Máquinas Elétricas I
Aula 13
Prof.: Samuel Bettoni
Partida de Motores de CC
Partida de Motores de CC

Introdução


Um dos instantes mais críticos na operação de um motor é no
momento de sua partida.
Nesse momento um motor solicita uma corrente muito maior
(geralmente entre 6 a 10 vezes) do que na operação normal,
devido à mudança do estado de inércia do motor.
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Partida de Motores de CC

Introdução
 Há duas exigências durante a partida de um motor:


Tanto o motor quanto as linhas de alimentação devem estar
protegidos contra um alto valor de corrente durante o período
da partida, colocando-se uma resistência externa em série com
o circuito de armadura;

O torque de partida no motor deve ser o maior possível para
fazer o motor atingir sua velocidade máxima em menor tempo
possível.
Existem duas formas simples de limitar a corrente de partida. A
primeira é a inserção de resistores em série com a armadura.
A outra é o controle da tensão aplicada.
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
No instante em que aplicamos a tensão V nos terminais
da armadura, para iniciar a rotação do motor, não existe
força contra-eletromotriz, já que a velocidade é nula.

Os únicos fatores que limitam a corrente são a queda de
tensão nos contatos das escovas e a resistência no
circuito de armadura, Ra.
Vt  BD
I a  I st 
Ra
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Onde,
BD : queda de tensão nas escovas
Ist: corrente de partida
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
Exemplo 1:

Um motor shunt CC de 120V possui uma resistência de
armadura de 0,2 Ω e uma queda no contato das escovas de 2V.
A corrente nominal a plena carga é de 75 A. Calcule a corrente
no instante da partida, e o seu percentual em relação à
situação nominal.
Vt  BD 120 2
I st 

 590A
Ra
0,2
590A
relação_ percentual
x100  786%
75A
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
Exemplo 2: Motor CC independente:




5 HP ; 240V ;
Ia nominal = 16,2 A;
Ra = 0,73 Ω;
Para este motor
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
Os exemplos anteriores servem para ilustrar o dano que
pode acontecer no motor durante uma partida;

Mas isso pode ser corrigido quando limitamos essa
corrente de partida através de uma resistência externa
(dispositivo de partida)
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
A corrente nos exemplos acima, são excessivas devido à
falta de FCEM no instante da partida;

À medida que o motor inicia a rotação, a FCEM cresce
proporcionalmente a velocidade;

Para se limitar a corrente utilizamos um reostato para
diminuir a corrente de partida;

Essa resistência é progressivamente reduzida à medida
que o motor adquire velocidade.
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
A equação da corrente de armadura (ou corrente de
partida) é então modificada e tem a seguinte forma:
Vt  Ea  BD
Ia 
Ra  Rs

Onde,
Rs : resistor externo
O valor do resistor de partida, na velocidade nula ou em
qualquer outra velocidade, pode ser calculado a partir da
equação dada acima.
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
Exemplo 3:

Um motor shunt CC de 120V possui uma resistência de
armadura de 0,2 Ω e uma queda no contato das escovas de 2V.
A corrente nominal a plena carga é de 75 A. Calcule os
valores da resistência de partida para limitar a corrente
do motor dada as seguintes situações:
a) na partida, para uma carga de 150% superior ao valor nominal;
b) com uma FCEM igual a 25% do valor da tensão terminal e uma
carga 150% superior ao valor nominal;
c) com uma FCEM igual a 50% do valor da tensão terminal e uma
carga 150% superior ao valor nominal;
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
Solução do Exemplo 3:
a) na partida, para uma carga de 150% superior ao valor nominal;
Na partida, Ea = 0,
Rs 
Vt  BD
120 2
 Ra 
 0,2  0,85
Ia
1,5 x75
b) com uma FCEM igual a 25% do valor da tensão terminal e uma carga 150%
superior ao valor nominal;
Rs 
Vt  Ea  BD
120 30  2
 Ra 
 0,2  0,58
Ia
1,5 x75
c) com uma FCEM igual a 50% do valor da tensão terminal e uma carga 150%
superior ao valor nominal;
Rs 
Vt  Ea  BD
120 60  2
 Ra 
 0,2  0,32
Ia
1,5 x75
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
Pelo exemplo 3, podemos ver que foi requerido um valor
decrescente de resistência à medida que o motor
desenvolvia uma força contra-eletromotriz (Ea) devido a
aceleração do rotor.
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
Abaixo é apresentado os três tipos básicos de motores CC com o
dispositivo de partida:
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Reação da Armadura
Reação da Armadura

Até agora consideramos apenas que a força magnética
atuando num motor CC é devida a excitação do
enrolamento de campo.
Motor operando sem carga
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Reação da Armadura

Entretanto, a corrente fluindo nos condutores da armadura
também criam uma força magnética que distorce e
enfraquece o fluxo vindo dos pólos da máquina.

Essa distorção e enfraquecimento do campo magnético
ocorre tanto nos motores quanto nos geradores.
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Reação da Armadura

Quando o motor está
operando sem carga, não
há fluxo distorcendo o
fluxo principal da máquina;
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
Mas quando a armadura
conduz a corrente nominal,
esses condutores criam uma
força magnética considerável.
Se considerarmos somente
essa força atuando temos a
seguinte situação:
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Reação da Armadura

O resultando desses dois fluxos atuando na máquina é a
distorção e o enfraquecimento do campo resultante.
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Reação da Armadura

As consequências práticas dessa situação é:

Comutação pobre com faíscas nas escovas;

Para grandes máquinas, a diminuição do fluxo pode chegar a
10% e isso causa uma redução considerável na velocidade
(aumento) da máquina com carga.
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Reação da Armadura

É necessário algum método no qual os efeitos da reação
da armadura sejam compensados, ou os fatores que a
causam sejam neutralizados.

Os métodos que se destacam são:

Enrolamento de comutação ou interpolos


Minimizar faiscamento através do alinhamento automático da linha
neutra;
Enrolamento de compensação

Minimizar a distorção de fluxo e suas consequências.
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
Enrolamento de comutação ou interpolos
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
Enrolamento de compensação
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Referências Bibliográficas
[1] Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; “Máquinas Elétricas”, 6ª ed.,
Bookman, 2006.
[2] Del Toro,V.; Fundamentos de Máquinas Elétricas; Prentice-Hall; 1994.
[3] Kosov, Irving L.; Máquinas Elétricas e Transformadores; Globo; 2005.
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