Introdução ao projeto de máquinas elétricas

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A tensão gerada na bobina (âncora), colocado em um local extremamente giratório rio magnéticode uma DC gerador geralmente muda. O comutação Numa máquina DC, ou mais especificamente num gerador DC, a comutação é o processo no qual a corrente alternada gerada pela bobina da armadura de uma máquina DC é regenerada em corrente contínua, tendo em conta o comutador e as escovas fixas.

No caso de motor CC, a corrente contínua de entrada deve ser regenerada alternadamente na armadura, o que no caso de motor CC também é feito por comutação.
  • Gerador excitado separadamente
Esta conversão de corrente da bobina rotativa de uma máquina CC para as escovas estacionárias deve manter contatos em constante movimento entre o segmento do comutador e a escova. Quando a armadura começa a girar, as bobinas giram sob um pólo (pólo N) entre uma escova positiva e negativa, fazendo com que a corrente elétrica que flui através desta bobina flua em uma direção muito curta dentro do segmento do comutador. Agora a bobina é curto-circuitada usando uma escova por uma fração de tempo muito curta (1/500 de segundo). Isso é chamado de período de comutação. Durante este período de curto-circuito, a bobina da armadura gira sob o pólo S e gira entre uma escova negativa e a escova positiva que a segue. Agora a direção é invertida, ou seja, dentro da direção oposta aos segmentos do comutador. Este desenvolvimento da reversão da corrente é chamado de método de comutação. Obtemos energia dos terminais da escova.

A comutação é considerada ótima quando o processo de comutação ou reversão de corrente é concluído ao final do tempo de curto-circuito ou intervalo de comutação. Quando a reversão da corrente é completada durante o tempo tangencial, ocorrem faíscas nos contatos das escovas e a superfície do comutador é danificada devido ao aquecimento e a máquina é considerada mal comutada.
  • Classificação de máquinas DC

Comutação em máquinas DC

Para efeitos do método de comutação, consideramos uma máquina DC com uma armadura envolvida por um enrolamento de anel. Consideremos adicionalmente que a largura da haste comutada é igual à largura da escova e a corrente que flui através do condutor é I.C.
A escova pode mover-se da direita para a esquerda enquanto o comutador se move da esquerda para a direita.
Na posição inicial, as escovas são conectadas à barra do comutador B, conforme mostrado na Fig. a. Então a corrente total conduzida para a escova a partir da barra do comutador B é 2IC.
  • Classificação de máquinas DC
Se a âncora começar a se mover para a direita antes que a escova entre em contato com a haste A. Então a corrente da armadura flui através de 2 caminhos e através das hastes A e B (como mostrado na Fig. B). A corrente total (2IC) permanecem presos pela escova.
À medida que o espaço de contato da haste A com a escova aumenta e o espaço de contato da haste B diminui, o fluxo de corrente através da haste aumenta e diminui ao mesmo tempo. Uma vez que o espaço de contato é o mesmo para todas as barras do comutador, a mesma corrente flui através de todas as barras (como mostrado na Fig. C).
Quando o espaço de contato da escova com a haste B fica menor, a corrente através da bobina B muda de direção e começa a fluir no sentido anti-horário (ver Fig. d).
  • Reação da armadura em máquina DC
Quando a escova passa completamente sob a barra A (ver Fig. e) e desliga na barra b, a corrente IC flui no sentido anti-horário através da bobina B e o curto-circuito é cancelado. Este método completa o processo de reversão ou comutação atual.
O fluxo magnético em todas as máquinas elétricas, como geradores, motores e transformadores, desempenha um papel crucial na conversão ou transmissão de energia. O enrolamento de campo ou magnetização das máquinas rotativas gera o fluxo, enquanto o enrolamento da bobina fornece energia elétrica ou mecânica. No caso de transformadores, a asa primária fornece a necessidade de potência da asa secundária.
O plano básico de uma máquina elétrica inclui a orientação do circuito magnético, circuito elétrico, sistema de isolamento, etc. e é determinado pela aplicação de equações analíticas.
Um designer frequentemente se depara com uma variedade de problemas que podem ter não apenas uma resposta, mas múltiplas soluções. Um engenheiro deve garantir que os produtos tenham o desempenho exigido, com maior desempenho, menor peso do material para o desempenho exigido, menor aumento de temperatura e menor custo. Eles também precisam ser confiáveis ​​e duráveis.
  • Comutação em máquinas DC
Um projetista sábio deve projetar de forma que o estoque (molduras padrão, punções, etc.) atenda aos requisitos da especificação. O designer também deve encontrar um compromisso entre o design perfeito e um design que atenda às condições de produção. Um projetista elétrico deve estar familiarizado com o seguinte:
A)Normas nacionais e internacionais
  • Padrão Indiano (IS), Bureau of Indian Standard (BIS), Índia
  • Padrão Britânico (BS), Inglaterra
  • Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC)
  • NEMA (Associação Nacional de Fabricantes Elétricos).
B) Especificações (lida com classificações de máquinas, requisitos de desempenho do consumidor, etc.)
C) custos de materiais e mão de obra
D) limitações de fabricação, etc.
Como o projeto envolve uma variedade de suposições e restrições, os valores finais do projeto só podem ser determinados por meio de procedimentos repetidos. O computador desempenha um papel importante na determinação dos valores finais. O método dos elementos finitos (FEM) pode ser usado para examinar o efeito de um parâmetro no desempenho autopropelido da máquina. Além disso, alguns testes que podem nem parecer possíveis em um laboratório podem ser realizados usando o método dos elementos finitos.
Os problemas de projeto a serem resolvidos nas postagens posteriores diferem em sua natureza e na aparência encontrada para cada máquina. No entanto, esses problemas de teste fornecem conhecimento básico de design suficiente, o que é um sinal de que o aluno está incorporando informações verdadeiras para informar o design geral.

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