Sejam bem vindos!

Este site é feito para auxiliar nas disciplinas ministradas por mim. Agradeço a sua visita.

quarta-feira, 1 de dezembro de 2010

RESULTADO FINAL

Olá turma, bom dia!

O resultado FINAL segue abaixo com as devidas observações:






PARCIAIS RESULTADOS
MATRICULA NOME DO(A) ALUNO(A) P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 NP1 NP2 P.FINAL Média Final SITUAÇÃO FINAL
711265 ALEXANDRE FERREIRA CARNEIRO 8,0 0,0 10,0 8,7 9,0 0,0 9,0 8,8 0,0 8,9 APROVADO
1013331 DRAULIO BRASIL SOARES NETO 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 REPROVADO
711272 EDILSON MALCHER MUNIZ 10,0 9,7 0,0 9,0 10,0 0,0 9,9 9,5 0,0 9,7 APROVADO
611527 ERICK DE LIMA GOULART 10,0 9,4 0,0 0,0 9,0 8,0 9,7 8,5 0,0 9,1 APROVADO
511694 FRANCISCO LÚCIO DE CARVALHO 10,0 8,3 0,0 8,9 0,0 10,0 9,1 9,5 0,0 9,3 APROVADO
310954 HENRIQUE AUGUSTO PIRES DE MELO 10,0 8,0 0,0 9,3 10,0 0,0 9,0 9,7 0,0 9,3 APROVADO
711279 IANA CAPISTRANO PINTO 10,0 9,4 0,0 9,0 10,0 0,0 9,7 9,5 0,0 9,6 APROVADO
711291 MIELLE RICARDO BARBOSA 10,0 9,7 0,0 8,7 10,0 0,0 9,9 9,3 0,0 9,6 APROVADO
511704 NATALIA CARVALHO CARNEIRO 0,0 5,0 10,0 8,8 0,0 9,0 7,5 8,9 0,0 8,2 APROVADO
920928 PIETRO ANTONIO DA ROCHA MORAIS 10,0 9,0 0,0 9,3 9,0 0,0 9,5 9,2 0,0 9,3 APROVADO













421732 FABIANO TEIXEIRA MAGALHAES 10,0 0,0 10,0 8,8 0,0 7,0 10,0 7,9 0,0 9,0 APROVADO
 

terça-feira, 30 de novembro de 2010

25a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Nesta aula tratamos de explicar de maneira geral os tipos e características dos motores de indução monofásicos.
Falamos dos motores de fase dividida, o de fase dividida com capacitor de partida e o de fase dividida com capacitor permanente.
Explicamos que tais motores, com alimentação apenas no enrolamento principal do estator não tem condições de partir de forma autônoma. Para isso, temos a utilização de um enrolamento auxiliar, também chamado de enrolamento de partida.
Vale ressaltar que dentre outras coisas os dois primeiros motores supracitados apresentam uma chave centrífuga que interrompe a alimentação do enrolamento auxiliar após o mesmo partir.
Explicamos que o capacitor serve para diminuir a corrente de partida e/ou regime e melhora o fator de potência do motor, pois os motores monofásicos apresentam geralmente fator de potência baixo e, por serem de induçao, apresentam baixo rendimento.

Em breve postarei essa nossa última nota de aula.
Até a prova.
Emannuel J. Fernandes

segunda-feira, 29 de novembro de 2010

Trabalho de máquinas síncronas

Olá turma, bom dia!

Primeiramente faça o download do programa no link a seguir:


O programa se refere a análise de um gerador síncrono conectado a um barramento infinito.
Na tela do programa ajuste a excitação do gerador para 95 ampères e a potência mecânica entregue para a rede em 10000kW. 

O objetivo do trabalho é extrair o comportamento do gerador explicando como e porque a potência reativa varia. As explicações devem se basear na análise fasorial disponível no programa. (Observe como os fasores variam ao alterar a corrente de excitação, aumento e diminuição, e simultaneamente observe o comportamento do fluxo de potência reativa)



Att.
Emannuel J. Fernandes

quinta-feira, 25 de novembro de 2010

24a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Nessa aula fizemos um estudo dirigido em forma de problema (uma prova que saiu pela culatra xp) sobre manutenção de motores síncronos. A atividade exigiu conhecimento de motores síncronos, raciocínio e capacidade investigativa para associar a anomalia com as possíveis causas e a ação corretiva.

Abaixo segue o gabarito e o manual weg de onde o exercício foi tirado:


Link para download do manual do motor síncrono da WEG:

http://www.4shared.com/document/8jtf-zsz/WEG-motores-sincronos-com-esco.html

Att.
Emannuel J. Fernandes

terça-feira, 23 de novembro de 2010

23a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Nessa aula encerramos o assunto de motores síncronos. Falamos sobre a propriedade do motor síncrono de poder gerar reativos mesmo consumindo potência ativa com garga na ponta do eixo. Vimos que o motor pode consumir reativos como expressão da potência ativa, abaixo:

Q = (sinø/cosø)P , onde ø é o angulo do fator de potência. Percebemos que quanto mais baixo o fator de potência (sendo capacitivo) maior a capacidade de fornecer reativos pelo motor simultaneamente a seu consumo de potência ativa para tracionar a carga.
  Falamos também das curvas-V do motor. Para cada valor de carga, em fator de potência unitário, temos o ponto mínimo da curva em um valor de excitação do rotor. Ao aumentarmos ou diminuirmos a excitação teremos um aumento da potência aparente devido ao consumo ou fornecimento de potência reativa, fazendo com que a curva apresente um formato de V, daí seu nome. Veja abaixo:

A aula seguiu com a resolução dos exercícios da lista abaixo.

http://www.4shared.com/document/1giKY4Bg/Lista_aula_motor_sincrono.html

quinta-feira, 18 de novembro de 2010

22a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, boa tarde!

Nessa aula tratamos sobre as características dos motores síncronos, vimos diversas características desse tipo de motor, dentre elas:

- Velocidade constante independente da carga na ponta do eixo.
- Giro do rotor na velocidade síncrona.
- Geralmente utilizados na indústria pesada devido a seu grande porte, intervalo de potência na faixa de 200 a 20000hp em velocidades de 150 a 1800rpm.
- Construtivamente são idênticos aos geradores síncronos de pólos salientes.
- Não partem sozinhos, necessitando de motor auxiliar ou gaiola de esquilo para gerar o torque de partida.
- Tem seu rotor ligado à excitação cc apenas quando o mesmo alcança velocidade superior a 90% da velocidade síncrona.
- Nesse momento, ao ligarmos o rotor, um poderoso torque de alinhamento de pólos acopla os pólos opostos do campo magnético girante e rotor. Tal torque é conhecido como torque de pull-in.
- Ao aplicarmos carga ao motor um ângulo mecânico α de separação entre esses pólos aparece. Quanto maior a carga, maior o ângulo mecânico de separação. O máximo torque capaz de ser suportado pelo motor sem o desacoplamento magnético dos pólos estator-rotor do mesmo é chamado de torque de pull-out.
- Devido a esse angulo mecânico de atraso entre pólos, ocorre um atraso entre a tensão induzida pelo rotor e a tensão terminal da máquina ditada pela rede.Esse ângulo elétrico de atraso é denominado angulo de torque ou ângulo de carga δ.
- A fórmula de potência líquida do motor é a mesma de potência líquida gerada pelo gerador síncrono (obs: p/ pólos lisos).
P = E0.E.senδ / Xs
Discutimos, dentre outros assuntos os pontos citados. A nota de aula encontra-se para download abaixo.
http://www.4shared.com/document/cjSx827O/motor_sincrono1.html 

 Até a próxima aula.

quinta-feira, 11 de novembro de 2010

Prova sobre geradores síncronos

Olá Turma, boa tarde!

Gostei do comprometimento de toda a turma em nossa última avaliação, percebi que todos aprenderam bastante e puderam discutir temas relevantes sobre o estudo de geradores síncronos.

Creio que alguns objetivos foram alcançados nessa atividade: (i) A capacidade de articular respostas em equipe, (ii) A compreensão de textos em inglês sendo incentivada, (iii) A capacidade de analisar e interpretar gráficos sendo testada, e (iv) O aprendizado através do interesse sendo o ponto fundamental destacado nessa avaliação. Pudemos ver que quando vocês se interessam, realmente são capazes de aprender qualquer coisa, então, o que necessitamos é de apenas motivação.

Descubram como se auto-motivarem para o estudo e serão bons no que quiserem aprender.

Att.
Emannuel J. Fernandes

segunda-feira, 8 de novembro de 2010

Lista de exercícios sobre geradores síncronos

Prezados alunos, bom dia!

Segue abaixo para download a lista de exercícios sobre a unidade VI - geradores síncronos.

http://www.4shared.com/document/WdmqCvXq/Lista_aula_22.html

Att.
Emannuel J. Fernandes

quinta-feira, 4 de novembro de 2010

21a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá Turma, bom dia!

Concluímos o assunto de geradores síncronos tratando de sincronização, operação do gerador em barramento infinito (tensão terminal e frequencia contantes) com análise fasorial do controle de excitação da máquina para variar o fator de potência do gerador e disponibilização de potência reativa, e análise fasorial do controle de velocidade da turbina para variar a produção de potência ativa.
Terminamos com a equação que rege a transferência de potência ativa do gerador e explicitamos o angulo elétrico de torque e o angulo mecânico de carga.

A nota dessa aula encontra-se para download abaixo. Estudem para a prova e para que tenham dúvidas na aula de revisão que ocorrerá na próxima segunda-feira.

Nota de aula 3 de Geradores Síncronos
http://www.4shared.com/document/RvmwEZLX/aula3.html

Até lá.
Att.
Emannuel J. Fernandes

segunda-feira, 1 de novembro de 2010

20a Aula de Máquinas Elétricas CA


Olá turma, bom dia!

Parte da aula de hoje está disponível através do vídeo abaixo, onde falaremos de excitação do gerador síncrono.

OBS: O VIDEO DEU MAIS DE 150MB E NÃO PODE SER POSTADO NO 4SHARED, E COMO O TEMPO DELE É DE MAIS DE 15 MINUTOS O YOUTUBE NÃO ACEITA.

Estarei regravando e reeditando o vídeo e em seguida postarei nesse tópico.

Att.
Emannuel J. Fernandes

sexta-feira, 29 de outubro de 2010

19a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, boa tarde!

Nessa aula percebemos que o circuito equivalente da máquina síncrona é bem diferente do circuito equivalente do MIT. No diagrama da máquina síncrona operando em regime temos apenas representadas as grandezas estatóricas da máquina visto que as grandezas do rotor não tem influência direta sobre o estator, exceto para a definição do nível da tensão gerada internamente no estator (E0), pois depende do valor do campo de excitação produzido no rotor. Portanto, indicar a tensão gerada no estator é o suficiente para representar o rotor no circuito equivalente da máquina síncrona em regime.

Temos então para o circuito equivalente do estator a tensão gerada em série com a resistência, que representa as perdas joule, e reatância indutiva, que representa a reação da armadura e a auto-indutância estatórica.
De posse do circuito equivalente podemos fazer análises de operação em regime (inclusive os diagramas fasoriais para qualque condição de carga em regime).

Por fim, pode-se também encontrar as características de regulação de tensão do gerador, que representa a variação da tensão terminal desde a condição em vazio até a plena carga tomando como referência a tensão de plena carga.

O resumo da aula encontra-se para download abaixo.

http://www.4shared.com/document/2RtX50Fi/aula2.html

Att.
Emannuel Julião Fernandes

terça-feira, 26 de outubro de 2010

18a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Iniciamos nosso estudo sobre máquinas síncronas e vimos diversas características interessantes dessas máquinas na introdução da aula. Por exemplo:

- Vimos que a máquina síncrona deve sempre ser alimentada com Vdc para gerar o eletroímã no rotor;
- Vimos que a máquina pode operar como motor ou gerador, sendo uma máquina que opera a uma velocidade constante de rotor.
- Vimos que um motor síncrono em vazio pode funcionar como um compensador síncrono e podemos obter operação em qualquer fator de potência desejado, atrasado, unitário ou até mesmo adiantado.
- Falamos de características construtivas do rotor e estator.
- O estator é semelhante ao no MIT, sendo fechado em Y para reduzir 3a harmônica e isolação dos condutores, cooperando para um aumento de bitola dos condutores e potência da máquina.
- O rotor pode ser de pólos lisos ou de pólos salientes, etc.

Em seguida, entramos em alguns detalhes do funcionamento da máquina síncrona como gerador, como se constitui a alimentação do rotor através de gerador dc solidário, as tensões induzidas e de que grandezas elas dependem. Falamos do controle de tensão pela corrente de excitação como sendo o meio mais viável e por fim falamos da curva de saturação do gerador síncrono.

Até a próxima aula turma.
A nota dessa aula encontra-se abaixo para download.

http://www.4shared.com/document/LVNTV6XL/aula1.html

terça-feira, 19 de outubro de 2010

17a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Nessa aula discorremos sobre a NBR 7094, que trata das especificações de motores de indução. Um melhor entendimento com riqueza de detalhes pode ser obtido pela leitura da referida norma, disponível abaixo para download (não é a versão mais atualizada).

A seguir a NBR 7094, Máquinas elétricas girantes - Motores de Indução - Especificação.
http://www.4shared.com/document/8ZZLGofI/NBR_07094_-_2003_-_Motores_de_.html 


Recomendo a leitura da Norma NEMA, que serviu de base para a NBR. Download abaixo.

A seguir a norma NEMA/ANSI sobre motores e geradores de 2004, MG-1.
http://www.4shared.com/document/Wgj5fxDR/ANSI-NEMA_MG_1-2003_Revision_1.html 


Att.
Emannuel Fernandes

segunda-feira, 18 de outubro de 2010

16a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Nessa aula vimos como algumas variáveis no MIT se relacionam na região que compreende a operação em vazio até a região de operação em plena carga. Vimos que tal região pode ser aproximada por uma reta e relações lineares entre variáveis podem ser extraídas, cmo segue abaixo:

s = (k x Torque x Resistência do Rotor) / (tensão de linha)²

Podemos então, a partir de um ponto de operação dado, descobrir um novo ponto de operação fazendo uso das fórmulas de cálculos rápidos do MIT e da relação acima modificada para esse fim, conforme abaixo:

sn / sa = (Tn/Ta) x (Rn / Ra) (Va / Vn)²

onde "n" representa a nova condição e "a" representa a condição atual.

Obs: Se o novo torque respeitar a relação - Tn < Ta x (Vn / Va)², temos garantido um erro menor que 5%.

Att.
Emannuel J. Fernandes

quinta-feira, 7 de outubro de 2010

3a AP1: Circuito equivalente de MIT (BREVE GABARITO/RESULTADO)

Caros Alunos, bom dia!

A prova aplicada segue abaixo.

http://www.4shared.com/document/xv8blMdD/AP3.html

Att
Emannuel J. Fernandes

15a Aula de Máquinas Elétricas CA


Olá Turma, bom dia.

A 15a aula consistiu na resolução de um exercício que contempla a definição do circuito equivalente de um MIT a partir dos resultados de ensaio em vazio e rotor bloqueado. Em seguida obteve-se o torque nominal na velocidade nominal, então, calculou-se a velocidade crítica e o torque crítico. Por fim, aproximou-se a curva da região de operação por uma reta entre os pontos do gráfico torque x velocidade recém encontrados.

Nota: A questão resolvida segue para download abaixo e consta da tabela de resultados de ensaio corrigida, pois a tabela apresentada em sala de aula incorreu em erros de tipografia (forma elegante de dizer que copiei a tabela errada, rsrs).

http://www.4shared.com/document/rybM4RC4/questao_prova_corrigida.html

Att
Emannuel J. Fernandes

13a e 14a Aulas de Máquinas Elétricas CA

Olá Alunos, bom dia!

Devido a restrições de tempo não poderei estar postando aqui essas duas aulas, em forma eletrônica, mas colocarei as notas escaneadas das últimas três aulas da unidade V, modelagem em circuito equivalente de máquinas de indução, disponíveis para download abaixo.

http://www.4shared.com/document/DzBX_Jp6/nota_aula.html

Att
Emannuel J. Fernandes

domingo, 3 de outubro de 2010

2a AP1: Cálculos rápidos de MIT (RESULTADO)

Olá Alunos, boa noite!

O resultado dessa avaliação segue abaixo:

Henrique Augusto Pires de Melo - 8,0
Francisco Lúcio de Carvalho - 8,25
Erick de Lima Goulart - 9,4
Natalia Carneiro - 5,0
Iana Capistrano Pinto - 9,41
Pietro Antonio - 9,0
Edilson Malcher Muniz - 9,7
Mielle Ricardo - 9,7

Os resultados foram bem animadores, parabéns a todos.

Temos então a seguinte disposição de notas até agora, abaixo.


MATRICULA NOME DO(A) ALUNO(A) P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P.FINAL Média Final SITUAÇÃO FINAL
711265 ALEXANDRE FERREIRA CARNEIRO 8,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1013331 DRAULIO BRASIL SOARES NETO 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

711272 EDILSON MALCHER MUNIZ 10,0 9,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

611527 ERICK DE LIMA GOULART 10,0 9,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

511694 FRANCISCO LÚCIO DE CARVALHO 10,0 8,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

310954 HENRIQUE AUGUSTO PIRES DE MELO 10,0 8,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

711279 IANA CAPISTRANO PINTO 10,0 9,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

711291 MIELLE RICARDO BARBOSA 10,0 9,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

511704 NATALIA CARVALHO CARNEIRO 0,0 5,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

920928 PIETRO ANTONIO DA ROCHA MORAIS 10,0 9,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0















Dúvidas e inconsistências, favor entrar em contato o quanto antes.
Att.
Emannuel J. Fernandes

quinta-feira, 23 de setembro de 2010

12a Aula de Máquinas Elétricas CA

Nesta aula iniciamos o estudo dos circuitos equivalentes dos MIT.

1) Começaremos com um MIT de rotor bobinado, relação de transformação unitária e em condiçãode rotor bloqueado.

- Temos 3 enrolamentos no primário e três no secundário.
- Consideraremos o equivalente monofásico, considerando rotor e estator ligados em Y.
- Quando o rotor é bloqueado o motor atua como trafo isolador e seu circuito equivalente é dado por:

Onde:
Eg - tensão de fase da fonte
r1 - resistência do enrolamento do estator responsável pelas perdas joule do estator
x1 - reatância de dispersão do enrolamento do estator
x2 - reatância de dispersão do enrolamento do rotor
r2 - resistẽncia do enrolamento do rotor responsável pelas perdas joule do rotor

Xm - reatância de magnetização responsável pela criação do fluxo no núcleo do estator e rotor
Rm - resistência do núcleo que representa as perdas por calor no núcleo do estator e rotor, que são: histerese e foucault (aqui também são inclusas as perdas por velocidade nos rolamentos e aerodinâmica)

Sabemos que o ramo magnetizante pode ser desprezado nos trafos de distribuição e transmissão por seu valor de corrente ser desprezível com relação a corrente nominal. Porém, nos motores essa simplificação não pode ser feita pois a corrente do ramo magnetizante chega a ser 40% da corrente de plena carga, isso se deve ao fato de o fluxo criado ter que atravessar um gap de ar entre estator e rotor, portanto um caminho de baixa permeabilidade ou alta relutância, precisando de energia considerável para o estabelecimento desse fluxo.

Uma simplificação que pode ser feita no circuito equivalente de motores acima de 2hp é o deslocamento do ramo magnetizante como sendo submetido à tensão de fase do motor, conforme abaixo.

2) Representação desse motor em rotação

- O rotor gira a um escorregamento s, logo sua velocidade é Nr = Ns(1 - s). Isso modificará E2 e I2 no rotor e consequentemente modificará as grandeza no estator, E1 e I1.
- Sabemos que a tensão E2 = sE1 e que a frequência f2 = sf1, como a reatância é uma grandeza que depende da frequência, logo a reatância do rotor será alterada pelo escorregamento de forma proporcional, pois Xl = 2.pi.f.L depende diretamente proporcional a frequencia.

jx2 --> jsx2

- Poderemos agrupar as resistências pois são insensíveis a frequência. O circuito segue abaixo.


E podemos então chamar R2 = r2 + Rx.

Continuaremos esse desenvolvimento na próxima aula.

Até lá.

quinta-feira, 9 de setembro de 2010

11a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!

Nesta aula falamos um pouco sobre o gerador de indução duplamente alimentado, o DFIG.
É um gerador que opera com dupla alimentação: a alimentação da rede ao estator e a alimentação do rotor proveniente de um conversor de frequência abaixador. Ou seja, estator e rotor são alimentados com frequências diferentes. Observe a figura acima que traz um exemplo de circuito com gerador DFIG.
Portanto a velocidade síncrona do campo magnético girante do estator depende da frequencia da rede,  a velocidade do campo magnético girante do rotor depende da frequência do conversor de frequencia e pode ser controlada por este. A velocidade do rotor depende da velocidade do vento.
O controle da máquina é feito de tal maneira que para uma dada velocidade do vento que gira o rotor a uma dada velocidade, a frequencia da alimentação do rotor deve ser tal que a velocidade do campo girante do rotor mais a velocidade do rotor no mínimo se iguale à velocidade síncrona do campo do estator para ocorrer o intertravamento de pólos do campo do rotor e estator. Com uma sutil elevação da frequência do rotor temos a tendência que o campo magnético do rotor arraste o campo do estator convertendo a potência fornecida ao eixo em energia elétrica.

Complementamos a aula com a resolução de um exercício.

10a Aula de Máquinas Elétricas CA

Olá turma, bom dia!


Nessa aula falamos sobre a curva completa de velocidade e escorregamento pelo torque de motores trifásicos de indução, como essa curva é afetada pela variação da resistência do rotor de um MIT de rotor bobinado, e como é afetada pelos tipos diferentes de gaiola de esquilo.


A curva de velocidade e escorregamento pelo torque é a seguinte:


Essa curva é construída fazendo-se uso do circuito equivalente do motor, assunto que veremos em breve, e mostra três regiões de operação: (i) Freio eletromagnético, (ii) Motor e (iii) Gerador.


(i) Conforme discutimos em sala de aula, a operação como freio ocorre quando o escorregamento é maior que 1 e só acontece quando fazemos o campo magnético girante girar em sentido contrário ao giro do rotor. Nesse instante temos pólos iguais cruzando-se e não temos mais o campo magnético do rotor sendo arrastado pelo campo do estator, portanto o motor perde velocidade até parar e se não for desligado tenderá a girar em sentido contrário.


Ainda nesse modo de operação, com escorregamento maior que 1, temos uma aplicação chamada de gerador de frequência (ou conversor de frequência). Faz-se uso de um MIT de rotor bobinado onde através de uma máquina auxiliar fazemos o rotor girar em sentido contrário ao campo e as tensões e correntes induzidas no  rotor são coletadas através dos anéis deslizantes aproveitam a energia que seria dissipada por efeito joule na frenagem para alimentar uma carga  de tensão e frequência específicas, dada por uma fração da  frequência original proporcional ao escorregamento (frotor = s . frede). Vide figura abaixo.

(ii) Na operação como motor temos que o rotor em vazio gira próximo a velocidade síncrona, caso isso fosse passível de ocorrer sem auxílio externo o escorregamento do motor seria zero e não teríamos tensões nem correntes induzidas no rotor, e nenhum torque seria desenvolvido pelo motor. Ao adicionarmos carga ao motor, percebemos que sua velocidade diminui e seu escorregamento e torque na ponta do eixo aumentam. Um ponto de particular interesse na curva é o de torque, velocidade e escorregamento nominais. Esse ponto é o que o motor apresenta melhor desempenho, menos perdas e  excelente rendimento. Aumentando ainda mais a carga, temos um ponto onde a carga é crítica, temos o torque crítico máximo que o motor é capaz de fornecer por alguns instantes que ocorre a uma dada velocidade e escorregamento. Uma carga além dessa faz o escorregamento aumentar e o campo magnético do rotor perderá sincronismo com o campo girante do estator fazendo o motor perder torque e velocidade até que seu rotor fique bloqueado. Nesse ponto o escorregamento é máximo para o motor (unitário) e o torque de rotor bloqueado é de mesma magnitude que o torque de partida. A máquina não deve ser mantida com rotor bloqueado por muito tempo sob o risco de ser danificada permanentemente, sendo a região entre torque crítico e rotor bloqueado uma região de não-operação do motor.

(iii) Na região de operação como gerador, na mesma figura inicial, temos escorregamento negativo significando que o rotor da máquina gira na mesma direção do campo magnético girante do estator, mas a uma velocidade superior. Isso faz com que o fluxo de potência ativa que percorre a máquina se inverta e potência líquida do eixo seja convertida em potência elétrica ativa e fornecida nos terminais do estator para a rede que anteriormente alimentava o motor. Nessa condição o motor ainda precisa de fluxo de energia reativa vinda da rede apesar de exportar energia ativa. Para tornar o motor autônomo da rede um banco de capacitores se faz necessário para compensar o efeito indutivo do motor, vide as duas figuras abaixo.

gerador dependente da rede
gerador em modo autônomo

A configuração de gerador, com escorregamento negativo, pode ser utilizada para uma outra aplicação especial: o freio regenerativo. Considere um motor de indução de rotor bobinado. Através do controle de frequẽncia podemos reduzir a velocidade síncrona abaixo ddo valor da do rotor, fazendo com que a máquina entre na operação como gerador ao mesmo tempo em que uma força contrária ao movimento é induzida no rotor frenando o mesmo. Se a frequência for reduzida continuamente temos a operação do freio regenerativo. A energia gerada nesse modo de operação pode ser armazenada em capacitores e ser disponibilizada ao motor quando necessário (turbo nas máquinas de F1).

Falamos também em como a curva de torque pela velocidade e escorregamento do rotor varia com o aumento da resistência do mesmo. Vimos que ao aumentarmos a resistência o torque crítico é mantido no mesmo nível, apenas ocorre a uma velocidade inferior. Ou seja a curva é inclinada para o eixo do torque e como consequência temos um aumento do torque de partida para o motor no aumento da resistẽncia do rotor. Portanto, podemos ter um controle de velocidade para uma dada condiçao de carga e podemos melhorar o torque de partida do motor, ambos com um controle da resistência do rotor. Observe as figuras abaixo.

De (R2) para (R2''') temos aumento da resistência do rotor
Variação da curva para 3tipos de rotor em gaiola


Obs: No rotor em gaiola de esquilo temos várias configurações de gaiola que aumentam a resistência do rotor na partida e não interferem o comportamento do motor em regime. Um exemplo é o rotor em dupla gaiola e o rotor com  gaiola de latão.

Finalizamos dizendo que o comportamento da corrente do motor cresce com o aumento da carga e continua a cresce mesmo apósa região de torque cŕitico tendo seu valor máximo na condição de rotor bloqueado. Nessa condição toda a potência de entrada trazida por essa elevada corrente é dissipada em forma de calor em pequena parte no estator e em maior parte no rotor, levando a danificação do motor. Observe a figura abaixo para corrente no rotor.
corrente do rotor variando com a velocidade (indiretamente com a carga)

corrente do motor variando com a resistência do rotor

sexta-feira, 3 de setembro de 2010

9a Aula de Máquinas Elétricas CA


Olá Alunos, boa tarde!

Vimos na 9a aula de máquinas CA como ocorre o fluxo de potência num MIT convencional.

Vimos que o fluxo de potência ativa se dá da seguinte maneira:

(i) Ocorre a entrada de potência na máquina através da tensão e corrente de alimentação.

(ii) A corrente ao percorrer os enrolamentos do estator dissipam potência por efeito joule, as perdas joule do estator.

(iii) Um fluxo magnético é gerado pela passagem da corrente nos enrolamentos da máquina. Para a geração desse fluxo ocorrer temos a perda de potência devido ao ciclo de histerese do material ferromagnético do núcleo. Além disso são induzidas correntes parasitas no interior do núcleo (correntes de foucault).

(iv) Potência é então entregue ao rotor pelo acoplamento magnético no gap de ar.

(v) Tensões e correntes são induzidas no rotor, ocorre uma perda na magnetização do núcleo e por correntes parasitas, mas seu valor é desprezível considerando as perdas joule nos anéis ou enrolamentos de curto-circuito.

(vi) Potência mecânica é transferida ao rotor para giro mecânico do eixo.

(vii) Perdas ocorrem devido a velocidade do movimento de giro do rotor. Temos perdas aerodinâmicas devido ao atrito com o ar e temos perdas por atrito nos rolamentos do eixo.

(viii) A potência que sobra é a potência líquida que pode ser entregue pelo motor na ponta do eixo, potência capaz de gerar torque mecânico.

Falamos em seguida sobre rendimento dos motores, que é a razão entre a potência líquida em relação a potência de entrada. Reflete portanto a porcentagem de potência que chega na ponta do eixo de toda a potência ativa entregue pela rede ao motor (n=Pl/Pe).

Explicamos o porque de as perdas joule no rotor serem proporcionais ao escorregamento da máquina, pois o escorregamento é respónsável pelo campo magnético girante indutor (Pjr=sPr).

A potência mecânica é justamente o complementar das perdas joule, pois após ser fornecida potência ao rotor, e ocorrerem as perdas joule, o que sobra é potência mecânica disponível (Pm=(1-s).Pr).

Terminamos conversando sobre torque na ponta do eixo do motor. Que depende da potência líquida na ponta do eixo e da velocidade do rotor, ou de forma aproximada da potência entregue ao rotor e da velocidade síncrona, conforme fórmulas a seguir:

t = 60.Pl/2.pi.Nr   ou  t = 60.Pr/2.pi.Ns

Um exemplo resolvido pelo professor complementou as atividades dessa aula.

Att.
Emannuel J. Fernandes

quarta-feira, 1 de setembro de 2010

8a Aula de Máquinas Elétricas CA


Olá Alunos, boa tarde!

Nessa aula trabalhamos um pouco com os termos velocidade síncrona e escorregamento, explicamos a forma (frequência e magnitude) da tensão induzida no rotor e como se pode estimar as correntes (em vazio e em rotor bloqueado) do rotor.

Vimos que a velocidade síncrona é a velocidade do campo magnético girante do estator num MIT, que é diretamente proporcional a frequência da rede e inversamente proporcional a quantidade de pares de pólos dos enrolamentos do estator.

Vimos que para uma dada frequência, como a quantidade de pares de pólos é inteira maior que zero, temos como saber as possíveis velocidades de campos girantes disponíveis (dependente da quantidade de pares de pólos) por substituição direta. Além disso, podemos deduzir quantos pares de pólos tem um MIT medindo com um tacômetro a velocidade da ponta do eixo, inferindo sua velocidade síncrona e aplicando na respectiva fórmula Ns = 60f/p.p., pois sabemos a frequência da rede.

Explicamos que o escorregamento é uma medida percentual de quanto a velocidade relativa entre rotor e campo girante representa da velocidade síncrona. Desta forma, um escorregamento de 2% significa que a velocidade relativa é 2% da síncrona.

A fórmula do escorregamento é s = (Ns - Nr) / Ns

Pela fórmula, vemos que temos alguns pontos particulares a destacar:

-  s ~ 0 → Nr~Ns → rotor em vazio
-  s = 1 → Nr = 0 → rotor bloqueado
-  0 < s < 1 → Nr < Ns → funcionamento como motor
-  s < 0 → Nr > Ns → funcionamento como gerador
-  s > 1 → se velocidade relativa = Nr + Ns → funcionamento como freio assíncrono (campo e rotor giram em direções opostas) e temos uma maior indução de tensão e corrente no rotor

Comentamos que como a tensão induzida depende diretamente da velocidade relativa, logo o escorregamento nos indica o quanto a frequência das correntes e tensões tende a frequência da rede, e o quanto a tensão induzida do rotor tende a tensão de rotor bloqueado. Fórmulas abaixo.

fr = sf  e  Vind(rotor) = s Vind(rotor bloqueado)

Estimamos as correntes no estator considerando que em plena carga:

Ipc ~ 600Php/Vlinha
Ivazio é 50% da da de plena carga para pequenos motores (até 15hp) e 30% para grandes motores (de 1500hp até 25000hp)
I rotor-bloqueado é de 5 a 6 vezes Ipc para pequenos motores e de 4 a 6 vezes Ipc para grandes motores.

Na próxima aula falaremos de  Fluxo de potência, torque e potência líquida na ponta do eixo do rotor além de traçarmos a curva de torque x velocidade x escorregamento para um MIT didático.

Até lá!
Emannuel J. Fernandes

sábado, 28 de agosto de 2010

7a Aula de Máquinas Elétricas CA





Bom dia alunos, 

Na última aula explicamos de forma básica os termos, métodos e formas de bobinagem de estatores das máquinas CA. Os enrolamentos de rotores de máquinas de indução de rotor bobinado seguem as mesmas técnicas junto aos rotores de máquinas síncronas, exceto as de pólos salientes onde o bobinamento do rotor é concêntrico, com bobinas ou barras de cobre nú isoladas entre si por lâminas de mica.

Explicamos que os tipos mais comuns de enrolamentos são o meio-imbricado (imbricado com 1 lado de bobina por ranhura), imbricado (2 lados de bobina por ranhura), ondulado e em espiral. O imbricado e ondulado, por sua vez, podem ser enrolados de forma progressiva ou regressiva.

Definimos termos comuns ao enrolamento de motores:

- Passo da bobina: Distância entre um lado de bobina ao outro lado da mesma bobina(Y=n° de ranhuras / n° de pólos);
- Passo do enrolamento: Distância relativa ao mesmo lado de duas bobinas consecutivas, símbolo y; 

- Passo traseiro: Mesma definição do passo do enrolamento, só que leva em conta o número de lados de bobina por ranhura (y1=n° de lados de bobina / n° de pólos);
- Passo dianteiro: Distância entre o lado final da bobina anterior e o lado inicial da bobina posterior, lados que conectam duas bobinas (se progressivo y1-y2=2, se regressivo y2-y1=2); 
- Passo Polar: Distância entre dois eixos de pólos consecutivos

Obs: Quando o passo da bobina é igual ao passo polar, temos enrolamento de passo total ou pleno e a força eletromotriz induzida nesse tipo de enrolamento é maxima; Se os passos da bobina e polar forem desiguais, o enrolamento é dito de passo fracionário. 

Explicamos de forma simplificada um esquema de bobinagem de motor de indução capaz de operar a várias tensões e concluímos com o enrolamento de um motor Dahlander, capaz de operar a várias velocidades, dependendo do esquema de ligação efetuado nos bornes da caixa de ligação do motor.

As figuras do esquema de bobinagem estão na apresentação de slides (disponível na postagem Máquinas CA: Download de slides e arquivos de apoio...)

Terminamos a Unidade 2!
Até a próxima aula!

Att.
Emannuel J. Fernandes

 
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