Laboratório de Máquinas Elétricas I

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Laboratório de Máquinas I – 2011.1

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CARACTERÍSTICA DO GERADOR DE CORRENTE CONTÍNUA EM VAZIO

A força eletromotriz (fem) nos geradores, é dada por E=k.φ.n, onde k é a constante da máquina, φ

o fluxo por pólo e n a rotação da máquina em rpm. Se a rotação n é mantida constante, a f.e.m.

induzida é diretamente proporcional ao fluxo. O enrolamento de campo é excitado separadamente

para controlar o fluxo. Como o fluxo magnético por pólo aumenta com a corrente de excitação no

enrolamento de campo, a fem induzida também aumentará com o aumento da corrente de excitação.

No início, o aumento na fem induzida na armadura é quase linear com o aumento da corrente de

campo. Isto é verdade porque o circuito magnético está longe de sua saturação. Com a saturação do

circuito magnético, inicia-se um fato importante: a fem induzida se desvia desta relação linear com o

aumento da corrente de campo.

Ainda é possível observar que a curva não começa na origem dos eixos. Em outras palavras,

existe uma fem induzida mesmo quando não existe corrente no enrolamento de campo. Isto é devido

ao magnetismo residual nos pólos.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ a b c

q

φ

Ampère-espira do campo=Ni a

b

c E(volts)

If(Amp)

(a) (b)

0 0

Ni no ferro

Ni no entre-ferro

n1

n2

Figura 1 – (a) Relação entre Força Magnetomotriz e Fluxo Magnético;

(b) Relação entre Corrente de Campo e Tensão Induzida na Armadura.

A figura 1 mostra a relação existente entre os ampères-espiras do campo e o fluxo por pólo.

Devido ao magnetismo residual, o fluxo parte de um valor não nulo para a corrente de campo igual a

zero. A primeira parte da curva é praticamente uma reta, já que o ferro ainda não chegou à saturação.

No ponto q inicia-se o processo de saturação e a curva passa a se desviar da reta inicial, isto é, a

curva começa a diminuir sua inclinação até se tornar assíntota à reta a, indicando saturação máxima.

Mantendo-se n constante, pode-se construir um gráfico de E = f(If), semelhante ao mostrado na

figura 1(b). Duas curvas são mostradas na figura 1(b), uma para uma rotação n1 e outra para n2 < n1.

Estas curvas são similares e cada ordenada da curva inferior é atenuada pelo fator n2/n1.

n

n

ab

ac

2

1

=

A curva mostrada na figura 1(b) para n constante é chamada curva da característica do gerador

cc em vazio.

Referências Bibliográficas.

[1] Guru, Bhag S. , Hiziroglu, Huseyin R. ; Electric Machinery and Transformers ; 1988.

[2] Wildi, Theodore ; Electrical Machines, Drives, and Power Systems ; 4a Ed. ; 2000.

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Laboratório de Máquinas Elétricas I

Objetivos: - Levantar a característica do gerador de corrente contínua.

- Observar os efeitos da saturação.

- Observar os efeitos do magnetismo residual.

Procedimento:

1. Usando um multímetro identifique os terminais de campo paralelo (F1 e F2) e os terminais de

armadura (A1 e A2) do gerador cc.

2. Conecte a máquina primária (motor de indução) ao sistema de corrente alternada (380V). Confira

as ligações e então acione o motor, que deve girar. Desligue-o.

3. Para o gerador de corrente contínua acoplado mecanicamente à máquina primária, monte o

experimento conforme o diagrama mostrado na figura 1. Configure os reostatos para posição de

resistência máxima. Confira o circuito.

Máquina cc

A1

A2

F1

F2

0-2A

A

La Ra

Rf

Lf

2200220 V

~

F

N

0-500VVMIT380 Vca

w

REOSTATOS

3000Campo

paralelo

Fig. 1 Experimento para Obtenção da Característica do Gerador cc à Vazio.

4. Acione a máquina primária (motor de indução trifásico) e alimente o circuito de excitação.

5. Iniciando com corrente de campo nula, levante a curva característica corrente de campo x tensão

de armadura do gerador cc a vazio. Em Va1 anote os valores crescentes de tensão e em Va2 os

valores decrescentes. Não deixe a tensão de armadura ultrapassar 270 V.

If(mA) 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 380 400 420 440 460 480

Va1(V)

Va2(V)

6. Desligue o motor de indução.

7. Alimente o motor de indução trifásico com freqüência de 50 Hz através do conversor de

frequência (inversor trifásico) e repita o procedimento 5.

If(mA) 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 380 400 420 440 460 480

Va1(V)

Va2(V)

8. Usando um software (Matlab, Excel, etc), trace as curvas de histerese do gerador para ambas as

frequências. Compare e comente as curvas obtidas.