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Universidade Federal Fluminense Curso de Graduação em Engenharia Elétrica Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos TEE00125 - 1º Semestre
Prof.: Bruno Borba
Máquina de Corrente Contínua Corrente contínua no estator e nos terminais do rotor Comutador mecânico mecânico garante garante a Comutador inversão/r inversão/retifica etificação ção da corrente corrente no/do rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Máquina de Corrente Contínua
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Máquina de Corrente Contínua
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Processo de chaveamento das espiras conectadas num rotor de uma máquina CC
Responsável por comutar a polaridade da espira, de forma a se obter uma tensão essencialmente constante de saída Retificação mecânica da tensão
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Máquina com 4 espiras
0
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
E out 4e
Comutação
Máquina com 4 espiras
45
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
E out 2e
Comutação
Máquina com 4 espiras
90
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
E out 4e
Comutação
Máquina com 4 espiras: Tensão na saída
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Comutação
Existem diferentes formas de ligação das bobinas entre si e ao comutador. As alternativas básicas para esta ligação são:
Enrolamentos em anel de Gramme (não utilizado na pratica por não ser muito eficiente) Enrolamento em tambor:
Enrolamento imbricado (lap winding) Enrolamento ondulado (wave winding) Enrolamento perna de sapo (frog leg winding) ou auto equalizado
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Anel de Gramme
As espiras são enroladas em volta do anel, possuindo um condutor interno e outro externo ao anel
O fluxo magnético não passa pelos condutores internos, que não contribuem para o conjugado nem para a indução de tensão
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Tambor
Os condutores são distribuídos uniformemente pela periferia de um cilindro ferromagnético
O problema de condutores inativos é resolvido O arranjo de ligação depende da quantidade de pólos e da quantidade de condutores utilizados no rotor
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Enrolamento imbricado (ou paralelo)
Imbricado: com sobreposição parcial (Ex.: telhas e escamas)
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Características enrolamento qualquer número de pólos):
imbricado
(para
Condutor embaixo de um pólo é ligado com o condutor embaixo do pólo adjacente, e depois ligado ao condutor embaixo do primeiro pólo Enrolamento interno possui tantas vias internas quantos forem os pólos da máquina Partindo-se de uma lâmina do comutador e seguindo o enrolamento, chega-se à lâmina adjacente depois de ter percorrido uma só espira O número de escovas é igual a quantidade de pólos da máquina As escovas devem estar equidistantes entre si, sucedendo polaridade alternadamente + e -
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Características enrolamento qualquer número de pólos):
imbricado
(para
A ddp existente entre os bornes (positivo e negativo) corresponde a ddp que se gera em cada uma das vias internas A corrente que passa nos condutores do induzido corresponde à corrente que passa pelos bornes dividida pelo número de pólos da máquina
Aplicações em máquinas com tensões relativamente baixas e correntes de elevada intensidade
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Enrolamento ondulado (ou série)
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Características enrolamento qualquer número de pólos):
ondulado
(para
Liga-se o condutor embaixo de um pólo com o condutor embaixo do pólo seguinte, que por sua vez é ligado ao condutor embaixo do outro pólo consecutivo, assim sucessivamente O enrolamento possui sempre duas vias internas, seja qual for o número de pólos da máquina Partindo-se de uma lâmina do comutador, chega-se à lâmina adjacente somente depois de se ter dado uma volta ao redor do induzido, percorrendo um condutor por cada pólo O número de escova independe da quantidade de pólos. É possível, entretanto, usar tantas escovas quanto forem os pólos da máquina
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Características enrolamento qualquer número de pólos):
ondulado
(para
A ddp entre as escovas corresponde a tensão gerada na metade dos condutores induzidos O valor da corrente no circuito será o dobro da corrente que percorre cada condutor no enrolamento Aplicações em máquinas com tensões elevadas e correntes de baixa intensidade
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Enrolamento imbricado
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Enrolamento ondulado
Tipos de Enrolamento do Rotor
Enrolamento em tambor
Enrolamento imbricado (ou paralelo): O número de escovas será sempre igual ao de pólos Indicado para aplicações com alta corrente e baixa tensão
Enrolamento ondulado (ou série): O número de escovas independe da quantidade de pólos Indicado para aplicações com baixa corrente e alta tensão, e em que a quantidade de escovas pode ser problemática
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Tipos de Enrolamento do Rotor
Enrolamento duplex
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Enrolamento triplex
Tipos de Enrolamento do Rotor
Exemplo máquina CC 6 pólos, 48kW
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Exercício 1
Uma armadura de enrolamento imbricado duplex é usada em uma máquina CC com 6 pólos e 6 escovas, cuja escova mede dois segmentos do comutador cada uma. Há um número total de 72 bobinas na armadura, cada uma contendo 12 espiras. O fluxo por pólo é de 0,039 Wb e a máquina gira a 400rpm
Determine a quantidade de caminhos paralelos Qual é a tensão induzida?
Máquina CC e Motores Mono e Bifásicos
Exercício 2
Um gerador CC de 12 pólos tem um enrolamento simplex ondulado, cuja armadura contém 144 bobinas com 10 espiras cada. A resistência de cada espira é de 0,011. O fluxo por pólo é de 0,05Wb. O rotor está girando a 200rpm.
Determine a quantidade de caminhos paralelos Qual é a tensão induzida? Qual é a resistência efetiva da armadura? Se uma carga de 1k é conectada aos terminais do gerador, qual é o torque contrário que será induzido no eixo gerador da máquina?