MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA

Transcrição

1 ÁQUIAS D CRR CÍUA 1 - IRDUÇÃ As máquias elétricas rotativas, geralmete, podem operar como motor ou como gerador. Desta forma, o fluxo de potêcia elétrica pode estar etrado a máquia, o que caracteriza a operação como motor, ou saido da máquia, estabelecedo assim, o fucioameto como gerador. A máquia de correte cotíua ão foge à regra, podedo, em acioametos de correte cotíua, operar tato como motor quato como gerador. Quado foi ivetada a máquia de correte cotíua tiha como fução pricipal a operação como gerador, forecedo eergia elétrica para sistemas de ilumiação. Atualmete, sua aplicação como gerador está, a maioria das vezes, restrita a situações de freagem, como será visto posteriormete. Quado a máquia opera como motor, que é sua pricipal fução o acioameto, ocorre a trasferêcia de potêcia mecâica da máquia para carga e o cojugado (torque) desevolvido pelo motor provoca o movimeto do cojuto. stá mostrado a figura 1 este estado operacioal. RGIA CC CARGA igura 1 - áquia operado como motor. Quado a máquia opera como gerador, ocorre a trasferêcia de eergia da carga (armazeada pelas massas em movimeto) para a máquia e o cojugado desevolvido pela máquia atua cotra o movimeto, provocado a freagem do acioameto, que é o pricipal objetivo este modo de operação. A figura 2 idica este modo de operação. As figuras 1 e 2 mostram os dois estados operacioais, idicado o fluxo de eergia e a ação do cojugado desevolvido pela máquia em relação ao setido de rotação. 2

2 RGIA igura 2 - áquia operado como gerador. É importate observar que a operação da máquia como gerador em acioametos elétricos, para freagem, pode assumir duas formas: a) RAG DIÂICA - A eergia ciética, covertida em elétrica, é dissipada por resistores a forma de calor; b) RAG RGRAIVA - A eergia ciética, covertida em elétrica, é devolvida à própria rede de alimetação. A figura 3 mostra o esquema básico da freagem diâmica. RGIA RGIA igura 3 - reagem diâmica. A figura 4 mostra o esquema básico da freagem regeerativa. 3

3 RGIA RGIA igura 4 - reagem regeerativa. XPL 1: m um acioameto de correte cotíua a máquia opera como motor com uma potêcia de 100 [kw] e uma velocidade de 1800 [rpm]. mometo de iércia do cojuto máquia-carga é de 20 [kg.m 2 ] e durate a freagem a carga favorece a redução de velocidade com um cojugado costate de 350 [.m]. a) Qual o valor do cojugado desevolvido o eixo quado da operação como motor? b) Se o acioameto deve ser freado em 3 [s], com a máquia operado como gerador, que cojugado deve ser desevolvido o eixo pela máquia? c) Se o acioameto for freado apeas pela ação da carga, ão podedo a máquia operar como gerador, qual o tempo de freagem? SLUÇÃ: a) A potêcia idicada de 100 [kw] para o motor refere-se sempre a potêcia dispoível o eixo. tre o cojugado mecâico "", a potêcia mecâica "P" e a velocidade "" existe a relação: P = 60 (1) P - potêcia mecâica dispoível [W] - cojugado desevolvido [.m] - velocidade de rotação [rpm] 4

4 Desta forma, tem-se: = 60 P 2 π (2) Para o exemplo em questão: = 531 [.m] (dividido-se o resultado por 9,81 obtém-se o cojugado em kgf.m). b) A equação (3), a seguir, defie o cojugado ecessário para produzir-se uma variação de velocidade um determiado itervalo de tempo. fr = J d 60 dt (3) fr - cojugado de freagem [.m] J - mometo de iércia [kg.m 2 ] d / dt - taxa de variação da velocidade o tempo Quado o cojugado freate é matido costate, como o caso em questão, a expressão (3) pode ser substituída pela equação (4). fr = Δ J 60 Δt (4) Δ - variação da velocidade ; Δt - itervalo de tempo em que se processa a variação da velocidade. A equação (4) permite defiir o cojugado ecessário para obter-se uma variação de 1800 [rpm] em 3 [s] fr = fr = [.m] Do euciado do problema verifica-se que a carga durate a freagem assume um valor costate e omial igual a 350 [.m]. Isto sigifica que a máquia deve cotribuir com a difereça, ou seja: 5

5 fr = - C (5) - cojugado desevolvido pela máquia [.m] C - cojugado da carga [.m] Assim: = = 907 [.m] c) este caso, a equação (5) tem-se: = 0 fr = C = 350 [.m] Levado-se este valor a equação (4) obtém-se: 350 = Δ Δt Δ t = t fr = 2 π t fr = 10,8 [s] Verifica-se que, este caso, o tempo de freagem assumiu um valor maior que o aterior. 6