2-Defina os principais problemas de comutação em máquinas elétricas e métodos construtivos para compensá-los.
Passo 1
O enunciado pede para definirmos os principais problemas que ocorrem durante a comutação em máquinas elétricas (especialmente máquinas de corrente contínua) e apresentar os métodos construtivos usados para compensar esses problemas.
Passo 2
A comutação é o processo de inversão de corrente em cada espira (ou grupo de espiras) que passa sob as escovas e segmentos do comutador. Em cada instante de troca o enrolamento que estava conduzindo precisa interromper seu fluxo e fazê-lo circular em sentido contrário. Devido à indutância da espira, surge uma tensão autoinduzida
que tende a manter a corrente na mesma direção, atrasando a inversão.
Passo 3
Os principais problemas resultantes dessa comutação imperfeita são:
. Centelhamento (faíscas) na pista do comutador, causado pelo retardo na inversão de corrente e pela tensão autoinduzida que ultrapassa a rigidez dielétrica do entreferro ar-escova.
. Desgaste acelerado dos segmentos do comutador e das escovas, devido ao arco e ao aquecimento localizado.
. Ruído elétrico e interferência eletromagnética, gerados pelos picos de tensão e correntes transitórias de comutação.
. Vibração mecânica e desequilíbrio de torque, quando a comutação desigual gera forças pulsantes no rotor.
. Aquecimento excessivo dos enrolamentos por correntes de circulação parasitas.
Passo 4
Os métodos construtivos para reduzir ou compensar esses problemas incluem:
. Enrolamentos de compensação no polo (enrolamento anular), cujas extremidades são ligadas aos segmentos de comutador correspondentes, criando um campo oposto à reação de armadura.
. Pólos auxiliares (interpólos) instalados entre os polos principais, com enrolamento em série com a armadura, que induzem tensão de compensação exatamente no instante de comutação.
. Subcorte (undercut) dos segmentos do comutador, de modo a ajustar o fluxo residual no entreferro e reduzir a tensão de comutação.
. Deslocamento angular das escovas (brush shift), de modo a antecipar ou retardar o ponto de comutação para minimizar centelhamento.
. Uso de resistores de alimentação em série com as escovas (chokes de comutação) ou de segmentação otimizada do comutador para aumentar o tempo de inversão da corrente e amortecer picos de tensão.
Resposta
Principais problemas de comutação:
Centelhamento e erosão de comutador/escovas devido à tensão autoinduzida e retardo na inversão de corrente.
Ruído elétrico, interferência, vibração e aquecimento excessivo por correntes transitórias.
Métodos construtivos de compensação:
Enrolamentos de compensação nos polos.
Pólos auxiliares (interpólos) em série com a armadura.
Subcorte dos segmentos do comutador.
Deslocamento angular das escovas.
Uso de resistores série ou chokes de comutação e projeto otimizado dos segmentos.