Eletrica Materiais e Equipamentos Em Sistemas de Baixa Tensao1

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(Parte 4 de 5)

Reação do induzido

Além do campo magnético indutor há o campo criado pela corrente do induzido. Estes fluxos estão defasados de 90º. O fluxo total é dado pela soma geométrica destes dois campos, com nova direção. Há portanto uma distorção de fluxo.

A linha neutra onde devem se apoiar as escovas, determinado pela perpendicular ao fluxo resultante, está situada, com relação a velocidade, atrás da linha neutra teórica, normal ao fluxo do indutor.

A velocidade neutra é determinada onde a f.c.e.m. é nula, isto é, os pontos onde os condutores não cortam linhas de força por se deslocarem paralelamente a elas.

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Tipos de Motores de Corrente Contínua

O campo e o induzido dos motores de c.c. podem ser conectados de três maneiras distintas, dando origem a três tipos de excitação:

1. Motor com excitação série; 2. Motor com excitação paralela; 3. Motor com excitação mista.

A tensão U aplicada às escovas, se divide em duas partes; uma parte dela é anulada pela f.c.e.m E , enquanto a outra u = U - E nos dá a queda de tensão nos condutores do induzido. Apesar da tensão aplicada no induzido ser U, a tensão que impulsiona a corrente nos condutores será u.

Por esse motivo nos esquemas aplicativos aqui considerados, mostramos um resistor fictício que provoca uma queda E (que representa a f.c.e.m) ligado em série com o resistor que representa o enrolamento do induzido e produz a queda u, ambos os resistores representarão o induzido ao qual se aplica a tensão U nas suas escovas.

Motor com excitação série

Neste tipo de motor o induzido e o campo são ligados em série, portanto toda a corrente do induzido circula também pelo campo. Esquematicamente à máquina série é assim representada:

Sendo: u = queda de tensão no induzido; E = f.c.e.m (aplicada a resistência fictícia); U = tensão aplicada às escovas; ucs = queda de tensão no campo série; uL = tensão da linha aplicada no motor.

O par motor é dada pela expressão C = K x φ x I . Como neste tipo de motor o fluxo depende diretamente da corrente do induzido, pode-se afirmar que o conjugado varia diretamente com o quadrado da corrente C = Kl2. O motor série possui portanto um grande conjugado inicial.

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A velocidade do motor é dada pela expressão:

() n = K U - I x r

Desprezando a queda I x r e se a tensão for invariável, resulta que o numerador permanece constante. O denominador, formado pelo fluxo, varia com a carga. Com o crescer da carga aumenta o fluxo e a velocidade baixa, por outro lado, se a carga baixa decresce o fluxo e sobe a velocidade. Para este tipo de motor deve-se ter o cuidado de não deixar a carga baixar demasiadamente, pois sendo o fluxo muito pequeno, há o perigo da máquina disparar com desastrosas conseqüências para os mancais e o induzido.

Quando a carga for constante e necessita-se regular a velocidade o campo série que possui diversas derivações e que permite variar o número de espiras controlando-se assim, o fluxo. Há ainda outros processos para controlar a velocidade de um motor série.

O rendimento do motor série, como também do paralelo e misto, cresce rapidamente no início, alcança seu máximo aproximadamente com 2 da carga nominal para depois baixar. O rendimento alcança sua máximo valor quando as perdas joule se eqüivalem às perdas por atrito e no ferro. Os motores com excitação série são usados onde se exige grande conjugado inicial: tração elétrica, gruas, pontes rolantes, guinchos, etc.

Os motores série de pequena potência que possuem o campo laminado servem para funcionar com C.A. e são chamados de motores universais. Dispensam reostatos de arranque.

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Motor de excitação paralelo

Neste tipo de motor o campo e o induzido são ligados em derivação, a corrente da linha bifurca-se passando parte pelo campo e o restante pelo induzido.

A corrente do campo independente da corrente do induzido. Esta por sua vez, é uma função da carga.

Esquematicamente o motor com excitação paralelo é representado como mostra-se abaixo:

A fórmula do par motor, como já vimos, é: C = K x φ x I.

O fluxo é invariável pois, como dissemos acima, a corrente do campo independe, praticamente da carga, resulta que o par motor é diretamente proporcional à corrente, C = K x I.

A velocidade ()n = K U - r x I φ é praticamente constante com a variação da carga. O numerador, pelas mesmas razões, vistas no motor série, permanece invariável. O fluxo também não varia por ser independente da carga.

Quando for necessário variar a velocidade do motor derivação, adiciona-se um reostato em série com o campo; manobrando-se o reostato consegue-se ajustar a corrente do campo que proporciona um fluxo adequado à velocidade desejada.\

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Os motores com excitação paralelo são usados onde se requer pequeno par motor inicial e uma velocidade praticamente constante, como nos ventiladores, bombas centrífugas, máquinas ferramentas, etc.

Motor com excitação mista

Este tipo de motor possui dois campos: um em série e o outro em paralelo com o induzido.

Esquematicamente a máquina com excitação mista pode ser representada por:

O par motor e a velocidade são valores intermediários aos motores séries e paralelo. Quando se necessita controlar a velocidade age-se sobre o campo paralelo através do reostato.

Os motores mistos são usados em máquinas que necessita um moderado par motor inicial. Por exemplo: guindastes.

Instalações de Motores de Corrente Contínua Motor com excitação em derivação

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O diagrama mostra a maneira mais simples de ligar um motor derivação com reostato de arranque (Ra) e com o reostato de regulação de campo (Rc) que serve também para ajustar a rotação nominal do motor, ou variá-la dentro de certos limites próximos à nominal.

Ao se ligar a chave de faca, o cursor do reostato de arranque (Ra) deverá estar apoiado sobre o contato nº 1 ficando o induzido (i) desligado. O reostato e campo (Rc) deverá ficar com o cursor entre “a” e “b” ou um pouco mais próximo de “a”, para que o campo (c) tenha um fluxo mais forte ao se dar o arranque do motor. Isto se dará na passagem do cursor do reostato “Ra” para o contato nº 2. Espera-se o induzido acelerar e gradativamente vai-se retirando a resistência “Ra” até chegar no último contato “n”.

Para aumentar a velocidade do motor move-se o cursor de “Rc” lentamente para o lado de “b” diminuindo “Ic” e o fluxo do campo C, com isto o induzido terá que aumentar a sua velocidade para alcançar um valor de f.c.e.m. próxima da tensão aplicada.

Para diminuir a velocidade do motor move-se o cursor para o lado de “a” aumentando Ic e o fluxo do campo (c), com isto o induzido terá que diminuir a sua velocidade, para que o valor de sua f.c.e.m. fique abaixo e próximo ao valor da tensão aplicada.

Motor com excitação em série

No motor de excitação em série, a corrente absorvida pelo induzido produz também o fluxo magnético indutor.

Este tipo de motor é ligado conforme o diagrama abaixo.

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No arranque o valor da corrente (I) é elevado e por conseqüência o fluxo magnético também será elevado, assim o conjugado desta máquina resulta proporcional ao quadrado da corrente, adquirindo valores elevados, concluindo-se daí que o motor série é indicado nos casos em que o mesmo deve arrancar com carga.

No funcionamento à vazio a torção resistente é muito pequena e em conseqüência, a sua corrente e o fluxo magnético também são pequenos, podendo a rotação alcançar valores elevadíssimos, para produzir a f.c.e.m. capaz de se aproximar do valor da tensão aplicada.

O motor série funcionando à vazio, a única oposição ao seu movimento é constituída pela torção resistente devido às perdas e aos atritos, que nos motores pequenos pode limitar a sua velocidade, impedindo que esta alcance valores destrutivos, não acontecendo o mesmo com as máquinas grandes.

Motor com excitação mista

Este tipo de motor de corrente contínua, permite aproveitar as vantagens dos motores de excitação em derivação e em série. Estas vantagens consistem na velocidade constante do motor derivação, reunida com um grande conjugado no arranque do motor série.

O diagrama abaixo, mostra como são ligados os componentes necessários para o arranque e para o ajuste de velocidade deste tipo de motor.

Com a presença do campo derivação não há possibilidade de disparo, mesmo quando a carga é pequena ou ausente.

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Defeito nas Ligações dos Motores de Corrente Contínua

Introdução

Como nas máquinas de CA, trataremos, nesta informação, apenas dos defeitos externos mais freqüentes nos motores de C.

O motor não arranca

Interrupção nas linhas ou falta de tensão

Com o auxílio de um multiteste pode ser verificado o ponto falho da instalação, como fusível interrompido, maus contatos, fio interrompido, defeito nos reostatos etc.

As anomalias são de fácil reparação, salvo a falta de tensão que depende da rede de distribuição externa.

Erro de ligação do reostato Com um esquema, verificar as ligações e corrigir as conexões.

Aquecimento anormal

Verificar a corrente do campo. Se for excessiva, reduzir a excitação.

Faiscamento das escovas

Excesso de carga

A sobrecarga provoca um grande faiscamento das escovas. Com um amperímetro se verifica o excesso de corrente. Retirar a carga excedente.

Excitação baixa

A diminuição da excitação, além do valor normal, provoca faiscamento. Manobrar o reostato para o valor da excitação de regime.

Aumento de velocidade

O excesso de velocidade pode ser causado, nos motores série, pela falta de carga e, no motor paralelo, pela interrupção do circuito de excitação. Localizar o defeito e reparar.

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Defeitos Internos nos Motores de Corrente Contínua

Faiscamento nas Escovas

Escovas fora da linha neutra Verificar as escovas e ajustá-las no plano de comutação.

Isolamento defeituoso entre escovas Desmontar o porta-escovas, verificar a isolação e polir cuidadosamente ao trocar os isolantes que separam as escovas da máquina.

Pressão irregular das escovas Verificar o porta-escovas e regular a pressão das escovas.

As escovas são responsáveis na maioria das vezes pelo faiscamento que se origina entre elas e o coletor.

Caracteriza-se uma boa escova a sua resistência ao desgaste, ao aquecimento e à fricção e sua condutibilidade elétrica. As máquinas que trabalham com baixas correntes e tensão não muito elevada suportam escovas semiduras de carvão que contém pouco gravite, são de baixo preço. Para máquinas de grande potência e alta velocidade, a construção será com elevada percentagem de grafite. Seu preço é caro.

Em máquinas de grandes correntes e baixa tensão usam-se escovas compostas de uma mistura de carvão e cobre comprimidos. Há ainda outros tipos de escovas.

Mau contato entre escovas e coletor Verificar a superfície de contato das escovas. Colocar sobre o coletor uma lixa fina e sobre ela apertar as escovas sob pressão. Girar o eixo com a mão, procurando, ajustar as escovas para que toda sua superfície apoie-se sobre o coletor.

Coletor sujo ou com superfície irregular O faiscamento neste caso é intermitente. Quando sujo, desengraxa-se com benzina ou dá-se um polimento com lixa fina. No caso de ser a superfície rugosa, desmonta-se a máquina e leva-se a um torno para dar-lhe um breve desbaste. Deve-se ter cuidado para que as lâminas do coletor não se tornem muito finas. O melhor é retificar com rebolo de carburundum de grãos finos.

Enrolamento do induzido com solda defeituosa ou com solda solta do coletor O faiscamento devido a solda defeituosa provoca um escurecimento nas lâminas correspondentes. Quando as pontas forem dessoldadas aparece em outras duas lâminas consecutivas, o faiscamento.

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Desmonta-se o induzido e faz-se a prova de continuidade. Esta se faz enviando-se corrente contínua de baixa tensão nas lâminas onde deveriam estar as escovas. A seguir mede-se com mili-voltímetro a tensão entre duas lâminas adjacentes e assim por diante. as leituras devem ser iguais, salvo nas pontas defeituosas em que a tensão venha a ser diferente do zero.

Refazer ou efetuar a solda.

Curto circuito no induzido Este defeito pode ser provocado devido a um aquecimento excessivo ou por um isolamento fraco ou defeituoso. O curto circuito do induzido além do faiscamento provoca um consumo de corrente maior que o normal que pode provocar queima do enrolamento. A localização deste defeito se faz com a prova eletromagnética (com o eletroímã). Substituir as bobinas defeituosas ou se necessário refazer o enrolamento.

Enrolamento do induzido ligado à massa Com megôhmetro, verificar se há contato entre condutores e massa. Localizar a bobina defeituosa e refazer o isolamento ou substituir por outra nova conforme necessidade.

Curto circuito no indutor ou dissimetria do fluxo A extra corrente de abertura devido ao fenômeno de auto indução é a maior responsável pelo curto circuito provocado no indutor. O curto circuito nos indutores também pode ser provocado por causas acidentais como umidade, excesso de aquecimento, etc.

A dissimetria do fluxo pode ter como origem curto circuito entre algumas espiras ou desigualdade de espiras nos pólos. Este defeito é mais acentuado nos motores com o enrolamento do induzido em paralelo.

Verificar o defeito com instrumento adequado e efetuar o reparo.

Excesso de velocidade Bobina de campo interrompida. Localizar o defeito e reparar.

Mica saliente Provoca falta de corrente contínua entre coletor e escovas provocando além de faiscamento funcionamento ruidoso. Rebaixar a mica.

Aquecimento Anormal

Mancais ou rolamentos gastos.

Verificar a folga nos mancais e rolamentos e efetuar reparo ou troca.

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Defeitos da lubrificação Verificar os mancais e reparar caso haja excesso ou falta de lubrificação.

Defeito de ventilação Verificar o funcionamento da ventilação e efetuar reparo.

Umidade ou óleo nos enrolamentos Umidade ou óleo nos enrolamentos baixam a resistência de isolamento, provocando aquecimento anormal na máquina. Quando esta fica depositada em lugar pouco arejado e úmido os enrolamentos adquirem umidade. É bom efetuar um teste de isolação antes de colocarmos a máquina em funcionamento.

No caso do óleo lubrificante escorregar dos mancais, penetrando nos enrolamentos; é necessário efetuarmos um teste de isolação pois tanto a umidade como o óleo lubrificante estragam o verniz dos enrolamentos. Para repararmos estes inconvenientes é necessário colocarmos a máquina em estufa, tendo o cuidado de retirar as partes que podem se danificar com a temperatura que vai aproximadamente a 100ºC.

Em, alguns casos torna-se necessário aplicar nova camada de verniz.

Curto circuito no induzido Contato entre lâminas ou entre elas e a massa provocada pela falta ou má isolação ou ainda por material condutor interposto provocando elevado aquecimento em todo o enrolamento. Também espiras em curto circuito podem ser a causa do aquecimento. Verificar o defeito com instrumento adequado e efetuar reparo.

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