A velocidade de um motor CC com excitação independente de
, é controlada por um acionamento com conversor completo trifásico. A corrente de campo também é monitorada por um conversor completo trifásico e ajustada para o máximo valor possível. A entrada CA é uma alimentação trifásica conectada em Y de
. A resistência da armadura é
, a resistência do campo,
e a constante de tensão do motor,
. As correntes de armadura e de campo podem ser consideradas contínuas e sem ondulações. O atrito viscoso e as perdas sem carga são desprezáveis. Determine (a) o ângulo de disparo do conversor da armadura
se o motor fornecer potência nominal à velocidade nominal; (b) a velocidade sem carga se os ângulos de disparo forem os mesmos que em (a) e se a corrente de armadura sem carga for
do valor nominal; e © a regulação de velocidade.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício pede e qual conteúdo a gente vai usar.
Enunciado resumido: temos um motor CC excitado independentemente de 20 hp, 300 V, 1800 rpm. A gente controla a tensão de armadura por um conversor completo trifásico alimentado em 208 V/60 Hz (Y). O campo também é controlado pra dar corrente máxima (fluxo constante). Ra = 0,25 Ω, Rf = 250 Ω, e a constante de tensão do motor é Kv = 1,15 V/(rad/s). Desprezamos atrito viscoso e perdas em vazio.
O que pedem:
a) o ângulo de disparo αa do conversor de armadura para o motor entregar potência nominal na velocidade nominal.
b) a velocidade em vazio, usando o mesmo αa, quando Ia (vazio) = 10% de Ia(nominal).
c) a regulação de velocidade.
a) o ângulo de disparo αa do conversor de armadura para o motor entregar potência nominal na velocidade nominal.
b) a velocidade em vazio, usando o mesmo αa, quando Ia (vazio) = 10% de Ia(nominal).
c) a regulação de velocidade.
Conteúdo envolvido:
- Equação de tensão e torque no motor CC:
– Força contra-eletromotriz (f.c.e.m.):
– Torque:e para máquinas CC . - Conversor completo trifásico: tensão média de saída
. - Conversão de unidades: hp → W, rpm → rad/s.
Passo 2
Primeiro vamos calcular algumas coisas básicas do motor:
- Potência nominal em W:
. - Velocidade angular nominal:
- Torque de saída nominal:
- Como
, a corrente de armadura nominal é - A f.c.e.m. nominal
Passo 3
Agora a tensão DC média que o conversor precisa fornecer na armadura para manter essa condição é
Para um conversor trifásico completo alimentado em 208 V linha-linha, a tensão média é
A gente quer
, então
Passo 4
Agora o motor em “vazio” significa torque quase zero. Dão que Ia(vazio) = 10% de Ia(nominal) = 6,883 A. Com o mesmo ângulo αa, a tensão média do conversor continua sendo
A f.c.e.m. em vazio será
Daí a velocidade angular em vazio:
e em rpm
Passo 5
Por fim, a regulação de velocidade (diferença entre vazio e carga) é normalmente dada por
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)