Por que a curva de saturação em vazio levantada em ensaio não passa pela origem? Como isso pode ser corrigido?

Passo 1

O enunciado pergunta por que, num ensaio de curva de saturação em vazio de uma máquina síncrona (isto é, a curva da tensão de armadura em circuito aberto \mathrm{E}_0 em função da corrente de campo \mathrm{I}_f), o traçado experimental não passa pelo ponto \mathrm{I}_f=0,\;\mathrm{E}_0=0. Para responder, vamos usar conceitos de magnetismo em ferromagneto (remanência) e as formas de corrigir a curva para que ela comece na origem.

Passo 2

Quando fazemos o ensaio em vazio medimos a tensão induzida \mathrm{E}_0 no estator para vários valores de \mathrm{I}_f. Em teoria, se não houvesse nenhuma magnetização residual no entreferro do rotor, ao zerar \mathrm{I}_f deveríamos ter também \mathrm{E}_0=0. Ou seja, a curva ideal de saturação passaria pela origem.

Passo 3

Na prática, o ferro do rotor retém um pouco de fluxo magnético mesmo depois de interrompida a corrente de excitação: é o chamado fluxo residual \Phi_{rem}. Esse fluxo residual gera uma tensão de armadura não nula \mathrm{E}_{rem}=\mathrm{E}_0(\mathrm{I}_f=0). Como resultado, a curva medida apresenta interceptação no eixo das tensões em \mathrm{E}_{rem} em vez de em zero.

Passo 4

Para corrigir esse erro experimental podemos fazer de duas maneiras:
  1. Demagnetizar o rotor antes do ensaio, aplicando correntes de campo alternadas com amplitude decrescente até anular completamente o residual magnético. Assim, a curva medida efetivamente passará pela origem.
  2. Se já tivermos a curva medida com remanência, podemos calcular o deslocamento e subtrair o valor residual de todas as medições. Definindo
\mathrm{E}'_0(\mathrm{I}_f)=\mathrm{E}_0(\mathrm{I}_f)-\mathrm{E}_{rem},
obtém-se uma curva deslocada que satisfaz \mathrm{E}'_0(0)=0 e, portanto, passa pela origem.

Resposta

A curva não passa pela origem porque existe fluxo residual no ferro do rotor, que provoca uma tensão de armadura \mathrm{E}_{rem} mesmo com \mathrm{I}_f=0. Para corrigir, ou bem se realiza uma demagnetização prévia para eliminar esse remanescente, ou se subtrai o valor residual \mathrm{E}_{rem} de todas as medições, deslocando a curva para que ela inicie em (0,0).

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