SEL 329 CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA. Aula 14

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1 SEL 329 CONVERSÃO ELETROMECÂNCA DE ENERGA Aul 14

2 Aul de Hoje Gerdor CC Composto Gerdor Série nterpolos

3 Gerdor CC com Excitção Compost Estrutur Básic Utiliz combinções de enrolmentos de cmpo em série e prlelo (shunt) de form eliminr qued de tensão excessiv ssocid à resistênci de rmdur e o efeito desmgnetiznte d corrente de crg (reção de rmdur). O enrolmento de cmpo shunt represent o principl enrolmento, o qul é responsável pel produção d mior prte do fluxo mgnético n máquin. Esse enrolmento possui muits espirs, áre de seção trnsversl bix e conduz um corrente bem menor que d rmdur (tipicmente 5%). O enrolmento de cmpo série possui menos espirs, porém com mior áre de seção trnsversl e conduz corrente de rmdur.

4 Gerdor CC com Excitção Compost Estrutur Básic O enrolmento shunt pode ser conectdo em prlelo com rmdur (gerdor CC composto curto) ou pode ser conectdo em prlelo com ssocição série dos enrolmentos de rmdur e de cmpo série (gerdor CC composto longo). composto curto composto longo

5 Gerdor CC com Excitção Compost Regulção de Tensão onde, Modelo de Regime Permnente (composto curto): V t t E R f R sh fluxo produzido pelo enrolmento shunt sr fluxo produzido pelo enrolmento série sr t t t f Modelo de Regime Permnente (composto longo): Adicionlmente, pr mbs s conexões, e supondo lineridde mgnétic, temos que: E K V E R R fw f Vt R sh sr m fc R sr E R R sr Qundo esses fluxos se somm, máquin é denomind compost ditiv (ou cumultiv), e qundo se subtrem, máquin é denomind compost subtrtiv (ou diferencil).

6 Gerdor CC Composto Aditivo Regulção de Tensão Mesmo introduzindo um nov qued de tensão R sr t, tensão terminl irá umentr se o fluxo série for ditivo com o fluxo shunt, um vez que tensão de rmdur será mior, pois E = K ( sh + sr ) m. R sr t é pequen, pois o enrolmento série é formdo por poucs espirs e com bitol de mior áre. O enrolmento série pode ser dimensiondo pr compensr (ditivo) qued de tensão R e reção d rmdur f(ra) de três diferentes forms: 1. Máquin supercompost 2. Máquin pln 3. Máquin subcompost

7 Gerdor CC Composto Aditivo Regulção de Tensão 1. Máquin supercompost: O enrolmento série compens totlmente os dois efeitos e ind fornece mgnetizção dicionl pr máquin. V t V t(nominl) (nominl) A tensão terminl pode ser mior do que tensão nominl de rmdur à medid que corrente de crg ument

8 Gerdor CC Composto Aditivo Regulção de Tensão 2. Máquin pln: O enrolmento de cmpo compens totlmente os dois efeitos pr corrente de crg nominl. V t V t(nominl) Pr,nominl, temos que V t = E,nominl (nominl) Pr crregmento diferente do nominl, máquin mostr pequen vrição d tensão.

9 Gerdor CC Composto Aditivo Regulção de Tensão 3. Máquin sub-compost: O enrolmento série compens prcilmente os efeitos de R e de f(ra), de form que qued de tensão diminu em comprção com o gerdor shunt. V t V t(nominl) Sub-compost Shunt (nominl) Pr corrente de crg nominl tensão terminl será menor do que tensão de rmdur nominl.

10 Gerdor CC Composto Subtrtivo Regulção de Tensão O enrolmento série ind pode ser ligdo com o shunt de form produzir fluxo subtrtivo, ou sej, E = K ( sh - sr ) m. Neste cso, o enrolmento série produz um redução ind mior d tensão terminl em relção o prlelo, por dus rzões: 1. Qued de tensão R sr 2. Desmgnetizção dicionl sh - sr Assim, o gerdor composto subtrtivo mostr qued de tensão elevd pr pequens vrições d corrente de crg. V t V t(nominl) constnte Gerdor shunt Gerdor composto subtrtivo cc Vntgens: pode ser usdo como fonte de corrente constnte pr long fix de vrição de tensão (máquin de sold).

11 Gerdor CC Composto Regulção de Tensão A combinção de enrolmentos e forms de excitção dos mesmos fornece muit flexibilidde o gerdor CC composto, do ponto de vist de crcterístics de regulção de tensão.

12 Dimensionmento do enrolmento série no gerdor CC composto A forç mgnetomotriz efetiv por pólo é dd por: onde, F N efetiv f F shunt N F sr F N RA N f ( efet) f f sr sr f f ( RA) N f número de espirs por polo do enrolmento de cmpo shunt N sr número de espirs por polo do enrolmento de cmpo série F RA forç mgnetomotriz ssocid reção de rmdur Com isso: N sr f ( efet) f sr f ( RA) N f O número de espirs do enrolmento shunt definirá o gru de compensção, resultndo em gerdores CC supercompostos, plnos, subcompostos ou subtrtivos, dependendo se o fluxo série ser ditivo ou subtrtivo com o cmpo shunt.

13 Gerdor CC Série Estrutur Básic O enrolmento de cmpo é único e ligdo em série com rmdur. A corrente de rmdur liment crg e produz o cmpo simultnemente. As equções que descrevem operção em regime permnente do gerdor série são: f L t sr t sr t R R E V ou R R V E R sr deve ser bix pr limitr qued n tensão terminl ( é lt) Alt Bitol => Alto Custo => Máquin mior pr mesm potênci

14 Gerdor CC Série Regulção de Tensão A curv de regulção de tensão pode ser obtid trvés d curv de mgnetizção d máquin e d ret dd por (R +R sr ). E V t com reção de rmdur f (RA) (R +R sr ) V t sem reção de rmdur Pr um dd corrente de rmdur, distânci entre curv de mgnetizção e ret (R +R sr ) represent o vlor d tensão terminl d mquin V t. = t V t Assim, o conjunto dos vlores de V t pr cd vlor de fornecerá um conjunto dos pontos (V t, ) que compõem curv de regulção de tensão d máquin. A inclusão d reção de rmdur produzirá um qued de tensão dicionl n tensão terminl. = t

15 Gerdor CC Série Regulção de Tensão V t Curv R L t P Sem R.A Com R.A = t O ponto de operção d máquin é ddo pel intersecção entre curv de regulção de tensão e crcterístic d crg (R L t ). Pr vlores elevdos de resistênci de crg o gerdor CC série só pode fornecer vlores muito bixos pr tensão terminl.

16 nterpólos A função do comutdor ns máquins CC é mudr o sentido d corrente no condutor qundo o mesmo pss de um pólo pr outro. Qundo o condutor x está sob o pólo norte, o sentido d corrente é sindo ( positiv ), porém qundo pss pel escov o condutor fic sob o pólo sul e corrente mud de sentido (condutor y).

17 nterpólos A figur bixo ilustr um vrição liner d corrente no condutor. Entretnto, comutção d corrente não é liner devido dois ftores: ndutânci do condutor: bobin sob comutção tem indutânci que durnte o trnsitório (mudnç de polridde) provoc um trso n corrente. Tensão de retânci: é tensão induzid n bobin sob comutção devido o fluxo produzido n região interpolr pelo enrolmento de rmdur. Esses ftores contribuem pr um trso n vrição d corrente. Com isso, no momento que o condutor deix s escovs, inversão do sentido d corrente ind é incompleto. Consequentemente, corrente slt pr seu vlor máximo quse instntnemente, provocndo fiscmento.

18 nterpólos Pr melhorr comutção, um pequeno pólo, denomindo interpolo, é empregdo. O enrolmento desse interpolo é percorrido pel corrente de rmdur, cujo sentido é tl que o fluxo produzido oponh-se o fluxo produzido pel rmdur. Com isso, o fluxo líquido n região interpolr é proximdmente nulo. Se corrente n rmdur se inverte, o mesmo deve ocorrer no enrolmento do interpolo, de tl mneir que os fluxos sempre se oponhm. A miori ds máquins CC de grnde porte incluem tnto os enrolmentos compensdores qunto interpólos.

19 nterpólos

20 Gerdor CC com Excitção Prlel Revisão (Exemplo) Um máquin CC (6kW, 120V, 1200 rpm) uto-excitd tem seguinte curv de mgnetizção 1200 rpm: f (A) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,2 E (V) Os prâmetros d máquin são: R =0,2 W, R fw =100 W. A máquin é ciond 1200 rpm. A resistênci de controle d corrente de cmpo pode vrir de W. ) Determine os vlores máximo e mínimo d tensão terminl em vzio; b) Determine o vlor de R fc pr que tensão terminl em vzio sej 120V; i) gnorndo reção d rmdur determine tensão terminl pr corrente d rmdur nominl. Determine máxim corrente que rmdur pode fornecer. Qul é o vlor d tensão terminl ness condição? ii) Assumindo que f(ra) =0,1A e =50A e considerndo que reção d rmdur é proporcionl à corrente de rmdur, repit prte (i);

21 Próxim Aul Estrutur básic do Motor CC Motor CC com excitção prlel (shunt) Motor CC série Motor CC composto