SISTEMAS CONTROLO DE SUPERFÍCIES DE COMANDO DE VOO

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores Área de Energia LBORTÓRIO DE ITEM CONTROLO DE UPERFÍCIE DE COMNDO DE VOO (LIC. ENGENHRI EROEPCIL - viónica) ccionamentos com a máquina de corrente contínua: associação de um conversor electrónico a uma máquina de corrente contínua. Objectivos do trabalho - Mostrar as capacidades e limitações do funcionamento da máquina de corrente contínua em regimes de velocidade variável através do comando da tensão do induzido e do circuito de excitação. - Estabelecer quais as características que a fonte de alimentação deve apresentar em termos de polaridade da tensão, direccionalidade da corrente e transito de potência de acordo com as exigências do accionamento. 1

2 I- Esquema de ligações Neste trabalho de laboratório utiliza-se uma máquina de corrente contínua de excitação independente em funcionamento motor e que se encontra acoplada a uma máquina síncrona em funcionamento gerador como mostra a Figura 1. máquina de corrente contínua fornece potência mecânica ao gerador síncrono através do veio mecânico. Este por sua vez encontra-se ligado a uma carga resistiva de modo a dissipar a energia fornecida a ela pelo motor de corrente contínua, funcionando pois como carga deste. I DC W VDC Motor de Corrente Contínua Máquina íncrona CRG P DC P mot = Tω P V DC I DC Figura 1. Esquema de ligações das duas máquinas. Máquina de Corrente Contínua (Excitação independente) Uma máquina de corrente contínua é composta por dois circuitos eléctricos cujos terminais se encontram reunidos numa única placa de bancada conforme o esquema ao lado. O circuito de excitação, ou indutor, é um circuito passivo destinado a criar o campo magnético no entreferro. Não há conversão electromecânica de energia neste circuito. Toda a potência que o alimenta é perdida por efeito de Joule. No circuito do indutor (terminais CD) regula-se a corrente de excitação através da resistência de campo RC colocada em série com ele, figura 2. Por razões de segurança, esta corrente nunca deve ser interrompida durante o funcionamento da máquina. Por essa razão não existem fusíveis intercalados no circuito que a alimenta. Deverá ser o primeiro circuito a ser ligado e o último a ser desligado. C 1 D B 2

3 Legenda Dcc + Rc C D 1 -B: Induzido do motor de corrente contínua C-D: Excitação ou indutor da máquina de corrente contínua Rc: Resistência de campo (Máquina LEROY OMER: 1420Ω/0.45 ) Dcc: Disjuntor de corrente contínua Figura 2. Esquema de ligações do circuito indutor da máquina de corrente contínua. O circuito do induzido (terminais B) é o circuito principal da máquina, onde ocorre a conversão electromecânica de energia e no qual a potência em jogo é a mais importante. O esquema de ligações encontra-se na figura 3. O circuito do induzido é alimentado com uma fonte de tensão ajustável, construída com um autotransformador com regulação de tensão em carga e uma ponte de rectificação a díodos. Para simplificar as montagens, o voltímetro e amperímetro que medem os valores de tensão e corrente do lado contínuo foram integrados na montagem da ponte de rectificação bem como a necessária protecção que é realizada com um fusível, Fig. 3. R T N D C R T V B utotransformador Rectificador + Medidas Figura 3. Esquema de ligações do circuito do induzido da máquina de corrente contínua. figura 4 mostra um esquema mais detalhado da ponte de rectificação usada, uma ponte de rectificação trifásica a díodos, alimentada por um transformador trifásico com conexões Y Y e ligada a uma carga, a máquina de corrente contínua. Fig. 5 representa as formas de onda das grandezas mais importantes, por exemplo para uma carga resistiva. Verifique que cada díodo conduz durante 120º, sendo que existem sempre dois díodos conduzindo e quatro bloqueados (salvo durante a comutação). 3

4 Figura 4. Ponte de rectificação trifásica a díodos (conversor electrónico). Figura 5. Formas de onda para uma carga resistiva. Máquina síncrona. máquina síncrona também é constituída por dois enrolamentos; um monofásico colocado no rotor (terminais JK) e um trifásico colocado no estator (terminais UVW). Estes terminais encontram-se reunidos numa única placa de bancada, cujo esquema se representa na Fig. 6(a). Na mesma placa encontra-se ainda montado um amperímetro para leitura da corrente do enrolamento JK. O circuito do indutor (terminais JK) é alimentado por uma fonte de tensão contínua de amplitude ajustável, permitindo ajustar a corrente de excitação entre o zero e um valor máximo. Nas máquinas da Leroy omer utiliza-se uma fonte de alimentação projectada para este efeito, Fig. 6(b). Esta fonte de alimentação dispõe de um cursor que permite variar a tensão aplicada ao circuito de excitação e assim variar a corrente. 4

5 J K U V W (a) Fonte de alimentação da bobina de excitação + - (b) Figura 6. (a) Terminais da máquina síncrona. (b) Excitação da máquina síncrona: fonte de alimentação de corrente contínua. Legenda J-K: Excitação da máquina síncrona O gerador síncrono é ligado a uma carga resistiva ligada em estrela através do esquema da Figura 7. O conjunto de ligações encontra-se integrado em uma montagem já existente na bancada. L1 V1 L2 L3 V2 R F U F V T F W Figura 7. Ligações entre o gerador síncrono e a carga resistiva. Carga resistiva Carga trifásica resistiva EELTE TUDIUM (Figura 8) - É constituída por um conjunto trifásico de resistências que se podem introduzir em paralelo aumentando a carga através de dois comutadores, um de regulação fina e o outro de regulação grossa. 5

6 Deve ter-se em atenção um outro comutador que selecciona a tensão máxima que o conjunto pode suportar (380/220V) ou (220/127V). Coloque este cursor na posição (220V/127V). Ligue a carga em estrela. Efectue a ligação da carga resistiva ao gerador síncrono conforme a Figura 8. Figura 7. Carga resistiva. 6

7 II - Condução do trabalho ntes de ligar o disjuntor de corrente alternada, efectuar os seguintes procedimentos para cada uma das máquinas: Máquina de corrente contínua: Verificar se o cursor do autotransformador está na posição zero. Colocar a resistência Rc aproximadamente na metade do seu percurso. Ligar o disjuntor Dcc; Máquina síncrona: Verificar se o cursor da fonte de alimentação do circuito de excitação está na posição zero. Verificar se os dois comutadores da carga resistiva estão na posição zero. 1ª PRTE a) Ligar o disjuntor de corrente alternada. Regular a tensão aos terminais do induzido do motor de corrente contínua até que atinja o seu valor nominal. c) justar a corrente de excitação de modo que a velocidade do motor seja próxima do seu valor nominal. d) plique à máquina de corrente contínua um binário de carga com metade do valor do seu binário nominal. d) Verificar com o osciloscópio as seguintes formas de onda: 1. Tensão Vcc aplicada à máquina de corrente contínua; 2. Corrente Icc na máquina de corrente contínua; 3. Velocidade da máquina de corrente contínua; d) Com a máquina no ponto de funcionamento anterior, varie a carga aplicada ao motor até que esta atinja o valor nominal. e) Verifique e justifique como proceder de modo a manter a velocidade da máquina às 1500 r.p.m. após o aumento da carga aplicada. 7

8 f) pós reduzir novamente a carga aplicada à máquina para metade do valor nominal, elabore um esquema de comando de modo a inverter a velocidade da máquina. Justifique este esquema. 8