Conversão de Energia I

Transcrição

1 Deprtento de ngenhri létric Conversão de nergi Aul 4.3 Máquins de Corrente Contínu Prof. Clodoiro Unsihuy il

2 Bibliogrfi FTZGALD, A.., KNGSLY Jr. C. UMANS, S. D. Máquins létrics: co ntrodução à letrônic De Potênci. 6ª dição, Bookn, Cpítulo 4 ntrodução às Mquins ottivs e Cpítulo 7 Mquins ottivs de Corrente Contínu TOO,. Del, MATNS, O. A. Fundentos de Máquins létrics. LTC, Cpítulo 3 Fundentos de Conversão letroecânic de nergi Bi, dson. Máquins létrics e Acionento. ditor lsevier, Cpítulo 4 ntrodução às Mquins ottivs Conversão de nergi

3 quções básics e fluxo de potênci e áquins CC Análisee regiepernente, é constnte,ento: d L dt 0 u otor relção entr FM ( ) gerd n rdur e tensão terinl de rdur t é: t ± Onde: resistênci de rdur; n qul é dotdo o sinl (+) pr o otor e o sinl ( ) pr o gerdor

4 A potenci eletroecânic Pe No odo otor (ignorndo s perds no ferro) é: P P e e t K φ 2 ω ( ) t No odo gerdor o vlor de Pe é obtido, o se subtrir s perds ecânics d potênci entregue o eixo pel fonte ecânic extern.

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6 quções básics e fluxo de potênci e áquins CC O torque eletroecânico (T) desenvolvido pel áquin, nos odos otor e gerdor, é deterindo pelo coeficiente P / ω e, portnto, te-se T K φ e K p Z 2π π Onde: p núero de pólos; Φ fluxo áxio por pólo [Wb]; Z núero totl de condutores presente n rdur; corrente de rdur [A]; núero de grupos de bobins e prlelo. Conversão de nergi

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8 xercício 1 U otor co iã pernente 3 [], 500 [rp], te dois pólos, ibricdo ultiplicidde igul 2 e 200 condutores de rdur. A resistênci do circuito de rdur é 0,3 [Ω] e o fluxo áxio por pólo é de 3,5 [Wb]. N velocidde noinl, clcule: ) Tensão de rdur; Clculo d tensão de rdur p Z φ 60 n , ,917[ ] p Clculo d corrente de rdur 0,277[ A] 3 2,917 0,3 Conversão de nergi

9 xercício 1 U otor co iã pernente 3 [], 500 [rp], te dois pólos, ibricdo ultiplicidde igul 2 e 200 condutores de rdur. A resistênci do circuito de rdur é 0,3 [Ω] e o fluxo áxio por pólo é de 3,5 [Wb]. N velocidde noinl, clcule: b) Torque eletrognético. Clculo do torque eletrognético T ω T 1 1 2,917 0,277 0,0154[ N. ] w 52,36 2π n 60 p Z 2 π φ Conversão de nergi 2 π 60 ( 500) Outr for de clculr o torque 52,36[ rd / s] ,0035 0,277 2 π 4 0,0154[ N. ]

10 xercício 2 U otor e derivção (tensão no enrolento de cpo igul tensão n rdur) co 20 [Hp], 230 [], [rp], te qutro pólos, ultiplicidde igul 2 e 880 condutores de rdur, sendo o enrolento ibricdo. A resistênci do circuito de rdur é 0,188 [Ω]. N velocidde noinl e co tensão noinl, corrente de rdur é 73 [A] e corrente de cpo é 1,6 [A]. Clcule: ) Torque eletrognético; b) O fluxo por pólo. Conversão de nergi

11 xercício 2 U otor e derivção (tensão no enrolento de cpo igul tensão n rdur) co 20 [Hp], 230 [], [rp], te qutro pólos, ultiplicidde igul 2 e 880 condutores de rdur, sendo o enrolento ibricdo. A resistênci do circuito de rdur é 0,188 [Ω]. N velocidde noinl e co tensão noinl, corrente de rdur é 73 [A] e corrente de cpo é 1,6 [A]. Clcule: ) Torque eletrognético; b) O fluxo por pólo. Conversão de nergi

12 xercício 2 U otor e derivção (tensão no enrolento de cpo igul tensão n rdur) co 20 [Hp], 230 [], [rp], te qutro pólos, ultiplicidde igul 2 e 880 condutores de rdur, sendo o enrolento ibricdo. A resistênci do circuito de rdur é 0,188 [Ω]. N velocidde noinl e co tensão noinl, corrente de rdur é 73 [A] e corrente de cpo é 1,6 [A]. Clcule: Cinhos diferente (prlelos) que corrente de rdur vi circul p Conversão de nergi

13 Clculo d tensão de rdur xercício U otor e derivção (tensão no enrolento de cpo igul tensão n rdur) co 20 [Hp], 230 [], [rp], te qutro pólos, ultiplicidde igul 2 e 880 condutores de rdur, sendo o enrolento ibricdo. A resistênci do circuito de rdur é 0,188 [Ω]. N velocidde noinl e co tensão noinl, corrente de rdur é 73 [A] e corrente de cpo é 1,6 [A]. Clcule: ) Torque eletrognético; , ,3[ ] elocidde ngulr ecânic do otor w π 2 π ( 1.150) 2 n ,43[ rd / s] Conversão de nergi

14 Clculo do torque xercício 2 U otor e derivção (tensão no enrolento de cpo igul tensão n rdur) co 20 [Hp], 230 [], [rp], te qutro pólos, ultiplicidde igul 2 e 880 condutores de rdur, sendo o enrolento ibricdo. A resistênci do circuito de rdur é 0,188 [Ω]. N velocidde noinl e co tensão noinl, corrente de rdur é 73 [A] e corrente de cpo é 1,6 [A]. Clcule: ) Torque eletrognético; T 1 1 i 216, ,1[ N. ] w 120,43 Conversão de nergi

15 xercício U otor e derivção (tensão no enrolento de cpo igul tensão n rdur) co 20 [Hp], 230 [], [rp], te qutro pólos, ultiplicidde igul 2 e 880 condutores de rdur, sendo o enrolento ibricdo. A resistênci do circuito de rdur é 0,188 [Ω]. N velocidde noinl e co tensão noinl, corrente de rdur é 73 [A] e corrente de cpo é 1,6 [A]. Clcule: b) O fluxo por pólo. Utilizndo equção d tensão induzid, clculr o fluxo por pólo. φ p Z n ,3 0,0257[ Wb] Conversão de nergi

16 egião liner de operção Dentro de u pl fix relutânci do ço d áquin é desprezível e coprção do entreferro. Ness região, o fluxo é linerente proporcionl à F dos enrolentos de cpo. K φ w Conversão de nergi

17 egião liner de operção Ness região liner tensão induzid n rdur uent de for liner co o fluxo (corrente de cpo) pr u frequênci de rotção constnte. Pr u fluxo constnte tensão induzid uent de for liner co o uento d velocidde de rotção. w K φ Z w 0 0 w w 0 0 Conversão de nergi

18 Operção ds áquins CC Co o uento d densidde de fluxo ocorre sturção do teril ferrognético é relção entre F e fluxo já não é is liner. Conversão de nergi elção entre F e fluxo nu áquin CC

19 Operção ds áquins CC A tensão induzid n rdur é proporcionl F (fluxo por polo) e velocidde de rotção do rotor. K φ Z w F cpo N f f Curv de gnetizção pr dus velocidde do rotor Conversão de nergi

20 Clssificção e funcionento As áquins de corrente contínu são clssificds de cordo co s conexões do enrolento do cpo indutor: áquins de cpo seprdo, de cpo prlelo, de cpo série e de cpo coposto.

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22 Motores de Corrente Contínu co xcitção ndependente Deterinção d velocidde de rotção do otor F K φ w + φ função ) F F ( F T K φ K T φ Conversão de nergi

23 Projeto otor CC - xeplo ocê foi contrtdo pr desenvolver projetos de otores nu grnde indústri ncionl. Seu prieiro desfio ness epres e projetr u otor CC cujo rio do rotor é de 5,9 [c] e s deis diensões são presentds n Figur bixo (representção de u dos pólos do enrolento de cpo e o rotor que é o enrolento de rdur). O enrolento de cpo será construído co 500 espirs no totl e todo o fluxo produzido no enrolento de cpo é conctendo nu espir do rotor (fluxo gerdo no enrolento de cpo é igul o fluxo de por espir). A rdur deve ser construíd co 12 bobins, sendo que cd bobin possui 50 espirs, o enrolento será ibricdo co ultiplicidde (1), o otor será de dois pólos. Co bse n resistênci do cobre e n resistênci ds escovs de crvão foi possível clculr resistênci de rdur de 0,5 Ω (resistênci d rdur is resistênci ds escovs). sse otor será ligdo nu tensão terinl de 120 [] e deverá operr nu velocidde de 2000 [rp] co u corrente de rdur de 50 [A] (ess corrente foi definid e função d crg no eixo do otor). Co bse nesss inforções, deterine o vlor d corrente de cpo dequd pr que ele opere n velocidde desejd. Obs. Considerr que o otor estrá operndo n região liner d curv de gnetizção (teril gnético não stur ness fix de operção). Desprezr reção de rdur. Conversão de nergi

24 Motores de Corrente Contínu Deterinção d velocidde de rotção do otor + K T w K φ φ T w 2 Motores de Corrente Contínu co xcitção ndependente Conversão de nergi ( ) T K K w 2 φ φ

25 w φ Motores de Corrente Contínu K ( K ) φ 2 T T K φ K φ w Conversão de nergi

26 Gerdores de Corrente Contínu xcitção ndependente K φ w T K φ φ função( F ) Gerdor co excitção independente Torque que deve ser fornecido o gerdor pr nter velocidde de rotção ( + ) A Conversão de nergi F ( + ) F C F

27 xercício U gerdor CC co u resistênci de rdur 0,1[Ω], e u resistênci do enrolento de cpo fw 80 [Ω], e N f 1200 espirs. ) Deterine tensão terinl pr corrente de rdur de 120 [A], considerndo que esse gerdor oper co u corrente de cpo de 1 [A] e su velocidde de rotção de 1000 [rp] (s crcterístics de gnetizção pr 1000 [rp] são presentds n figur bixo); b) Deterine corrente de cpo requerid pr produzir u tensão terinl de 100 [], qundo operndo co corrente de rdur de 120 [A]. Conversão de nergi

28 Conversão de nergi xercício

29 Motores de Corrente Contínu co xcitção Série ( ) se liner : ) ( f f K f w K + φ φ φ 2 T KK > ( ) T K K K K T w F + ( ) K K T K K F +

30 Motores de Corrente Contínu co xcitção Série Motor universl ou otor co excitção série Bobins de cpo estão e série co o enrolento d rdur; Só há fluxo no entreferro d áquin qundo corrente d rdur for diferente de zero (áquin crregd) Conjugdo é função qudrátic d corrente, u vez que o fluxo é prticente proporcionl à corrente de rdur; Conjugdo elevdo e bix rotção; elocidde extreente elevd qundo o otor é descrregdo, por isso não se recoend utilizr trnsissões por eio de polis e correis. Conversão de nergi

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32 xercício xercício U otor série, 220 [], 7 [Hp] está copldo ecnicente u ventildor. Qundo operndo e 300 [rp] é fornecid o otor u corrente de 25 [A] trvés de u fonte CC de 220 []. Não há resistênci extern conectd o circuito de rdur ( e 0). O torque requerido pelo ventildor é proporcionl o qudrdo d velocidde. 0,6 [Ω] e F 0,4 [Ω]. ) Deterine o torque ecânico desenvolvido pel áquin. b) Se velocidde de rotção for reduzid pr 200 [rp] pel inserção d resistênci ( e ) no circuito de rdur. Deterine o vlor d resistênci. Conversão de nergi