Exemplo 4
Essa máquina tem as sequintes características
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espiras por pólo
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Exemplo 4
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Essa máquina tem as sequintes características
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c) Qual seria sua tensão se uma carga de 360 A fosse conectada aos seus terminais, mas o gerador não tivesse enrolamentos de compensação? Assuma que sua reação de armadura é 450 A • e para essa carga.
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Exemplo 4
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Essa máquina tem as sequintes características
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Passo 1
O que o enunciado pede: calcular a tensão nos terminais da máquina quando uma carga de
é conectada, supondo que o gerador NÃO tem enrolamentos de compensação e que a reação de armadura vale
A·espiras para essa carga.
Dados fornecidos (peguei estes números do enunciado):
Observação importante de interpretação (assunção necessária): como o enunciado não explicita claramente se
é a tensão nos terminais em vazio gerada pela excitação, vou assumir que a excitação dada produz uma FEM (tensão induzida) de
quando não há efeito de reação de armadura. Também assumirei que a velocidade de rotação é constante e que o núcleo está na faixa linear (fluxo proporcional à MMF).]
Passo 2
Calcular a corrente de campo
usando a Lei de Ohm. A Lei de Ohm diz que a corrente em uma resistência é igual à tensão sobre ela dividida pela resistência; aqui:
Substituindo os valores:
Explicando:
é a tensão aplicada ao enrolamento de campo,
é a resistência desse enrolamento, e
é a corrente que passa pelo campo. Essa corrente cria o magnetismo (MMF) que produz o fluxo que gera a tensão no induzido.
Passo 3
Calcular a força magnetomotriz (MMF) do campo. A MMF gerada pelo enrolamento de campo é o produto do número de espiras pelo corrente:
Substituindo:
Explicando: MMF é a “força” que gera o fluxo magnético; aqui está em unidades de ampere-espira.
Passo 4
Anotar a reação de armadura dada:
Explicando: a reação de armadura cria uma MMF que, nesse caso (já indicado no enunciado), atua de forma a diminuir o fluxo resultante produzido pelo enrolamento de campo (isto é, é oposta à MMF do campo). Sem enrolamentos de compensação, esse efeito reduz o fluxo útil.
Explicando: a reação de armadura cria uma MMF que, nesse caso (já indicado no enunciado), atua de forma a diminuir o fluxo resultante produzido pelo enrolamento de campo (isto é, é oposta à MMF do campo). Sem enrolamentos de compensação, esse efeito reduz o fluxo útil.
Passo 5
Calcular a MMF efetiva que produz o fluxo resultante, subtraindo a reação de armadura (assumindo oposição):
Explicando: essa é a MMF líquida que efetivamente cria o fluxo magnético que participa da geração da FEM.
Passo 6
Relacionar fluxo e tensão induzida. Em regime com velocidade constante e núcleo na região linear, a tensão induzida
é proporcional ao fluxo
, e este é proporcional à MMF. Logo a redução de MMF produz redução proporcional na FEM. Assim:
Aqui
é a FEM sem reação de armadura (assumi
) e
é a FEM gerada com a reação presente.
Passo 7
Calcular a FEM gerada com a reação:
Fazer a simplificação:
. Então
Observação: saiu exatamente
por cancelamento.
Passo 8
Calcular a queda de tensão na resistência do armadura devido à corrente de armadura. A queda ôhmica é:
Substituindo:
Explicando: enquanto a FEM
é produzida no enrolamento do induzido, parte dela é perdida na resistência do enrolamento (queda ôhmica) quando fornece corrente à carga.
Passo 9
Calcular a tensão terminal (tensão disponível nos bornes) subtraindo a queda ôhmica da FEM gerada:
Explicando: para um gerador, a tensão nos terminais é a FEM interna menos as quedas internas (aqui consideramos apenas
; perdas adicionais (escovas, reatâncias, saturação forte, etc.) não foram fornecidas e não foram incluídas).