Acionamentos Eletrônicos de Motores Professor: Marcio Luiz Magri Kimpara LISTA DE EXERCÍCIOS 1 (L1) 1) A velocidade de motor de corrente contínua com excitação separada de 125 hp, 600V, 1800rpm é controlada por um conversor trifásico totalmente controlado de onda completa. O conversor é operado a partir de uma fonte de alimentação 3ɸ de 480V, 60Hz. A corrente de armadura nominal do motor é 165A. Os parâmetros do motor são: Ra = 0.0874Ω, La = 6.5mH e K.ɸ = 0.33 V/rpm. O conversor e a fonte de alimentação CA são considerados ideais. Dado: 3. V L _ max Tensão saída retificador trifásico controlado de onda completa: V a) Encontre a velocidade a vazio para os ângulos de disparo α = 0 e α = 30. Assuma que, a vazio, a corrente de armadura é contínua e vale 10% da corrente nominal. 0 n 1959rpm 30 n 1696rpm.cos b) Encontre o ângulo de disparo para obter a velocidade nominal de 1800rpm para a corrente de armadura nominal. 20,1 2) Um motor de corrente contínua de 100hp, 1750rpm tem os seguintes parâmetros: Ra = 0.088Ω, La = 1.83mH e K.ɸ = 2,646 V/rad/s. Este motor é operado a partir de um retificador trifásico controlado de onda completa alimentado por uma tensão trifásica alternada de 460V, 60Hz. Encontre o valor nominal do torque e calcule o ângulo de disparo para que a máquina entregue torque nominal à velocidade nominal. Assuma a corrente de armadura como sendo contínua. T 406,52N. m 36,87 3) Um motor CC com excitação separada é controlado por um retificador trifásico controlado de onda completa alimentado por um sistema CA 3ɸ de 460V, 60Hz. Os parâmetros do motor são: 250hp, 500V, 1250rpm, Ra = 0,052Ω, La = 2mH. Encontre a corrente de armadura nominal e a constante K.ɸ quando o campo é mantido no seu valor nominal. I a 388, 75A K 3.66V. s / rad
4) Considere um motor CC de excitação independente com dados de placa: P=10kW, Va=220V, Ia=50A e n=715rpm. Sabendo-se que o local onde este motor será instalado tem um sistema de alimentação em corrente alternada de 260V, 60Hz e a que carga a ser acionada possui torque proporcional ao quadrado da velocidade ( T L 2 0,02., onde veloc. rad/s), Calcule o ângulo de disparo dos tiristores de um retificador onda completa, monofásico totalmente controlado, para acionar essa carga a 350rpm em regime permanente. 2. V Obs: Considere o retificador sem filtro: V m retf.cos Todo atrito com o ar já está embutido na expressão do torque de carga. Neste caso, considere a excitação do campo constante no valor nominal. 64,19 5) A velocidade de um motor CC de 10hp, 230V, 1200rpm com excitação separada é controlada por um retificador monofásico totalmente controlado. A corrente de armadura nominal é 38A e a resistência de armadura é Ra = 0.3 Ω. A tensão AC de alimentação é 260V. A constante do motor K.ɸ = 1,74 V.s/rad. Assuma que a indutância da armadura do motor seja suficiente para deixar a corrente constante e livre de oscilações. i) Operação como Retificador Para um ângulo de disparo α=60 e corrente de armadura nominal, calcule: a) O torque do motor T 66. 12Nm b) A velocidade do motor 60,74rad / s ii) Operação como Inversor A polaridade da tensão induzida Eg é invertida através da inversão da polaridade da excitação. Calcule: a) O novo ângulo de disparo para manter a corrente de armadura do motor no valor nominal. 113,74 6) Considere um motor CC com excitação separada alimentado por um chopper abaixador de tensão (dc-dc step down). Qual é o duty cycle necessário no chopper para que o motor gire com velocidade de 1000rpm? Os parâmetros do chopper, motor e carga são: - Chopper: Tensão de entrada de 440V e frequência de chaveamento de 500Hz - Motor: Potência = 26kW, ωn = 1800rpm, Va = 400V, Ia = 75A, Ra = 0.432Ω, La = 5.53mH - Carga: Constante (T L = 76,6 N.m) e o coeficiente de atrito viscoso é B = 0,0442 N.m.s/rad D 0, 505
7) Um motor CC com excitação separada possui como dados nominais 220V, 100A e 750rpm. A resistência da armadura é de 0,1Ω. Este motor é utilizado para acionar uma carga com torque onde n é a velocidade do motor em rpm. A velocidade é controlada pela tensão de armadura. Calcule a corrente de armadura e a velocidade do motor quando a tensão de armadura é reduzida para 110V. I a 148,9 A n 339, 7rpm 8) A velocidade de uma máquina CC de 20 hp, 300V e 1800 rpm de excitação separada é controlada por um acionamento com conversor trifásico controlado. A corrente de campo também é controlada por um conversor trifásico controlado e é ajustada para o máximo valor possível. A entrada CA é uma alimentação trifásica conectada em estrela 208V e 60Hz. A resistência de armadura é Ra = 0.25Ω, a resistência do campo é Rf = 245Ω e a constante da máquina é K = 1,2V/A/rad/s. As correntes da armadura e do campo podem ser consideradas contínuas e livres de ondulação. O atrito é desprezível. Determinar: a) O ângulo de disparo do conversor da armadura, se a máquina fornecer potência nominal à velocidade nominal; b) a velocidade a vazio se os ângulos de disparo forem os mesmos que na letra (a) e a corrente de armadura a vazio for 10% do valor nominal; Dado: Tensão saída retificador trifásico onda completa V a) 12,9 b) 197,9rad / s retf 3 m 3. V.cos 9) Um motor CC de excitação separada com dados de placa 200V, 10,5A, 2000 rpm e resistência de armadura Ra=0,5Ω aciona uma carga com torque constante igual ao torque nominal do motor. Determine qual a velocidade do motor se uma resistência externa de 2,4Ω for inserida no circuito de armadura. n 1740, 94rpm 10) Um motor CC, 220V, 200A, com excitação separada possui resistência de armadura de 0.06Ω e constate K=2,48 V/rad/s. Este motor é alimentado com tensão nominal, corrente de campo nominal e opera com 80% do torque nominal. Caso a tensão de armadura seja reduzida subitamente para 180V, calcule a corrente máxima que circulará pelo resistor de frenagem dinâmica de 10Ω e a velocidade que será estabilizada se o torque permanecer inalterado. I a 3, 02A, 68,7rad / s
TESTE SEU CONHECIMENTO - QUESTÕES DE CONCURSOS * As questões a seguir foram retiradas exatamente como apareceram no caderno de questões dos concursos 1) (CESGRANRIO) QUESTÃO N 32 - Concurso Petrobrás 2011 - Engenheiro (a) Junior - Área Elétrica - Prova 9 A força motriz de um carro elétrico é proveniente de um motor de corrente contínua. O motor é acionado por dois diodos, D1 e D2, e duas chaves estáticas autocomutáveis, S1 e S2, conforme indicado na figura acima, onde VCC é a tensão da bateria. Em qualquer instante, uma das chaves estáticas está conduzindo, enquanto a outra, não. Considere as afirmações abaixo sobre o acionamento do motor. I - A corrente i m, mostrada na figura, pode fluir nos dois sentidos. II - O carro pode andar em marcha a ré, isto é, o sentido de rotação do motor pode ser invertido. III - É possível recuperar energia para a bateria durante a ação de frenagem motora. É correto APENAS o que se afirma em (A) I (B) II (C) III (D) I e II (E) I e III 2) PETRO (2005) - QUESTÃO N 30 A figura abaixo ilustra o acionamento de um motor de corrente contínua através de uma ponte retificadora controlada por tiristores.
É possível aumentar a velocidade de rotação deste motor? (A) Sim, aumentando o ângulo de disparo dos tiristores ou diminuindo a tensão de (B) Sim, aumentando o ângulo de disparo dos tiristores ou aumentando a tensão de (C) Sim, diminuindo o ângulo de disparo dos tiristores ou diminuindo a tensão de campo do motor. (D) Sim, diminuindo o ângulo de disparo dos tiristores ou aumentando a tensão de (E) As informações fornecidas são insuficientes para se chegar a uma conclusão. 3) TERMOACU (2008) - QUESTÃO N 27 Qual dos conceitos/procedimentos a seguir NÃO corresponde ao acionamento de motores CC? (A) O torque médio é proporcional à tensão média de armadura. (B) O controle de velocidade do motor a partir de um retificador semi-controlado tiristorizado pode-se dar mudando-se o ângulo de disparo dos tiristores. (C) A desaceleração rápida do motor pode ser feita por meio de um conversor totalmente controlado, em seu modo inversor. (D) A velocidade de um motor CC pode ser ajustada por meio da variação da tensão armadura. (E) A função dos resistores de partida é manter a corrente de armadura dentro de um nível seguro, adequando a tensão de armadura à tensão do motor gerada internamente. GABARITO QUESTÃO 1 E QUESTÃO 2 C QUESTÃO 3 E