PEA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ENERGIA E AUTOMAÇÃO ELÉTRICAS

PEA-3311 Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA

ROTEIRO EXPERIMENTAL

2016

PEA3311 – Motor de Corrente Contínua- 2016 2/5

PEA3311 – Laboratório de Conversão Eletromecânica de Energia

Motor de Corrente Contínua

Roteiro Experimental

1- Identificação do Motor de Corrente Contínua

O motor de corrente contínua a ser ensaiado

possui fundamentalmente três enrolamentos:

1. o enrolamento de armadura

2. o enrolamento de campo

3. o enrolamento de interpolos

Na máquina em análise o enrolamento de

armadura é identificado pelos terminais AB. O

enrolamento de campo1

é identificado pelos

terminais CD. Conforme visto em teoria, o

enrolamento de interpolos tem como função

evitar faiscamento, quando uma bobina muda de

polaridade e é sempre interligado em série com o

enrolamento de armadura. Seus terminais são

identificados pelas letras GH.

Anote os dados nominais do motor, ou seja,

Potência, Tensão, Corrente e Rotação e coloque-

os na Tabela 1 de seu relatório.

Note que há uma segunda máquina acoplada ao

eixo do Motor de Corrente Contínua. Trata-se de

um Gerador Síncrono que será objeto de uma

posterior experiência. A função deste Gerador

será explicada no item 4. Nos itens 2 e 3, as

montagens relativas ao Gerador Síncrono estão

omitidas, uma vez que ele não é necessário para

fins experimentais.

2- Controle de Rotação através da Tensão de Armadura Faça a montagem da Fig. 1 e imponha corrente

de campo igual em seu valor máximo (ICAMPO) e

anote o seu valor. Varie de forma gradativa a

tensão de armadura de 0 até 220V, nos seguintes

valores:

1 O enrolamento de excitação pode também ser denominado

enrolamento de campo. Assim, a corrente que percorre este

enrolamento tanto pode ser denominada corrente de excitação

(IEXC) como corrente de campo (ICAMPO).

Com isto complete a tabela 2 de seu relatório,

com os respectivos valores de rotação, medidos

com um tacômetro. Repita o procedimento para

um valor igual a 70% de ICAMPO.

Atenção: Ao desligar o motor sempre adote o

seguinte procedimento: aumente a corrente de

campo e posteriormente diminua a tensão de

armadura.

Fig 1Esquema da MCC para Controle de Rotação

3- Controle da Rotação através da Corrente de Campo Ainda com a montagem da Fig. 1, imponha

corrente ao enrolamento de campo da máquina

de corrente contínua em seu valor máximo.

Anote este valor de corrente de campo, que será

denominado na Tabela 2 e servirá como

guia para o seu experimento.

Aumente a tensão de armadura de forma bastante

gradual até o valor de 220V. Diminua

lentamente a corrente de campo de tal forma a

completar os valores indicados na Tabela 2.

Meça a rotação, em rpm, para os seguintes

valores de corrente de campo:

Retorne a corrente de campo ao seu valor

máximo e diminua a tensão de armadura para

200V e varie novamente a corrente de campo nos

valores especificados e meça a rotação. Sempre

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evite que ela ultrapasse 2200 rpm. Meça com um

tacômetro a velocidade do motor de corrente

contínua.

Atenção: Ao desligar o motor sempre adote o

mesmo procedimento sugerido anteriormente:

aumente a corrente de campo e posteriormente

diminua a tensão de armadura.

4- Máquina de Corrente Contínua em Carga Observe a montagem da Fig.2. Note que o

esquema possui um grau de diversidade de

equipamentos bastante elevado. Você terá que

realizar medidas de natureza elétrica em vários

circuitos e do ponto de vista mecânico, será

necessária ainda a medida de torque (também

denominado conjugado) através da balança, além

da medida da rotação do conjunto. É um bom

teste para verificar se o seu grupo sabe realmente

trabalhar em equipe.

Para organizar este procedimento experimental,

vamos inicialmente identificar o gerador

síncrono e a carga resistiva.

Na Fig.2, há ainda três fontes de tensão contínua.

Todas elas propiciam variação do valor corrente

que circula por um enrolamento, mas elas podem

ser implementadas de forma absolutamente

distinta em sua bancada, ou seja:

A. Um VARIAC monofásico alimentado em

tensão alternada, cuja saída é retificada. Os

dois componentes estão em uma

única caixa metálica;

B. Um VARIAC trifásico

alimentado em tensão alternada,

cuja saída é retificada. Os dois

componentes estão em uma única

caixa metálica;

C. VARIAC alimentado em tensão

alternada, cuja saída é retificada.

Neste caso é possível visualizar

tanto o retificador, como o

VARIAC;

D. Retificador alimentado em tensão

alternada, ligado em série com

reostato.

Observe as fontes de sua bancada e

complete a tabela 5 de seu relatario.

Eventualmente algum tipo de fonte não existirá

na sua bancada. Coloque em seu relatório e

também os aparelhos, com respectivos fundo de

escala

Após estas etapas, todos os componentes da Fig

2 já estão conhecidos. Têm-se duas máquinas

sobre a bancada e cada uma com a sua função: a

máquina de corrente contínua funcionará como

motor. Ela é a máquina em ensaio, da qual se

deseja saber a relação entre torque e velocidade.

Desta forma, a única função da máquina síncrona

é proporcionar torque resistente ao motor. Assim,

para que a máquina síncrona cumpra o seu papel,

liga-se o seu enrolamento trifásico a uma carga

trifásica resistiva. A máquina síncrona

funcionará desta forma como gerador. É possível

afirmar que:

o Para se alterar a potência ativa absorvida

pela carga trifásica resistiva, é necessário

que se modifique o valor de tensão de

linha sobre a carga trifásica;

o Uma forma de modificação da tensão de

linha sobre a carga trifásica pode ser feita

a partir da alteração da corrente de

excitação da máquina síncrona, porque

isto faz com que o fluxo na máquina

síncrona varie e, por consequência, a

tensão nos terminais também sofra

Fig. 2 Montagem para obtenção da Característica Conjugado-Rotação da Máquina de Corrente Contínua na Ligação Independente

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modificação;

o Se a potência ativa fornecida pelo gerador

síncrono se modificou, então a potência

mecânica fornecida ao gerador

necessariamente vai se alterar.

o O Motor de Corrente Contínua supre

potência mecânica ao gerador síncrono,

através do par {Torque, Velocidade}. Se

há necessidade de variação da potência

mecânica, então o Motor de Corrente

Contínua passa a operar em um novo

ponto {Torque, Velocidade}.

o Um dos objetivos desta experiência é

determinar as curvas características

externas, dentre elas aquela que

correlaciona a Velocidade do Motor de

Corrente Contínua com o Torque que este

Motor desenvolve. Logo, ao se alterar a

corrente de excitação da Máquina

Síncrona, modifica-se o ponto de

funcionamento {Torque, Velocidade} do

Gerador Síncrono (carga mecânica) e, por

consequência, do Motor de Corrente

Contínua.

4a) Determinação da Característica Velocidade-Torque na ligação independente

Na Fig 2, tem-se o motor de corrente contínua na

ligação independente. Para se obter a

característica torque-velocidade, deve-se:

1. Realizar a partida da Máquina de Corrente

Contínua, tal qual visto nos itens anteriores.

a. Aumenta-se a corrente de

excitação do motor de corrente

contínua (preferencialmente

coloque-a em seu valor máximo)

b. Coloque a corrente de excitação

do gerador síncrono em seu valor

mínimo.

c. Aumente a tensão de armadura de

forma suave. Verifique se a

carcaça do motor de corrente

contínua se apoia sobre a balança.

Em caso positivo continue a

aumentar a tensão de armadura

até 150 V.

i. Caso o torque

desenvolvido pelo motor

de corrente contínua não

esteja no sentido desejado,

diminua a tensão de

armadura até zero e

inverta o sentido pelo qual

a corrente circula pelo

enrolamento de campo

(enrolamento CD).

ii. Em caso de dúvida,

sempre chame seu

professor. Coloque a

corrente de excitação do

motor de corrente contínua

em seu valor máximo.

Aumente a tensão de

armadura até cerca de 150

V.

2. A partir deste momento a tensão deve ser

monitorada, porque não deverá se modificar.

3. A máquina alcançará sua rotação de regime.

Nesta condição, diminua a corrente de

excitação do motor de corrente em cerca de

10%.

4. Anote em seu relatório o valor da corrente de

excitação do motor de corrente contínua; que

a partir deste momento ela não deverá se

modificar. Anote também o valor do braço de

alavanca. Para fins de cálculo de Conjugado

o valor da aceleração da gravidade deve ser

tomado igual a 9,8 m/s2.

Ajuste o valor da corrente da corrente de

excitação do gerador síncrono, a fim de

completar a tabela 7 de seu relatório. A corrente

de armadura deve ser ajustada em cinco pontos

de corrente de armadura:

. Para

cada valor de corrente meça rotação e massa,

para que seja possível a medida de conjugado e

rendimento.

Dica: a variação da corrente de campo do

gerador síncrono deve ser feita de forma

bastante suave.

Após terminar a coleta destes cinco pontos, sem

desligar o motor, coloque novamente a corrente

de excitação do gerador síncrono em seu valor

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mínimo e posteriormente ajuste a tensão de

armadura em um valor igual a 130 V. Repita o

procedimento de medida, modificando o valor da

corrente de excitação do gerador síncrono, para

obtenção dos pontos da tabela 8 do relatório.

Caso eventualmente seja necessário desligar o

motor, realize o procedimento de partida do

motor de corrente contínua como descrito

anteriormente no item 1.

4b- Determinação da Característica Velocidade-Torque na ligação série

A primeira etapa a ser realizada é modificar a

ligação da máquina. Do ponto de vista

operacional é algo bastante simples. Basta alterar

o esquema da Fig. 2 para o da Fig.3 em que se

tem o enrolamento série (Em algumas máquinas

o enrolamento série é o E1F e em outras EF1,

verifique na placa de sua máquina). Note que o

enrolamento CD não está mais ligado a uma

fonte: ele necessariamente deve estar em aberto.

Chame sempre o seu professor antes de acionar

a sua máquina.

O procedimento de ensaio sofre pequenas

alterações. Leia com bastante atenção antes de

começar o processo de partida do motor de

corrente contínua.

1. A partida da Máquina de Corrente

Contínua na ligação série.

a. Coloque a corrente de

excitação do gerador síncrono

em seu valor MÁXIMO.

b. Aumente a tensão de

armadura de forma suave.

Verifique se a carcaça do

motor de corrente contínua se

apoia sobre a balança. Em

caso positivo continue a

aumentar a tensão de

armadura até 110 V.

i. Caso o torque

desenvolvido

pelo motor de

corrente

contínua não

esteja no sentido desejado,

diminua a tensão de

armadura até zero e

inverta o sentido pelo qual

a corrente circula pelo

campo série.

ii. Em caso de dúvida, sempre

chame seu professor.

Após a inversão aumente

gradativamente a tensão

até 110 V.

c. A máquina alcançará sua rotação

de regime.

2. Diminua lentamente o valor da corrente

da corrente de excitação do gerador síncrono, a

fim de completar a tabela que descreve o ensaio.

A tendência do grupo motor-gerador é aumentar

a velocidade.

3. Após completar a tabela, aumente a

corrente de excitação do campo do gerador

síncrono e diminua gradativamente a tensão de

armadura do motor de corrente contínua.

A corrente de armadura deve ser ajustada em

cinco pontos distintos de corrente de armadura:

. Para

cada valor de corrente meça rotação e massa,

para que seja possível a medida de conjugado e

rendimento a fim de completar a Tabela 9 de seu

relatório.

Fig 3 Montagem para a Obtenção das Características

Externas do Motor de Corrente Contínua em Ligação Série