ATIVIDADE PRÁTICA DE MÁQUINAS ELÉTRICAS

Atividade 1

Em uma situação prática a única forma de medir diretamente a relação de transformação de um transformador é medir diretamente a tensão da fonte de alimentação, e a tensão aplicada sobre a carga. Entretanto, esta relação de transformação pode ser determinada a partir do conhecimento de dados de ensaios realizados no transformador. considere, que são dados de ensaio de um transformador monofásico de 10000VA, 380/220V, temperatura de trabalho referente a classe de isolamento B (130ºC):

Colocando este transformador em operação como abaixador de tensão e alimentando carga nominal indutiva com fator de potência de 0,95, determine. Fonte: Adaptado de SOBRINHO, A. I. B, Apostila de Transformadores Monofásicos.

1. A regulação de tensão percentual quando a tensão nominal está sendo aplicada à carga.
2. O rendimento do transformador na temperatura de regime.
3. A relação de transformação prática para carga com tensão nominal

Atividade 2

São dados de placa de um transformador monofásico: 25kVA, 13800/220V, impedância percentual de 4,5% a 70ºC. Se o ângulo interno do transformador é 55º e o transformador tem enrolamentos de cobre, calcule o valor da potência consumida pelos enrolamentos no ensaio a plena carga a uma temperatura de 25ºC, sabendo que a corrente medida foi de 2,3A. (Adaptado de SOBRINHO, A. I. B, Apostila de Transformadores Monofásicos).

Atividade 3

Os terminais de alta tensão de um banco de transformadores monofásicos estão ligados a um sistema trifásico com tensão de 69 kV. Os terminais da baixa tensão deste banco estão ligados a uma subestação de 3 MVA por uma linha trifásica de tensão de 13,8 kV. Especificar os valores das tensões e das correntes de linha e de fase, em ambos os lados e cada um dos transformadores monofásicos do banco, diante das seguintes combinações de ligações nele adotadas:

Enrolamentos de alta tensão ligados em Y e de baixa tensão ligados em Δ.

1. Tensão de linha do lado de alta tensão, .
2. Tensão de fase do lado de alta tensão, .
3. Corrente de linha do lado de alta tensão, .
4. Corrente de fase do lado de alta tensão, .
5. Tensão de linha do lado de baixa tensão, .
6. Tensão de fase do lado de baixa tensão, .
7. Corrente de linha do lado de baixa tensão, .
8. Corrente de fase do lado de baixa tensão, .

Atividade 4

Em sistemas de potência, a tensão gerada tem seu valor elevado para a interligação com o sistema elétrico, transmitida em tensões maiores do que as geradas, e posteriormente rebaixadas para o uso dos consumidores. Entretanto, entre a elevação e o rebaixamento da tensão, pode haver grandes consumidores que devem ser atendidos em alta tensão. Um exemplo disso é o circuito da figura a seguir onde a carga B possui uma potência de 8 MVA, com fator de potência de 0,98 capacitivo, a carga C possui uma potência de 10 MVA, com fator de potência de 0,87 indutivo, e a carga A possui uma potência de 5 MVA, com fator de potência de 0,99 indutivo.

Com base nestas informações, determine o valor da potência aparente trifásica fornecida pelo gerador e o fator de potência com que ele opera.

 Atividade 5

Um motor de indução trifásico, de 8 polos, 60 Hz, 2300 V, gira em vazio com a tensão e frequência nominais, e solicita uma corrente de 18 A e uma potência de entrada de 12kW, dos quais 15% são perdas mecânicas. O estator está conectado em Y e sua resistência é de . A resistência do rotor, , é  por fase. Também,  por fase. O motor gira com um escorregamento de 2,5% quando está entregando potência a carga. Para esta condição, determine o torque desenvolvido na saída do motor.

 Atividade 6

O circuito equivalente de um motor de indução trifásico pode ser utilizado para determinar características de operação do motor. Conhecendo o valor dos parâmetros do circuito equivalente, é possível determinar a corrente absorvida da fonte e o fator de potência da entrada, e também o rendimento do motor, com o auxílio do conhecimento dos valores das potências internas. Com base neste contexto, considere um motor de indução, conectado em Y, de seis polos, 20 HP, 220 V, 60 Hz, que possui os seguintes parâmetros, por fase:

. As perdas rotacionais são iguais as perdas no núcleo do estator. (Adaptado de DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas, 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1994). Para um escorregamento de 4% determine:

1. A potência de entrada do motor.
2. O rendimento do motor.
3. As perdas no cobre do rotor e do estator.
4. O torque necessário para suprir as perdas rotacionais.

Atividade 7

Um gerador síncrono de polos salientes, trifásico, conectado em Y, 220 V, 5 kVA, é empregado para fornecer potência a uma carga com fator de potência de 0,8 adiantado. Por meio de um teste de escorregamento, a reatância síncrona de eixo direto é determinada como sendo  e a reatância de eixo em quadratura, . Considere que a corrente nominal é entregue à carga na tensão nominal e que a resistência de armadura é desprezível. (DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas, 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1994).

Com base nas informações do texto determinar a tensão de excitação do gerador.

Atividade 8

Um gerador síncrono de polos lisos, trifásico conectado em Y, 14000 V, 40000 kVA, tem resistência de armadura desprezível e uma reatância de dispersão de  por fase. Outros dados pertinentes são os seguintes.

• Característica de curto-circuito: .
• Linha do entreferro, em volts por fase: .
• Característica de circuito aberto, por fase: .

A equação para característica de circuito aberto não é válida para valores de  próximos da origem. Para uma tensão terminal constante de 14000V de linha, calcule a variação do módulo da corrente de campo, de em vazio a plena carga, para uma carga com fator de potência de 0,8 indutivo. Use o método geral de análise não-linear (DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas, 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1994). Recomenda-se utilizar três casas decimais nos cálculos.

 Atividade 9

O motor de corrente contínua série nunca deve ser energizado com tensão nominal sem carga aplicada ao eixo. Isso porque o fluxo magnético gerado no enrolamento de campo série é muito pequeno, o que fará com que a armadura do motor atinja velocidades muito acima da nominal. Sendo assim, considere um motor série de 100 HP, 300 V, 1200 rpm solicita uma corrente da rede de , para saída nominal. As resistências dos enrolamentos de armadura e de campo série são de  e , respectivamente. (Adaptado de DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas, 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1994).

Determine a redução percentual do torque desenvolvido na armadura do motor, e a elevação percentual da velocidade da armadura, quando a corrente da armadura é reduzida para 82 A.

Atividade 10

Um motor em derivação de 10 HP, 200 V, 1350 rpm, tem uma resistência de armadura de . Em determinada condição de operação, o motor absorve da fonte de alimentação . O enrolamento de campo tem uma resistência de . Desprezando o efeito da desmagnetização da força magneto matriz da armadura, determine a velocidade do motor, quando o motor desenvolve um torque de . (Adaptado de DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas, 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1994).