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Características da Máquina de CC
Teoria 1 Características da Máquina de C
Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. Os tipos mais comuns de motores elétricos são:
a) Motores de Corrente Contínua: São motores de custo mais elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta em C a CA que comumente se encontra disponível. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e normalmente se prestam a serem acionados por controles de grande flexibilidade e precisão na regulação de velocidade. Por isso, seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação.
b) Motores de Corrente Alternada: São os mais utilizados, pelo simples fato de que a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Na indústria o emprego dos motores CA trifásicos é muito mais expressivo do que o emprego dos motores CA monofásicos. Os principais tipos de motores CA trifásicos são:
• Motor CA Síncrono: Normalmente funcionam com velocidade fixa; sendo utilizados somente para grandes potências (devido ao seu alto custo em tamanhos menores) ou quando se necessita de velocidade de alta estabilidade (invariável). Os Servos-acionamentos modernos e de alta performance também são baseados em máquinas síncronas de imãs permanentes;
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• Motor de Indução (Motor CA Assíncrono): Funciona normalmente com uma velocidade constante, mas que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, pois combina as vantagens da utilização de energia elétrica CA com: robustez, construção simples e de baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores
SENAI Rua Jaguaré Mirim, 71 - Vila Leopoldina" de Aprendizagem Fone/Fax: (011)3641-0024 Industrial NAI – Núcleo de Automação Industrial E-Mail: nai106@sp.senai.br rendimentos, é o motor mais utilizado de todos sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas, encontradas na prática. Além do mais atualmente é possível controlar a velocidade dos motores de indução com o auxílio de conversores de freqüência (inversores).
Muito embora o motor de indução seja hoje o mais usado de todos os tipos de motores, pois a indústria procura constantemente racionalizar seus métodos de produção, especialmente através do emprego de processos automáticos, nesses processos, o motor de C, por sua versatilidade e precisão, foi muitíssimo empregado em uma época bem recente, pois permitia fácil variação de velocidade e se adaptava também a diferentes tensões.
Além de existir um parque instalado ainda muito grande de máquinas C, novos projetos ainda costumam demandar esse tipo de motor.
Neste capítulo, estudaremos as características da máquina de corrente contínua e seu modo de operação com diferentes tipos de carga. Para tanto, é importante que se tenha algum conhecimento básico sobre seu funcionamento.
A máquina de C é usada para solucionar problemas de acionamento, tais como:
• Regulagem precisa de velocidade; • Velocidade constante sob qualquer condição de carga;
• Aceleração ou desaceleração controlada;
Essas propriedades técnicas possibilitam a utilização da máquina de C em diversos tipos de aplicações. Apesar de mais caras, as máquinas de C ainda são muito utilizadas nos processos onde se exige um controle de velocidade apurado, como por exemplo, nos processos de bobinamento nas indústrias de papel e celulose; em laminação, nas indústrias siderúrgicas, em máquinas operatrizes, mandrilhadoras, máquinas de moagem, máquinas têxteis, químicas e petroquímicas.
São também muito empregadas no acionamento de veículos de tração elétrica, como trens e metrôs, e em componentes eletromotivos, para acionamento de vidros elétricos e limpadores de pára-brisa e na área médica em cadeiras elétricas transportadoras e esteiras para teste ergométrico.
Motores de C apresentam a mesma construção que os geradores de corrente contínua, também quanto à ligação dos seus enrolamentos de excitação, que pode ser obtida de uma fonte de C em separado (excitação independente) ou derivada da própria energia gerada pelo gerador (auto-excitação).
• Flexibilidade (vários tipos de excitação); • Relativa simplicidade dos modernos conversores CA/C;
• Alto torque a baixas rotações;
• Maiores e mais caros que os motores de indução, para uma mesma potência; • Maior necessidade de manutenção (devido aos comutadores);
• Arcos e faíscas devido à comutação de corrente por elemento mecânico (não pode ser aplicado em ambientes perigosos);
• Tensão entre lâminas não pode exceder 20V, ou seja, não podem ser alimentados com tensão superior a 900V, enquanto que motores de corrente alternada podem ter milhares de volts aplicados aos seus terminais; • Necessidade de medidas especiais de partida, mesmo em máquinas pequenas.
1.4 O Aparecimento do Movimento Girante em Motores de C:
A máquina de C é composta por duas partes principais: o estator e o rotor.
O estator é a parte fixa da máquina na qual se alojam os pólos principais (com o qual geramos o campo polar) e os interpólos (ou pólos de comutação).
O rotor, centrado no interior do estator, que contém o enrolamento do induzido, pelo qual, passando corrente gera ao redor do seu condutor um campo magnético que, por estar imerso no campo polar, faz com que os dois campos interajam, provocando uma distorção nas linhas de força do campo polar. Vejamos como exemplo um motor C elementar:
Como as linhas do campo polar se esforçam em unir os dois pólos pelo caminho mais curto, ou seja, por uma linha reta. Uma vez distorcidas, as linhas do campo polar farão força para deslocar para fora da região do campo, os condutores do induzido que contem linhas de força contrárias, originando assim um conjugado (binário de forças). No exemplo abaixo temos o ponto de partida de um conjugado de sentido horário. Como não há interpólos neste exemplo elementar, a força deve ser suficiente para fazer o condutor do induzido girar 180º, quando então, tendo o condutor do induzido alinhado novamente, o conjugado ganha um novo impulso:
Quando o condutor do induzido após girar 90º passa pela zona sem campos magnéticos (zona neutra), então, daí em diante o sentido de sua corrente deve ser
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Para reverter o sentido da rotação, tanto faz inverter-se o sentido da corrente no enrolamento de excitação (de campo) ou o sentido da corrente no enrolamento do induzido.
Em ambos os casos, a ação dos pólos sobre os condutores do induzido se inverterá, e a rotação passará a ser no sentido antihorário. No exemplo ao lado optamos por inverter o sentido da corrente no enrolamento do induzido:
É importante notar que se invertermos o sentido de ambas as correntes (a corrente do enrolamento de excitação e a corrente do enrolamento do induzido) concomitantemente, então o sentido de rotação não se altera (permanece o mesmo).
A máquina de C, além da carcaça, que é o suporte mecânico da máquina e que serve também como cobertura externa, normalmente construída de aço ou ferro fundido, é composta ainda por duas partes principais: o estator e o rotor. Mais detalhadamente, podemos observar agora os elementos de um motor completo.
O estator é a parte fixa da máquina na qual se alojam os pólos principais e também os interpólos (ou pólos de comutação).
Os pólos são constituídos de condutores de cobre enrolados sobre núcleos de chapas de aço-silício laminado, que é um material muito bom para reduzir ao máximo as perdas por corrente de Foucault.
Nos pólos principais localiza-se o enrolamento de excitação principal (F1-F2, também chamados de bobinas de campo paralelo). As bobinas de campo são de fios de cobre. Eventualmente, nesses pólos, podem também se localizar o enrolamento de excitação auxiliar (D1-D2) e, em casos especiais, o enrolamento de compensação (C1- C2).
Nos interpólos, ficam as bobinas do enrolamento de comutação (B1-B2). Veja figura a seguir:
O rotor, centrado no interior do estator, é constituído por um conjunto de chapas de aço ou ferro-silício laminado com ranhuras (armadura) onde está acomodado o enrolamento do induzido cujo contato elétrico é fornecido pelo comutador e possui ainda condutos internos por onde se faz o resfriamento da máquina.
O comutador, por sua vez, é constituído pelo coletor que consiste numa série de segmentos de cobre ou bronze fosforoso, isolados entre si por finíssimas lâminas de mica, que têm a forma externa perfeitamente cilíndrica. Ao coletor são soldados os terminais das bobinas do induzido. Assim o comutador tem a função de fazer o contato elétrico entre o rotor e a armadura.
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O contato é feito de forma deslizante, por meio de escovas feitas de liga de carbono e cobre: são de carvão e grafita ou metal e grafita. O portaescovas é a armação metálica que mantém as escovas ajustadas e tensionada por mola de encontro ao coletor.
Introdução:Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. Os tipos mais comuns de motores elétricos são:a) Motores de Corrente Contínua: São motores de custo mais elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta em CC a CA que comumente se encontra disponível. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e normalmente se prestam a serem acionados por controles de grande flexibilidade e precisão na...