Um gerador CC de oito polos, 25 kW e 120 V , tem uma armadura de enrolamento imbricado duplex, contendo 64 bobinas de 10 espiras cada uma. Sua velocidade nominal é 3600 rpm. [0,7 cada item]
(a) Quanto fluxo por polo é necessário para produzir a tensão nominal nesse gerador em condições sem carga, a vazio?
(b) Qual é a corrente por caminho na armadura do gerador em condições de carga nominal?
(c) Qual é o conjugado induzido nessa máquina em condições de carga nominal?
(d) Quantas escovas deve ter essa máquina?
(e) Se a resistência do enrolamento for 0,011 Omega por espira, qual será a resistência de armadura RA da máquina?

Passo 1

O enunciado descreve um gerador CC de oito polos ( P=8), potência nominal 25 kW a 120 V, com enrolamento imbricado duplex que totaliza 64 bobinas de 10 espiras cada. A velocidade é 3600 rpm.
Conteúdo necessário:
bul<=t Equação da FEM gerada: E = dfracP,phi,Z,n60,A.
bul<=t Corrente de armadura e divisão em caminhos paralelos A.
bul<=t Torque eletromagnético: T = dfracPrm mecomegam.
bul<=t Número de escovas em enrolamento duplex.
bul<=t Cálculo de resistência de armadura considerando A caminhos em paralelo.

Passo 2

(a) Fluxo por polo phi para obter E=120 V a vazio.
Número total de condutores
Z = 64 bobinastimes10 espiras/bobinatimes2 condutores/espira =1280
Para enrolamento duplex lap temos A=2P=16 caminhos paralelos. Logo
phi =E;60;AP;Z;n =120cdot60cdot168cdot1280cdot3600 =3,125times10^-3 Wb

Passo 3

(b) Corrente nominal na armadura
Ia=Prm elV=25,000120=208,33 A
Como há A=16 caminhos, a corrente por caminho é
Irm caminho=IaA =208,3316 approx13,02 A

Passo 4

(c) Conjugado induzido (eletromagnético)
A velocidade angular
omegam=2pi n60 =2picdot360060 =120pi rad/s
Tomando potência útil ,Prm mec=25,000 W,
T=Prm mecomegam =25,000120pi approx66,33 Ncdot m

Passo 5

(d) Número de escovas
Em enrolamento duplex lap costuma- se usar duas escovas por pólo (uma positiva e uma negativa secundária), totalizando
2 times P = 2 times 8 = 16 escovas

Passo 6

(e) Resistência de armadura RA
Cada espira tem Rrm espira=0,011 Omega.
Total de espiras no rotor:
Nrm total=64times10=640
Espiras por caminho:
Nrm caminho=640A=64016=40
Resistência de um caminho:
Rrm caminho=Nrm caminho,Rrm espira =40times0,011 =0,44 Omega
Como são A=16 caminhos em paralelo, a resistência equivalente (entre escovas) é
RA=Rrm caminhoA =0,4416 =0,0275 Omega

Resposta

(a) phi=3,125times10^-3 Wb
(b) Irm caminhoapprox13,02 A
(c) Tapprox66,33 Ncdot m
(d) 16 escovas
(e) RA=0,0275 Omega

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