09 Geradores e Motores Elétricos, Notas de estudo de Engenharia Aeronáutica

Baixe 09 Geradores e Motores Elétricos e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Aeronáutica, somente na Docsity! 9-1 CAPÍTULO 9 GERADORES E MOTORES ELÉTRICOS DE AVIAÇÃO INTRODUÇÃO A energia para a operação de muitos equipamentos elétricos de uma aeronave depen- de da energia elétrica fornecida por um gerador. Gerador é qualquer máquina que transforma energia mecânica em energia elétrica, pela indu- ção eletromagnética. O gerador que produz corrente alternada é chamado de gerador CA, ou alternador. O gerador que produz corrente contínua é chama- do de gerador CC ou dínamo. Ambos os tipos operam pela indução de uma voltagem CA em bobinas, pela variação da quantidade e sentido do fluxo magnético que as cortam. GERADORES Para aeronaves equipadas com sistemas elétricos de corrente contínua, o gerador CC é a fonte regular de energia elétrica. Um ou mais geradores CC acionados pelos motores da aeronave, fornece energia elé- trica para a operação de todas as unidades do sistema elétrico, assim como energia para carre- gar a bateria. A aeronave equipada com sistemas de corrente alternada utiliza energia elétrica forne- cida por geradores CA ou simplesmente alter- nadores. Teoria de operação No estudo de corrente alternada, os prin- cípios do gerador básico foram introduzidos para explicar a geração de uma voltagem CA pela rotação de uma bobina num campo magné- tico. Sendo esta a teoria de operação de todos os geradores, é necessário revisar os princípios de geração de energia elétrica. Quando linhas de força magnética são cortadas por um condutor, uma voltagem é in- duzida no condutor. A intensidade da voltagem induzida de- pende da velocidade do condutor e da intensi- dade do campo magnético. Se os terminais do condutor forem ligados para formar um circuito completo, uma corrente é induzida no condutor. O campo magnético e o condutor for- mam um gerador elementar. Este tipo de gera- dor está ilustrado na figura 9-1, junto com os componentes do circuito externo do gerador, que coleta e usa energia gerada pelo gerador simples. A espira do fio (“A” e “B” da figura 9- 1) é ajustada para girar num campo magnético. Quando o plano da espira estiver em paralelo com as linhas de força magnética, a voltagem induzida na espira faz com que a corrente circu- le no sentido indicado pelas setas da figura 9-1. A voltagem induzida nesta posição é máxima, visto que os fios estão cortando as li- nhas de força em ângulos retos, e estão, ainda, cortando mais linhas de força por segundo do que em qualquer outra posição relativa ao cam- po magnético. Figura 9-1 Indução de voltagem máxima num gerador elementar. À medida que a espira se aproxima da posição vertical mostrada na figura 9-2, a volta- gem induzida diminui, pois ambos os lados da espira (“A” e “B”) estão aproximadamente em paralelo com as linhas de força, e a razão de corte é reduzida. Quando a espira estiver na vertical, as linhas de força não serão cortadas, visto que os fios estão se movimentando momentaneamente 9-2 em paralelo com as linhas de força magnética (e não há voltagem induzida). Figura 9-2 Indução de voltagem mínima num gerador elementar. Enquanto continuar a rotação da espira, o número de linhas de força cortadas aumentará até que a espira tenha girado outros 90º para um plano horizontal. Como mostrado na figura 9-3, o número de linhas de força cortadas e a voltagem induzi- da, mais uma vez são máximas. O sentido do corte, entretanto, está em sentido oposto àqueles apresentados nas figuras 9-1 e 9-2, de modo que o sentido (polaridade) da voltagem induzida é invertida. Figura 9-3 Indução de voltagem máxima no sentido oposto. Enquanto a rotação da espira continuar, o número de linhas de força que estão sendo cortadas diminui, e a voltagem induzida torna- se zero quando na posição mostrada na figura 9- 4, posto que os fios A e B estão novamente em paralelo com as linhas de força magnética. Figura 9-4 Indução de voltagem mínima no sentido oposto. Se a voltagem induzida ao longo dos 360º de rotação for plotada num gráfico, resulta- rá a curva mostrada na figura 9-5. - Esta volta- gem é chamada de voltagem alternada devido à inversão dos valores positivos e negativos, pri- meiro num sentido e depois no outro. Figura 9-5 Geração de um gerador elementar. Para usar a voltagem gerada na espira, a fim de produzir fluxo de corrente num circuito externo, alguns meios devem ser fornecidos para ligar a espira em série com o circuito ex- terno. Esta ligação elétrica pode ser efetuada interrompendo-se a espira do fio, e ligando seus terminais a dois anéis metálicos, chamados a- néis coletores, contra os quais duas escovas de carvão ou metal estão sobrepostos. As escovas estão ligadas ao circuito externo. 9-5 têm a mesma finalidade de um núcleo de ferro de um eletroímã, isto é , eles concentram as li- nhas de força produzidas pela bobina de cam- po.A carcaça completa, incluindo as peças pola- res, é fabricada de ferro magnético de alta qua- lidade ou folha de aço. Figura 9-9 Gerador típico de 24 volts de aeronaves. Um gerador CC usa eletroímãs ao invés de ímãs permanentes. A produção de um campo com intensidade magnética necessária, usando ímãs permanentes, aumentaria grandemente as dimensões físicas do gerador. ‘ Figura 9-10 Carcaça de dois e de quatro pólos. As bobinas de campo são constituídas de diversas voltas de fio isolado, e são enroladas para se amoldarem ao núcleo de ferro do pólo ao qual ela está segura firmemente (figura 9- 11). Figura 9-11 Bobina de campo removida de um pólo. A corrente de excitação, que é usada para produzir o campo magnético e que flui através das bobinas de campo, é obtida de uma fonte externa ou de uma máquina geradora CC. Não existe ligação elétrica entre os enrolamen- tos das bobinas de campo e as peças polares. 9-6 A maioria das bobinas de campo são ligadas de maneira que os pólos mostrem pola- ridade alternada. Visto que sempre existe um pólo norte para cada pólo sul, sempre existirá um número par de pólos em qualquer gerador. As peças polares na figura 9-11 são pro- jetadas da carcaça. Como o ar oferece uma grande resistência ao campo magnético, esta montagem reduz o espaço do ar entre os pólos e o induzido rotativo, aumentando a eficiência do gerador. Quando as peças polares são projetadas como a figura apresenta, seus pólos são deno- minados de pólos salientes. Induzido O conjunto do induzido consiste de bo- binas enroladas em um núcleo de ferro, um coletor e as partes mecânicas associadas. Montado sobre um eixo, ele gira através do campo magnético produzido pelas bobinas de campo. O núcleo do induzido age como um con- dutor de ferro no campo magnético e, sendo assim, é laminado para evitar a circulação de correntes parasitas. Há, em geral, dois tipos de induzido: do tipo anel e do tipo tambor. A figura 9-12 mostra um induzido do tipo anel feito de núcleo de fer- ro, um enrolamento de oito seções e um coletor de oito segmentos. Este tipo de induzido não é muito usado; a maioria dos geradores usa indu- zido do tipo tambor. Figura 9-12 Induzido do tipo anel com enrola- mento de oito seções. Um induzido do tipo tambor (figura 9- 13) tem bobinas instaladas nas fendas do nú- cleo. O uso das fendas aumenta a segurança mecânica do induzido. Geralmente, as bobinas são mantidas e instaladas nas fendas por meio de calços de madeira ou de fibra. As ligações das bobinas individuais, chamadas extremidades da bobina, são ligadas aos segmentos corres- pondentes do coletor. Figura 9-13 Induzido do tipo tambor. Coletores A figura 9-14 mostra o corte transversal de um coletor. O coletor está instalado na ex- tremidade do induzido e consiste de segmentos uniformes de cobre estirado, isolados por folhas finas de mica. Os segmentos são mantidos no lugar por anéis de aço tipo “V” ou flanges de aperto com parafusos. Os anéis de mica isolam os segmen- tos dos flanges. A parte alta de cada segmento é chamada espelho, e os fios das bobinas do indu- zido são soldados aos espelhos. Quando os segmentos não possuem espelhos, os fios são soldados a uma pequena fenda nas extremidades dos segmentos. Figura 9-14 Coletor com uma parte removida para mostrar a sua construção. As escovas estão sobrepostas na superfí- cie do coletor, formando contato elétrico entre as bobinas do coletor e o circuito externo. 9-7 Um fio flexível trançado, de cobre, ge- ralmente chamado de “rabicho”, liga cada esco- va ao circuito externo. As escovas, geralmente feitas de carvão de boa qualidade, são mantidas no lugar por ação de suportes, isolados da carcaça, podendo deslizar livremente para cima e para baixo para acompanhar qualquer anormalidade na superfí- cie do coletor. As escovas são geralmente ajus- táveis, de modo que sua pressão sobre os coleto- res possa ser variada e a posição das escovas em relação aos segmentos possa ser ajustada. As interrupções constantes do contato das bobinas, nas quais as voltagens estão sendo induzidas, necessitam da utilização de material nas escovas que possuam ótima resistência de contato. Além disso, este material deve ser do tipo que o atrito entre o coletor e a escova seja pequeno para evitar desgaste excessivo. Sendo assim, o material mais usado pelas escovas é o carvão de boa qualidade. Este carvão deve ser suficientemente macio para evitar o desgaste do coletor e, ainda, resistente o bastante para for- necer à escova uma duração maior. Visto que a resistência de contato do carvão é razoavelmente alta, a escova deve ser bastante grande para proporcionar uma área de contato maior. A superfície do coletor é alta- mente polida para reduzir o atrito quanto possí- vel. Óleo ou graxa nunca devem ser usados no coletor e todo cuidado deve ser tomado ao lim- pá-lo, para evitar que a superfície seja danifica- da. TIPOS DE GERADORES CC Há três tipos de geradores CC: série, paralelo, série-paralelo ou misto. A diferença entre eles depende de como a bobina de campo é ligada em relação ao circuito externo. Geradores CC de excitação em série O enrolamento do campo de um gerador em série é ligado em série com o circuito exter- no, chamado de carga (figura 9-15). As bobinas de campo são compostas de poucas voltas de fio grosso. A intensidade do campo magnético de- pende muito mais do fluxo de corrente do que do número de voltas da bobina. Os geradores em série têm má regula- gem de voltagem na variação de carga, posto que, quanto maior a corrente através das bobi- nas do campo para evitar o circuito externo, maior será a força eletromotriz induzida e tam- bém a voltagem terminal ou de saída. Portanto, quando a carga aumenta, a voltagem também aumenta; entretanto, quando a carga é reduzida, a voltagem também é reduzida. A voltagem de saída de um gerador enrolado em série pode ser controlada por um reostato, em paralelo com os enrolamentos do campo, como mostrado em “A” da figura 9-15. Visto que o gerador enrolado em série tem má regulagem, ele nunca é usado como gerador de aeronaves. Os geradores das aeronaves são do tipo paralelo, série ou misto. Figura 9-15 Diagrama e circuito esquemático de um gerador de excitação em série. Geradores CC de excitação em paralelo O gerador que possui um enrolamento de campo ligado em paralelo com o circuito exter- no é chamado de gerador em paralelo (como mostra a figura 9-16 em “A” e “B”). As bobinas de campo de um gerador em paralelo contêm muitas voltas de fio fino: a intensidade magnéti- ca é proveniente mais do grande número de vol- tas do que da intensidade da corrente através das bobinas. Se for desejada uma voltagem constan- 9-10 reator está localizado na parte externa do gera- dor. Em qualquer caso, o desequilíbrio de carga em qualquer dos lados do neutro não deve ser maior do que 25% da corrente nominal de saída do gerador. O gerador de três fios permite uma ope- ração simultânea de 120 volts para circuitos de iluminação e de 240 volts para motores. Reação do induzido A corrente que flui através do induzido cria campos eletromagnéticos nos enrolamentos. Estes novos campos tendem a distorcer ou incli- nar o fluxo magnético entre os pólos do gerador do plano neutro. Visto que a corrente do induzi- do aumenta com a carga, a distorção também se torna maior. Esta distorção do campo magnético é chamada de reação do induzido, e está ilustra- da na figura 9-20. Figura 9-20 Reação do induzido. Os enrolamentos do induzido de um ge- rador estão espaçados de tal modo que, durante a rotação do induzido, existem certas posições em que as escovas fazem contato com dois seg- mentos adjacentes e, portanto, curto-circuitando os enrolamentos do induzido com estes segmen- tos. Geralmente, quando o campo magnético não está distorcido, nenhuma voltagem é indu- zida nos enrolamentos em curto e, consequen- temente, nenhum resultado prejudicial ocorre no curto dos enrolamentos. Por outro lado, quando o campo está distorcido, uma voltagem é indu- zida nestes enrolamentos em curto, gerando faíscas entre as escovas e os segmentos do cole- tor. Consequentemente, o coletor é picotado e o desgaste das escovas é excessivo, reduzindo a saída do gerador. Para corrigir esta condição, as escovas são adaptadas de modo que o plano das bobinas, que são curto-circuitadas pelas escovas, seja perpendicular ao campo magnético distorcido, o qual é obtido pelo movimento frontal das esco- vas no sentido da rotação. Esta operação é cha- mada de deslocamento das escovas para plano neutro, ou plano de comutação. O plano neutro é a posição onde o plano das duas bobinas opos- tas é perpendicular ao campo magnético do ge- rador. Em alguns geradores, as escovas podem ser deslocadas manualmente além do plano normal neutro para o plano neutro provocado pela distorção do campo. Nos geradores de es- covas não ajustáveis, o fabricante ajusta as mesmas para que seja obtido o mínimo de faís- ca. Interpolos podem ser usados para dimi- nuir alguns efeitos de distorção do campo, visto que o deslocamento das escovas é inconveniente e insatisfatório, especialmente quando a veloci- dade e a carga do gerador variam constantemen- te. Figura 9-21 Gerador com interpolos. 9-11 O interpolo está localizado entre os pó- los principais de um gerador. Por exemplo, um gerador de 4 pólos tem 4 interpolos, os quais se encontram nos pólos norte e sul, alternadamen- te, como são os pólos principais. Um gerador de 4 pólos com interpolos é mostrado na figura 9- 21. Um interpólo tem a mesma polaridade que o pólo principal adjacente no sentido da rotação. O fluxo magnético produzido por um interpólo faz com que a corrente no induzido mude de sentido quando o enrolamento passa sob ele. Isto anula os campos eletromagnéticos ao redor dos enrolamentos do induzido. A inten- sidade dos interpólos varia com a carga do ge- rador, e, visto que a distorção do campo varia com a carga, o campo magnético dos interpólos reduz os efeitos do campo ao redor dos enrola- mentos do induzido, e diminui a distorção do campo. Assim sendo, o interpólo tende a manter o plano neutro na mesma posição, independen- temente da carga do gerador; portanto, a distor- ção do campo é reduzida pelos interpólos; e a eficiência, a saída e o tempo de duração das escovas são melhorados. Capacidade do gerador Um gerador é classificado pela sua po- tência de saída. Como o gerador é projetado para operar uma voltagem especificada, a classificação ge- ralmente é fornecida como sendo o número de ampères que o gerador pode fornecer na sua voltagem especificada ou nominal. As especificações do gerador estão gra- vadas na placa de identificação fixada no mes- mo. Quando um gerador for substituído, é im- portante optar por um com os valores apropria- dos. A rotação dos geradores pode ser cha- mada de rotação horária ou anti-horária, obser- vando-se a extremidade de acionamento. Ge- ralmente o sentido da rotação acha-se gravado na placa de identificação. Se a placa não indicar o sentido, a rota- ção pode ser marcada por uma seta na capa da placa do alojamento da escova. É importante que o gerador a ser usado possua o sentido da rotação correto; caso contrário, a voltagem será invertida. A velocidade do motor da aeronave varia da RPM de marcha-lenta até a RPM de decola- gem; entretanto, durante a maior parte de um vôo, ele está em velocidade de cruzeiro constan- te. A transmissão do gerador é geralmente acio- nada para girar o gerador entre 1 1/8 e 1 1/2 vezes a velocidade do eixo de manivelas do motor. A maioria dos geradores de aeronave tem uma velocidade na qual começam a produ- zir sua voltagem normal. Conhecida como “COMING-IN”, esta velocidade é de 1.500 RPM. Terminais do gerador Na maioria dos geradores de 24 volts, as conexões elétricas são feitas nos terminais mar- cados com as letras “B”, “A” e “E” (ver a figura 9-22). O fio positivo do induzido do gerador liga no terminal “B”. O fio negativo do induzido liga no terminal “E”. A extremidade positiva do enrolamento do campo em paralelo liga no ter- minal “A”, e a extremidade oposta é ligada ao terminal negativo da escova. Figura 9-22 Regulagem da voltagem do gera- dor pelo reostato do campo. O terminal “A” recebe corrente da esco- va negativa do gerador através do enrolamento do campo em paralelo. Esta corrente passa através do regulador de voltagem, e retorna ao induzido através da escova positiva. A corrente de carga, que sai do induzido através das escovas negativas, sai do fio “E” e passa através da carga antes de retornar ao indu- zido pelas escovas positivas. 9-12 REGULAGEM DA VOLTAGEM DO GERADOR A operação eficiente do equipamento elétrico numa aeronave depende do fornecimen- to de voltagem constante do gerador. Entre os fatores que determinam a voltagem de saída de um gerador, apenas um, a intensidade da corren- te do campo, pode ser convenientemente contro- lada. Para ilustrar este controle, é utilizado o diagrama da figura 9-22, que mostra um gerador simples com um reostato no circuito de campo. Se o reostato for instalado para aumentar a resistência no circuito de campo, menos cor- rente fluirá através do enrolamento, e a intensi- dade do campo magnético na qual o induzido gira diminuirá. Consequentemente, a voltagem de saída do gerador diminuirá. Se a resistência no circuito de campo for diminuída com o reos- tato, mais corrente fluirá através dos enrolamen- tos do campo; o campo magnético se tornará mais forte e o gerador produzirá uma voltagem maior. Com o gerador funcionando na veloci- dade normal, e o interruptor “K” aberto (figura 9-23), o reostato do campo é ajustado de modo que a voltagem de saída seja de aproximada- mente 60% da normal. O solenóide “S” está inoperante e o contato “B” é mantido fechado pela mola. Quando o interruptor “K” estiver fechado, um curto-circuito estará formado atra- vés do reostato de campo. Esta ação faz com que a corrente do campo aumente e a voltagem de saída suba. Figura 9-23 Regulador de voltagem do tipo vi- brador. Quando a voltagem de saída exceder um determinado valor crítico, a atração do solenói- de “S” excederá a tensão da mola, abrindo o contato “B”, reinstalando o reostato no circuito de campo e reduzindo a corrente do campo e a voltagem de saída. Quando a voltagem de saída estiver a- baixo de uma voltagem crítica, o contato “B” do solenóide do induzido fechar-se-á novamente pela ação da mola, o reostato de campo neste momento será curto-circuitado, e a voltagem de saída começará a subir. O ciclo se repete como uma ação rápida e contínua. Sendo assim, é mantida uma voltagem média com ou sem vari- ação na carga. O pistão “P” provê uma operação mais suave, atuando como um amortecedor para evi- tar oscilação. O capacitor “C” em paralelo com o contato “B” elimina as centelhas. Uma carga adicional provoca um curto mais demorado no reostato do campo e, sendo assim, o solenóide do induzido vibra mais lentamente. Se a carga for reduzida e a voltagem de saída aumentar, o induzido vibrará mais rapidamente e o regulador manterá a voltagem de saída num valor constan- te para qualquer variação na carga, desde a car- ga nula até a carga máxima no gerador. Os reguladores do tipo vibradores não podem ser usados com geradores que necessi- tam de alta corrente de campo, posto que os contatos furarão ou queimarão. Os sistemas de gerador de grande carga necessitam de um tipo diferente de regulador, semelhante ao regulador de pilha de carvão. Regulador de voltagem à pilha de carvão O regulador de voltagem à pilha de car- vão depende da resistência de diversos discos de carvão sobrepostos. A resistência da pilha de carvão varia inversamente com a pressão aplicada. Quando a pilha for comprimida sob considerável pressão, a resistência na pilha será menor. Quando a pressão for reduzida, a resistência da pilha de carvão aumentará, porque há mais espaço de ar entre os discos, e o ar tem alta resistência. A pressão na pilha de carvão depende de duas forças opostas: uma mola e um eletroímã. A mola comprime a pilha de carvão, e o eletro- ímã exerce uma força que reduz a pressão. A bobina do eletroímã, como apresentada na figu- ra 9-24, está ligada através do terminal “B” do gerador, através de um reostato (botão ajustá- vel) e de um resistor (discos de carvão) para a terra (massa). 9-15 como um motor. Estando, porém, o gerador a- coplado ao motor da aeronave, não poderia ope- rar com uma carga tão pesada. Nesta condição, os enrolamentos do gerador podem ser danifica- dos seriamente pela corrente excessiva. No núcleo de ferro doce há dois enrola- mentos: L4 e L5. O primeiro é o enrolamento da corrente, consiste em poucas voltas de fio gros- so, está em série com a linha, e conduz toda a sua corrente. O segundo é o enrolamento da voltagem, consiste em um grande número de voltas de fio fino e está em paralelo com os ter- minais do gerador. Quando o gerador não está funcionando, os contatos C3 são mantidos abertos pela mola S3. À medida que a voltagem do gerador au- menta, o enrolamento L5 magnetiza o núcleo de ferro. Quando a corrente (resultante da voltagem gerada) produzir magnetismo suficiente no nú- cleo de ferro, o contato C3 é fechado. A bateria então recebe uma corrente de carga. A mola da bobina S3 é ajustada, de mo- do que o enrolamento da voltagem não feche os contatos C3 até que a voltagem do gerador ex- ceda a voltagem normal da bateria. A corrente de carga através do enrola- mento L4 auxilia a corrente de L5 para manter os contatos bem fechados. O contato C3 se diferencia de C1 e C2 porque nele não há vibração. Quando o gerador gira em marcha-lenta, ou por qualquer outro motivo, a voltagem do gerador diminui até um valor inferior ao da ba- teria, a corrente reverte através de L4, e as ampères-voltas de L4 se opõem às de L5. Assim sendo, uma descarga de corrente momentânea da bateria reduz o magnetismo do núcleo, e C3 é aberto evitando o descarregamento da mesma e a motorização do gerador. C3 só fechará outra vez caso a voltagem de saída do gerador ultrapasse a voltagem da bateria de um valor pré- determinado. INTERRUPTOR/RELÉ DIFERENCIAL Os sistemas elétricos de aeronaves nor- malmente usam alguns tipos de interrupto- res/relés de corrente reversa, que atuam não somente como interruptor de corrente, como também interruptor de controle remoto, pelo qual o gerador pode ser desconectado do siste- ma elétrico a qualquer momento. Um tipo de interruptor/relé de corrente reversa opera a nível da voltagem do gerador, mas o tipo mais comumente usado nas aerona- ves de grande porte é interruptor/relé diferenci- al, cujo controle é feito pela diferença entre a voltagem da barra da bateria e o gerador. O interruptor/relé diferencial liga o ge- rador à barra principal dos sistemas elétricos, quando a voltagem de saída do gerador excede a voltagem da barra de 0,35 a 0,56 volts. Ele des- ligará o gerador quando uma corrente reversa nominal fluir da barra para o gerador. Os relés diferenciais em todos os gerado- res de aviões multimotores não fecham quando a carga elétrica é pequena. Por exemplo, num avião com uma carga de 50 ampères, somente dois ou três relés talvez fechem. Se for aplicada uma carga maior, o cir- cuito de equalização reduzirá a voltagem dos geradores já na barra e, ao mesmo tempo, au- mentará a voltagem dos geradores restantes, permitindo que seus relés se fechem. Se os ge- radores estiverem devidamente em paralelo, todos os relés permanecerão fechados até que o interruptor de controle do gerador seja desliga- do, ou até que a velocidade do motor seja redu- zida abaixo do mínimo necessário para manter a voltagem de saída do gerador. O relé de controle diferencial do gerador mostrado na figura 9-27 é constituído de dois relés, e um contactor operado por bobina. Um dos relés é o de voltagem e o outro é o diferen- cial. Ambos os relés são constituídos de ímãs permanentes, os quais são pivotados entre as peças polares dos ímãs temporários, enrolados com a bobina dos relés. As voltagens de uma polaridade criam campos ao redor dos ímãs temporários, com polaridades que provocam o movimento do ímã permanente no sentido correto, para fechar os contatos do relé; as voltagens de polaridade oposta criam campos que induzem a abertura dos contatos do relé. O relé diferencial possui duas bobinas enroladas sobre o mesmo núcleo. O contactor operado por bobina, chamado de contactor prin- cipal, consiste em contatos móveis que são ope- rados por uma bobina com um núcleo de ferro móvel. Fechando o interruptor do gerador no painel de controle, a saída do gerador é ligada à bobina do relé de voltagem. 9-16 Quando a voltagem do gerador atingir 22 volts, a corrente fluirá através da bobina, e fechará os contatos do relé de voltagem. Isto completa o circuito do gerador para a bateria através da bobina diferencial. Quando a voltagem do gerador exceder a voltagem da barra de 0,35 volts, a corrente flui- rá através da bobina diferencial, o contato do relé fechará e, sendo assim, completar-se-á o circuito da bobina do contactor principal. Os contatos do contactor principal fecham, ligando o gerador à barra. Quando a voltagem do gera- dor for inferior à voltagem da barra ( ou da bateria ) , uma corrente reversa enfraquecerá o campo magnéti- co ao redor do ímã temporário do relé diferenci- al O campo enfraquecido permite que uma mola abra os contatos do relé diferencial, inter- rompendo o circuito com a bobina do relé do contactor principal, abrindo seus contatos e des- ligando o gerador da barra. Figura 9-27 Relé de controle diferencial do gerador. O circuito gerador-bateria pode também ser cortado (desativado) abrindo-se o interruptor de controle na cabine de comando, o qual abrirá os contatos do relé de voltagem, provocando ainda a desenergização da bobina do relé dife- rencial. Relés de controle de sobrevoltagem e do campo Dois outros ítens usados com os circui- tos de controle do gerador são os relés de con- trole de sobrevoltagem e o de controle do cam- po. Como seu nome diz, o controle de sobrevol- tagem protege o sistema caso exista voltagem excessiva. O relé de sobrevoltagem é fechado quando a saída do gerador atinge 32 volts, além de completar um circuito para desarmar a bobi- na do relé de controle do campo. O fechamento do circuito de desarme do relé de controle abre o circuito do campo em paralelo, e o completa através de um resistor, provocando uma queda de voltagem no gerador; além disso, o circuito do interruptor do gerador e o circuito de equalização (avião multimotor) são abertos. Um circuito de luz indicadora é comple- tado, avisando que existe uma condição de so- brevoltagem. O interruptor da cabine de coman- do é usado na posição RESET para completar o rearme do circuito da bobina no relé de controle de campo, retornando o relé à sua posição nor- mal. GERADORES EM PARALELO Quando dois ou mais geradores operam ao mesmo tempo com a finalidade de fornecer energia para uma carga, diz-se que eles estão em 9-17 paralelo, isto é, cada gerador fornece uma parte proporcional da amperagem total de carga. Desta forma, a operação com multigera- dor requer que a carga seja distribuída por igual para cada gerador, visto que, havendo um pe- queno aumento na saída de voltagem de um gerador, este fornecerá a maior parte da energia utilizada pela carga. A potência fornecida por um gerador geralmente é chamada de ampères-carga. Embora a potência seja medida em WATTS, produto da voltagem e da corrente - o termo “ampère-carga” é aplicável porque a saí- da de voltagem de um gerador é considerada constante; portanto, a potência é diretamente proporcional à saída de ampères do gerador. Paralelismo com ligação negativa Para distribuir a carga igualmente entre os geradores operando em paralelo, uma bobina é enrolada no mesmo núcleo da bobina de vol- tagem do regulador. Isto é parte do sistema de equalização mostrado na figura 9-28. Um resis- tor calibrado está localizado na ligação do ter- minal negativo “E”, do gerador para a massa. O valor desta resistência é tanto, que, quando o gerador está operando com saída máxima de corrente, há uma queda de 0,5 volt através do resistor. Este resistor pode ser de tipo especial, pode ser um fio-massa suficientemente compri- do para possuir a resistência necessária, ou um enrolamento em série do gerador. Figura 9-28 Circuitos de equalização de geradores. O sistema de equalização depende da queda de voltagem nos resistores calibrados individualmente. Se todos os geradores estiverem forne- cendo a mesma corrente, a queda de voltagem em todas as ligações massa será a mesma. Se a corrente fornecida pelos geradores for diferente, haverá uma queda de voltagem maior na ligação do gerador que estiver fornecendo mais corren- te. Sendo assim, quando o gerador 1 estiver for- necendo 150 ampères, e o gerador 2 estiver for- necendo 300 ampéres, a queda de voltagem na ligação negativa do gerador 1 será 0,25 volt; e na negativa do gerador 2 será de 0,5 volt. Com isto o ponto “E” do gerador 1 pos- sui uma voltagem menor do que o ponto “E” do gerador 2, e a corrente fluirá no circuito de e- qualização do ponto “E” do gerador 2 para o ponto “E” do gerador 1. A bobina de equalização auxiliará a bo- bina de voltagem no regulador 2, e se oporá à bobina de voltagem no regulador 1. Desta ma- neira, a voltagem no gerador 2 será reduzida e a do gerador 1 será aumentada. 9-20 Quando for usada uma balança de mola, a pressão exercida no coletor pela escova é lida diretamente na balança. Figura 9-30 Assentamento de escovas com lixa de papel. A balança é aplicada no ponto de contato entre o braço da mola e o topo da escova com esta instalada no guia. A escala é puxada para cima até que o braço suspenda ligeiramente a superfície da escova. Neste instante, deve ser lida a força sobre a balança. Os rabichos flexíveis de baixa resistên- cia são encontrados na maioria das escovas con- dutoras de corrente elevada, e suas ligações de- vem ser feitas seguramente, e inspecionadas em pequenos intervalos. Os rabichos flexíveis não devem alterar ou restringir o movimento livre das escovas. A finalidade do rabicho flexível é con- duzir corrente, deixando de submeter a mola da escova a correntes que alterariam a ação da mo- la por superaquecimento. Os rabichos flexíveis também eliminam qualquer faísca possível para o guia da escova, causado pelo movimento das escovas dentro do estojo, minimizando o des- gaste lateral. A poeira de carvão, resultante do lixa- mento da escova, deve ser completamente re- movida de todas as partes dos geradores depois da operação de lixamento. Essa poeira do car- vão tem sido a causa de sérios danos no gerador. A operação por tempo prolongado resul- ta freqüentemente no isolamento de mica, entre as barras do coletor, ficar acima da superfície. Essa condição é chamada de “mica-alta”, e in- terfere com o contato das escovas com o coletor. Toda vez que esta condição ocorrer, ou se o coletor tiver sido trabalhado num torno mecânico, o isolamento da mica é cortado cui- dadosamente numa profundidade igual a sua largura, ou aproximadamente de 0,020 de pole- gadas. Cada escova deve ter um comprimento especificado para operar adequadamente. Se a escova for muito curta, o contrato entre ela e o coletor será falho, podendo também reduzir a força da mola que mantém a escova no lugar. A maioria dos fabricantes especifica o desgaste permitido a partir do comprimento de uma escova nova. Quando o desgaste da escova for o mínimo permitido, ela deverá ser substitu- ída. Algumas escovas especiais de gerador não devem ser substituídas devido a um entalhe na sua face. Esses entalhes são normais, e aparecerão nas escovas dos geradores CA e CC que são instalados em alguns modelos de gerador de aeronave. Essas escovas têm dois núcleos feitos de material mais duro, com uma razão de expansão maior do que o do material usado na carcaça principal da escova. Normalmente, a carcaça principal da escova está faceando o coletor. Entretanto, em certas temperaturas, os núcleos se estendem e se desgastam através de alguma película do cole- tor. Operação do gerador Se não houver saída no gerador, segue- se os procedimentos de pesquisa sistemática de pane para localizar o mau funcionamento. O método seguinte é um exemplo. Em- bora este método seja aceito para diversos sis- temas de gerador CC de 28 volts bimotor, ou de quatro motores, usando reguladores de voltagem com pilha de carvão, os procedimentos indica- dos pelo fabricante devem ser seguidos em to- dos os casos. Se o gerador não estiver produzindo vol- tagem, retira-se o regulador de voltagem e, com o motor operando em aproximadamente 1.800 9-21 RPM, deve haver um curto-circuito nos termi- nais “A” e “B”, na base de montagem do regu- lador, como mostrado no diagrama da figura 9- 31. Se este teste mostrar voltagem excessiva, o gerador não estará defeituoso, mas a pane deve- rá ser no regulador de voltagem. Se o teste deixar de produzir voltagem, o campo do gerador poderá ter perdido magnetis- mo residual. Figura 9-31 Verificação do gerador colocando- se em curto os terminais “A” e “B”. Para recuperar o magnetismo residual, energiza-se o campo do gerador removendo o regulador, e ligando momentaneamente o termi- nal “A” da base do regulador de voltagem à bateria em uma caixa de junção ou em uma bar- ra da bateria, como indicado pela linha ponti- lhada no diagrama da figura 9-32, enquanto o motor operar em RPM de cruzeiro. Se ainda não houver voltagem, verifica-se as ligações quanto a curtos e massa. Se o gerador estiver instalado de modo que as escovas e o coletor possam ser inspecio- nados, verifica-se como descrito nos procedi- mentos apropriados do fabricante. Se necessário, as escovas são substituí- das, e o coletor limpo. Se o gerador estiver instalado, de modo que ele não possa ser reparado na aeronave, ele é retirado, e a inspeção é feita. Figura 9-32 Método para recuperar o magne- tismo residual do campo do gera- dor. OPERAÇÃO DO REGULADOR DE VOLTAGEM Para inspecionar o regulador de volta- gem, é preciso retirá-lo da base de montagem e limpar todos os terminais e superfícies de conta- to. A base ou o alojamento deve ser examinado quanto a rachaduras. Verifica-se todas as ligações quanto à segurança. O regulador de voltagem é um ins- trumento de precisão, e não pode suportar um tratamento descuidado. Para ajustar o regulador de voltagem é necessário um voltímetro portátil de precisão. Este também deve ser manejado cuidadosamen- te, visto que ele não mantém precisão sob con- dições de manuseio indevido, vibração ou cho- que. Os procedimentos detalhados para ajus- tar os reguladores de voltagem são dados nas instruções fornecidas pelo fabricante. Os procedimentos seguintes são orien- tações para ajustar o regulador de voltagem de pilha de carvão em um sistema elétrico multi- motor de 28 volts CC: 9-22 1- Ligar e aquecer todos os motores que tenham geradores instalados. 2- Colocar todos os interruptores do gerador na posição OFF. 3- Ligar um voltímetro de precisão do terminal “B” de um regulador de voltagem a uma boa massa. 4- Aumentar a velocidade do motor do gerador que está sendo verificado, para a RPM de cruzeiro normal. Os outros motores perma- necem em marcha-lenta. 5- Ajustar o regulador até que o voltímetro mostre exatamente 28 volts (a localização do botão de ajuste no regulador de voltagem de pilha de carvão é mostrada na figura 9-33. 6- Repetir este procedimento para ajustar todos os reguladores de voltagem. 7- Aumentar a velocidade de todos os motores para a RPM de cruzeiro normal. 8- Fechar todos os interruptores dos geradores. 9- Aplicar uma carga equivalente a metade do valor da carga total de um gerador, quando verificar um sistema de dois geradores, ou uma carga comparável à carga total de um gerador, quando verificar um sistema que te- nha mais de dois geradores. 10-Observar os amperímetros ou medidores de carga. A diferença entre a corrente mais alta e a mais baixa do gerador não deve exceder o valor fixado nas instruções de manutenção do fabricante. 11-Se os geradores não estiverem distribuindo a carga igualmente (não paralelo), primeiro re- duzir a velocidade do gerador mais alto, e depois aumentar levemente a voltagem do gerador mais baixo, ajustando os reguladores de voltagem correspondentes. Quando os ge- radores forem ajustados para distribuirem a carga igualmente, eles estarão em “paralelo” 12-Após todos os ajustes terem sido feitos, faça- se uma inspeção final da barra de voltagem para massa com um voltímetro de precisão. O voltímetro deverá indicar 28 volts (± 0,25 volt na maioria dos sistemas de 28 volts). Se a barra de voltagem não estiver dentro dos limites, reajusta-se todos os reostatos regula- dores de voltagem, que devem ser recheca- dos. Quando se inspeciona o interruptor relé do gerador, ele é examinado quanto à limpeza e segurança da montagem. Todas as ligações elétricas devem estar firmemente apertadas. Verifica-se se há contatos queimados ou picotados Figura 9-33 Botão de regulagem no regulador de voltagem à pilha de carvão. Nunca se deve fechar o relé manualmen- te, pressionando os contatos; isto pode danificá- lo seriamente, ou provocar ferimento. Nunca se ajusta o relé do tipo diferenci- al, pois ele fecha-se quando a voltagem do gera- dor excede de um valor especificado à voltagem do sistema, e não é ajustado para fechar em qualquer voltagem; entretanto, verifica-se o fechamento adequado pela observação da indi- cação do amperímetro com o interruptor de con- trole do gerador ligado enquanto o motor estiver funcionando. Às vezes é necessário colocar uma pe- quena carga no sistema antes que o amperímetro mostre uma indicação positiva, quando o motor estiver operando na velocidade de cruzeiro. Se o amperímetro não indicar, provavelmente o relé estará defeituoso; portanto, retira-se o relé, substituindo-o por um relé novo. O relé de cor- rente reversa deve possuir um valor de abertura correto. Se o relé falhar e não fechar quando a 9-25 Verificar se o fio “B” ou “E” estão parti- dos. Retirar o regulador de voltagem e fa- zer a leitura do ohmímetro entre o contato “B” da base e a massa do regulador. Uma leitura baixa indica que o circuito é satisfa- tório. Uma leitura alta indica que a pane é uma alta resistência. Verificar a perda do magnetismo residual. tro do painel de instrumentos, e o fio negativo à massa. Se a leitura do voltímetro for zero, o voltímetro do painel de ins- trumentos está defeituoso. Substituir o voltímetro. A alta resistência é, prova- velmente, causada por óleo, poeira, ou queimadura na tomada do conector ou cole- tor. O gerador deve ser substi- tuído. Colocar o interruptor “FLASHER” na posição ON, momentaneamente. Não o segure. NOTA: Se o interrup- tor for mantido na posição ON, em vez de colocado momentaneamente, as bobi- nas do campo do gerador se- rão danificadas. A voltagem não é forne- cida adequadamente. Após o campo ser ener- gizado. (Operação ante- rior). Verificar se o campo está aberto. Desligar o conector do gerador e fazer a leitura do ohmímetro entre os terminais “A” e “E” dos conectores do gerador. Uma leitura alta indica que o campo está aberto. Verificar se o campo está em curto com a massa. Fazer a leitura com um ohmímetro entre o terminal “A” e a carcaça do gera- dor. Uma leitura baixa indica que o campo está em curto. Verificar se o induzido está aberto. Retirar a tampa do gerador e inspecionar o coletor. Se a solda estiver derretida e espalhada, então o induzido está aberto (provocado pelo superaquecimento do gerador). Verificar e reparar a fiação ou conectores. O isolamento no enrolamento do campo está imperfeito. Substituir o gerador. Substituir o gerador. ALTERNADORES Um gerador elétrico é qualquer máquina que transforma energia mecânica em energia elétrica através da indução eletromagnética. Um gerador que produz corrente alter- nada é chamado de gerador CA e, embora seja uma combinação das palavras “alternada” e “gerador”, a palavra alternador possui ampla utilização. Em algumas áreas, a palavra “alterna- dor” é aplicada somente para geradores CA pe- quenos. Aqui são usados os dois termos como sinônimos para diferenciar os geradores CA e CC. A principal diferença entre um alternador e um gerador CC é o método usado na ligação com os circuitos externos; isto é, o alternador é ligado ao circuito externo por anéis coletores, ao passo que o gerador CC é ligado por segmentos coletores. 9-26 Tipos de alternadores Os alternadores são classificados de di- versas maneiras para diferenciar adequadamente os seus diversos tipos. Um meio de classificação é pelo tipo de sistema de excitação utilizado. Nos alternadores usados em aeronaves a excitação pode ser efetuada por um dos seguin- tes métodos: 1- Um gerador CC de acoplamento direto. Este sistema consiste em um gerador CC fixado no mesmo eixo do gerador CA. Uma varia- ção deste sistema é um tipo de alternador que usa CC da bateria para excitação, sendo o al- ternador auto-excitado posteriormente. 2- Pela transformação e retificação do sistema CA. Este método depende do magnetismo re- sidual para a formação de voltagem CA ini- cial, após o qual o suprimento do campo é feito com voltagem retificada do gerador CA. 3- Tipo integrado sem escova. Esta combinação consiste em um gerador CC no mesmo eixo com um gerador CA. O circuito de excitação é completado por retificadores de silício, em vez de um coletor e escovas. Os retificadores estão montados sobre o eixo do gerador, e a sua saída é alimentada diretamente ao campo rotativo principal do gerador CA. Um outro método de classificação é pelo número de fases da voltagem de saída. Os geradores CA podem ser: monofási- cos, bifásicos, trifásicos ou ainda de seis ou mais fases. Nos sistemas elétricos de aeronave, o alternador trifásico é o mais usado. Ainda um outro processo de classificação é pelo tipo de estator e rotor. Temos então dois tipos de alter- nadores utilizados: o tipo induzido rotativo e o tipo campo rotativo. O alternador do tipo induzido rotativo é semelhante ao gerador CC, onde o induzido gira através de um campo magnético estacionário. Este alternador é encontrado somente nos alter- nadores de baixa potência e não é usado nor- malmente. No gerador CC, a FEM gerada nos enro- lamentos do induzido é convertida em uma vol- tagem unidirecional CC por meio de segmentos coletores e escovas. No alternador do tipo indu- zido rotativo, a voltagem CA gerada é aplicada sem modificação à carga, por meio de anéis coletores e escovas. O alternador do tipo campo rotativo (fi- gura 9-34) possui um enrolamento de induzido estacionário (estator) e um enrolamento de campo rotativo (rotor). A vantagem de possuir um enrolamento de induzido estacionário é que o induzido pode ser ligado diretamente à carga sem contatos mó- veis no circuito de carga. Um induzido rotativo necessita de anéis coletores e escovas para con- duzir a corrente da carga do induzido para o circuito externo. Os anéis coletores possuem uma duração menor, e o centelhamento é um perigo contínuo; portanto, os alternadores de alta voltagem são geralmente do tipo induzido estacionário e campo rotativo. A voltagem e a corrente fornecidas ao campo rotativo são relativamente pequenas, e anéis coletores e escovas são adequados para este circuito. Figura 9-34 Alternador com induzido estacio- nário e campo rotativo. A ligação direta com o circuito do indu- zido torna possível o uso de condutores de grande seção transversal, isolados devidamente para alta voltagem Visto que o alternador de campo rotativo é usado quase universalmente nos sistemas de aeronave, este tipo será explicado com detalhe como alternador monofásico, bifásico e trifási- co. 9-27 Alternador monofásico Como a FEM induzida em um gerador é alternada, o mesmo tipo de enrolamento pode ser usado tanto em um alternador como em um gerador CC. Este tipo de alternador é conhecido como alternador monofásico, mas visto que a força fornecida por um circuito monofásico é pulsante, este tipo é inconveniente em muitas aplicações. Um alternador monofásico possui um estator constituído de vários enrolamentos em série, formando um circuito único no qual é gerada uma voltagem de saída. A figura 9-35 mostra um diagrama esquemático de um alter- nador monofásico com quatro pólos. O estator possui quatro peças polares espaçadas igualmente ao redor da carcaça do estator. O rotor possui quatro pólos, adjacentes de polaridade oposta. À medida que o rotor gira, as voltagens CA são induzidas nos enrolamen- tos do estator. Como um pólo do rotor está na mesma posição relativa a um enrolamento do estator, como em qualquer outro pólo do rotor, todos os grupos polares do estator são cortados por nú- meros iguais de linhas de força magnéticas a qualquer tempo. Como consequência, as volta- gens induzidas em todos os enrolamentos pos- suem a mesma amplitude, ou valor, a qualquer momento. Os quatro enrolamentos do estator estão ligados entre si de modo que as voltagens CA estejam em fase, ou “adicionadas em série”. Suponha-se que o pólo 1 do rotor, um pólo sul, induza uma voltagem no sentido indicado pela seta no enrolamento do estator 1. Sabendo-se que o rotor 2 é um pólo nor- te, ele induzirá uma voltagem no sentido oposto da bobina do estator 2, em relação à bobina do estator 1. Figura 9-35 Alternador monofásico. Para que as duas voltagens estejam so- madas em série, as duas bobinas devem ser li- gadas, como mostra o diagrama. Aplicando-se o mesmo raciocínio, a vol- tagem induzida na bobina do estator 3 (rotação horária do campo) tem o mesmo sentido (anti- horário) que a voltagem induzida na bobina do estator 1. Da mesma forma, o sentido da voltagem induzida na bobina do estator nº 4 é oposto ao sentido da voltagem induzida na bobina 1. Todos os quatro grupos de bobina de estator são ligados em série, de modo que as voltagens induzidas em cada enrolamento sejam adicionadas para fornecer uma voltagem total, que é quatro vezes a voltagem em qualquer en- rolamento. Alternador bifásico Os alternadores bifásicos possuem dois ou mais enrolamentos monofásicos, espaçados simetricamente ao redor do estator. Num alter- nador bifásico existem dois enrolamentos mono- fásicos espaçados fisicamente, de tal modo, que a voltagem CA induzida em um deles está defa- sada de 90º em relação à voltagem induzida no outro. Os enrolamentos estão separados eletri- camente um do outro. Quando um enrolamento está sendo cortado por um fluxo máximo, o ou- tro não está sendo cortado por nenhum fluxo. Esta condição estabelece uma relação de 90º entre as duas fases. Alternador trifásico Um circuito trifásico ou polifásico é em- pregado na maioria dos alternadores de aerona- ve, ao invés de um alternador monofásico ou bifásico. Figura 9-36 Diagrama esquemático simplifica- do de um alternador trifásico com a forma de onda das voltagens. 9-30 O estator do excitador tem duas bobinas: uma bobina de campo em paralelo, ligada entre os terminais “A” e “F”, e uma bobina de estabi- lização ligada entre os terminais “A” e “S”. A bobina de estabilização não é usada com o regu- lador de voltagem do tipo transistorizado. A corrente fornecida pelo regulador de voltagem à bobina de campo em paralelo, pro- porciona excitação para o excitador do alterna- dor. Desse modo, a corrente controla a saída do excitador do alternador. O enrolamento da bobi- na de campo em paralelo consiste em dois fios trançados, enrolados em seis bobinas em série, montadas sobre os seis pólos principais. As bobinas têm suas polaridades alter- nadamente invertidas sobre os seis pólos, e am- bas as extremidades dos fios isolados são liga- das ao terminal “F”. Numa das extremidades, um dos fios é ligado diretamente ao terminal “A”, enquanto o outro é ligado ao terminal “A” através de um termistor. O termistor, montado no conjunto do excitador, tem característica inversa de resistên- cia-temperatura. Resistência elevada, com temperatura ambiente baixa ou normal, bloqueia o fluxo de corrente em um dos fios trançados (paralelo), fazendo com que a resistência do campo em paralelo seja aproximadamente igual à do fio remanescente. Com temperatura elevada, resultante da operação normal, a resistência individual de cada fio aumenta, aproximadamente o dobro. Nesse mesmo tempo, a resistência do termistor cai a um valor desprezível, permitindo fluxo de corrente aproximadamente igual em cada fio. A resistência combinada dos dois fios trançados (paralelo), em alta temperatura, é a- proximadamente igual à de um único fio em baixa temperatura, proporcionando desse modo compensação de temperatura. Seis ímãs permanentes estão montados na estrutura do excitador, entre os seis pólos do estator. Esses ímãs têm suas polaridades alterna- damente invertidas, produzindo aumento de voltagem residual, que elimina a necessidade da variação de campo ou dispositivo especial para excitação na partida. Há uma bobina de estabilização enrolada diretamente sobre a bobina de excitação de campo. Entretanto, a bobina de estabilização só é usada nas aeronaves que usam regulador de voltagem do tipo amplificador magnético. Nas aeronaves que usam regulador de voltagem transistorizado, a estabilização é feita pela realimentação no próprio regulador, que sente e amortece quaisquer flutuações da volta- gem de saída, ou ainda, devido à rápida carga no momento de ligar, operação em paralelo ou fa- lhas. Combinação dos sistemas elétricos CA e CC Muitas aeronaves, principalmente aque- las que pesam mais de 12.500 libras, utilizam tanto o sistema elétrico CA como o CC. Fre- quentemente o sistema CC é o sistema elétrico básico, e consiste em geradores CC em paralelo com uma saída de, por exemplo, 300 ampères cada. O sistema CA, em tal aeronave, pode ser constituído tanto de um sistema de frequência fixa como um de frequência variável. O sistema de frequência fixa consiste em 3 ou 4 inversores e controles associados, componentes de prote- ção e de indicação para fornecer uma energia CA monofásica para o equipamento CA sensível à frequência. O sistema de frequência variável pode consistir em dois ou mais alternadores aciona- dos pelo motor, com componentes associados de controle, proteção e indicação para fornecer energia trifásica para tais finalidades como: a- quecimento resistivo nas hélices, dutos do motor e pára-brisas. A combinação de tais sistemas elétricos CA e CC, normalmente inclui uma fonte auxili- ar de energia CC, como reserva do sistema prin- cipal. Este gerador é acionado freqüentemente por uma unidade, independente de força movida à gasolina ou turbina. Classificação dos Alternadores A corrente máxima que pode ser forne- cida por um alternador depende da dissipação máxima do calor (I2 R, queda de potência), que pode ser mantida no induzido, e a dissipação máxima do calor que pode ser mantida no cam- po. A corrente do induzido do alternador varia com a carga. Esta ação é similar a dos ge- radores CC. 9-31 Nos geradores CA, entretanto, cargas que atrasam o fator de potência tendem a des- magnetizar o campo do alternador, e a voltagem de saída é mantida somente pelo aumento da corrente do campo CC. Por esta razão, os gera- dores de corrente alternada são geralmente clas- sificados de acordo com o KVA, fator de potên- cia, fases, voltagem e frequência. Um gerador, por exemplo, pode ser clas- sificado em 40 KVA, 208 volts, 400 ciclos, tri- fásico, e com um fator de potência de 75%. O KVA indica a potência aparente. Esta é a saída em KVA, ou a relação en- tre a corrente e a voltagem, na qual o gerador deve operar. O fator de potência é a expressão entre a potência aparente (volt-ampere) e a potência real ou efetiva (WATTS). O número de fases é o número de voltagens independentes geradas. Os geradores trifásicos geram três voltagens espa- çadas 120º. Frequência do alternador A frequência de voltagem do alternador depende da velocidade do rotor e do número de pólos. Quanto maior for a velocidade, mais alta será a frequência; quanto menor for a velocida- de, mais baixa será a frequência. Quanto mais pólos tiver o rotor, mais alta será a frequência numa certa velocidade. Quando um rotor gira num certo ângulo, de modo que os dois pólos adjacentes do rotor (um pólo norte e um pólo sul) passem por um enrolamento, o valor da voltagem induzida naquele enrolamento variará dentro de um ciclo completo. Numa certa frequência, quanto maior for o número de pares de pólos menor será a velo- cidade de rotação. Um alternador com dois pó- los gira o dobro da velocidade de um alternador de 4 pólos, para a mesma frequência da volta- gem gerada. A frequência do alternador em c.p.s. está relacionada com o número de pólos e a velocidade, o que é expresso pela equação: F P 2 X N 60 PN 120 = = onde “P” é o número de pólos e “N” é a veloci- dade em RPM. Por exemplo, um alternador com dois pólos e 3600 RPM tem uma frequência de 2 x 3600/120 = 60 c.p.s.; um alternador de 4 pólos e 1800 RPM tem a mesma frequência; um alternador de 6 pólos e 500 RPM tem um fre- quência de 6 x 500÷120 = 25 c.p.s.; e um alter- nador de 12 pólos, 4000 RPM tem uma frequên- cia de 12 x 4000÷120 = 400 c.p.s. Regulagem de voltagem dos alternadores O problema da regulagem de voltagem no sistema CA não difere, basicamente, do sis- tema CC. Em cada caso a função do sistema regulador é controlar a voltagem, manter o equi- líbrio da corrente que circula em todo o sistema, e eliminar as variações repentinas na voltagem (antioscilante) quando uma carga for aplicada ao sistema. Entretanto, há uma importante dife- rença entre o sistema regulador de geradores CC e alternadores, operados numa configuração paralela. A carga suportada por qualquer gerador CC em um sistema de 2 ou 4 geradores, depende da sua voltagem quando comparada com a vol- tagem da barra, enquanto que, a divisão da car- ga entre os alternadores depende dos ajustes de seus reguladores de velocidade, os quais são controlados pela frequência. Quando os geradores CA são operados em paralelo, a frequência e a voltagem devem ser iguais. Enquanto uma força de sincronização é necessária para equalizar somente a voltagem entre os geradores CC, forças de sincronização são requeridas para equalizar tanto a voltagem como a velocidade (frequência) entre os gerado- res CA. Comparando-se, as forças de sincroniza- ção nos geradores CA são maiores do que nos geradores CC. Quando os geradores CA são de tamanho considerável, e estão operando em frequência e voltagens de saída diferentes, sérios danos po- dem resultar se eles forem ligados entre si atra- vés de uma barra comum. Para impedir que isto aconteça, os gera- dores devem ser sincronizados tão próximos quanto possível antes de serem colocados em paralelo. A voltagem de saída de um alternador é melhor controlada pela regulagem da voltagem de saída do excitador CC, que fornece corrente ao campo do rotor do alternador. Isto é realiza- do, como mostra a figura 9-41, por um regula- dor de pilha de carvão de um sistema de 28 volts ligado ao circuito de campo do excitador. 9-32 O regulador de pilha de carvão controla a corrente de campo do excitador e, assim, regu- la a voltagem de saída do excitador aplicada ao campo do alternador. A única diferença entre o sistema CC e o sistema CA é que a bobina de voltagem recebe sua voltagem da linha do alternador ao invés do gerador CC. Figura 9-41 Regulador à pilha de carvão para alternador. Nesta ligação, um transformador trifási- co redutor de voltagem, ligado à voltagem do alternador, fornece força para um retificador trifásico de onda completa. A saída CC de 28 volts do retificador é então aplicada à bobina de voltagem do regulador de pilha de carvão. As variações na voltagem do alternador são transferidas por meio de uma unidade trans- formadora-retificadora para a linha de voltagem do regulador, e a pressão dos discos de carvão varia. Isto controla a corrente de campo do exci- tador e a voltagem de saída do excitador. O transformador antioscilante, ou amortecedor de voltagem do excitador é similar aos dos siste- mas CC e realiza a mesma função. O circuito de equalização do alternador é igual ao circuito do sistema CC no qual o regu- lador é afetado, quando a corrente circulante, fornecida por um dos alternadores, for diferente da fornecida pelos outros. Reguladores transistorizados de alternador Muitos sistemas de alternadores de aero- nave usam um regulador de voltagem transisto- rizado para controlar a saída do alternador. Antes de estudar este capítulo, será útil fazer uma revisão dos princípios dos transisto- res. Um regulador de voltagem transistoriza- do (figura 9-42) consiste principalmente em transistores, diodos, resistores, capacitores e um termistor. Em operação, a corrente flui através de um diodo e um transistor para o campo do gerador. Quando o nível de voltagem adequado for atingido, os componentes de regulagem fa- zem com que o transistor entre em corte para controlar a intensidade do campo do alternador. A margem de operação do regulador é geralmente ajustável numa faixa estreita. O ter- mistor fornece uma compensação de temperatu- ra para o circuito. O regulador de voltagem transistorizado mostrado na figura 9-42 será mencionado após, na explicação sobre a opera- ção desde tipo de regulador. A saída do gerador CA é fornecida ao regulador de voltagem, onde é comparada com uma voltagem de referência, e a diferença é a- plicada à seção amplificadora de controle do regulador. Se a saída for muito baixa, a intensi- dade do campo do gerador CA do excitador será aumentada pelo circuito do regulador. Se a saída for muito alta, a intensidade do campo será re- duzida. O suprimento de força para o circuito em ponte é CR1, o qual fornece retificação de onda completa da saída trifásica do transformador T1. 9-35 Esta corrente é usada como sinal de rea- limentação no primeiro estágio do amplificador magnético, porque sua polaridade sempre se opõe à entrada de um sinal de erro. A intensida- de da corrente de realimentação do amortecedor á ajustada com o potenciômetro P4. Figura 9-43 Circuitos de voltagem de referência de um regulador de voltagem típico com amplifica- dor magnético. Figura 9-44 Primeiro estágio de um regulador de voltagem típico com amplificador magnético. 9- 36 Suas funções são estabelecer o tempo de recuperação do regulador e manter uma opera- ção estável. O potenciômetro deve ser ajustado para prover rápida recuperação da voltagem durante a operação estável, sob condições de carga normal. A seguir, o enrolamento de realimenta- ção recebe uma voltagem que é proporcional à voltagem de saída: isto proporciona estabilidade durante as condições de carga constante. Uma olhada no circuito revelará que o enrolamento da carga recebe a sua energia pelos terminais T1 e T2 do transformador-retificador. O fluxo de corrente através destes enro- lamentos e dos resistores de carga R5 e R6 é regulado pelo grau de magnetização dos núcleos do reator, estabilizado pelo fluxo de corrente nos diversos enrolamentos de controle. A figura 9-44 também mostra que, quan- do o sinal de entrada for diferente de zero, as correntes através de R5 e R6 serão diferentes. As correntes diferentes nestes resistores forne- cem uma diferença de potencial, que é o sinal de saída para este estágio, cuja polaridade depende da polaridade da entrada do sinal de erro. Todas as unidades do regulador foram apresentadas, exceto o estágio de saída, o qual é denominado como segundo estágio do regula- dor. Este é um amplificador magnético trifásico, de onda completa, como mostra a figura 9-45. A saída do primeiro estágio, que acaba- mos de apresentar, é aplicada ao enrolamento de controle do segundo estágio. A saída deste está- gio é a voltagem do excitador-regulador do campo do gerador. A intensidade desta voltagem é estabilizada pela intensidade e polaridade do sinal de entrada, pela corrente polarizada que é ajustada por P7, e também pela corrente de rea- limentação que é proporcional à saída. Este tipo de regulador tem uma vanta- gem nítida sobre os outros tipos, visto que ele funcionará com uma variação de voltagem mui- to pequena. Devido às características de operação deste tipo de regulador, as variações na volta- gem de saída serão da ordem de 1%. Figura 9-45 Segundo estágio de um regulador de voltagem com amplificador magnético. 9- 37 Foram apresentados os diversos ajustes na unidade, com exceção daqueles em P1. Os ajustes em P1 são realizados somente na banca- da, quando o regulador estiver sendo calibrado. O potenciômetro P1 está localizado na face fronteira central do regulador adjacente às to- madas do voltímetro. O potenciômetro pode ser ajustado, enquanto o regulador estiver instalado na aeronave, para ajustar a voltagem da barra no valor desejado. O regulador de voltagem divide-se em três partes principais: o detector de erro de vol- tagem, o pré-amplificador e o amplificador de potência. Estas três unidades operam em conjunto num circuito fechado com o enrolamento do regulador-excitador, para manter a voltagem quase constante nos terminais de saída do gerador. A função do detector de erro é detectar a voltagem gerada, compará-la com o padrão es- tabelecido e enviar o erro ao pré-amplificador. O detector constitui-se de um retificador trifási- co, um resistor variável para ajuste de voltagem e uma ponte, que consiste em duas válvulas re- ferenciais de voltagem e dois resistores. Em operação, se a voltagem do gerador estiver acima ou abaixo do seu valor normal, uma corrente fluirá num ou noutro sentido, de- pendendo da polaridade desenvolvida no circui- to em ponte. O pré-amplificador recebe um sinal de erro do detector de erro de voltagem. Com a utilização dos amplificadores magnéticos, ele eleva o sinal a um nível suficiente, a fim de a- cionar o amplificador de potência para saída máxima, com a finalidade de obter uma excita- ção adequada. O amplificador de potência fornece um sinal para o enrolamento regulador do excitador; sua intensidade depende do sinal do pré- amplificador. Isto aumentará ou reduzirá a vol- tagem do enrolamento do regulador excitador que, por seu turno, aumentará ou reduzirá a vol- tagem de saída do gerador. Transmissão de velocidade constante (CSD) do alternador Os alternadores nem sempre são ligados diretamente ao motor do avião como os gerado- res CC. Visto que diversos aparelhos elétricos que operam com corrente alternada fornecida pelos alternadores são projetados para operar numa certa voltagem e numa frequência especí- fica, a velocidade dos alternadores deve ser constante; entretanto, a velocidade de um motor de avião varia. Portanto, alguns alternadores são acio- nados pelo motor através de uma transmissão de velocidade constante (CSD), instalada entre o motor e o alternador. A descrição a seguir é a de uma trans- missão de velocidade constante (CSD = CONSTANT SPEED DRIVE) usada nos aviões BOEING 727. Os CSD’s usados nos outros avi- ões podem ser diferentes, porém o princípio básico de funcionamento é o mesmo. Cada alternador é suportado e acionado à velocidade constante, através de uma transmis- são de relação variável (CSD), acoplada ao mo- tor do avião por meio de um dispositivo de rápi- da remoção/instalação que substitui os estojos de fixação (ver a figura 9-46). O alternador é fixado ao CSD através de 12 estojos. Para remover o alternador, basta soltar suas porcas de fixação. A figura 9-46 mostra uma instalação típica de alternador e sua trans- missão. Cada transmissão (CSD) consiste essen- cialmente em duas unidades hidráulicas, tipo pistão de deslocamento axial, de cilindrada positiva, e um diferencial mecânico que efetua a função somatória de velocidades. As unidades hidráulicas apresentam as mesmas dimensões físicas, tendo uma delas uma placa de controle com inclinação variável, e a outra possui uma placa de controle com inclina- ção fixa e, consequentemente, apresenta cilin- drada fixa. As unidades hidráulicas giram indepen- dentemente e são montadas de encontro às faces opostas de uma placa fixa comum, que as inter- liga através de orifícios (ver a figura 9-47). A unidade hidráulica de cilindrada vari- ável gira numa razão fixa em relação à veloci- dade de entrada da transmissão. Como o ângulo de sua placa de controle é continuamente variável nos dois sentidos (do ângulo máximo positivo a zero e de zero ao ân- gulo máximo negativo), sua cilindrada é conti- nuamente variável de zero ao máximo nos dois sentidos. A unidade hidráulica de cilindrada fixa é acionada pelo óleo descarregado pela unidade de cilindrada variável. 9-40 Com baixa velocidade de entrada, a uni- dade de cilindrada variável atua como bomba hidráulica para fornecer fluxo à unidade de ci- lindrada fixa, que atua como motor, cuja veloci- dade é somada à velocidade de entrada através do diferencial. Em velocidade de transmissão direta, o torque é transmitido diretamente através do di- ferencial mecânico, e a unidade de cilindrada fixa não gira. A placa de controle da unidade de cilindrada variável ficará ligeiramente afastada do ângulo zero, a fim compensar perdas por vazamento. Com velocidades acima da de transmis- são direta, a placa de controle da unidade de cilindrada variável é ajustada para proporcionar cilindrada negativa. Neste caso, a pressão de trabalho é manobrada, de modo a permitir que a unidade de cilindrada fixa seja acionada pelo diferencial, e assim sua velocidade subtrai-se à velocidade de entrada. A unidade de cilindrada variável atua, então, como motor. Nesse tipo de transmissão, as unidades hidráulicas manobram apenas uma parte da potência transmitida e, portanto, seu tamanho é reduzido. Como as perdas de potên- cia nos diferenciais mecânicos são menores que nas unidades hidráulicas, a absorção de calor é baixa, o que resulta em eficiência elevada. Diferencial mecânico e unidades hidráulicas O diferencial é do tipo de engrenagens planetárias no centro, e engrenagens anulares de entrada e saída (coroas) nas extremidades, com- pletando o conjunto. As engrenagens planetárias giram em torno de seus próprios eixos, e também ao redor da linha de centro do seu suporte. O suporte das engrenagens planetárias é acionado pela engrenagem de entrada da trans- missão, assim como a unidade hidráulica de cilindrada variável. A unidade hidráulica de cilindrada fixa é acoplada hidraulicamente à unidade de cilindra- da variável e é conectada ao diferencial mecâni- co através da coroa de entrada. A coroa de saída do diferencial é acoplada à engrenagem de saída da transmissão. A velocidade constante da coroa de saída é mantida, acrescentando-se ou subtra- indo-se velocidade às engrenagens planetárias, mediante o controle da velocidade e do sentido de rotação da coroa de entrada da transmissão. O governador e as bombas são acionados pelo trem de velocidade constante. As figuras 9- 48 e 9-49 mostram esquematicamente o trem de engrenagens epicíclicas, e a relação entre o dife- rencial e o restante do conjunto de força. Diferencial mecânico O diferencial consiste em: um eixo por- tador, duas engrenagens planetárias e duas coro- as (uma de entrada e outra de saída). A razão de velocidade entre as coroas e o eixo portador é de 2:1. Em qualquer condição de rotação e car- ga, uma carga de torque é aplicada à coroa de saída pela engrenagem de saída da transmissão. O torque de entrada é fornecido pela engrena- gem de entrada, fazendo girar o eixo portador. Ver figuras 9-48 e 9-49. Figura 9-48 Diagrama esquemático das unida- des hidráulicas e do diferencial me- cânico da transmissão do alternador (CSD). 9-41 Figura 9-49 Diagrama esquemático das unida- des hidráulicas e do diferencial me- cânico da transmissão do alternador (CSD). Se não houvesse aplicação de torque sobre a coroa de entrada, ela giraria livremente, deixando parada a coroa de saída. Como a rela- ção de velocidade do eixo-portador para a coroa é de 2:1, a velocidade da coroa de entrada, nesta condição, seria o dobro da do eixo-portador. Como é desejada uma dada velocidade de saída, a coroa de entrada deverá ter sua velocidade controlada. Se a coroa de entrada tiver sua velocida- de reduzida a zero, a coroa de saída girará com o dobro da rotação do eixo-portador. Se a coroa de entrada for obrigada a girar no sentido oposto ao do eixo-portador, a coroa de saída girará com velocidade superior ao dobro da do eixo- portador. Se a coroa de entrada for impelida a gi- rar no mesmo sentido do eixo-portador, a coroa de saída girará com velocidade inferior ao dobro da do eixo-portador. Desse modo, o diferencial constitui um dispositivo somatório, controlado através da coroa de entrada, para somar ou subtrair à velo- cidade da caixa de transmissão do motor, a fim de se obter a velocidade desejada de saída. Unidade hidráulica de cilindrada variável A unidade hidráulica de cilindrada vari- ável consiste em um tambor, pistões alternati- vos, uma placa de controle de inclinação variá- vel, um cilindro e um pistão de controle. A unidade está acoplada diretamente ao motor do avião; consequentemente, a velocida- de de rotação do bloco dos pistões é sempre proporcional à velocidade de entrada, e o senti- do de rotação é sempre o mesmo. Quando a transmissão estiver operando na condição de rotação acima do normal, a uni- dade hidráulica funcionará como bomba hidráu- lica (ver figura 9-48). Para que isso se realize, o governador di- rige óleo ao pistão de controle, que posiciona a placa, de modo que a unidade possa comprimir óleo pelo bloco rotativo dos pistões. Este óleo sob alta pressão (pressão de trabalho) é dirigido para a unidade hidráulica de cilindrada fixa. À medida que a velocidade de entrada aumenta e a necessidade de aceleração diminui, o governador dirigirá menor quantidade de óleo para o cilindro de controle, até que a placa de controle fique em posição aproximadamente perpendicular em relação aos pistões. Quando isso acontecer, nenhum óleo será bombeado ou recebido pela unidade de cilindrada variável (exceto o necessário para compensar perdas devido a vazamento). Nessa condição, a transmissão estará operando em acionamento direto. Quando a transmissão estiver operando em condições de rotação abaixo da normal, a unidade de cilindrada variável funcionará como motor. Para isso, o governador retira óleo do ci- lindro de controle, posicionando a placa de con- trole, de modo a acomodar maior volume de óleo no lado de alta pressão do alojamento dos pistões; em consequência, o óleo flui da unidade de cilindrada fixa para a de cilindrada variável. Unidade hidráulica de cilindrada fixa A unidade hidráulica de cilindrada fixa consiste em um tambor, pistões alternativos e uma placa de controle de inclinação fixa. 9-42 O sentido de rotação e a velocidade de rotação da unidade de cilindrada fixa são deter- minados pelo volume de óleo bombeado, ou recebido pela unidade de cilindrada variável. Este volume de óleo é determinado pela posição angular da placa de controle e pela velocidade de rotação do bloco de pistões. Ver o ítem ante- rior “Unidade hidráulica de cilindrada variá- vel”. Quando a transmissão está operando em rotação acima do normal, a unidade de cilindra- da fixa funciona como motor hidráulico. O óleo sob alta pressão bombeado pela unidade de ci- lindrada variável atua sobre os pistões da unida- de de cilindrada fixa, fazendo girar o bloco. A rotação do bloco força a coroa de en- trada a girar no sentido oposto ao eixo-portador, e soma-se à velocidade da caixa de transmissão do motor através do diferencial, mantendo, constante a velocidade de saída. Ver o item ante- rior, “Diferencial mecânico”. Na medida em que a velocidade de en- trada aumenta, e a necessidade de somar veloci- dade à saída diminui, a unidade de cilindrada variável passa a bombear menos óleo para a unidade de cilindrada fixa, até que finalmente seu bloco de pistões pára de girar. Quando isto acontecer, a transmissão estará operando na condição “transmissão direta”. Quando a transmissão estiver operando em rotação abaixo da normal, a unidade de ci- lindrada fixa funcionará como bomba. A placa de controle da unidade de cilindrada variável será posicionada, de modo que a unidade possa receber óleo da unidade de cilindrada fixa. A unidade de cilindrada fixa passa a bombear óleo sob alta pressão para a de cilin- drada variável, com seu bloco de pistões giran- do num sentido, que permita à coroa de entrada, girar no mesmo sentido do eixo-portador, e sub- trair rotação da caixa de transmissão do motor, mantendo constante a velocidade de saída. Sistema de controle de rotação O governador é uma válvula de controle hidráulico, atuada por mola, e operada por con- trapesos. Sua finalidade é controlar o envio do óleo de carga da transmissão para o cilindro de controle (ver figura 9-47). A luva rotativa do governador é acionada pela engrenagem de saída, e por isso é sensível à velocidade de saída da transmissão. Os con- trapesos pivotados nesta luva movimentam uma válvula localizada por dentro, carregada por tensão de mola. Durante a operação estabiliza- da, a pressão de alimentação é reduzida pela válvula do governador ao valor desejado de controle. Dependendo da posição do carretel da válvula, o óleo de carga é dirigido para o pistão de controle, ou o óleo de controle é drenado para a cabeça da CSD. O governador básico possui um disposi- tivo magnético de regulagem, destinado a apli- car os sinais de correção provenientes do con- trolador de carga. Este dispositivo consiste em contrapesos de ímã permanente, e um eletroímã localizado acima dos contrapesos. A passagem de corrente contínua, de valor controlado atra- vés da bobina do eletroímã, estabelece um cam- po magnético radial entre as peças polares anu- lares e concêntricas. O sentido do campo mag- nético é ditado pela polaridade da corrente con- tínua. Os contrapesos de ímã permanente têm seu eixo magnético orientado essencialmente em ângulos retos, com o campo magnético pro- duzido pelo eletroímã. Os dois campos intersec- tam-se produzindo um torque controlável em torno do eixo geométrico dos contrapesos. Este torque produzido magneticamente associa-se ao torque centrífugo para aplicar uma reação sobre a haste da válvula. O regulador magnético permite introduzir sinais elétricos de correção à transmissão, sem peças adicionais, além das já existentes no governador (ver a fi- gura 9-50). Durante a operação normal, o governa- dor recebe óleo sob pressão, que é dirigido pela válvula atuada pelos contrapesos a um interrup- tor de pressão, mantendo abertos seus contatos elétricos (ver a figura 9-47). A válvula permite ainda, que a pressão do óleo de carga vá atuar no cilindro de controle da placa da unidade de cilindrada variável. Se a velocidade de saída da transmissão cair abaixo do limite prescrito, a tensão da mola torna-se maior que a força centrífuga dos con- trapesos, deslocando a válvula no sentido de drenar óleo do interruptor de pressão, através da carcaça do governador, para o decantador. A redução de pressão sobre o interruptor permite completar o circuito elétrico, que desliga o dis- juntor do alternador. O governador efetua três funções, das quais duas são protetoras do sistema, e a terceira é de regulação normal. 9-45 Figura 9-51 Diagrama esquemático do filtro de óleo da linha de carga e seu indicador de pressão dife- rencial. Tanto o pistão de pressão diferencial, como o botão indicador, são carregados por mola no sentido do exterior da carcaça do filtro. Quando a queda de pressão através do filtro for baixa, a mola manterá imobilizado o pistão de pressão diferencial, e o ímã mantém o botão embutido na carcaça, contrariando a ação de sua mola. Uma oscilação súbita da pressão forçará o pistão para dentro, contrariando a mola, aumen- tando a folga de ar existente entre os dois imãs. Quando a folga tornar-se suficientemen- te grande, a força magnética não mais sobrepu- jará a mola do botão indicador, e este soltará. Com isso, a folga de ar ficará ainda maior e, mesmo que o pistão de pressão diferencial re- torne à posição de pressão diferencial zero, o pistão conseguirá atrair de volta o botão. Esta característica é necessária porque o motor pode e, provavelmente, deve estar cortado quando o indicador for verificado visualmente. Os dois ímãs permanentes estão instala- dos no mecanismo com seus pólos norte orien- tados para fora ou para dentro da carcaça do filtro. No caso de desmontagem do indicador, deve-se ter o cuidado de reinstalar os ímãs nesta mesma posição. Ver figura 9-51. Quando a temperatura do óleo estiver abaixo de 80º F, uma trava de baixa temperatu- ra impede a operação do indicador, independen- temente da queda de pressão. Isso se torna ne- cessário porque o óleo limpo, quando frio, acar- reta queda de pressão elevada através do filtro, do que resultariam indicações falsas. A trava consiste em uma tira bimetálica que, quando fria, engata na sede da mola do botão indicador, e impede seu movimento independentemente do movimento do pistão. Mecanismo de desacoplamento da transmis- são do alternador O mecanismo de desacoplamento da transmissão do alternador é um dispositivo atu- ado eletricamente, que desacopla o eixo de en- trada da transmissão no caso de mau funciona- mento desta. Figura 9-52 Mecanismo de desacoplamento da transmissão do alternador. 9-46 Quando a bobina de desacoplamento é energizada pelo comando do interruptor DISCONNECT, localizado no painel do mecâ- nico de vôo (ver figura 9-50), uma haste carre- gada por mola encaixa na rosca existente no eixo de entrada (ver figura 9-52). O eixo de entrada atua como um parafu- so num furo roscado; sua rotação movimenta-o no sentido de afastar-se, desacoplando-se do eixo de transmissão do motor. Separados os engates, o eixo de trans- missão do motor passa a girar livremente sem acionar a transmissão do alternador. O reengate somente pode ser efetuado no solo, com o motor parado, puxando-se a ala- vanca de rearme até que o pino da bobina de desacoplamento encaixe no rebaixo da haste. Refrigeração da transmissão do alternador O calor produzido pela transmissão (CSD) do alternador é absorvida pelo fluido hidráulico contido na mesma, e dissipado num radiador localizado na parte inferior dianteira do motor. O óleo quente passa primeiro através de um filtro e depois segue para o radiador. Em vôo, o ar de refrigeração é captado por uma entrada existente na parte inferior da carenagem da capota do nariz do motor. No solo, com os motores funcionando em marcha- lenta, o ar é forçado a passar pelo radiador por meio de bombas de jato de ar de sangria dos motores. Se for necessário, um interruptor de emergência permite o uso das bombas de jato em vôo (ver figura 9-50). A elevação normal da temperatura do óleo ao passar pela transmissão é de cerca de 10º C com carga total em regime contínuo, com temperatura de entrada de aproximadamente 120º C nas velocidades normais de rotação. Na CSD o óleo serve como lubrificante, refrigeran- te e fluido hidráulico. Na CSD, a temperatura do óleo é regula- da por um conjunto radiador-válvula de deriva- ção. A válvula de derivação contém elementos sensíveis a temperatura, pressão e canais de derivação para regular a temperatura mínima e a pressão máxima do óleo, que passa através da colméia do radiador. O radiador e a válvula pro- porcionam um fluxo de óleo de 66 libras por minuto com queda de pressão igual ou inferior a 25 lb/pol2, e temperatura de 85º C. O fluxo nominal de ar da colméia do radiador é de 40 libras por minuto. A válvula fica completamente aberta quando a temperatura do óleo for igual ou infe- rior a 81º C, e totalmente fechada quando a temperatura for igual ou superior a 85º C. Com temperatura igual ou superior a 85º C, a válvula de segurança começa a abrir com pressão dife- rencial não inferior a 50 lb/pol2, e ficará comple- tamente aberta com pressão diferencial não su- perior a 100 lb/pol2, entre a entrada e a saída da válvula. (O alojamento da válvula é construído de maneira a facilitar a remoção e a instalação do elemento sensível). O sistema de indicação de temperatura mede e indica a diferença (delta T) entre a tem- peratura da entrada e da saída do óleo da CSD e, mediante o comando de um interruptor, a tem- peratura real do óleo de entrada. O sistema de cada CSD compreende dois bulbos de temperatura, um indicador e um inter- ruptor seletor. O sistema opera com corrente contínua de 28 volts (ver a figura 9-50) e nor- malmente está ligado para indicar a diferença entre a temperatura de entrada e a de saída do óleo. A temperatura de entrada do óleo somente pode ser lida no indicador quando se coloca na posição INLET o interruptor localizado no pai- nel do mecânico de vôo. O indicador possui duas escalas: uma indica elevação (diferença) de temperatura (RISE) e a outra a temperatura do óleo de entrada (IN). Ver a figura 9-46. SINCRONISMO DOS ALTERNADORES Dois ou mais alternadores podem ser operados em paralelo, com cada alternador con- duzindo a mesma carga. Entretanto, certos cuidados devem ser tomados, e diversas condições satisfeitas antes de ligar um alternador a uma barra com outro alternador. Figura 9-53 Indicador de sequência de fase. 9-47 A sincronização, ou paralelismo dos alternadores é semelhante a dos geradores CC em paralelo, embora existam mais problemas com relação aos alternadores. A fim de sincronizar (por em paralelo) dois ou mais alternadores à mesma barra, eles devem apresentar a mesma seqüência de fase, bem como voltagens e freqüências iguais. Os itens que se seguem constituem um guia geral para sincronizar um alternador, e li- gá-lo a um sistema de barra no qual um ou mais alternadores já estejam operando. 1- Cheque de seqüência de fase - A seqüência de fase padrão para circuito força trifásica CA é “A”, “B” e “C”. A seqüência de fase pode ser determinada observando-se duas lâmpadas indicado- ras pequenas ligadas, como mostra a fi- gura 9-53. Se uma lâmpada acender, a sequência de fase é “A”, “B”, “C”. Se a luz indicar a sequência de fase errada, deve ser feita a inversão dos dois fios do gerador que estiver entrando na barra. Pôr em pararelo, ou sincronizar dois alternadores, com a sequência de fase errada, seria o mesmo que curto- circuitar dois fios criando correntes cir- culantes perigosas e distúrbios magnéti- cos dentro do sistema alternador, o que poderia superaquecer os condutores e a- frouxar os enrolamentos da bobina. 2- Cheque de Voltagem - A voltagem do alternador a ser ligado à barra deve ser igual à voltagem da barra. Ela é ajustada por um reostato de controle localizado no painel. Este reostato controla a cor- rente da bobina do regulador de volta- gem fazendo com que o campo magnéti- co do alternador diminua ou aumente, controlando desta forma a voltagem do alternador. 3- Cheque de Frequência - A frequência de um alternador é diretamente propor- cional à sua velocidade. Isto quer dizer que a velocidade do alternador que está sendo conectado à barra deve ser igual a velocidade dos alternadores já conecta- dos. Observando-se o medidor de frequência, e ajustando-se o reostato no painel, a frequência do gerador a ser sincronizado pode ser condu- zida a um valor correto. Observando-se a lâm- pada de sincronização, mostrada na figura 9-54, e pelo ajuste fino do reostato de controle de ve- locidade, as freqüências podem ser conduzidas para uma sincronização quase exata. A lâmpada de sincronização piscará quando as duas fre- quências se aproximarem do mesmo valor; quando elas estiverem muito semelhantes, a lâmpada piscará lentamente. Quando o pisca-pisca for da ordem de um ou menos por segundo, fecha-se o interrup- tor do circuito enquanto a lâmpada estiver apa- gada e liga-se o alternador nº 2 `a barra. A lâm- pada apagada indica que não há voltagem entre a fase “A” da barra e a fase “A” do alternador a ser ligado à barra. Fechar o interruptor quando a lâmpada de sincronização estiver acesa seria o mesmo que curto-circuitar dois fios e causar sérios dis- túrbios magnéticos de voltagem dentro dos al- ternadores. Figura 9-54 Circuito de luzes de sincronização. Circuito de proteção dos alternadores É importante que os alternadores em operação sejam desligados do sistema quando ocorrerem falhas elétricas. Para que um alterna- dor seja retirado da barra quando houver pane no circuito, os disjuntores devem abrir rápida e automaticamente; caso contrário, o alternador poderia queimar. Para guarnecer de relés os disjuntores há diversos relés protetores no cir- cuito. A maioria desses relés é energizado por corrente contínua, visto que um equipamento CA similar geralmente é mais pesado e menos eficiente. A figura 9-55 mostra o circuito de controle e proteção do alternador. Incluído nele está um alternador, um contactor, um relé prote- tor de sobrecarga e um relé de proteção da cor- rente diferencial. 9-50 com um transformador de corrente do tipo “CLIP ON” fixado a um medidor de frequência do tipo lâmina vibratória; e uma luz de continu- idade não instalada. Uma unidade de banco de teste portátil fornece uma carga igual àquela usada na aero- nave para testar os alternadores, seja montado nesta ou na oficina. Uma unidade completa con- siste em cargas positivas e reativas, controladas por interruptores seletores e instrumentos insta- lados no painel de controle. Essa unidade de carga é compacta e conveniente, eliminando a dificuldade de operar grandes cargas no avião, enquanto estiver testando e ajustando os alter- nadores e equipamentos de controle. Para uma manutenção adequada num alternador é necessário que a unidade seja man- tida limpa, e que todas as ligações elétricas este- jam firmes e em bom estado. Se o alternador deixa de fornecer a vol- tagem especificada nas instruções técnicas do fabricante, primeiro testamos o voltímetro, veri- ficamos as voltagens dos outros alternadores, ou a voltagem no alternador suspeito com outro voltímetro, comparando os resultados. Se o vol- tímetro estiver em bom estado, verificamos a fiação, as escovas e a unidade de transmissão. Se esta inspeção não identificar a pane, o exci- tador pode ter perdido o seu magnetismo residu- al. O magnetismo residual é recuperado através da excitação do campo. Seguem-se as instruções do fabricante quando excitar o campo. Se, após a excitação do campo, não existir indicação de voltagem o al- ternador é substituído, pois ele provavelmente está com defeito. Limpamos a parte externa do alternador com o fluido adequado; lixamos sua- vemente a parte áspera ou picotada do comuta- dor do excitador ou do anel do coletor com a lixa 000; limpamos e lustramos com um pano limpo e seco. As escovas são verificadas perio- dicamente, inspecionando o comprimento e a condição geral. Consultamos as instruções for- necidas pelo fabricante sobre o alternador espe- cífico, a fim de obter informações sobre as es- covas corretas. Pesquisa de panes Para auxiliar a localizar, avaliar e corri- gir as panes do alternador, utilizamos o seguinte quadro: PANE CAUSA PROVÁVEL CORREÇÃO Nenhum regis- tro de volta- gem. Voltímetro com defeito. Regulador do voltímetro com defeito. Retiar e substituir o voltímetro. Substituir o regu- lador. Substituir o alternador. Baixa volta- gem. Ajuste inadequado do regulador. Ajustar regulador de voltagem. Indicação errô- nea do medidor. Ligações frouxas. Medidor com defeito. Apertar as liga- ções. Retirar e substituir o medi- dor. A voltagem cai depois de um período de operação. Regulador de voltagem não aquecido antes do ajuste. Reajustar regula- dor de voltagem. INVERSORES O inversor é usado em alguns sistemas do avião com a finalidade de transformar uma parte da força CC em CA. Esta CA é usada principalmente nos ins- trumentos, rádios, radar, iluminação e outros acessórios. Os inversores são construídos para fornecer uma corrente de 400 Hz, mas alguns são projetados para fornecer mais do que uma voltagem, por exemplo, 26 volts CA num enro- lamento e 115 volts num outro. Há dois tipos básicos de inversores: o rotativo e o estático. Qualquer tipo pode ser monofásico ou polifásico. O inversor polifásico é mais leve para a mesma potência nominal que o monofásico, mas existem complicações na distribuição da potência polifásica em manter as cargas equilibradas. Inversores rotativos Há diversos tamanhos, tipos e configura- ções de inversores rotativos. Esses inversores são essencialmente geradores CA e motores CC numa única carcaça. O campo do gerador, ou induzido, e o campo do motor, ou induzido, são montados num mesmo eixo que irá girar dentro da carcaça. Um tipo comum de inversor rotativo é o de ímã permanente. Inversor rotativo de ímã permanente O inversor de ímã permanente é compos- to de um conjunto motor CC e um gerador CA de ímã permanente. 9-51 Cada um possui um estator separado instalado dentro da mesma carcaça. O induzido do motor está montado sobre um rotor e ligado ao suprimento CC através de um conjunto cole- tor e escova. Os enrolamentos do campo do motor es- tão montados na carcaça e ligados diretamente ao suprimento CC. Um rotor de ímã permanente está mon- tado na extremidade oposta do mesmo eixo, como o induzido do motor e os enrolamentos do estator estão montados na carcaça, permitindo que a corrente alternada seja obtida do inversor sem usar escovas. A figura 9-58 mostra um diagrama da fi- ação interna para este tipo de inversor rotativo. Figura 9-58 Diagrama da fiação interna de um inversor rotativo de imã permanen- te. O rotor do gerador possui 6 pólos, mag- netizados com a finalidade de fornecer pólos alternados norte e sul ao redor de sua circunfe- rência. Quando os campos do motor e do indu- zido são excitados, o rotor começa a girar. À medida que o rotor girar, o ímã permanece gira- rá dentro das bobinas do estator CA, e o fluxo magnético desenvolvido será cortado pelos con- dutores nas bobinas do estator CA. Uma volta- gem CA será produzida nos enrolamentos cuja polaridade variará à medida que cada pólo pas- sar pelos enrolamentos. Esse tipo de inversor pode ser construído multifásico, instalando-se mais bobinas do esta- tor CA na carcaça, a fim de variar a fase ade- quadamente em cada bobina. Conforme o nome indica o inversor rota- tivo tem um induzido móvel na seção do gera- dor CA. A figura 9-59 mostra o diagrama de um inversor trifásico de induzido rotativo. O motor CC neste inversor é um motor de enrolamento misto ou COMPOUND de qua- tro pólos. As quatro bobinas de campo consistem em muitas espiras de fio fino e poucas espiras de fio grosso colocadas na parte superior. O fio fino é o campo em paralelo, ligado à fonte CC através de um filtro, e à massa atra- vés de um governador centrífugo. O fio grosso é o campo em série, o qual é ligado em série com o induzido do motor. O governador centrífugo controla a ve- locidade pela derivação(SHUNT) de um resistor que está em série com o campo em paralelo, quando o motor atingir uma certa velocidade. O alternador é um gerador CA, trifásico, de quatro pólos e ligado em estrela. A entrada de corrente contínua é forne- cida às bobinas do campo do gerador, e ligadas à massa por um regulador de voltagem de pilha de carvão. A saída é tirada pelo induzido por três anéis coletores para fornecer força trifásica. O inversor seria um inversor monofásico se ele tivesse um enrolamento de induzido e um anel coletor. A frequência desta unidade é de- terminada pela velocidade do motor e pelo nú- mero de pólos do gerador. Inversor rotativo do tipo indutor Os inversores do tipo indutor usam um rotor feito de laminações de ferro doce com estrias laterais, através da superfície, e para for- necer pólos que correspondam ao número de pólos do estator como mostrado na figura 9-60. As bobinas de campo são enroladas em um conjunto de pólos estacionários, e as bobi- nas do induzido CA sobre o outro conjunto de pólos estacionários. Quando a corrente contínua for aplicada às bobinas de campo, será produzido um campo magnético. 9-52 Figura 9-59 Diagrama da fiação interna de um inversor trifásico de induzido rotativo. Figura 9-60 Diagrama de um inversor básico do tipo indutor. O rotor gira dentro das bobinas de cam- po e, à medida que os pólos do rotor se alinham com os pólos estacionários, um caminho de bai- xa relutância do fluxo é estabelecido pelo pólo do campo, através dos pólos do rotor para o pólo do induzido CA, e através da carcaça para o pólo do campo. Neste caso, haverá uma gran- de intensidade de fluxo magnético envolvendo as bobinas CA. Quando os pólos do motor estiverem entre os pólos estacionários, haverá um caminho de alta relutância para o fluxo, consistindo prin- cipalmente em ar; então, haverá uma pequena intensidade de fluxo magnético envolvendo as bobinas CA.Este aumento e redução na densi- dade do fluxo no estator induzem uma corrente alternada nas bobinas CA. A frequência neste inversor é determina- da pelo número de pólos e pela velocidade do motor. A voltagem é controlada pela corrente do campo do estator. Um corte transversal de um inversor ro- tativo tipo indutor é visto na figura 9-61. 9-55 4- Capaz de começar a operar sob carga; 5- Operação extremamente silenciosa; e 6- Reação rápida à mudança de carga. Os inversores estáticos são comumente usados para fornecer energia para os instrumen- tos sensíveis à frequência, como giroscópio de atitude e o giroscópio direcional. Eles também fornecem energia para os indicadores e os transmissores AUTOSYN e MAGNESYN, giroscópio de razão, radar e outras aplicações a bordo. A figura 9-64 é um esquema de um sis- tema de bateria auxiliar de um pequeno avião a jato. Ela mostra a bateria como entrada para o inversor, e os circuitos de saída do inversor para vários subsistemas. MOTORES ELÉTRICOS CC A maioria dos aparelhos de uma aerona- ve, desde o motor de partida (STARTER) até o piloto automático, depende da energia mecânica fornecida pelos motores CC. Um motor CC é uma máquina rotativa que transforma a energia elétrica CC em energia mecânica. Ele consiste em duas partes princi- pais: o conjunto de campo e o conjunto rotor. O rotor é a parte móvel, na qual os fios condutores de corrente são atuados pelo campo magnético. Sempre que um fio condutor de corrente é colocado no campo de um ímã, uma força atua sobre o fio. Esta força não é de atração nem de repulsão; entretanto, ela forma ângulos retos com o fio, e também com o campo magnético criado pelo ímã. A ação da força sobre um fio conduzindo corrente colocado num campo magnético é mos- trada na figura 9-65. Um fio está colocado entre dois ímãs permanentes. As linhas de força do campo magnético estendem-se desde o pólo norte até o pólo sul. Figura 9-65 Força exercida num fio que conduz corrente. Quando não há fluxo de corrente, como no diagrama “A”, nenhuma força é exercida no fio, mas quando a corrente flui através dele, um campo magnético é criado ao redor, como mos- trado no diagrama “B”. O sentido do campo depende do sentido do fluxo de corrente. A corrente num sentido cria um campo horário ao redor do fio, e no sentido oposto, um campo anti-horário. Visto que o fio condutor produz um campo magnético, uma reação ocorre entre o campo ao redor do fio e o campo magnético entre os ímãs. Quando a corrente flui num sentido para criar um campo magnético anti-horário ao redor do fio, este campo e o campo entre os ímãs se somam ou reforçam na base do fio, porque as linhas de força estão no mesmo sentido. Na extremidade superior do fio, eles se subtraem ou neutralizam, pois, as linhas de for- ça nos dois campos estão em sentidos opostos. Assim sendo, o campo resultante na base é forte e na extremidade superior fraco. Consequentemente, o fio é empurrado para cima, como mostra o diagrama “C” da fi- gura 9-65. O fio é sempre afastado do lado onde o campo é mais forte. Se o fluxo de corrente através do fio invertesse o sentido, os dois campos aumentari- am na extremidade e diminuiriam na base. Co- mo o fio é sempre afastado do lado mais forte, o fio seria empurrado para baixo. Força entre condutores paralelos Dois fios conduzindo corrente, próximos um do outro, exercem uma força entre si devido a seus campos magnéticos. As extremidades dos dois condutores são vistas na figura 9-66. Em “A”, o fluxo de elétrons nos dois condutores está no sentido do leitor, e os cam- pos magnéticos estão no sentido horário ao re- dor dos condutores. Entre os fios, os campos se anulam por- que eles se opõem entre si. Os fios são forçados no sentido do campo mais fraco, um no sentido do outro. Esta força é denominada atração. 9-56 Figura 9-66 Campos que circundam condutores paralelos. Em “B” da figura 9-66, o fluxo de elé- trons nos dois fios está em sentido oposto. Os campos magnéticos estão, portanto, um no sen- tido horário e o outro no sentido anti-horário, como pode ser observado. Os campos reforçam- se entre os fios, e os fios são forçados no sentido do campo mais fraco, oposto um ao outro. Esta força é denominada repulsão. Resumindo: Os condutores de corrente no mes- mo sentido tendem a ser atrair; os condutores de corrente no sentido oposto tendem a se repelir. Desenvolvimento de torque Se uma bobina na qual está fluindo cor- rente é colocada num campo magnético, uma força é produzida e faz com que a bobina gire. Na bobina mostrada na figura 9-67, a corrente flui para dentro no lado “A” e para fora no lado “B”. O campo magnético ao redor de “B” está no sentido horário, e ao redor de “A”, no senti- do anti-horário. Como explicado anteriormente, será de- senvolvida uma força que forçará o lado “B” para baixo. Ao mesmo tempo, o campo dos ímãs e o campo ao redor de “A”, cuja corrente está “para dentro”, aumentará na base e diminuirá na ex- tremidade superior. Portanto, “A” movimentar- se-á para cima. A bobina, dessa forma, girará até que seu plano esteja perpendicular às linhas magnéticas entre os pólos norte e sul do ímã, como indicado na figura 9-67 pela bobina branca, em ângulos retos com a bobina preta. A tendência de uma força a produzir rotação é denominada torque. Quando o volante de direção de um carro é acionado, o torque é aplicado. Figura 9-67 Desenvolvimento do torque. O motor de avião proporciona torque à hélice. O torque é desenvolvido ainda pela rea- ção dos campos magnéticos ao redor da bobina condutora de corrente acima descrita. Este é o torque que faz com que a bobina gire. A regra da mão direita do motor pode ser usada para determinar o sentido no qual um fio condutor de corrente movimentar-se-á num campo magnético. Figura 9-68 Regra da mão direita do motor. Como ilustrado na figura 9-68, se o dedo indicador da mão direita estiver apontado no sentido do campo magnético, e o dedo médio no sentido do fluxo da corrente; o polegar indicará o sentido em que o fio condutor de corrente mo- ver-se-á. A intensidade de torque desenvolvido numa bobina depende de vários fatores: a força do campo magnético, o número de espiras na bobina e a posição desta no campo. Os ímãs são 9-57 feitos de aço especial que produz um campo forte. Figura 9-69 Torque numa bobina em diversos ângulos de rotação. Visto que existe um torque atuando em cada espira, quanto maior for o número de espi- ras na bobina maior será o torque. Numa bobina condutora de corrente con- tínua localizada num campo magnético unifor- me, o torque variará em posições sucessivas de rotação, como mostra a figura 9-69. Quando o plano da bobina estiver em paralelo com as linhas de força, o torque será zero. Quando o plano cortar as linhas de força em ângulo reto, o torque será de 100%. Nas posições intermediárias, o torque variará de zero a 100%. Motor CC básico Uma bobina de fio, através da qual a corrente flui, girará quando colocada num cam- po magnético. Esta é a base técnica que regula a construção de um motor CC. A figura 9-70 mos- tra uma bobina instalada num campo magnético onde ela pode girar. Entretanto, se a ligação dos fios da bate- ria fosse fixada permanentemente aos terminais da bobina, e se houvesse fluxo de corrente; a bobina giraria somente até que ela estivesse alinhada com o campo magnético. Então ela pararia, porque o torque na- quele ponto seria zero. Um motor, naturalmente, deve continuar a girar. É necessário, portanto, projetar um dis- positivo que inverterá a corrente na bobina exa- tamente na hora em que a bobina ficar paralela às linhas de força. Isto criará um novo torque e provocará a rotação da bobina. Se o dispositivo inversor da corrente for instalado para inverter a corrente toda vez que a bobina estiver quase parando, a bobina poderá continuar girando enquanto for desejado. Um método de fazer isto é ligar o circui- to, de modo que, à medida que a bobina girar, cada contato deixe o terminal ao qual está liga- do e passe ao terminal de polaridade oposta. Em outras palavras, os contatos das bobinas trocam de terminais continuamente enquanto a bobina gira, preservando o torque e mantendo a bobina girando. Na figura 9-70, os segmentos dos termi- nais da bobina são marcados com as letras “A” e “B”. À medida que a bobina gira, os segmen- tos se deslocam, passando sobre e fora dos ter- minais fixos ou escovas. Com este mecanismo, o sentido da cor- rente no lado da bobina, próximo ao pólo norte procurado, flui na direção do leitor, e a força atuante naquele lado da bobina faz com que ela gire para baixo. A parte do motor que transfere a corren- te de um fio para o outro é denominado coletor. Quando a bobina estiver posicionada como mostrado em “A” da figura 9-70, a corrente fluirá do terminal negativo da bateria para a escova negativa (-), para o segmento “B” do coletor, através da espira, para o segmento “A” do coletor para a escova positiva (+), e então, retorna ao terminal positivo da bateria. Pela utilização da regra da mão direita do motor, observa-se que a bobina girará no sentido anti-horário. O torque nesta posição da bobina é má- ximo, visto que o maior número de linhas de força está sendo cortado pela bobina. Quando a bobina tiver girado 90º para a posição mostrada em “B” da figura 9-70, os segmentos “A” e “B” do coletor não farão con- tato com o circuito da bateria, e nenhuma cor- rente poderá fluir através da bobina. Nesta posição, o torque alcança um valor mínimo, visto que um número mínimo de linhas de força está sendo cortado. 9-60 lelo ou SHUNT e (3) motores mistos ou COMPOUND. Eles diferem amplamente no método pe- lo qual seu campo e as bobinas do rotor estão ligados. Motor CC em série Neste tipo de motor, os enrolamentos do campo, que consistem relativamente de algumas espiras de fio grosso, são ligados em série com o enrolamento do rotor. As ilustrações do sistema e do esquema de um motor enrolado em série são mostradas na figura 9-73. A mesma corrente que flui pelo campo, flui também pelo enrolamento do rotor. Qual- quer aumento na corrente, portanto, fortalece o magnetismo do campo e do rotor. Devido à baixa resistência nos enrola- mentos, o motor enrolado em série é capaz de consumir uma grande corrente na partida. Figura 9-73 Motor CC em série. Esta corrente inicial, passando através dos enro- lamentos do campo e do rotor, produz um tor- que inicial elevado, que é a principal vantagem do motor em série. A velocidade de um motor em série de- pende da carga. Qualquer mudança na carga é acompanhada por uma mudança substancial na velocidade. Um motor em série funcionará em alta velocidade quando ele possuir uma carga leve e em baixa velocidade com uma carga pesada. Se a carga for retirada completamente, o motor poderá operar com tão alta velocidade que des- mantelará o rotor. Se o alto torque inicial for necessário, sob condições de carga pesada, os motores em série terão muitas aplicações. Eles são mais fre- quentemente usados em aviões com motor de partida e para recolher a arriar os trens de pou- so, flapes da capota e os flapes da asa. Motor CC em pararelo (SHUNT) No motor em paralelo, o enrolamento do campo é ligado em paralelo, também chamado derivação, com o enrolamento do rotor. (Ver figura 9-74). A resistência do enrolamento do campo é alta. Visto que o enrolamento do cam- po é ligado diretamente em paralelo com a fonte de alimentação, a corrente através do campo é constante. A corrente do campo não varia com a velocidade do motor como no motor em série e, portanto, o torque do motor em paralelo variará somente com a corrente através do rotor. O tor- que desenvolvido na partida é menor que o do motor em série do mesmo tamanho. A velocidade do motor em paralelo varia muito pouco com variações da carga. Quando toda a carga é retirada, ele adquire uma veloci- dade um pouco maior do que a velocidade com carga. Este motor é particularmente adequado para ser usado quando a velocidade constante for desejada, e quando um torque inicial alto não for necessário. Figura 9-74 Motor CC em paralelo (Shunt). Motor CC misto (COMPOUND) O motor misto é uma combinação dos motores em série e em paralelo. Há dois enrolamentos no campo: um en- rolamento em paralelo e um enrolamento em série. Um esquema de um motor misto é mos- trado na figura 9-75. O enrolamento em paralelo é composto de muitas espiras de fio fino, e também ligado com o enrolamento do rotor. O enrolamento em série consiste em poucas espiras de fio grosso e também está liga- do em série com o enrolamento do rotor. O tor- 9-61 que inicial é maior do que no motor em parale- lo, e menor do que no motor em série. A variação da velocidade com a carga é menor do que num motor em série e maior do que num motor em paralelo. O motor misto é usado sempre onde as características combina- das dos motores em série e em paralelo são de- sejadas. Semelhante ao gerador misto, o motor misto possui enrolamentos de campo em série e em paralelo. Figura 9-75 Motor CC misto (Compound). Devido ao campo em série, o motor mis- to acumulativo possui um torque inicial maior do que no motor em paralelo. Estes motores são usados em acionamento de máquinas, que estão sujeitas a mudanças repentinas na carga. Eles são também usados quando um torque inicial for necessário, havendo restrição ao uso de um mo- tor em série. No motor misto diferencial, um aumento na carga cria um aumento na corrente e uma redução no fluxo total neste tipo de motor. Estas duas características tendem a se autocompensar, e o resultado é uma velocidade praticamente constante. Entretanto, visto que um aumento na carga diminui a força do campo, a característica da velocidade torna-se instável. Raramente este tipo de motor é usado nos sistemas de aerona- ves. Um gráfico da variação da velocidade com variações de cargas nos vários tipos de motor CC é mostrado na figura 9-76. Força contra-eletromotriz A resistência do rotor de um motor pe- queno de 28 volts CC é muito baixa, de quase 0,1 ohm. Quando o rotor for ligado a uma fonte de 28 volts, a corrente que passa pelo rotor apa- rentemente será de I = E/R = 28/0,1 = 280 ampères. Figura 9-76 Características de carga de moto- res CC. Este alto valor de fluxo de corrente não é so- mente impraticável, mas também irracional, principalmente quando o consumo de corrente, durante a operação normal de um motor, é de aproximadamente 4 ampères. Isto é porque a corrente através do rotor do motor, durante a operação, é determinada por mais fatores do que só pela resistência ôhmica. Quando o rotor de um motor gira num campo magnético, uma voltagem é induzida em seus enrolamentos. Esta voltagem é chamada de força contra-eletromotriz, e é de sentido contrá- rio à voltagem aplicada ao motor pela fonte ex- terna. A força contra-eletromotriz se opõe à corrente que faz com que o rotor gire. A corrente que flui através do rotor, por- tanto, diminui à medida que a força contra- eletromotriz aumenta. Quanto mais rápido o rotor girar, maior será a força contra- eletromotriz. Por esta razão, um motor ligado a uma bateria pode puxar uma corrente razoavel- mente alta na partida, mas à medida que a velo- cidade do rotor aumenta, o fluxo de corrente através do rotor diminui. Numa certa velocidade, a força contra- eletromotriz pode ser somente alguns volts me- nor do que a voltagem da bateria. Sendo assim, se a carga no motor for aumentada, o motor di- minuirá a velocidade, uma força contra- eletromotriz menor será gerada e a corrente for- necida pela fonte externa aumentará. Num mo- tor misto, a força contra-eletromotriz afeta so- mente a corrente no rotor, visto que o campo é ligado em paralelo com a fonte de alimentação. A medida que o motor diminui a veloci- dade, e a força contra-eletromotriz diminui, 9-62 mais corrente flui através do rotor, mas o mag- netismo no campo é invariável. Quando o motor em série gira lentamente, a força contra- eletromotriz diminui e mais corrente flui através do campo do rotor, fortalecendo seus campos magnéticos. Devido a estas características, é mais difícil trancar um motor em série do que um motor em paralelo. Tipos de trabalho Os motores elétricos são construídos para operar sob várias condições. Alguns moto- res são usados para trabalho intermitente; outros trabalham continuamente. Os motores construídos para trabalho intermitente podem ser operados somente por curtos períodos, antes de operar novamente. Se tal motor for operado por longos pe- ríodos sob carga pesada, o motor será supera- quecido. Os motores construídos para trabalho contínuo podem operar com uma determinada potência durante longos períodos. Inversão do sentido de rotação do motor Invertendo-se o sentido do fluxo de cor- rente no rotor ou nos enrolamentos do campo, o sentido da rotação do motor pode ser invertido. Isto inverterá o magnetismo do rotor ou do campo magnético no qual o rotor gira. Se os fios que ligam o motor à fonte ex- terna forem intercambiados, o sentido da rota- ção não será invertido, visto que, trocando-se estes fios, inverte-se o magnetismo do campo e do rotor, e mantém-se o torque no mesmo senti- do que antes. Um método de inverter o sentido da ro- tação emprega dois enrolamentos de campo en- rolados em sentido oposto no mesmo pólo. Este tipo de motor é chamado motor re- versível. A figura 9-77 mostra um motor em série com um enrolamento de campo em duas seções. O interruptor tipo SPDT (unipolar de duas seções) torna possível conduzir corrente através dos dois enrolamentos. Quando o inter- ruptor for colocado na posição inferior (A), a corrente flui através do enrolamento do campo inferior, criando um pólo norte no enrolamento do campo inferior e na peça inferior, e um pólo sul na peça polar superior. Figura 9-77 Motor em série com enrolamento de campo em duas seções. Quando o interruptor for colocado na posição superior (B), a corrente fluirá através do enrolamento do campo superior, o magnetismo do campo será invertido e o rotor girará no sen- tido oposto. Alguns motores reversíveis são constitu- ídos de dois enrolamentos de campo, separados e enrolados sobre pólos alternados. O rotor nes- te motor, um motor reversível de quatro pólos, gira num sentido quando a corrente flui através dos enrolamentos de um conjunto de peça pola- res opostas, e em sentido oposto quando a cor- rente flui através do outro conjunto de enrola- mentos. Figura 9-78 Método do interruptor para inversão do sentido de rotação do motor. 9-65 cotado profundamente, com fendas ou desgaste, a tal ponto que o isolamento da mica esteja nivelado com a super- fície do coletor. 6- Inspecionar todas as fiações expostas quanto à possível evidência de aque- cimento. Substituir o motor se o iso- lamento dos fios ou enrolamentos es- tiver queimado, rachado ou esfiapado. 7- Lubrificar somente se estiver nas ins- truções do fabricante para o motor. A maioria dos motores, usados nos avi- ões atualmente, não necessita de lu- brificação durante as revisões. 8- Ajustar e lubrificar a caixa de engre- nagens, ou a unidade a qual o motor aciona, de acordo com as instruções do fabricante sobre a unidade. Quando ocorrer pane no sistema do mo- tor CC, checa-se primeiro para determinar a fonte da pane. O motor é substituído somente quando a pane for devido a um defeito nele mesmo. Na maioria dos casos, a falha de operação de um motor é provocada por um defeito no circuito elétrico externo, ou pela falha no mecanismo acionado pelo motor. Verifica-se se o circuito elétrico externo está frouxo, ou se as conexões estão sujas ou, ainda, se a conexão da fiação está inadequada. Pesquisa-se quanto a circuitos abertos, massas e curtos, sempre seguindo as instruções do fabri- cante. Se o fusível não estiver queimado, a fa- lha de operação do motor geralmente é devido a um circuito aberto. Um fusível queimado indica comumente uma massa acidental, ou um curto-circuito. A trepidação do relé-interruptor, que controla o motor, geralmente é provocada por uma bateria fraca. Quando a bateria está fraca, a voltagem de circuito aberto da bateria é suficiente para fechar o relé, mas com o grande consumo de corrente do motor, a voltagem é reduzida abaixo do nível necessário para manter o relé fechado. Quando o relé abre, a voltagem da bate- ria aumenta o suficiente para fechar o relé no- vamente. Este ciclo se repete e provoca trepida- ção, que é muito prejudicial ao relé-interruptor devido à grande intensidade da corrente, cau- sando um centelhamento que queimará os contatos. Verifica-se a unidade acionada pelo motor quanto à falha na unidade ou no mecanismo de transmissão. Se o motor for avariado como resultado de uma falha na unidade acionada, a falha deve ser corrigida antes de se instalar um motor novo. Se for confirmado que a falha é mesmo no motor (pela verificação da voltagem correta nos terminais do motor e falha na unidade acio- nada), inspeciona-se o coletor e as escovas. Um coletor sujo ou defeituoso, ou esco- vas presas podem resultar em mau contato entre as escovas e o coletor. Limpa-se o coletor, as escovas e os porta-escovas com um pano ume- decido com solvente adequado. Se as escovas estiverem danificadas ou com desgaste que reduza seu comprimento ao valor mínimo especificado, instala-se escovas novas de acordo com as instruções do fabricante do motor, Se o motor continuar com falha, ele é substituído por outro. MOTORES CA Devido as suas vantagens, muitos tipos de motores elétricos de aviação são projetados para funcionar com corrente alternada. Em ge- ral, os motores CA são mais econômicos do que os motores CC. Em muitos casos, os motores CA não usam escovas nem coletores e, portanto, o centelhamento nas escovas é evitado. Eles são muito confiáveis e necessitam de pouca manutenção. Além disso, eles são bem adaptados a aplicações de velocidade constante, e certos tipos são fabricados para que tenham, dentro de certos limites, características de velocidade va- riável. Os motores CA são projetados para ope- rar em linhas monofásicas ou polifásicas e em diversos valores de voltagem. O estudo dos motores CA é muito exten- so e nenhuma tentativa será feita para abranger toda a matéria. Somente os tipos de motores CA mais comuns aos sistemas de avião serão explicados detalhadamente. A velocidade da rotação de um motor CA depende do número de pólos e da frequên- cia da fonte de força elétrica: 9-66 rpm 120 x frequencia numero de polos = Visto que os sistemas elétricos do avião operam com 400 Hz, um motor elétrico nesta frequência opera com quase sete vezes a veloci- dade de um motor comercial de 60 Hz com o mesmo número de pólos. Devido a essa alta velocidade de rotação, os motores CA de 400 Hz são apropriados para operação de pequenos rotores de alta velocida- de, através de engrenagens de redução, levan- tando ou movimentado cargas pesadas, tais co- mo os flapes da asa, trem de pouso retrátil e partida dos motores. O motor do tipo indução de 400 Hz opera com velocidade que variam de 6.000 a 24.000 rpm. Os motores CA são classificados pela potência (Hp) de saída, voltagem de operação, corrente com carga total, velocidade, número de fases e frequência. Se os motores operam contí- nua ou intermitentemente (em pequenos interva- los), é também considerado na classificação. Tipos de motores C.A. Há dois tipos de motores CA usados nos sistemas de avião: motores de indução e moto- res síncronos. Qualquer um dos dois tipos pode ser monofásico, bifásico ou trifásico. Os motores de indução trifásicos são usados onde são requeridos grandes valores de potência. Eles operam aparelhos, tais como mo- tores de partida, flapes, trens de pouso e bombas hidráulicas. Os motores de indução monofásicos são usados para operar dispositivos, tais como tra- vas de superfícies, portas de radiadores e válvu- las de corte de óleo, nos quais a potência exigi- da é baixa. Os motores síncronos trifásicos operam com velocidades síncronas constantes, e geral- mente são usados para operar sistemas sincroni- zadores de bússolas e de hélices. Os motores síncronos monofásicos ge- ralmente são as fontes comuns de energia para operar relógios elétricos e outros instrumentos pequenos de precisão. Eles necessitam de alguns métodos auxiliares para produzirem velocidades síncronas, isto é, colocá-los em movimento. Geralmente o enrolamento de arranque consiste em um enrolamento de estator auxiliar. Motor de indução trifásico Este tipo de motor também é conhecido como motor de gaiola. Tanto os motores mono- fásicos como os motores trifásicos operam sob o princípio de um campo magnético rotativo. Um ímã do tipo ferradura, seguro sobre a agulha da bússola, é um exemplo simples do princípio do campo rotativo. A agulha assume a posição paralela ao fluxo magnético passando entre os dois pólos do ímã. Se o ímã for girado, a agulha da bússola o seguirá. Um campo mag- nético rotativo pode ser produzido por um fluxo de corrente bifásico ou trifásico, fluindo através de dois ou mais grupos de bobinas enroladas nos pólos que se projetam internamente de uma carcaça de ferro. As bobinas em cada grupo de pólos são enroladas alternadamente em sentido oposto para produzir polaridade oposta, e cada grupo é ligado a uma fase separada de voltagem. O prin- cípio de operação depende do campo magnético rotativo para produzir torque. A chave para a compreensão do motor de indução é o entendi- mento completo do campo magnético rotativo. Campo magnético rotativo A carcaça do campo mostrado em “A” da figura 9-81, possui pólos cujos enrolamentos são energizados pelas voltagens trifásicas a, b e c. Estas voltagens possuem intensidade igual, mas diferem em fase, como mostrado em “B” da figura 9-81. No instante de tempo mostrado como “0” em “B” da figura 9-81, o campo magnético resultante produzido pela aplicação das três vol- tagens tem maior intensidade na extensão do sentido do pólo 1 para o pólo 4. Sob esta condi- ção, o pólo 1 pode ser considerado como pólo norte e o pólo 4 como pólo sul. No instante de tempo mostrado como 1, o cam- po magnético resultante terá sua maior intensi- dade na extensão do sentido do pólo 2 para o pólo 5. Nesse caso, o pólo 2 é o pólo norte e o pólo 5 é o pólo sul. Assim sendo, entre o instan- te “0” e “1”, o campo magnético gira no sentido horário. No instante 2, o campo magnético resul- tante tem sua maior intensidade no sentido do pólo 3 para o pólo 6 e, o campo magnético re- sultante continua a girar no sentido horário. 9-67 No instante 3, os pólos 4 e 1 podem ser considerados como pólos norte e sul, respecti- vamente, e o campo gira ainda mais. Nos instantes posteriores, o campo mag- nético resultante gira para outras posições en- quanto se desloca no sentido horário, ocorrendo apenas uma rotação do campo em um ciclo. Se as voltagens de excitação tiverem uma frequên- cia de 60 cps, o campo magnético faz 60 rota- ções por segundo ou 3.600 rpm. Esta velocidade é conhecida como velocidade síncrona do cam- po móvel. Figura 9-81 Campo magnético rotativo produ- zido pela aplicação de voltagens trifásicas. Construção do motor de indução A parte estática de um motor de indução é chamada de estator, e o elemento rotativo é chamado de rotor. Ao invés de pólos salientes no estator, como mostrado em “A” da figura 9- 81, são usados enrolamentos distribuídos; estes enrolamentos são colocados em fendas em volta da periferia do estator. Geralmente é impossível determinar o número de pólos em um motor de indução ape- nas por inspeção visual, mas a informação pode ser obtida pela placa de identificação do motor. A placa de identificação geralmente fornece o número de pólos, e a velocidade na qual o motor foi calculado para girar. Esse valor, ou velocidade não síncrona, é um pouco menor do que a velocidade síncrona. Para determinar o número de pólos por fase no motor, divide-se 120 vezes a frequência pelo valor da velocidade, na forma de equação: P 120 x f N = onde: “P” é o número de pólos por fase “f” é a frequência em cps (Hz), “N” é a rotação especi- ficada em rpm e 120 é uma constante. O resultado será quase igual ao número de pólos por fase. Por exemplo, um motor trifá- sico com 60 ciclos, com uma rotação de 1.750 rpm. Neste caso: P = 120 x 60 1750 = = 7200 1750 4 1, Sendo assim, o motor possui 4 pólos por fase. Se o número de pólos por fase for dado na placa de identificação, a velocidade síncrona pode ser determinada, dividindo-se a frequência vezes 120 pelo número de pólos por fase. No exemplo usado acima, a velocidade síncrona é igual a 7.200 dividido por 4 ou 1.800 rpm. O rotor de um motor de indução consiste em um núcleo de ferro doce com fendas longi- tudinais ao redor de sua circunferência, onde encontram-se embutidas grandes barras de cobre ou alumínio. Estas barras estão soldadas a um anel pesado, de alta condutibilidade, em cada uma de suas extremidades. Este tipo de construção é, às vezes, chamado de gaiola; e os motores que possuem tal rotor são chamados motores de in- dução tipo “gaiola” (ver figura 9-82). Deslizamento (SLIP) do motor de indução Quando o rotor de um motor de indução estiver sujeito ao campo magnético rotativo produzido pelos enrolamentos do estator, uma voltagem será induzida nas barras longitudinais. 9-70 O deslocamento de fase entre as corren- tes nos dois enrolamentos é obtido pelo uso de capacitores ligados em série com o enrolamento de partida. Os motores com capacitor de partida têm um torque inicial comparável aos seus torques em velocidade nominal, e podem ser usados em aplicações onde a carga inicial for grande. Neste tipo, é necessário também, um interruptor cen- trífugo para desligar o enrolamento de partida quando a velocidade do rotor for de aproxima- damente 25% da velocidade nominal. Figura 9-85 Motor monofásico com capacitor de partida. Embora alguns motores de indução mo- nofásicos possuam potência nominal até dois Hps, o campo principal de aplicação é igual a 1 HP, ou menos, numa especificação de voltagem de 115 volts para os tamanhos menores, e 110 a 220 volts para os de ¼ HP e maiores. Os motores polifásicos geralmente são usados para motores com maior potência nomi- nal, pois eles possuem um torque inicial de ca- racterísticas excelentes. Sentido de rotação dos motores de indução O sentido de rotação de um motor de indução trifásico pode ser modificado pela sim- ples inversão de dois fios ligados ao motor. O mesmo efeito pode ser obtido num motor bifásico, invertendo-se as ligações para uma fase. No motor monofásico, invertendo-se as ligações para o enrolamento de partida inverter- se-á o sentido da rotação. Muitos motores mo- nofásicos construídos para aplicação geral têm provisão para se inverter rapidamente as liga- ções para o enrolamento de partida. Nada pode ser feito para que um motor de pólo sombreado inverta o sentido da rotação, porque esta é determinada pela localização físi- ca do anel de cobre maciço. Se, após a partida, uma ligação do motor trifásico for interrompida, o motor continuará a girar, mas fornecerá somente 1/3 da potência nominal. Por outro lado, um motor bifásico fun- cionará com a metade de sua potência caso uma das fases seja desligada. Nenhum dos motores citados partirão sob aquelas condições anor- mais. Motor síncrono O motor síncrono é um dos tipos princi- pais de motores CA. Exatamente como o motor de indução, o motor síncrono utiliza um campo magnético rotativo. Entretanto, o torque desen- volvido não depende da indução de correntes no rotor. De forma resumida, o princípio de ope- ração do motor síncrono é o seguinte: uma fonte polifásica de corrente alternada é aplicada aos enrolamentos do estator e é produzido um cam- po magnético rotativo. Uma corrente contínua é aplicada ao enrolamento do rotor e um outro campo magnético é produzido. O motor síncro- no é projetado e construído de forma que os dois campos reajam entre si provocando o arraste do rotor, fazendo-o girar com a mesma velocidade do campo magnético produzido pelos enrola- mentos do estator. 9-71 Uma boa compreensão da operação do motor síncrono pode ser obtida pela observação do motor simples na figura 9-86. Supondo que os pólos “A” e “B” este- jam girando no sentido horário por algum dispo- sitivo mecânico, a fim de produzir um campo magnético rotativo, eles induzem pólos de pola- ridade oposta no rotor de ferro doce, e forças de atração existem entre os pólos correspondentes norte e sul. Consequentemente, quando os pólos “A” e “B” giram, o motor é arrastado na mesma ve- locidade. Entretanto, se uma carga for aplicada ao eixo do rotor, ele se atrasará momentanea- mente em relação ao campo rotativo mas, de- pois disso, continuará a girar com o campo na mesma velocidade enquanto a carga permanecer constante. Se a carga for muito grande, o rotor sairá de sincronismo com o campo rotativo e, como resultado, não girará com a mesma velo- cidade daquele. Diz-se, então, que o motor está sobrecarregado. Figura 9-86 Ilustração do funcionamento de um motor síncrono. Tal motor mostrado na figura 9-86 nunca é usado. A idéia de utilizar meios mecânicos de rotação dos pólos é impraticável, porque seria necessário outro motor para que este trabalho fosse realizado. Além disso, esta elaboração é desnecessária porque um campo magnético rota- tivo pode ser produzido eletricamente pelo uso de voltagens CA. Neste aspecto, o motor sín- crono é semelhante ao motor de indução. O motor síncrono consiste em um enro- lamento de campo, semelhante ao estator do motor de indução. O enrolamento do estator produz um campo magnético rotativo. O rotor pode ser um ímã permanente, como nos motores síncronos monofásicos de tamanho reduzido, usados por relógios e outros pequenos equipa- mentos de precisão, ou pode ser também um eletroímã energizado por uma fonte de força DC, e alimentado através de anéis coletores nas bobinas de campo do rotor, como um alternador. Na realidade, um alternador pode ser operado como um alternador ou um motor síncrono. Visto que um motor síncrono tem um torque inicial pequeno, algumas medidas são tomadas com o intuito de produzir uma veloci- dade síncrona. O método mais comum é dar partida no motor sem carga, permitir que ele atinja a velocidade máxima, e então energizar o campo magnético. O campo magnético do rotor acompanha o campo magnético do estator, e o motor opera numa velocidade síncrona. Figura 9-87 Motor síncrono. A intensidade dos pólos induzidos no rotor, mostrado na figura 9-87, é tão pequena que não pode ser desenvolvido torque suficiente para a maioria das cargas práticas. Para evitar esta limitação na operação do motor, um enrolamento é colocado no rotor, e energizado com corrente contínua. Um reostato colocado em série com a fonte CC proporciona ao operador da máquina meios para variar a intensidade dos pólos do rotor, colocando o mo- tor sob controle de variação de carga. O motor síncrono não é um motor de partida automática.O rotor é grande e, do ponto morto, é impossível levar o campo magnético do rotor junto com o campo magnético rotativo. Por esta razão, todos os motores síncronos têm algum tipo de dispositivo de partida. 9-72 Um tipo de motor de partida simples é um outro motor, seja CA ou CC, que leva o ro- tor até aproximadamente 90% da sua velocidade síncrona. O motor de partida é então desligado, e o rotor acompanha o campo rotativo. Um outro método de partida é um enrolamento secundário do tipo “gaiola” no rotor. Este enrolamento de indução leva o rotor até uma velocidade quase síncrona e, quando a corrente contínua é ligada aos enrolamentos do rotor, este entra em sincro- nismo com o campo. O último método é o mais comumente usado. Motor em série CA Um motor em série CA é um motor mo- nofásico, mas não é um motor de indução ou síncrono. Ele é semelhante a um motor CC por- quanto possui escovas e um coletor. O motor em série CA opera em circuitos CA ou CC. Isto faz lembrar que o sentido da rotação de um motor em série CC é independen- te da polaridade da voltagem aplicada, conside- rando que as ligações do campo e do rotor per- manecem invariáveis. Assim sendo, se um motor em série CC for ligado a uma fonte CA, um torque será de- senvolvido, provocando a rotação do rotor num sentido. Entretanto, um motor em série CC não opera satisfatoriamente com alimentação CA pelas seguintes razões: 1- O fluxo alternado cria grandes dissipa- ções de correntes parasitas e histereses na parte não laminada do circuito mag- nético, provocando um aquecimento ex- cessivo e eficiência reduzida. 2- A auto-indução dos enrolamentos do campo e do rotor provoca um baixo fator de potência. 3- O fluxo alternado do campo cria eleva- das correntes nas bobinas que são curto- circuitadas pelas escovas; esta ação pro- voca grande centelhamento no coletor. Para construir um motor em série com desempenho satisfatório em CA, deverão ser feitas as seguintes modificações: 1- As perdas por correntes parasitas são reduzidas pela laminação dos pólos do campo, da carcaça e do rotor. 2- As perdas por histereses são reduzi- das, usando-se laminações de ferro- silício de alta permeabilidade do tipo transformador. 3- A reatância dos enrolamentos do campo é mantida satisfatoriamente baixa, usando-se peças polares delga- das, com poucas espiras, baixa fre- quência (geralmente 25 ciclos para motores maiores), baixa densidade de fluxo e baixa relutância (uma folga pequena). Figura 9-88 Induzido condutivamente compen- sado de motor em série. 4- A reatância do rotor é reduzida, usando- se um enrolamento de compensação em- butido nas peças polares. Se o enrola- mento de compensação estiver ligado em série como mostrado na figura 9-88, o rotor é compensado condutivamente. Se o enrolamento de compensação for pro- jetado como mostrado na figura 9-89, o rotor será compensado indutivamente. Se o motor for construído para operar em circuitos CC e CA, o enrolamento de compensação será ligado em série com o rotor. O eixo deste enrolamento será des- locado do eixo do campo principal por um ângulo de 90º. Esta adaptação é se- melhante ao enrolamento de compensa- ção usado em alguns motores e gerado- res CC para sobrepujar a reação do rotor. O enrolamento de compensação estabe- lece uma força contra-magnetomotriz,