Análise do Valor do Capacitor para Motor de Indução Monofásico

O valor da capacitância utilizada em um motor de indução monofásico influencia diretamente no seu conjugado de partida, uma vez que a reatância capacitiva é Xc=-j1/wC, quando aumentamos a capacitância diminuímos a impedância resultante do circuito, consequentemente aumentamos a corrente. E aumentando a corrente, consequentemente aumentamos o conjugado da máquina. Quando diminuímos a capacitância, a corrente total diminui de maneira análoga como ja foi citado!

Figura 1. Exemplo de esquema de ligação

O Vídeo 1 mostra um ventilador com um motor monofásico com 2 capacitores em série, logo a capacitância resultante será menor do que a de apenas um desses capacitores. 

Vídeo 1.  Partida com capacitores em séries (valor menor que o normal utilizado)

O Vídeo 2 mostra o mesmo motor só que com os capacitores em paralelo! Observe que como a capacitância resultante é maior, o módulo da impedância cai, consequentemente a corrente e o conjugado aumentam!

                        Vídeo 2. Utilização com capacitores em paralelo (maior que o normalmente utilizado)

Vale ressaltar que os motores possuem projetos para o cálculo do valor dos capacitores, mas no caso do vídeo 2,  o uso exacerbado do de capacitâncias altas pode causar  sobrecarga na máquina, sobreaquecimento e danos sérios aos enrolamentos do estator!

Transformação odq de Sistemas Trifásicos Equilibrados e Desequilibrados

A transformação odq de um sistema trifásico, consiste em transformar o mesmo em um sistema bifásico, por questões de simplificação e resolução de cálculos como principais motivos de sua utilização. esta transformação é muito utilizada em Máquinas Elétricas, Mas pode ser empregada em outros sistemas elétricos. A mesma pode ser utilizada para questões de estimação de fluxo no entreferro de uma MIT e aplicação de DTC (Direct Torque Control), por exemplo.

Esta publicação tem como objetivo principal o compreendimento e funcionamento da transformação. Para sua aplicação são exigidas várias hipóteses, que podem ser encontradas facilmente na literatura da área.

Suponhamos que exista um sistema trifásico com as tensões de fase Va, Vb e Vc, equilibradas e com defasagem de 120 graus entre si e levando em consideração um modelo de sequência positiva. O processo consiste em decompormos vetorialmente estes 3 vetores em dois eixos: O eixo direto (d) e o eixo perpendicular ou em quadratura (q).

Um artificio muito utilizado em toda física é questão do referencial de observação do sistema. Este caso não poderia ficar de fora, já que dependendo do referencial de velocidade angular adotado, podemos facilitar a utilização de alguns cálculos e trazendo vantagens na implementação de alguns controle das máquinas de indução. Observe a Figura 1.

Figura 1. Decomposição e Orientação da Transformação odq.

Algumas estratégias de implementação da transformação são utilizadas: Potência Invariante e Amplitude Invariante. Utilizaremos a Potência Invariante, pois, conceitualmente fica mais entendível, transformar um sistema trifásico em um bifásico com a mesma potência. Embora que um sistema com Amplitude Invariante possa consistir em um sistema.

Após a realização da decomposição temos então as Tensões de saída Vd e Vq, porém para mantermos a potência invariante, precisamos que quando a organização por meio de matrizes, tenhamos um sistema em que sua transporta é igual a sua matriz inversa, então é necessário adicionar-se um terceiro argumento que garanta esta situação, está é a tensão V0, também chamada de tensão homopolar, que quando as tensões trifásicas a serem transformadas estiverem equilibradas em módulo e fase, ela será nula, de acordo com a LKT.

A simulação da transformação foi realizada utilizando o Matlab, onde inicialmente utilizaram-se tensões trifásicas equilibradas. Podemos orientar as tensões Vd e Vq de acordo com o referencial wg=0, ou seja, serão calculadas tensões que serão alternadas de acordo com o referencial, comprova-se também a teoria que a componente V0 se anula para tensões equilibradas. Observe o diagrama no domínio do tempo na Figura 3 e o diagrama em coordenadas polares na Figura 4. 

Figura 2. Tensões Trifásicas de Entrada.

Figura 3. Tensões  transformadas odq.

Figura 4. Análise no Diagrama Polar.(Vd+jVq).

Agora se utilizarmos wg igual a frequência das tensões trifásicas, podemos ver as tensões de transformações como tensões contínuas, portanto, trazendo grandes simplificações de cálculos para o sistema, observe as figuras  5 e 6.

Figura 5. Tensões de transformação com wg=w.

Figura 6. Lugar geométrico das tensões na forma polar

  Analisar a Figura 6 é Interessante, pois como as tensões são contínuas, as mesmas estão sobrepostas e também ocupam apenas um ponto na sua análise polar.

Quando desequilibramos as tensões trifásicas de entradas, percebe-se as variações nos valores das tensões transformadas e percebe-se que a tensão homopolar V0 deixa de ser nula. Analise as Figuras 7, 8, 9,10 e 11.

Figura 7. Tensões de entrada desequilibradas.

Figura 8. Tensões transformadas com wg=0

Figura 9. Análise do diagrama polar com wg=0

Figura 10. Análise das tensões transformadas com wg=w

Figura 11. Análise do diagrama polar para wg=w.

Observa-se que para tensões desequilibradas, quando wg=0 e wg=w aparecem distúrbios nas tensões transformadas e a tensão homopolar deixa de ser nula, portanto esta transformação precisa ser bem analisada se for ser aplicada em sistema desequilibrados. Esta transformação não está atrelada apenas a sistemas trifásicos, podemos realizar a mesma em sistemas polifásicos de ordem superior.

Analisa-se então que esta transformação pode trazer grandes vantagens para os sistemas elétricos equilibrados, podendo ter uma grande gama de aplicações em máquinas elétricas e seus acionamentos.

Utilização de Fresadora para Confecção de placas de Circuito Impresso

Muitas vezes é necessário o desenvolvimento de placas de circuito impresso para implementação de um determinado sistema. Há certo tempo a opção mais econômica era do desenvolvimento das placas de circuito impresso utilizando ácidos para a corrosão das trilhas (e ainda hoje este método é utilizando, para circuitos simples e apresenta uma eficiência satisfatória).  A fresadora facilita o desenvolvimento de circuitos, uma vez que ela é programada e perfura e "arranha" a placa para fazer furos e trilhas na mesma. Observe no vídeo abaixo:

O blogger está com problemas e não está adicionando videos direto do youtube, segue o link:

Video: http://www.youtube.com/watch?v=OGyXuHhEnRM

Análise de Temperatura em uma Máquina de Indução Trifásica com Câmera Térmica

A variação/aumento da temperatura em uma máquina de indução trifásica pode informar certos detalhes sobre como está sendo o seu modo de funcionamento. Com uma câmera térmica pode-se analisar que o principal ponto de aumento de temperatura em uma MIT ocorre nos enrolamentos do estator da mesma.

Se a máquina for mal dimensionada para determinada carga, haverá uma sobrecarga nela , acarretando em um aumento de corrente do estator, para que o fluxo estator-rotor tente manter um conjugado necessário para a operação.  Um problema como este pode provocar uma redução na vida útil dos equipamentos ou até mesmo queimar os enrolamentos da máquina.

No vídeo 1, gravado no laboratório de Máquinas Elétricas do IFPB,  analisamos uma máquina utilizada como motor operando em vazio e utilizamos a câmera térmica ver a distribuição de calor na mesma.

O blogger está com problemas e não está adicionando videos direto do youtube, segue o link: 

Vídeo 1: http://www.youtube.com/watch?v=_1sa73EiC8c

Análise de Atenuação de uma das Fases em uma Máquina de indução Trifásica

A utilização de Máquinas Elétricas na industria e em diversos setores da atual sociedade é notórica, principalmente quando falamos da máquina de indução trifásica (MIT). É importante saber o que pode acontecer com este tipo de máquina quando ocorrem determinadas falhas na mesma. Uma delas é a queda de tenasão de  uma de suas fases, veja o que isso pode causa na simulação do vídeo abaixo.

Este vídeo foi desenvolvido na iniciação científica do bolsista José Diniz Neto, sob orientação do Prof Dr. José Artur Alves Dias. 

Simulação de Máquina CC sem Controle no Simulink/Matlab.

A utilização de bons simuladores oferece uma boa confiabilidade em desenvolvimento de projetos. Tendo isso em vista, meu orientador (Prof Dr. José Artur Alves Dias) e eu (José Diniz Neto) estamos desenvolvendo simulações básicas para alunos iniciantes na disciplina de Máquinas Elétricas e Eletrônica de Potencia do Bacharel em Engenharia Elétrica do IFPB. Esta será a primeira simulação de várias que estão por vir. Observe a  simulação no vídeo abaixo.

Os Potenciais Energéticos Ainda Pouco Explorados no Nordeste Brasileiro

Desde a revolução industrial, ocorrida no século XVIII, há uma necessidade cada vez maior de produção energética, devido às novas tecnologias desenvolvidas e necessidades adquiridas pelo homem. Uma das principais fontes de energia utilizada no século XXI provém de combustíveis fósseis, porém, estes possuem muitas desvantagens como, por exemplo, forte agressão ao meio ambiente e produção limitada. Uma maneira adequada de solucionar estes problemas energéticos atuais é a utilização das fontes alternativas de energia, que na maioria dos casos reduzem as agressões ao meio ambiente e são inesgotáveis (na escala de tempo do homem).

Sabe-se que em apenas uma hora o Sol irradia sobre a Terra uma quantidade de energia maior do que o consumo global de um ano inteiro, sendo esta uma energia gratuita, renovável e não poluente. O vento, por sua vez, é uma fonte energia derivada do Sol, porém os sistemas de conversão de energia eólica são mais eficientes que os sistemas de geração fotovoltaicos.

Como a principal fonte de conversão dos movimentos mecânicos provocados pelo vento nas pás dos aerogeradores em energia elétrica são as máquinas elétricas, que já apresentam pesquisas realizadas a mais de 120 anos e apresentam uma eficiência muito interessante, é notórico e claro que estes sistemas apresentem uma maior viabilidade econômica, uma vez que os sistemas fotovotaicos, baseados em semicondutores, começaram a serem pesquisados a fundo nas corridas espaciais entre os EUA e União Soviética por volta de 1950-1960.

Entrando um pouco no mercado brasileiro, um problema bem claro é o pouco conhecimento científico que o Brasil possui nessas áreas, principalmente na energia solar fotovoltaica, o que provoca sistemas bem caros e de difíceis acessos ao consumidor final.

Analisando os potenciais da região Nordeste brasileira, percebe-se que a região possui os maiores e melhores índices de utilização destes dois sistemas de geração de energia no Brasil. A utilização destas fontes em larga escala poderia reduzir consideravelmente as diferenças econômicas com relação as outras regiões, se incentivada a geração distribuída entre os cidadãos para baixa e média potência. Onde se poderia vender o excedente mensal de energia.

O incentivo para a produção em larga escala, aumentando o número de estações de sistemas fotovoltaicos e eólicos apresentaria uma solução interessante, analisando que na ocorrência de escassez de água para as usinas hidrelétricas, as termoelétricas seriam acionadas, provocando sérios danos ambientais e apresentando aumento no preço do kW gerado. tendo então três matrizes energéticas se complementando, e não concorrendo entre si.

Ainda faltam incentivos para empresas brasileiras na área, uma vez que o governo sufoca com seus impostos impiedosos e isenta diversas empresas estrangeiras para a facilitação e inserção no mercado nacional. Outro fator interessante é o incentivo no desenvolvimento tecnológico, uma vez que, com tecnologias nacionais os sistemas provavelmente apresentariam um menor preço, devido a produção em larga escala e com a utilização de matérias primas facilmente encontradas no país.

O Brasil é um pais que apresenta uma das maiores diversidades e riquezas naturais do mundo, onde o que se falta na realidade, é a falta de valorização de seus governantes com relação a “prata de casa” e a valorização das suas próprias tecnologias. Uma vez tendo isso em prática, não apenas a região Nordeste, mas todo o Brasil tem condições de produzir 100% de sua energia sem queimar uma gota de combustível fóssil e ainda vender energia limpa para outros países.

Sua conta de Luz.

A cada momento que a humanidade se desenvolve, o crescimento no consumo de energia cresce de maneira diretamente proporcional, e um consumo eficiente de energia agrega grandes vantagens econômicas e operacionais para a sociedade e o sistema de geração, transmissão e distribuição. 

Este trabalho visa realizar um levantamento no preço de energia elétrica nas principais companhias de distribuição de energia espalhadas pelo Brasil, dando ênfase ao preço nas capitais brasileiras. O levantamento no consumo de uma residência da cidade de João Pessoa-PB também foi realizado, para saber se o que é cobrado na conta de luz é uma cobrança verídica.

Acompanhe o trabalho na íntegra neste link.

Este documento possui autoria própria e foi um dos relatórios entregues na disciplina circuitos elétricos I.

Controle Volts/Hertz em Malha Aberta da Máquina de Indução Trifásica

1 Introdução 

      A máquina de indução é de longe a máquina elétrica elétrica rotativa mais utilizada no mundo. A velocidade de um motor de indução pode ser facilmente controlada fazendo variar a frequência da alimentação de 3 fases, no entanto, para manter uma densidade de fluxo constante (nominal), a tensão aplicada também deve ser alterada na mesma proporção em que a frequência (como ditado pela lei de Faraday). 

       Este método de controle de velocidade é conhecida como Volts/Hertz. Acima da velocidade nominal, a tensão aplicada é normalmente mantida constante no valor nominal, esta operação é referido como potencia constante. Algumas situações e condições iniciais são necessária para a implementação deste controle, estas situações vão ser expressas a seguir.

I. Modelo por fase de Regime Permanente da Máquina de Indução

Quando a máquina é acionada, independentementeo do método, o seu modelo de regime permanente pode ser analisado na figura 1.

 Figura 1. Modelo por Fase em Regime Permanente da Máquina de Indução (Autoria Própria)

Aceitando as seguintes  condições:

-Rc>> Xm

-Xm>>(Xs e Rs)

          Como o valor de Rc é considerávelmente maior que Xm, podemos desconsiderar a corrente que passa pelo mesmo. E como Xm é muito maior que Xs e Rs, podemos considerar que a tensãoinduzida em Xm é aproximadamente a tensão aplicada nos terminais da máquina (E~V).

 Os seguintes valores são muito típicos em uma máquina de 2 CV:

Xs=Xr=4.9 ohms

Rs=6.6 ohms

Rr=5.2 ohms

Rc=1068 ohms

Xm=125 ohms

Com isso podemos aceitar o que se propos anteriormente, e ficamos com o modelo da figura 2:

Figura 2. Modelo após a aceitação das condições propostas  (Autoria Própria)

    

II. Potência transferida do estator para o rotor

Como pode-se analisar em (1), a transferência de potência do estator para o rotor depende da velocidade da máquina e da corrente que passa no rotor. A proposta do controle Volts/Hertz é que se varie a amplitude da alimentação dos termiais da máquina quando se variar a frequência da mesma, tudo isso de maneira proporcional, para que o fluxo no entreferro seja o mesmo, e sendo assim o máximo da potencia da máquina seja utilizada. Manter o fluxo constante é o principal objetivo deste controle, depois de se obter a velocidade desejada. Observe como isso acontece nas equações a seguir:

Per= 3Rr(1-S)/S  * Ir^2;                                                                                  (1)

Ir= V/sqrt(Xr^2+(Rr/S)^2)                                                                                (2)

Per= 3Rr(1-S)/S  * (V^2/(Xr^2+(Rr/S)^2))                                                       (3)

Ce=Per/Wr= Per/Ws(1-S)                                                                              (4)

Ce= 3Rr(1-S)/S *(V^2/(Xr^2 +(Rr/S)^2))* 1/Ws(1-S)                                      (5)

Como Rr/S>>Xr, despresa-se Xr^2                                                              

Ce=3V^2S/RrWs;    Ws=2пNs/60, V=kΦ(Ns*p/120)                                      (6)

Ce=3S/Rr*(k^2* Φ^2*Ns^2*p^2/120^2)*60/2п*N                                               (7)

Ce=(k^2* Φ^2*Ns^2*p^2*60/Rr120^2п)*SNs^2/Ns                                            (8)

Ce=k'(Ns-Nr)                                                                                                     (9)

Φ=V/kF                                                                                                             (10)

 Caso o Leitor não tenha assimilado bem alguma equação ou entendimento físico, recomenda-se que o mesmo leia o capítulo de máquina de indução polifásica, do autor FITZGERALD.

2. Implementação do Controle

Utilizando um modelo de sequência positiva, podemos aplicar as seguintes tensões nos terminais da máquina para efetuar o controle:

Vs1= 311*Wr'/377Sen(Wr't)                                                                            (11)  

Vs1= 311*Wr'/377Sen(Wr't - 2п/3)                                                                  (12)  

Vs1= 311*Wr'/377Sen(Wr't + 2п/3)                                                                 (13)

Onde:

311 é a amplitude máxima do sinal (RMS=220V); 

Wr' é a velocidade de referência desejada Wr'=2п*Ns/60, Ns está em RPM para a facilitação dos cálculos, e 377 é a proporcionalidade quando a máquina está com frequência fixa (60Hz) Wr'=2pi*f=377. 

Sendo assim, garantimos que quando a frequência for variada, sua amplitude também é variada para que a proporcionalidade de de (10) seja mantida, e assim o fluxo permanecerá constante, mesmo que variando a velocidade.

Implementando isto no Simulink/Matlab, podemos analisar as figuras 3 e 4.

 Figura 3. Parte da simulação responsável pelo controle do sistema e pela variação da tensão de frequência de acordo com a velocidade (Autoria Própria).

 Figura 4. Parte do circuito responsável pelo acionamento do sistema (Autoria Própria).

Com a simulação ocorrida, podemos analisar vários parâmetros, como as tensões aplicadas nos terminais da máquina, observe a figura 5.

 Figura 5. Tensões de referencia aplicadas no conversor (Autoria Própria).

Veja o zoom na figura 6.

Figura 6. Zoom das tensões  (Autoria Própria).

Observe que temos três senoides defasadas no tempo, suas amplitudes variam quando a frequência varia, devido a uma mudança de velocidade nominal de referência. Observe as figuras 7 e 8 de uma simulação em vazio.

Figura 7. Resposta do controle para uma velocidades de referencia de 1000 RPM e 600 RPM (Autoria Própria).

Figura 8. Fluxo do estator para as mudanças de velocidade da figura 7 (Autoria Própria)

        Observa-se que ocorre sempre um over-shield para a estabilização da velocidade e do fluxo da máquina, a demora parece ser pequena, mas considera-se um tempo para estabilização não muito aceitável em certas aplicações. Quando se coloca uma carga na máquina com a mesma velocidade de referência, observa-se que a velocidade na maquina é um pouco menor que o valor em vazio, Porém esta margem é aceitável para velocidades superiores a 200 RPM. Observe as figuras 9 e 10.

Figura 9. Análise da velocidade quando a máquina está com sua carga nominal. Velocidade de referência de 1000 e 600 RPM (Autoria Própria).

Figura 10. Análise do Fluxo na máquina com carga nominal, mudando as velocidade de referencia da figura 9 (Autoria Própria).

O problema do controle Volts/Hertz é e sua inceficiencia para baixas rotações, onde a estabilidade da 

velocidade e do fluxo não não alcançadas, observe as figuras 11 e 12.

Figura 11.  Velocidade de Referência de 60 RPM em vazio, a partir do terceiro segundo aplica-se uma carga nominal na máquina (Autoria Própria).

Figura 12. Análise do Fluxo no priodo da figura 11, para a velocidade de referencia em vazio e em plena carga (Autoria Própria).

        Com toda esta análise, podemos concluir que este tipo de controle possui um entendimento e uma implementação bem simples, se comparado aos outros, possuindo vantagens que já foram citadas neste post. Porém observa-se que o seu desempenho dinâmico não é muito aceitável e para baixas rotações o controle não possui eficiência devido as condições iniciais colocadas para o controle, Ao se colocar uma carga na máquina, a corrente no estator aumenta consideravelmente, e isso aumenta a queda de tensão no mesmo. Sendo assim A relação de proporcionalidade da tensão induzida e a tensão terminal (E~V) deixa de valer e o controle perde um pouco de eficiência. Existem métodos de otimização deste controle que serão debatidos em próximas matérias.


Referências Bibliográficas

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PEREIRA, L. A.. Aplicação de Materiais Sinterizados em Máquinas Elétricas. Trabalho de 
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V15,1989, p.331-334. 

 

Utilizando o PWM em um Processador Digital de Sinais (DSP) Texas TMS28335

     Os DSP's são microprocessadores com características próprias que podem ser programados e operam em tempo real, com velocidades muito superiores aos microprocessadores para aplicações genéricas. A capacidade de processar grandes quantidades de números em pouco tempo é um dos principais benefícios que os Processadores Digitais de Sinais oferecem ao mundo da eletrônica.  DSP acima de tudo é um dispositivo programável, que detêm seu próprio código de instruções. Cada empresa que cria o seu processador cria também o seu ambiente de desenvolvimento (IDE) próprio para aquele tipo de chip, tornando dessa  forma a manipulação do microprocessador muito mais fácil e rápida.

    As aplicações deste equipamento variam desde implementação de Filtros, utilização de conversores A/D, Tratamento Sinais, Eletrônica de Potência, Técnicas de Controle Digital, Acionamento de Máquinas Elétricas e assim por diante.

       A modulação por largura de pulso, ou PWM (Pulse width Modulation) é uma técnica utilizada para obter uma tensão desejada na carga a partir do valor da razão cíclica em uma chave (MOSFET, IGBT, Relé e etc.)
     O principio de funcionamento da modulação por largura de pulso para cargas com corrente contína é o mesmo para as cargas com corrente alternada. Observe o vídeo a seguir a saída do PWM para uma carga de corrente contínua para diferentes níveis de tensão. Para que não haja nenhum problema de curto entre as chaves, foi desenvolvida uma técnica chamada tempo morto, que não permite que as chaves fechem ao mesmo tempo para não provocarem curtocircuito,este tempo morto muitas vezes ja vem implementado nos drivers das chaves, mas eles podem ser implementados também via programação, como vai ser visto a seguir. Observe no video 1 as diferentes razões cíclicas para tensões CC diferentes em uma carga, analise também que em um determinado momento se mudou a escala de tempo do osciloscópio  para que se analisace o tempo morto na saída do DSP estes sinais analisádos nos osciloscópios podem sair direto para os drivers das chaves e serem condicionados para o acionamento das mesmas de acordo com a razão cíclica desejada.

Vídeo 1. Análise de uma modulação para uma carga CC, para diferentes níveis de tensões.

Como ja foi dito, o PWM pode ser utilizado para cargas CA com o mesmo principio de funcionamento. observe isso no vídeo 2 a modulação de uma senoide variando com o tempo e de uma determinada amplitude.

Obs: As escalas dos canais do osciloscópio estão diferentes devido as diferentes calibrações das pontas de prova.

 

Princípio de Funcionamento da Máquina de Indução Trifásica

     As máquinas de corrente alternada, em particular as máquinas de indução foram  inventadas no século XIX por Nikola  Tesla em torno do ano 1880, onde  Tesla aplicou a sua teoria sobre os campos girantes. O seu  desenvolvimento foi financiado originalmente por George Westinghouse. A evolução foi bastante rápida e logo as máquinas de indução se tornaram o principal  tipo de conversor eletromecânico e favoreceu enormemente a proliferação dos sistemas de corrente alternada, que também possuem grande vantagem em sua utilização. 

      As grandes vantagens da utilização deste tipo de máquina é que apresentam alto rendimento, baixo custo de manutenção e baixo custo de produção, se comparados com outros tipos de máquinas. Sua vida útil gira em torno de 20 anos, mas sendo utilizada dentro das especificações podem durar ainda mais tempo.

     Este tipo de máquina é formada essencialmente por um estator e um rotor. O rotor de uma máquina de indução polifásica pode ser de dois tipos. O rotor enrolado ou bobinado é construído na forma de um enrolamento polifásico semelhando ao estator tendo o mesmo número de pólos.Os terminais do enrolamento do rotor são conectados a aneis deslizantes isolados e montados no eixo. Escovas de carvão apoiadas sobre esse aneis permitem que os terminais do rotor sejam acessados externamente a máquina. Observe a figura 1:

Figura 1: Ilustração de um rotor bobinado

O rotor de gaiola de esquilo consiste em barras condutoras encaixadas em ranhuras no ferro do rotor e curto circuitadas em cada lado por aneis condutores. A extrema simplicidade e a robustez da construção da gaiola de esquilo representam vantagens notáveis para esse tipo de máquina de indução e, de longe, fazem dele o tipo de máquina ser a mais comumente usada, desde os de pequenos portes até os de grande porte. Observe a figura 2.

Figura 2. Rotor de gaiola de esquilo.

 

Observe no  vídeo a seguir o funcionamento de um motor rudimentar, montado no laboratório de máquinas elétricas do IFPB narrado pelo Dr Artur Dias.

 

Laboratório de Máquinas Elétricas/IFPB

  O IFPB hoje disponibiliza diversos laboratório na área de engenharia elétrica. Recentemente foram inaugurados diversos tipos de laboratórios de eletrônica e telecomunicações, sem contar com os que já existem. Porém, um dos primeiros laboratórios da instituição é o laboratório de máquinas elétricas, que conta com mais de 30 anos em funcionamento.

   São disponibilizados Transformadores monofásicos e trifásicos para a realização de testes e ensaios nos mesmos.O laboratório também conta com os mais diversos tipos de máquinas elétricas: Máquinas CC's, Máquinas Síncronas, Máquinas de indução Monofásicas e Trifásicas. 

    Nas aulas de Eletrônica de Potência são utilizados Processadores Digitais de Sinais (DSP's) para estudos  de controle e acionamento de máquinas, além dos estudos da própria disciplina.

   Os professores que lecionam atualmente neste laboratório (Dr Artur Dias, Dr José Menezes, Dr Eduardo Vidal, Dr Jaime) adotam um método bem interessante de ensino, onde tudo começa com as aulas teóricas e logo depois com aplicações práticas. Isso ocorre desde aulas dos cursos técnicos e superiores. 

    Observe no vídeo abaixo uma rápida visualização do laboratório:

                                            

Transformadores: Teoria e Ensaios

       O transformador é um dispositivo com função principal de elevar ou rebaixar valores de tensões ou correntes elétricas, mas pode ser utilizado também para isolar determinados circuitos elétricos e também em alguns conversores CC-CC e CC-CA, tendo assim grandes aplicações nos sistemas de potências de transmissão e distribuição de energia elétrica.

       As bases do seu funcionamento estão nas leis de Faraday-Lenz e Àmpere. Tendo conhecimentos da Lei de Faraday-Lenz,  chega-se a conclusão que o transformador não funciona com corrente continua, a não ser em determinados conversores como o push pull, mas este não é o foco desta matéria. 

       Um transformador ideal não apresenta perdas (cobre e núcleo) e possui um fator de empacotamento unitário, sendo assim,  ele possui um rendimento de 100%. Já um real possui disperção de fluxo magnético e perdas no cobre e núcleo. 

      Observe os vídeo abaixo e analise que o formato do núcleo influencia diretamente no rendimento do transformador, devido a disperção de fluxo, consideram-se minimas as perdas no cobre e no núcleo. No caso deste vídeo, o primário e secundário possuem o mesmo número de espiras. Com isso, a tensão no secundário deveria ser a mesma, mas devido as perdas e formato do núcleo e suas perdas no ferro, estes valores não são os mesmos.

   

         Os ensaios realizados nos transformadores tem como objetivo principal o levantamento da curva CARGA x RENDIMENTO. Onde se estimam os limites do dispostivo. Os principais tipos de ensaios realizados são os ensaios em vazio e curto circuito, com objetivo de levantamento do Xeq e Req (curto-circuito) e Xm e Rc (Vazio).

       Para um melhor entendimento no que foi dito, aconselha-se que se leia o capítulo de transformadores do livro Máquinas Elétricas e Transformadores do autor Kosow, e os slides abaixo disponibilizados para download, que apresentam um breve resumo de tudo que foi dito. Realizamos uma brave apresentação de slides que pode ser no a seguir: Transformadores monofásicos

Acionamento de Máquina CC (Como Motor) Utilizando Reostato de Partida e Reostato de Campo

      A partida de várias máquinas elétricas requer diversos cuidados. A utilização dos reostatos de campo e de partida apresentam uma das soluções a esta problemática. Onde pode-se de certa forma controlar a velocidade da máquina e minimizar o pico de corrente na partida da mesma.

     Em determinado momento foi mudada a posição de um fio, este fio mudou a posição do interpolo da máquina com função de minimizar o faiscamento nos comutadores da máquina ( no caso do vídeo gravado o faiscamento aumentou, pois a máquina estava em vazio ).

Observe no vídeo abaixo: 

Agradecer ao Professor Doutor José Artur Alves Dias, por ceder os materiais e tempo no laboratório de máquinas elétricas do IFPB