Máquinas Eléctricas I Generalidades Luis Pestana Luis Pestana
Índice • Generalidades • Motor de corrente continua – Equações de funcionamento • Gerador de corrente contínua • Motor Shunt – Principio de funcionamento • Motor Série – Fem gerada • Motor compound – Melhoria de forma de onda • Arranque e Frenagem – Reacção do induzido • Controlo de velocidade – Comutação – Formas de excitação • Exc. Separada, Shunt, Série, Compound • Curvas Caracteristicas • aplicações Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
DEFINIÇÕES ESSENCIAIS • Regime: conjunto de características eléctricas e mecânicas que identificam o funcionamento de uma máquina rotativa em determinado instante. • Regime nominal: conjunto de condições de funcionamento para as quais a máquina foi construída; – compreende a tensão , a potência útil , a classe de serviço em que irá trabalhar, a intensidade de corrente admissível , o factor de potência , a velocidade , etc. • Valor nominal de uma grandeza: valor numérico da grandeza quando em “Regime Nominal”. Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
DEFINIÇÕES ESSENCIAIS • Potência nominal: é a potência que a máquina pode desenvolver, quando as restantes condições são as nominais, sem que os diversos órgãos ultrapassem os correspondentes limites de temperatura. • Velocidade nominal: é a velocidade (r.p.m.) do motor à potência nominal, sob tensão e frequência nominais. • Serviço Nominal: conjunto de valores numéricos dos geradores e motores eléctricos, numa ordem de sucessão no tempo, atribuídos à máquina na placa de características e que cumprem com as condições especificadas. A duração pode ser indicada como um termo de classificação. Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
DEFINIÇÕES ESSENCIAIS • Potência absorvida: A que é entregue ao eixo nos geradores, aos bornes nos motores e aos bornes primários nos transformadores. • Potência útil: A disponível nos bornes dos geradores, ou no eixo dos motores ou nos bornes secundários dos transformadores. • Rendimento: relação entre a potencia útil e a potência absorvida. potência ú til Rendimento = = η potência a bsorvida Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CARACTERÍSTICAS EM SERVIÇO REGIMES DE SERVIÇ REGIMES DE SERVI ÇO MAIS IMPORTANTES: O MAIS IMPORTANTES: � Regime S1 : Regime contínuo � tn Carga Perdas Elétricas θ máx θ θ θ Temperatura Tempo M Má áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CARACTERÍSTICAS EM SERVIÇO REGIMES DE SERVIÇ ÇO MAIS IMPORTANTES: O MAIS IMPORTANTES: REGIMES DE SERVI � Regime S2 : Funcionamento a carga constante durante um período inferior ao � tempo necessário para atingir o equilíbrio térmico. tn S2 60 min Carga S2 30 min Perdas Elétricas θ máx θ θ θ Temperatura Tempo M Má áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CARACTERÍSTICAS EM SERVIÇO REGIMES DE SERVIÇ ÇO MAIS IMPORTANTES: O MAIS IMPORTANTES: REGIMES DE SERVI � Regime S3 : Sequência de ciclos idênticos, sendo um período a carga constante � e um período de repouso. O ciclo é tal que a corrente de arranque não altera significativamente a elevação de temperatura. Duração do ciclo - DC tn tr S3 25% DC Carga S3 40% DC Perdas Elétricas θ máx θ θ θ Temperatura Tempo Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CARACTERÍSTICAS EM SERVIÇO REGIMES DE SERVIÇ ÇO MAIS IMPORTANTES: O MAIS IMPORTANTES: REGIMES DE SERVI � Regime S4 : Sequência de ciclos idênticos, sendo um período de arranque, um � período com carga constante e um período de repouso. O calor gerado no arranque é suficientemente grande para afectar o ciclo seguinte. Duração do ciclo Carga td tn tr S4 40% DC Perdas Elétricas θ máx θ θ θ Temperatura Tempo Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CARACTERÍSTICAS EM SERVIÇO POTÊNCIA EQUIVALENTE PARA CARGAS DE “ “ PEQUENA IN PEQUENA INÉ ÉRCIA RCIA “ “: : POTÊNCIA EQUIVALENTE PARA CARGAS DE P (cv) P4 P2 Pn P1 P3 t1 t2 t3 t4 tn t (s) 2 2 P . t ......... P . t + + + + + + + + 1 1 n n Peq = = = = t .. . ...... t + + + + + + + + 1 n Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CHAPA DE CARACTERÍSTICAS M Má áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
COMPONENTES DE UM ACCIONAMENTO • Alimentação eléctrica • Protecção/ Comando eléctrico • Motor • Acoplamento mecânico • Mecanismo impulsionado Energia mecânica sob a forma Energia eléctrica de movimento rotativo, sob a forma de caracterizado por binário e tensão e corrente velocidade Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
RENDIMENTO potência ú til Rendimento = = η potência a bsorvida P P − p p x x 1 x u a η = 100 = 100 = − 100 P P P + p Bomba hidráulica accionada a a u por motor eléctrico � = rendimento expresso • em Percentagem (%) • Pa = potencia absorvida (eléctrica) em Watt (W) Pu = potencia útil • (mecânica) em Watt (W) • P = potencia de perdas, em Watt (W) Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
BINÁRIO, POTÊNCIA E ENERGIA TRABALHO e TRABALHO e POTÊNCIA: POTÊNCIA: E P t [Wh, kWh, J] = = = = • • • • � � � � � � � � Trabalho � � � � F d � � � � • • • • � � � � � � � � P � � � � [W] � � � � = = = = = = = = Tempo � � t � � � � � � � � � � � � � � BIN BINÁ ÁRIO, RIO, “ “Torque Torque” ”, , “ “Par Par” ” ( (Couple Couple), ), “ “Conjugado Conjugado” ” ou MOMENTO de 1 for ou MOMENTO de 1 forç ça: a: T = F . b = Força x “braço” [ Nm ] T = F . b Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CLASSES DE ISOLAMENTO Temperaturas máximas admissíveis classe F : 155 °C classe B : 130 °C classe H : 180 °C • A utilização de isolantes de classe F em máquinas de classe B dá uma margem térmica de 25ºC, permitindo operar : – em sobrecarga por curtos períodos de tempo, – a temperaturas ou altitudes superiores – com uma maior tolerância ao nível da tensão e frequência – Permite também aumentar a vida útil do isolamento • Uma redução de 10ºC permitirá duplicar a vida útil do isolante Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CLASSES DE ISOLAMENTO COMPOSIÇ COMPOSI ÇÃO DA TEMPERATURA EM FUN ÃO DA TEMPERATURA EM FUNÇ ÇÃO DA CLASSE DE ISOLAMENTO: ÃO DA CLASSE DE ISOLAMENTO: Classe de Isolamento - A E B F H Classe de Isolamento - A E B F H Temperatura Ambiente ºC 40 40 40 40 40 ∆ T = Elevação de Temperatura K 60 75 80 105 125 ∆ ∆ ∆ ( método da resistência ) Diferença entre o ponto mais ºC 5 5 10 10 15 quente e a temperatura média Total: Temperatura do ponto ºC 105 120 130 155 180 mais quente Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
FACTORES DE CORRECÇÃO • Os motores são projectados para operar a uma Temperatura Ambiente máxima de 40ºC e uma altitude de 1000 m acima do nível médio das águas do mar. – Se o motor operar a temperaturas superiores, deve ser desclassificado (“derated”) de acordo com a tabela acima. – Quando um motor é desclassificado, os correspondentes valores de catálogo, tais como In, M Má áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
VIDA ÚTIL ( Tempo de Vida ) • O tempo de vida dos equipamentos eléctricos – é limitado pela temperatura do isolamento • maior a temperatura => menor Tv. – diminui para metade por cada aumento de 10ºC na temperatura. • Ex: um motor terá um Tv de 8 anos a uma temp. de 105ºC, 4 anos a 115ºC, 2 anos a 125ºC, 1 ano a 135ºC!!!! •Factores que contribuem para o “envelhecimento” dos isolantes : – � calor, tempo, químicos, poeiras, etc. Má M áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
CÓDIGOS DE REFRIGERAÇÃO (MOTORES) M Má áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
FORMAS CONSTRUTIVAS NORMALIZADAS – MONTAGEM HORIZONTAL M Má áquinas El quinas Elé éctricas ctricas
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