltímetros CC: 2 x 150V ligados em paralelo com a armadura e em paralelo com o campo principal. Amperímetros CC: 1A / 5A em série com a armadura. Procedimentos de ensaio Fig. 8.1 Esquema para conexão com giro manual. 1. Conectar o campo shunt da máquina CC à fonte de corrente contínua (0~150V) e a armadura ao voltímetro (0~150V), como mostrado na figura 8.1. Não ligue a fonte ainda. 2. Coloque o knob de tensão da fonte CC em zero volts. 3. Ligue os disjuntores CC e a chave ON/OFF da fonte CC (0~150V). 4. Lentamente aumente a tensão da fonte CC (energizando o campo principal até que o voltímetro atinja 115V). 5. Gire a armadura com a mão observando a tensão de saída do voltímetro. Gire a armadura na direção anti-horária e horária e responda a questão 1 do questionário. 6. Desligue os disjuntores e as chaves. Fig. 8.2 Esquema para a medição de corrente. 7. Conecte o campo shunt à fonte CC (0~150V) e ao voltímetro e conecte a armadura à fonte CC (0~125V) e ao voltímetro e amperímetro conforme mostra a figura 8.2. Não ligue a fonte ainda. 8. Verifique as conexões e coloque os knobs de tensão em zero. 9. Ligue os disjuntores CA e ligue a fonte CC (0~150V) só o campo shunt. 10. Aumente a tensão do campo shunt até que o voltímetro aponte 115 volts. Então desligue a fonte do campo shunt usando a chave ON/OFF. Não mexa no valor de tensão ajustado com o knob. 11. Ligue a chave do circuito de alimentação do fonte CC de 125 volts. Circuito só da armadura. 12. Aumente lentamente a tensão até que o voltímetro aponte 20 volts. Não aumente a tensão de um valor maior do que 20 volts.

1. Não ligue a fonte ainda. 2. Coloque o knob de tensão da fonte CC em zero volts. 3. Ligue os disjuntores CC e a chave ON/OFF da fonte CC (0~150V). 4.

4 Ensaios Elétricos Máquinas CC: Força contra-eletromotriz num motor CC Faça uma leitura do amperímetro e responda a questão 2 do questionário. Observe que esta corrente é limitada apenas pela resistência do enrolamento da armadura. Por isso a tensão não deve ser maior do que 20 volts. 14. Ligue a fonte de 150 volts aplicando toda a intensidade de campo ao estator. 15. Durante a partida do rotor, observe o valor da corrente no amperímetro. Quando a corrente tende a ficar no seu valor final, responda a segunda parte da questão 2 do questionário. 16. Desligue os disjuntores e retire os cabos da armadura. Fig. 8.3 Esquema para a conexão da chave LDFCEM. Chave LDFCEM F1 e F2 alimentação do contator: só funcionará acima de 100 V. (+) e (-) devem ser conectados ao terminal do voltímetro CC (de preferência, um voltímetro analógico). A1 e A2 terminal de alimentação da armadura. Ora estará conectado à fonte, ora ao voltímetro. V1 e V2 deve ser conectado à fonte de alimentação 125 V para alimentar a armadura e fazê-la girar. 17. Conecte o campo shunt à fonte de 150 volts e a armadura à chave LDFCEM conforme a figura 8.3. Note que em uma das posições da chave a armadura está conectada à fonte CC (0~125V) e na outra posição a armadura está conectada somente ao voltímetro. 18. Coloque os dois knobs de tensão em zero. Não ligue a fonte ainda. Verifique as conexões. 19. Ligue os disjuntores CA e ligue a chave da fonte de alimentação do campo shunt (0~150V.) 20. Aumente lentamente a tensão do campo até atingir 115V. 21. Ligue a fonte CC (0~125V) que alimenta a armadura. 22. Coloque o knob de tensão num valor um pouco superior a 100V (para permitir o funcionamento do contator). Se não for possível colocar o knob em 100 V e então acionar a chave, desligue o circuito de V1 e V2, ajeite o valor da tensão, desligue e reconecte o cicuito. Ao fazer isto, a armadura deve estar girando. 23. Acione a chave LDFCEM na outra posição, a qual desconecta a armadura da fonte e conecta ao voltímetro. 24. Observe o comportamento do ponteiro do voltímetro. 25. Responda as outras questões do questionário. 26. Repita os passos 6, 7 e 8 para um valor de tensão de aproximadamente ½ do seu valor total. 27. Desligue todos os disjuntores. Desconecte e guarde todos os cabos.

Ligue a fonte de 150 volts aplicando toda a intensidade de campo ao estator. 15. Durante a partida do rotor, observe o valor da corrente no amperímetro.

5 Ensaios Elétricos Máquinas CC: Força contra-eletromotriz num motor CC Lista de materiais, instrumentos e equipamentos. Tipo Quantidade Grandeza medida patrimônio (Se instrumento ou equipamento) N o Ž>. A 2 ). 3 šœ M. >. % _ %Ž. Š > # U 1. No passo número 5 você fez com que os condutores da armadura cortassem o campo magnético. Isto fez com que a tensão fosse produzida?. O que aconteceu quando você girou a armadura na direção contrária?. 2. Qual foi o valor da corrente no passo 13 quando foram aplicados 20 volts à armadura e a armadura não estava girando?. Qual foi a leitura de corrente no passo 15 depois que a armadura começou a girar?. A que você atribui a diferença?. 3. Das suas observações, como a velocidade da armadura afeta o valor da força contra-eletromotriz?. 4. No passo 24, quando a chave LDFCEM foi usada para conectar a armadura ao voltímetro, qual foi o valor mostrado pelo voltímetro?.

No passo número 5 você fez com que os condutores da armadura cortassem o campo magnético. Isto fez com que a tensão fosse produzida?. O que aconteceu quando você girou a armadura na direção contrária?

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