GERADORES DE CORRENTE CONTINUA SEM CARGA (em vazio) SURGIMENTO DE TENSÃO NOS GERADORES DE CORRENTE CONTINUA EM VAZIO.

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1 OTA DE AULA DE COVERÃO I 33 GERADORE DE CORRETE COTIUA EM CARGA (em vazio) URGIMETO DE TEÃO O GERADORE DE CORRETE COTIUA EM VAZIO. 1. EXCITAÇÃO IDEPEDETE Diagrama elétrico Característica Magnética A E ch bobinas shunt ou série R i V E nominal fonte independente E residual 1.1. nominal e constante 1.2. ch 1 aberta 1.3. surge E residual 1.4. fecha a ch 1, ajusta a fonte para 1 que produz E variando a tensão da fonte, ajusta para 2 que produz E 2, e assim por diante, obtendo infinitos pontos de equilíbrio x E

2 OTA DE AULA DE COVERÃO I AUTO EXCITAÇÃO 2.1. AUTO EXCITAÇÃO HUT GERADOR HUT AUTO EXCITADO Diagrama elétrico Característica Magnética E ch 1 R i resistência de controle bobinas shunt R sh E residual nominal nominal e constante ch 1 aberta surge E residual fecha ch 1 E residual oferecido a (R sh + R i ) R sh >> R i Eres E surge I exc1 = R sh = (genericamente) Rsh I exc R sh pode ser representada no mesmo gráfico da Característica Magnética marca E I exc = R res 1 (1) x E 1 (E 1 > E res ), pois passou a sh corrente 1 nas bobinas de campo shunt e produziu fluxo adicional, aumentando assim a tensão produzida. E 1 = I R E 2 sh E 2 = I E exc exc3 R sh e assim por diante até atingir o ponto de equilíbrio, no cruzamento da reta R sh com a curva da Característica Magnética. urgiu a tensão E com a corrente de excitação, sem a necessidade de uma fonte externa, mas precisando da tensão residual (magnetismo residual)

3 OTA DE AULA DE COVERÃO I 35 Através do ajuste de R sh, controlamos I sh e controlamos a tensão bruta E produzida: Caracteristica Magnética Detalhes E R sh1 1 E 1 nominal R sh2 > R sh1 I sh2 < I sh1 E 2 < E 1 E residual R sh3 < R sh1 I sh3 > I sh1 E 3 > E AUTO EXCITAÇÃO ÉRIE GERADOR ÉRIE AUTO EXCITADO Diagrama elétrico Característica Magnética R' bobinas série E R D resistência de Ch 2 controle (derivador) nominal R i E residual nominal e constante ch 2 aberta surge E residual fecha ch permanece E residual pois o circuito está aberto, não passa corrente nas bobinas série, não ocorre aumento de fluxo nem de tensão bruta produzida. ão surge nenhuma tensão alem da tensão residual, estando o gerador série auto excitado em vazio.

4 OTA DE AULA DE COVERÃO I AUTO EXCITAÇÃO MITA GERADOR MITO AUTO EXCITADO GERADOR MITO AUTO EXCITADO EM HUT CURTO Diagrama elétrico Comentários Ch 1 R D R' Ch2 O conjunto de bobinas série e derivador não atua, (circuito aberto), então o gerador misto em shunt curto tem um comportamento shunt. R i R sh GERADOR MITO AUTO EXCITADO EM HUT LOGO Diagrama elétrico R' Ch 1 R Ch D 2 Comentários nominal e constante ch 1 e ch 2 abertas surge E residual fecha ch 1 R i e R s << R sh predomina R sh, desprezase R i e R s comportamento shunt R i R sh fecha ch 2 ' R s.r D ' R s = < R ' s ou R D R + R s D predomina R sh, despreza-se R i e R s comportamento shunt

5 OTA DE AULA DE COVERÃO I 37 EXEMPLO UMÉRICO Espiras shunt = 5000 R sh = 240,0Ω Espiras série = 100 R s = 0,5Ω E res = 12,0 V R i = 0,8Ω Calcular a tensão oferecida nos terminais da máquina e calcular as FMM dos campos shunt e serie para um pólo, para as duas configurações misto em shunt curto e misto em shunt longo. Cálculos com 4 decimais após a unidade. (valores a comparar estão muito próximos). O GERADOR MITO (em shunt curto ou em shunt longo) EM VAZIO COMPORTA-E COMO GERADOR HUT

6 OTA DE AULA DE COVERÃO I 38 GERADORE DE CORRETE COTIUA OB CARGA REAÇÃO DO IDUZIDO EM GERADORE DE CORRETE COTIUA A reação do induzido é um campo magnético criado pela corrente do induzido, quando o gerador está operando sob carga. Este fluxo interage com o campo magnético produzido pelos pólos, provocando distorção, deslocamento e eventual alteração do valor do fluxo magnético resultante no entreferro* da máquina. *ETREFERRO espaço entre a sapata polar e a superfície do induzido. PRIMEIRA ITUAÇÃO Máquina operando na região linear da Característica Magnética figura 1 figura 2 figura 3 C B nominal E ou φ residual A curva simplificada completa AB - trecho linear BC - trecho não linear C em diante - saturação fluxo dos pólos reação do induzido fluxo resultante EGUDA ITUAÇÃO Máquina operando fora da região linear da Característica Magnética figura 1 figura 2 figura 3 C B nominal E ou φ residual A curva simplificada completa AB - trecho linear BC - trecho não linear C em diante - saturação fluxo dos pólos reação do induzido fluxo resultante COMETÁRIO

7 OTA DE AULA DE COVERÃO I 39 OUTRA VIUALIZAÇÃO fmm polos fmm reação do induzido eixo neutro só o fluxo dos pólos ó o fluxo da reação do induzido fmm RI Eixo neutro fmm polos fmm resultante Fluxo resultante (diagrama fasorial sem escala e sem representar a redução do fluxo resultante provocada pela saturação magnética) Observa-se deslocamento e dispersão do fluxo magnético resultante. As escovas estavam curto circuitando bobinas não induzidas, mas estas passaram a ser induzidas pelo FLUXO DIPERO. Pode-se conviver com este problema, que se traduz em aumento na intensidade do arco voltaico na comutação e aquecimento adicional, ou pode-se eliminá-lo, movendo-se as escovas para outra posição, para

8 OTA DE AULA DE COVERÃO I 40 voltarem a curto circuitar bobinas não induzidas. (novas posições próximas, onde o fluxo disperso não atinge bobinas não induzidas). O eixo neutro se desloca junto com as escovas - observe a figura em corte transversal a seguir. A OPERAÇÃO DE MUDAÇA DE POIÇÃO DA ECOVA CHAMA- E DECALAGEM. componente desmagnetizante fmm RI componente transmagnetizante novo eixo neutro fmm resultante fmm polos Fluxo resultante (diagrama fasorial sem escala e sem representar a redução do fluxo resultante provocada pela saturação magnética) OTAR QUE AO REALIZAR A DECALAGEM, HAVERÁ REDUÇÃO DO FLUXO MAGÉTICO REULTATE, IDEPEDETE DA CODIÇÃO DE ATURAÇÃO MAGÉTICA OU ÃO.

9 OTA DE AULA DE COVERÃO I 41 REUMO DA COEQUÊCIA DA REAÇÃO DO IDUZIDO CODIÇÃO Máquina operando na região linear da Característica Magnética Máquina operando fora da região linear da Característica Magnética DECALA- ITE GEM EM COM 1. distorção do fluxo magnético resultante 2. dispersão do fluxo magnético resultante 3. redução do fluxo magnético resultante por saturação magnética (região de operação) 4. tensão e corrente induzidas indesejáveis nas bobinas sob comutação mais arco voltaico e aquecimento 5. redução do fluxo magnético resultante pela componente desmagnetizante. (realização da decalagem) 1. distorção do fluxo magnético resultante 2. dispersão do fluxo magnético resultante 3. redução do fluxo magnético resultante por saturação magnética (região de operação) 4. tensão e corrente induzidas indesejáveis nas bobinas sob comutação mais arco voltaico e aquecimento 5. redução do fluxo magnético resultante pela componente desmagnetizante. (realização da decalagem)

10 OTA DE AULA DE COVERÃO I 42 MIIMIZAÇÃO DO EFEITO DA REAÇÃO DO IDUZIDO A minimização dos efeitos da reação do induzido é obtida com artifícios que aumentam a relutância magnética do caminho seguido pelo fluxo da reação do fmm n.i induzido, diminuindo assim seu valor e suas conseqüências. φ = = Rel R Caminho percorrido pelas linhas de fluxo da reação do induzido: IDUZIDO AR APATA DO POLO AR IDUZIDO fmm reação do induzido O trecho da sapata polar dos pólos convencionais atravessado pelas linhas de fluxo da reação do induzido oferece uma determinada RELUTACIA MAGÉTICA. Os pólos FEDIDO, RAHURADO E VAADO, pela sua construção, oferecerão um aumento da relutância magnética desse trecho, visando reduzir o fmm n.i fluxo magnético da reação do induzido. φ = = Aumentando a relutância, Rel R para o mesmo produto n.i, diminui o fluxo. O fluxo magnético dos pólos também será afetado (diminuído), mas de maneira muito pouco sensível, sendo desprezada esta redução.

11 OTA DE AULA DE COVERÃO I 43 POLO COVECIOAL POLO FEDIDO POLO RAHURADO POLO VAADO

12 OTA DE AULA DE COVERÃO I 44 ELIMIAÇÃO DA REAÇÃO DO IDUZIDO A eliminação da reação do induzido será obtida através do Enrolamento de Compensação, que é realizado nas sapatas polares, aproveitando as ranhuras ou dutos vasados. Este enrolamento é atravessado pela corrente do induzido, e a quantidade de espiras é feita de modo que se garanta a relação: fmm reação do induzido = fmm enrolamento de compensação os sentidos de corrente devem ser opostos, de modo que as fmm s em questão se anulem. enrolamento de compensação enrolamento do induzido Desta forma, se garante a ELIMIAÇÃO DA REAÇÃO DO IDUZIDO. EM TODA A MÁQUIA DE CORRETE COTIUA ÃO COTRUIDA COM O EROLAMETO DE COMPEAÇÃO, E/OU COM O DIPOITIVO PARA REALIZAR A DECALAGEM. ETÃO, PARA ETUDO GERAL DO GERADORE DE CORRETE COTIUA OB CARGA, A EXPREÃO DA TEÃO TERMIAL DO GERADOR ERÁ CORRIGIDA:- V ORIGIAL t = E R I i i V t CORRIGIDA = E R I = E f(i, RI) i i R exc R I i i E = tensão bruta produzida E = E f(i R = tensão produzida afetada pela reação do induzido, RI) exc

13 OTA DE AULA DE COVERÃO I 45 Até o presente momento, a TEÃO BRUTA PRODUZIDA (E) permanecia constante, enquanto o fluxo e a permanecessem constantes. A partir de agora, atentar para os efeitos da REAÇÃO DO IDUZIDO, que podem reduzir o fluxo resultante e reduzir a tensão bruta produzida (E), transformando-a em tensão bruta produzida afetada pela reação do induzido (E R ). Em situações práticas, haverá a informação a reação do induzido provoca uma redução de x% no fluxo bruto e conseqüentemente uma redução dos mesmos x% na tensão bruta produzida. Exemplos: a reação do induzido provoca uma redução de 3% no fluxo resultante E R = 0,97E a reação do induzido provoca redução de 4% na tensão bruta e a decalagem realizada reduz o fluxo resultante em 5% E R = 0,91E EXERCICIO 1. (2,5) Um gerador shunt de corrente continua, com enrolamento em anel de Gramme, operando a plena carga, com excitação independente e constante de 1,5 A e 120 V. O efeito redutor da Reação do Induzido corresponde a 2,5%., O gerador apresenta queda de tensão no induzido de 12 V.e tensão bruta já afetada por RI de 780 V, com potência útil de W e tensão terminal de 768 V. Pede-se para as condições expostas: Corrente de cada circuito da máquina; A resistência do induzido; A resistência do campo shunt; As perdas no cobre (enrolamentos) A tensão bruta produzida

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