Exemplo 4
Essa máquina tem as sequintes características
SEPARADOR ctx_1
espiras por pólo
SEPARADOR ctx_1
Exemplo 4
SEPARADOR ctx_1
Essa máquina tem as sequintes características
SEPARADOR ctx_1
d) Que ajuste poderia ser feito no gerador para que a sua tensão de terminal voltasse ao valor encontrado na parte (a)?
SEPARADOR ctx_1
Exemplo 4
SEPARADOR ctx_1
Essa máquina tem as sequintes características
SEPARADOR ctx_1
Passo 1
O que o enunciado dá (peguei estes dados do texto enviado):
-
. -
. - Há um resistor ajustável no circuito indicado por
(interpreto como um reostato ajustável no circuito, não totalmente claro se está no circuito de armadura ou de campo — vou tratar as duas possibilidades relevantes). -
(tensão de alimentação do circuito de campo). -
espiras por polo.
O que o enunciado pergunta:
- (d) “Que ajuste poderia ser feito no gerador para que a sua tensão de terminal voltasse ao valor encontrado na parte (a)?”
Observação importante: o enunciado refere-se a um valor numérico obtido na parte (a), porém esse valor não foi fornecido aqui. Portanto não é possível calcular numericamente quanto alterar em Ohms. Posso, entretanto, explicar passo a passo quais ajustes são possíveis, por que funcionam, e dar as fórmulas que permitem calcular o ajuste necessário assim que o valor de
da parte (a) e as correntes reais estiverem disponíveis.
Passo 2
Princípio físico básico (explicação didática e sem pular etapas).
Uma máquina geradora CC, no regime estacionário, satisfaz a relação (equação da máquina):
onde:
-
é a tensão de terminal (o que o enunciado quer restaurar), -
é a força eletromotriz gerada pela máquina (fem interna), -
é a corrente de armadura (corrente que sai para a carga), -
é a resistência ôhmica do circuito de armadura (dado como ).
Explicando cada termo de forma simples:
- A máquina gera uma fem
que depende da excitação de campo e da velocidade de rotação. Se houver corrente na armadura , parte da fem é perdida como queda ôhmica . Então a tensão que aparece nos terminais é a fem gerada menos essa queda. - Para aumentar
(manter ou voltar a um valor anterior), podemos aumentar ou diminuir a queda .
Relação entre
e corrente de excitação:
onde
é o fluxo por polo e
é a velocidade angular. Em região linear do núcleo,
é aproximadamente proporcional à corrente de campo
:
Portanto, mantendo a velocidade fixa:
Se o circuito de campo é alimentado por tensão
com resistência total de campo
, então a corrente de campo é, em primeira aproximação:
Resumo operacional: para alterar
(e assim
) podemos:
- alterar
(variando ou um reostato no circuito de campo), ou - alterar
(variar a velocidade do gerador), ou - agir sobre
(por exemplo reduzindo a carga para reduzir , ou mudando resistências na armadura para alterar a corrente), mas mudar a carga nem sempre é possível em prova.
Passo 3
Opções práticas e por quê — desenvolvendo matematicamente como calcular o ajuste quando se tiver os números.
- Ajustar a excitação de campo (opção mais comum e prática)
- Objetivo: obter uma nova fem
tal que
- Logo, precisa-se de
- Se assumirmos proporcionalidade linear entre
e , então
- Com
, temos
- Em palavras: medir (ou conhecer) a fem atual
e a corrente de armadura , calcular pela fórmula acima, então calcular a nova corrente de campo necessária e transformar isso numa nova resistência de campo . Na prática na bancada, isso equivale a reduzir o reostato do campo até que volte ao valor desejado. Importante: se o ferro entrar em saturação, a relação deixa de ser linear e o ajuste exigirá prática/medidas.
- Ajustar a velocidade de rotação (
)
- Como
(para fluxo fixo), se for possível aumentar a velocidade do eixo, aumentar aumenta e, portanto, . - Para calcular o novo
: se atual corresponde a , então
- Limitações práticas: potência do motor primário, segurança, e estabilidade do sistema; nem sempre é viável governar velocidade rapidamente.
- Agir sobre a corrente de armadura
- Diminuir
reduz a queda . Isso pode ser feito reduzindo a carga ligada aos terminais (se for possível na aplicação). - Inserir resistência no circuito de armadura para forçar menor corrente tipicamente não é um método usado para “aumentar”
porque inserir resistência aumenta a queda total em série e pode reduzir ainda mais o terminal; o efeito real depende do tipo de carga (se carga for resistiva ligada aos terminais, adicionar resistência série reduzirá corrente e a queda pode cair, mas haverá outra queda na resistência inserida — é uma solução de compromisso e não é a prática padrão para ajustar tensão de gerador).
Passo 4
Como calcular numericamente (passo a passo que você usaria na prova) — supondo que você tivesse os números da parte (a) e que medisse
e
:
- Determine
(valor da parte (a)). - Meça ou calcule
sob a carga atual. - Calcule
. - Meça
e a corrente de campo . - Calcule
(ou use proporcionalidade com cuidado se houver saturação). - Então
. Esse é o valor da resistência de campo que se deve ajustar para obter . Na bancada, ajusta-se o reostato de campo até obter desejado.
Observação prática final: se o reostato ajustável disponível no enunciado é o
e ele estiver no circuito de campo (provável interpretação), então a ação é simplesmente diminuir
(reduzir resistência do circuito de campo) para aumentar
e, com isso, aumentar
e restaurar
. Se
estiver no circuito de armadura, a ação correta seria diferente (normalmente ajustar excitação ou velocidade continua sendo a solução preferida).
Passo 5
Resumo prático e recomendação (para usar na prova e na bancada, explicado de forma direta):
- Método recomendado e usual: ajustar a excitação de campo reduzindo
(ou o reostato de campo se este estiver no circuito de campo) para aumentar e, assim, aumentar até que
- Alternativa: aumentar a velocidade do gerador se isso for viável.
- Não é possível fornecer o valor em Ohms para ajuste sem o valor de
da parte (a) e sem as medidas de e . Use as fórmulas do Passo 4 para calcular numericamente quando esses dados estiverem disponíveis.
Resposta
Diminuir a resistência do circuito de excitação (reduzir
ou o reostato de campo
se ele estiver no circuito de campo) para aumentar
e, consequentemente, a fem
, de modo que
Alternativa viável: aumentar a velocidade do gerador.