Nome do Aluno Assinatura Nome do Aluno Assinatura. Parte Experimental

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1 Nome do Aluno Assinatura Nome do Aluno Assinatura 1- A Bancada Experimental Parte Experimental Observe a montagem da figura 1. 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. Figura 1 Montagem para obtenção da Característica Conjugado-Rotação da Para organizar este procedimento experimental, vamos inicialmente identificar as duas máquinas e a carga resistiva. Assim, a primeira etapa é identificar qual das duas máquinas é a de corrente contínua e qual a máquina síncrona. Gerador Síncrono Carga Trifásica Potência Nominal Tensão de Nominal Corrente de Nominal Rotação Nominal Ligação Realizada (tipo e tensão nominal) Ligação (tipo e tensão nominal) (Y/ ) V (Y/ ) V

2 Na figura 1, 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: [Fonte A] Um VARIAC monofásico alimentado em tensão alternada, cuja saída é retificada. Os dois componentes estão em uma única caixa metálica; [Fonte B] Um VARIAC trifásico alimentado em tensão alternada, cuja saída é retificada. Os dois componentes estão em uma única caixa metálica; [Fonte C] VARIAC alimentado em tensão alternada, cuja saída é retificada. Neste caso é possível visualizar tanto o retificador, como o VARIAC; [Fonte D] Retificador alimentado em tensão alternada, ligado em série com reostato. Observe as fontes de sua bancada e complete a tabela abaixo. Eventualmente algum tipo de fonte não existirá na sua bancada. Fonte da Campo (ou excitação) da Campo (ou de excitação) do Gerador Síncrono Tipo da Fonte Identificadas as fontes de alimentação, passa-se à última etapa, em que os aparelhos de medição são observados. Amperímetro de da A Voltímetro de da Amperímetro de Campo da Amperímetro de Campo do Gerador Síncrono V A A Todos os componentes da figura 1 já são 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 é a partir da alteração da corrente de excitação da máquina síncrona, porque isto faz com que o fluxo na máquina síncrona varie e, por conseqüência, a tensão nos terminais também sofra modificação;

3 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 O objetivo 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 conseqüência, do Motor de Corrente Contínua. 2- Determinação da Característica Velocidade-Torque na ligação independente Na Figura 1, tem-se o motor de corrente contínua na ligação independente. Para se obter a característica torque-velocidade, deve-se: 1. Realizar a partida da, tal qual visto na aula anterior. 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 apóia 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, 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 na tabela abaixo o valor da corrente de excitação do motor de corrente contínua; que a partir deste momento ela não deverá se modificar. 5. Anote 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/s 2. DADOS AUXILIARES Braço de alavanca Corrente Nominal do Motor de Corrente Contínua (I nom ) Corrente de Excitação do Motor de Corrente Contínua durante o ensaio

4 Ajuste o valor da corrente da corrente de excitação do gerador síncrono, a fim de completar a tabela abaixo, que descreve o ensaio. Dica: este ajuste sempre deve ser feito de forma bastante suave. VELOCIDADE-TORQUE NA LIGAÇÃO INDEPENDENTE TENSÃO NOMINAL Tensão de Corrente de Rotação Massa Conjugado Rendimento 20% I nom = 40% I nom = 150V 60% I nom = 80% I nom = 100% I nom = Sem desligar o motor, coloque a corrente de excitação do gerador síncrono em seu valor mínimo e posteriormente ajuste a tensão de armadura em um valor igual a 110 V. Repita o procedimento de medida, modificando o valor da corrente de excitação do gerador síncrono, para obtenção dos pontos da tabela abaixo. Caso eventualmente seja necessário desligar o motor, realize o procedimento de partida do motor de corrente contínua como descrito anteriormente no item 1. Tensão de 110V VELOCIDADE-TORQUE NA LIGAÇÃO INDEPENDENTE TENSÃO REDUZIDA Corrente de 20% I nom = 40% I nom = 60% I nom = 80% I nom = 100% I nom = Rotação Massa Conjugado Rendimento A partir dos dados colhidos para a Característica Velocidade-Torque na ligação independente, para os dois valores de tensão, faça os gráficos que correlacionam a velocidade com o conjugado e o rendimento com a corrente absorvida.

5 3- 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 figura 1 para o da figura 2 em que se tem o enrolamento série (Em algumas máquinas o enrolamento série é o E 1 F e em outras EF 1, 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 o seu professor antes de acionar a sua máquina. Figura 2 Montagem para a Obtenção das Características Externas do Motor de Corrente Contínua em Ligação Série O procedimento de ensaio sofre pequenas alterações. Leia com atenção antes de começar o processo de partida do motor de corrente contínua.

6 1. A partida da. 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 apóia 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, 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. Tensão de 110V Corrente de 20% I nom = 40% I nom = 60% I nom = 80% I nom = 100% I nom = VELOCIDADE-TORQUE NA LIGAÇÃO SÉRIE Rotação Massa Conjugado Rendimento A partir dos dados colhidos para a Característica Velocidade-Torque na ligação série, faça os gráficos que correlacionam a velocidade com o conjugado e o rendimento com a corrente absorvida.

7 Responda às seguintes questões e use o verso se necessário: a) Tente obter graficamente a velocidade limite para o motor em ensaio, quando este foi colocado na ligação independente. b) Sugira um procedimento para obter o valor da resistência e da constante de torque (k ), a partir dos dados dos ensaios na ligação independente. c) Comente a forma da curva do rendimento em função da corrente nas três condições de ensaio. d) Uma forma possível de inverter a rotação em um motor de corrente contínua independente é trocar a polaridade da tensão de armadura, mas ao se realizar o mesmo procedimento em um motor de corrente contínua série, a rotação não se inverte. Por qual motivo o procedimento que funciona na ligação independente, falha na ligação série?