Aula Prática Máquinas Elétricas e Acionamentos

Aula Prática Máquinas Elétricas e Acionamentos

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1
NOME DA DISCIPLINA: MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS
Unidade: U1_CONVERSAO_ELETROMACANICA_DE_ENERGIA
Aula: A4_DISPOSITIVOS_E_CIRCUITOS_TRANSFORMADORES
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Conhecer sobre os transformadores ideais. Saber utilizar os instrumentos de medidas. Aplicar os
conhecimentos sobre transformadores na ligação desses dispositivos.
SOLUÇÃO DIGITAL:
Laboratório Virtual Algetec
EXATAS > PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG. ELÉTRICA > POTÊNCIA: TRANSFORMADOR
– ID 976
Os Laboratórios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico
da instituição de ensino, que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e
seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da
ALGETEC. Nesta plataforma, o aluno poderá́ aprender, através de uma linguagem moderna,
todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Transformador
Atividade proposta: Analisar os esquemas elétricos e realizar a ligação e a leitura de variáveis
de tensão no secundário de um transformador.
Procedimentos para a realização da atividade:
Etapa 1: Compreendendo o experimento
Acesse o Laboratório Virtual da Algetec a partir do link disponibilizado no seu AVA>. Faça um
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tour pelos menus das barras laterais, para conhecer toda a interface da bancada e do
laboratório. Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de
sistemas e equipamentos reais. No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec, os
simuladores permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos
e sistemas elétricos, mecânicos e de outras áreas. A Figura 1 ilustra uma visão geral sobre o
laboratório.
Figura 1 – Visão geral do laboratório de transformadores.
Fonte: Algetec (2024).
Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual
e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. Caso não saiba como
manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro.
Inicie o simulador clicando no botão em destaque como o botão esquerdo do mouse, e a tela da
Figura 2 será apresentada. Observe!
Figura 2 – Tela de início para o vídeo explicativo do simulador de transformador.
Fonte: Algetec (2024).
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Observe as instruções exibidas no tutor virtual. Nesse ambiente virtual, você tem a oportunidade
de realizar experimentos práticos de forma segura e controlada, replicando situações e
configurações que encontrariam em um laboratório físico. Na Figura 3, observa-se um cenário de
teste onde o objetivo é realizar as conexões no primário de um transformador para operar em
duas tensões diferentes: 127 V e 220 V. A interface do simulador é intuitiva e interativa,
apresentando instruções claras para os alunos. Um avatar, representado por uma figura humana,
guia o estudante durante o experimento. O balão de diálogo indica a tarefa a ser realizada,
destacando que o aluno deverá fazer as ligações no primário do transformador em duas formas
distintas.
Figura 3 – Instruções para conexão do primário de um transformador no simulador Algetec.
Fonte: Algetec (2024).
Verifique o vídeo demostrando a ação e, quando compreender o funcionamento, siga para o
próximo passo clicando com o botão esquerdo do mouse na seta indicada. A Figura 4 mostra um
cenário onde o estudante está prestes a realizar a conexão do primário do transformador para
verificar a operação em diferentes tensões. A tarefa é fazer a conexão correta usando os terminais
e verificar as leituras de tensão no multímetro para garantir que a configuração esteja correta.
Esta prática ajuda a consolidar os conhecimentos teóricos sobre transformadores e sua aplicação
prática. O estudante deve conectar os terminais F1, F2 e N ao transformador conforme a tensão
desejada (127 V ou 220 V). Depois de verificar as conexões e as medições, o estudante clica no
botão de avanço (>>) para prosseguir para a próxima etapa do experimento ou para novas
instruções.
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Figura 4 – Configuração dos terminais e medição de tensão no simulador Algetec.
Fonte: Algetec (2024).
Observe o feedback da ação e, caso indique um erro, realize a ação de maneira correta.
A Figura 5 mostra um cenário onde o estudante tentou realizar a conexão do primário do
transformador, mas acabou fazendo uma ligação em curto. O simulador detectou o erro e emitiu
um aviso para evitar que o problema se repita.
Figura 5 – Correção de conexão em curto-circuito no simulador Algetec.
Fonte: Algetec (2024).
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Realize ensaios e verifique o funcionamento. Esta atividade prática tem como objetivo ensinar os
estudantes a realizar conexões seguras e corretas em transformadores, identificando e corrigindo
erros comuns, como curto-circuitos. A interação com o simulador permite um aprendizado seguro
e eficiente, onde os estudantes podem experimentar e aprender com seus erros sem risco de
danos reais.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório contendo os prints dos resultados dos acionamentos, relatando
detalhadamente o funcionamento de cada dispositivo utilizado. Sobre o transformador, responda:
1. Quais são as diferenças nas conexões do primário de um transformador quando operando
em 127 V e 220 V?
2. Como realizar a adaptação de um transformador para funcionar em uma tensão de 127 V
para uma tensão de 220 V no primário?
Checklist:
✓ Realizar a ligação do lado primário do transformador;
✓ Realizar a aferição da tensão no lado secundário;
✓ Analisar o funcionamento do sistema.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Neste experimento, você irá aprender como fazer uma conexão no primário do transformador em
127 V ou 220 V. O transformador é um dispositivo elétrico fundamental utilizado para alterar os
níveis de tensão em circuitos elétricos, permitindo que equipamentos funcionem de maneira
eficiente e segura em diferentes ambientes.
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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2
NOME DA DISCIPLINA: MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS
Unidade: U3_MAQUINAS_ELETRICAS_ROTATIVAS
Aula: A2_FLUXO_DE_POTENCIA_E_DESEMPENHO_DA_MAQUINA_DE_INDUCAO
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Conhecer sobre as ligações estrela e triângulo. Saber analisar diagramas elétricos. Aplicar os
conhecimentos sobre o fluxo de potência nos motores elétricos.
SOLUÇÃO DIGITAL:
Laboratório Virtual Algetec
EXATAS > PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG. ELÉTRICA > POTÊNCIA: MOTOR TRIFÁSICO
– 6 TERMINAIS – ID 978
Os Laboratórios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico
da instituição de ensino, que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e
seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da
ALGETEC. Nesta plataforma, o aluno poderá́ aprender, através de uma linguagem moderna,
todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Motor de indução trifásico
Atividade proposta: Analisar esquemas elétricos e realizar a ligação das bobinas de motores
de indução.
Procedimentos para a realização da atividade:
Acesse o Laboratório Virtual Algetec a partir do link disponibilizado no seu AVA. Os motores de
corrente alternada AC, também conhecidos como motores de indução ou trifásico, são os motores
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mais utilizados na indústria, quando comparados com os motores monofásicos, em função de
suas vantagens, como por exemplo: distribuição padrão em instalações por corrente alternada,
vida útil e simplicidade. Os motores trifásicos podem ter 2, 4, 6…, 12 ou mais terminais, sempre
em números pares, dependendo da quantidade de bobinas enroladas. Os mais comuns são os
de 6 e 12 terminais. Nesse simulador, você irá aprender como fazer a conexão dos cabos do
motor trifásico de 6 terminais para alimentação em 220 V e em 380 V.
Faça um tour pelos menus das barras laterais, para conhecer toda a interface da bancada e do
laboratório. Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de
sistemas e equipamentos reais. No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec, os simuladores
permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos e sistemas
elétricos, mecânicos e de outras áreas. A Figura 1 ilustra uma visão geral sobre o laboratório de
motores elétricos. Confira!
Figura 1 – Visão geral do laboratório de motores trifásicos.
Fonte: Algetec (2024).
Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual
e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. Caso não saiba como
manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro. Inicie o
simulador clicando no botão em destaque como o botão esquerdo do mouse, e a tela da Figura
2 será apresentada. Observe!
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Figura 2 – Tela de início para o video explicativo do simulador de motor trifásico de 6 terminais.
Fonte: Algetec (2024).
Observe as instruções exibidas no tutor virtual. A Figura 3 ilustra uma captura de tela do simulador
de laboratório virtual da Algetec, mostrando um ambiente prático onde o objetivo é realizar a
ligação de um motor trifásico em duas configurações distintas: 220 V e 380 V. No centro da
imagem (Figura 4), há um motor trifásico representado em azul. Este motor é o objeto principal
da atividade prática e será configurado para operar nas tensões de 220 V e 380 V. À direita do
motor, há um painel de controle com um botão verde que será utilizado para ligar e desligar o
motor durante a atividade prática. No canto superior direito, há dois cadernos de anotações com
etiquetas “220 V” e “380 V”. Estes cadernos contêm as instruções ou diagramas de conexão para
cada uma das tensões especificadas, ajudando o estudante a realizar as conexões corretas.
Figura 3 – Instruções para ligação do motor trifásico em 220 V e 380 V no simulador Algetec.
Fonte: Algetec (2024).
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Verifique o vídeo demostrando a ação e, quando compreender o funcionamento, siga para o
próximo passo clicando com o botão esquerdo do mouse na seta indicada. A Figura 4 ilustra que
o estudante realizou corretamente a ligação do motor trifásico conforme as instruções fornecidas.
O motor está operando corretamente, indicando que a configuração de ligação está adequada.
Esta atividade prática permite ao estudante aprender a realizar conexões seguras e funcionais
em motores trifásicos, entendendo como as diferentes configurações de tensão afetam o
funcionamento do motor.
Figura 4 – Motor trifásico configurado e operacional no simulador Algetec.
Fonte: Algetec (2024).
Observe o feedback da ação e, caso indique um erro, realize a ação de maneira correta. A Figura
5 é uma captura de tela do simulador de laboratório virtual da Algetec, mostrando um cenário
onde ocorreu um erro durante a configuração do motor trifásico, resultando na queima do motor.
A imagem destaca os elementos principais envolvidos na atividade prática e a mensagem de
feedback do simulador. No centro da imagem (Figura 6), está o motor trifásico representado em
azul. Devido a uma configuração incorreta, o motor foi queimado. À direita do motor, há um painel
de controle com um botão verde. Este painel é utilizado para ligar e desligar o motor. No canto
superior direito, há cadernos de anotações com etiquetas “220 V” e “380 V”. Estes cadernos
contêm as instruções ou diagramas de conexão para cada uma das tensões especificadas. O
caderno aberto indica que a configuração atual é para 220 V, sugerindo que o erro pode ter
ocorrido ao tentar operar o motor em uma configuração incorreta.
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Este feedback imediato é uma parte crucial do processo de aprendizagem, pois permite que os
estudantes identifiquem e corrijam seus erros em um ambiente seguro e controlado. O objetivo é
ensinar a importância de realizar as conexões de forma correta e compreender as consequências
de uma configuração inadequada. Ao final da atividade, o estudante deve ser capaz de configurar
corretamente o motor trifásico, garantindo sua operação segura e eficiente.
Figura 5 – Feedback do simulador após queima do motor trifásico devido a configuração
incorreta.
Fonte: Algetec (2024).
Realize ensaios e verifique o funcionamento.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório contendo os prints dos resultados dos acionamentos, relatando
detalhadamente o funcionamento de cada dispositivo utilizado.
Sobre o motor de indução, responda:
1. Quais são as cores padrão dos fios de alimentação em uma conexão trifásica de 220 V?
2. Para ligar um motor trifásico em uma tensão de 380 V, quais devem ser as medidas de
segurança a serem consideradas durante a instalação?
Checklist:
✓ Realizar a ligação para tensão 220V;
✓ Realizar a ligação para tensão 380V; e
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✓ Analisar o funcionamento do sistema.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Neste experimento, você irá aprender como fazer ligações do motor trifásico de duas formas
distintas, em 220 V e em 380 V. Além disso, irá comprender o fluxo de potência para a conversão
eletromecânica de energia em um motor de indução trifásico. Um motor de indução trifásico é um
tipo de motor elétrico que opera com corrente alternada trifásica. Ele é composto por um estator,
que possui enrolamentos trifásicos, e um rotor, que, ao girar, cria um campo magnético induzido.
Este tipo de motor é essencial na indústria devido à sua capacidade de operar de forma confiável
e eficiente, convertendo energia elétrica em energia mecânica.
Assim, você irá explorar duas configurações principais de ligação dos motores trifásicos: a ligação
em estrela (Y) e a ligação em triângulo (Δ). Na ligação em estrela (Y), as extremidades dos
enrolamentos do motor são conectadas em um ponto comum, formando um circuito de estrela.
Esta configuração é geralmente utilizada para operar em tensões mais altas, como 380 V. A
ligação em estrela permite uma distribuição equilibrada da tensão, sendo comum em motores que
precisam iniciar com uma corrente de partida reduzida. Já, na ligação em triângulo (Δ), as
extremidades dos enrolamentos são conectadas para formar um circuito fechado, semelhante a
um triângulo. Esta configuração é utilizada para operar em tensões mais baixas, como 220 V. A
ligação em triângulo proporciona uma maior corrente de partida e é adequada para aplicações
onde é necessário um torque de partida elevado.
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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3
NOME DA DISCIPLINA: MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS
Unidade: U3_MAQUINAS_ELETRICAS_ROTATIVAS
Aula: A4_GERADOR_E_MOTOR_DE_CORRENTE_CONTINUA
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Modelar e simular um motor de corrente contínua. Saber analisar o comportamento transitório do
motor de corrente contínua. Aplicar os conhecimentos sobre o motor de corrente contínua.
SOLUÇÃO DIGITAL:
Scilab
O Scilab é um software de código aberto para computação numérica, amplamente utilizado em
engenharia, ciência e matemática. Um de seus módulos mais poderosos é o Xcos, que oferece
uma plataforma gráfica para modelagem e simulação de sistemas dinâmicos. Com Xcos, os
usuários podem criar modelos utilizando diagramas de blocos, o que facilita a visualização das
interações entre os componentes do sistema. O software inclui diversas bibliotecas de blocos prédefinidos, abrangendo áreas como operações matemáticas, sinais, controle digital, componentes
elétricos e mecânicos. A interface gráfica intuitiva do Xcos permite arrastar e soltar blocos,
conectar componentes e ajustar parâmetros interativamente. Após a construção do modelo, é
possível executar simulações para analisar o comportamento do sistema ao longo do tempo, com
resultados apresentados em gráficos detalhados. Integrado completamente ao Scilab, o Xcos
aproveita as capacidades avançadas de cálculo e análise do Scilab, tornando-se uma ferramenta
essencial para a modelagem e simulação em diversas áreas da engenharia e ciência.
O download do software pode ser feito no link a seguir: https://www.scilab.org/download
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Modelagem de motor CC
Atividade proposta: Construir um modelo de um motor CC no ambiente Xcos do Scilab. O
modelo será estruturado em um diagrama de blocos que representa a função de transferência
do motor CC, incluindo os componentes e parâmetros necessários para a simulação.
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Procedimentos para a realização da atividade:
Etapa 1 – Configuração Inicial.
Abra o Scilab e inicie o Xcos. A Figura 1 mostra a tela inicial do Scilab, um software de cálculo
numérico utilizado para simulação e modelagem de sistemas dinâmicos. O Scilab é amplamente
utilizado em engenharia e outras áreas científicas para análises complexas. Na imagem (Figura
1), a interface do Scilab está aberta, exibindo o console de comandos, onde o usuário pode
interagir com o software. O prompt de comando do console contém a instrução para iniciar o
Xcos; um módulo gráfico do Scilab que permite a criação de diagramas de blocos para
simulações. A instrução “Digite xcos no prompt de comando e pressione enter” está destacada
em vermelho, indicando ao usuário como iniciar o Xcos. O Xcos é uma ferramenta poderosa para
modelagem e simulação de sistemas dinâmicos, incluindo motores de corrente contínua,
sistemas de controle e outros dispositivos eletromecânicos. Esta etapa inicial é fundamental para
configurar o ambiente de trabalho no Scilab e começar a construir o diagrama de blocos
necessário para a simulação do motor CC.
Figura 1 – Iniciando o Xcos no Scilab.
Fonte: Scilab (2024).
Crie um novo diagrama no Xcos para modelar o motor CC. A Figura 2 mostra a interface do Xcos,
um módulo do software Scilab utilizado para a criação de diagramas de blocos necessários para
a modelagem e simulação de sistemas dinâmicos, como um motor de corrente contínua (CC). À
esquerda, observa-se o “Navegador de paleta – Xcos,” que lista diversos blocos de função
comumente usados em simulações, incluindo blocos para entradas, operações matemáticas,
sistemas contínuos e discretos, entre outros. À direita, a janela principal do Xcos está aberta e
pronta para a criação de um novo diagrama. Esta tela em branco é onde o usuário arrastará e
soltará os blocos necessários para modelar o motor CC. Este processo envolve a seleção e a
interconexão de diferentes blocos funcionais que representam os componentes e a dinâmica do
motor, permitindo simular seu comportamento sob várias condições operacionais.
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Figura 2 – Criando um novo diagrama no Xcos para modelar o Motor CC.
Fonte: Scilab (2024).
Etapa 2 – Construção do Modelo.
Para construir o modelo, deve-se utilizar os seguintes dados do motor CC para a simulação; são
eles:
• Tensão terminal: 220V;
• Torque da carga: 15 N.m;
• Resistência de armadura 𝑅𝐴: 2 Ω;
• Indutância de armadura 𝐿𝐴: 0,01 H;
• Constante K: 0,32;
• Momento de inércia J=0,01 kg.m²; e
• Coeficiente de atrito B=0,01 N.m rad /s.
O modelo que você deverá simular está ilustrado na Figura 3. Esta, por sua vez, mostra um
diagrama de blocos no Xcos utilizado para a simulação do comportamento de um motor de
corrente contínua (CC). Este modelo representa a configuração que será simulada para estudar
a resposta do motor em diferentes condições de operação.
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Figura 3 – Modelo de simulação do Motor CC no Xcos.
Fonte: Scilab (2024).
Para montar esse modelo, vamos seguir alguns passos? Então, vamos lá!
Tensão terminal: insira uma fonte de tensão contínua de 220 V para representar a tensão
terminal do motor. A Figura 4 mostra as instruções e os passos necessários para montar o modelo
de simulação de um motor de corrente contínua (CC) no Xcos, utilizando o Scilab. A atividade
envolve a inserção de uma fonte de tensão contínua de 220 V para representar a tensão terminal
do motor. À esquerda, a interface do “Navegador de paleta – Xcos” exibe diversos blocos
comumente usados. O bloco “CONST_m” é destacado e selecionado para representar a fonte de
tensão constante. À direita, o diagrama de blocos do Xcos está aberto, e o bloco “CONST_m” foi
arrastado para a área de trabalho. Uma janela pop-up intitulada “Solicitação de múltiplos valores
do…” permite ao usuário definir os parâmetros do bloco. Neste caso, o valor constante foi definido
como 220 para representar uma tensão de 220 V.
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Figura 4 – Inserindo a fonte de tensão contínua de 220 V no Xcos.
Fonte: Scilab (2024).
Bloco somador: a Figura 5 mostra o processo de inserção de um bloco somador no Xcos para
modelar o motor de corrente contínua (CC). À esquerda, a interface do “Navegador de paleta –
Xcos” exibe várias categorias de blocos, com destaque para a categoria “Operações
matemáticas”. Dentro dessa categoria, o bloco “SUMMATION” é selecionado para ser adicionado
ao diagrama de blocos. À direita, o diagrama de blocos do Xcos está aberto, e o bloco
“SUMMATION” foi arrastado para a área de trabalho, sendo posicionado ao lado do bloco de
tensão contínua de 220 V inserido anteriormente.
Figura 5 – Inserindo o bloco somador no diagrama de blocos do Xcos.
Fonte: Scilab (2024).
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Circuito de Armadura: adicione um bloco de função de transferência. A Figura 6 ilustra o
processo de adição de um bloco de função de transferência no Xcos para modelar o circuito de
armadura de um motor de corrente contínua (CC). À esquerda, na interface do “Navegador de
paleta – Xcos,” a categoria “Sistema de tempo contínuo” está selecionada, exibindo blocos
relacionados a sistemas contínuos. O bloco de função de transferência 1/(1+s) é destacado para
ser adicionado ao diagrama de blocos. À direita, o diagrama de blocos do Xcos mostra o bloco
de função de transferência posicionado ao lado do bloco somador previamente inserido. Uma
janela pop-up intitulada “Solicitação de múltiplos valores do…” permite ao usuário definir os
parâmetros do bloco de função de transferência. Os parâmetros inseridos são “Numerador (n): 1”
e “Denominador (d): 2+0.01*s,” que representam a função de transferência.
Figura 6 – Adicionando o bloco de função de transferência no Xcos para modelar o circuito de
armadura.
Fonte: Scilab (2024).
Corrente de Armadura (IA): utilize um conector para ligar a saída do circuito da armadura à
constante construtiva 0.32 que multiplica a corrente de armadura para gerar o torque
eletromagnético (Tm); conforme mostra a Figura 7.
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Figura 7 – Adicionando o bloco de ganho no Xcos.
Fonte: Scilab (2024).
Torque de Carga (Tc): inclua um bloco de soma, onde o torque de carga de 15 Nm será subtraído
do torque eletromagnético.
Rotor Mecânico: adicione um bloco de função de transferência para modelar a dinâmica do rotor
mecânico.
Velocidade Mecânica (w): conecte a saída do rotor mecânico a um bloco de saída para monitorar
a velocidade mecânica do motor.
Assim, monte o sistema (diagrama de blocos) apresentado na Figura 8 a seguir.
Figura 8 – Diagrama de blocos da MCC no Xcos.
Fonte: Scilab (2024).
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Insira um clock para a base de tempo. A Figura 9 mostra o processo de inserção de um bloco de
clock no Xcos para definir a base de tempo da simulação de um motor de corrente contínua (CC).
À esquerda, no “Navegador de paleta – Xcos,” a categoria “Fontes” está selecionada, e o bloco
“CLOCK_c” é destacado para ser adicionado ao diagrama. À direita, o diagrama de blocos do
Xcos exibe o modelo completo do motor CC, com o bloco de clock adicionado à extremidade
direita do diagrama. A mensagem “Insira um clock para a base de tempo” orienta o usuário sobre
a importância de definir a base de tempo para a simulação. O bloco de clock é essencial para
controlar o tempo de execução e a sincronização dos blocos durante a simulação.
Figura 9 – Inserindo o bloco de clock no Xcos para definir a base de tempo.
Fonte: Scilab (2024).
Configure o tempo de simulação. Para isso, realize os ajustes solicitados na Figura 10.
Figura 10 – Ajuste da base de tempo de simulação.
Fonte: Scilab (2024).
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Execute a simulação e observe a resposta do motor CC. A Figura 11 mostra o exemplo de um
resultado da simulação do comportamento da velocidade mecânica. A curva no gráfico mostra
que a variável rapidamente aumenta e se estabiliza, indicando que o motor atinge um estado
estável após um curto período de tempo.
Figura 11 – Resultado da simulação (velocidade) do motor CC no Xcos.
Fonte: Scilab (2024).
Monitore a corrente de armadura (IA), o torque útil (Tm – Tc) e a velocidade mecânica (w) ao
longo do tempo.
Etapa 3: Análise dos resultados.
Registre os resultados da simulação, incluindo gráficos das variáveis monitoradas.
Analise o comportamento do motor em termos de resposta transitória e regime permanente.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório contendo os prints da tela do Xcos mostrando a configuração inicial do
diagrama de blocos e os resultados obtidos.
Sobre a modelagem do motor de corrente contínua, responda:
1. Como a variação da tensão terminal afeta a velocidade mecânica do motor CC?
2. Qual é o impacto do torque de carga na resposta do motor?
3. De que maneira os parâmetros das funções de transferência influenciam a estabilidade
e o desempenho do motor?
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Checklist:
✓ Realizar a construção do modelo;
✓ Realizar a configuração dos blocos; e
✓ Analisar o funcionamento do sistema.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Neste experimento você irá utilizar o Xcos, um módulo do software Scilab, para simular o
comportamento de um motor de corrente contínua (CC). Os motores CC são amplamente
utilizados em diversas aplicações industriais devido à sua capacidade de controle preciso de
velocidade e torque. A simulação no Xcos permite que você visualize e compreenda os princípios
fundamentais do funcionamento de um motor CC, incluindo a dinâmica de rotação, resposta a
variações de carga.
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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4
NOME DA DISCIPLINA: MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS
Unidade: U4_PRINCIPIOS_DE_ACIONAMENTOS_DE_MOTORES_ELETRICOS
Aula: A4_APLICACAO_DAS_PARTIDAS_INDIRETAS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Conhecer sobre os acionamentos de motores de indução. Analisar diagramas elétricos de
acionamentos. Aplicar os conhecimentos sobre acionamentos na implementação de partidas de
motores de indução.
SOLUÇÃO DIGITAL:
Laboratório Virtual Algetec
EXATAS > PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG. ELÉTRICA > ACIONAMENTO DE MOTORES
– ID 173
Os Laboratórios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico
da instituição de ensino, que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e
seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da
ALGETEC. Nesta plataforma, o aluno poderá́ aprender, através de uma linguagem moderna,
todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Acionamento de motores de indução
Atividade proposta: Analisar esquemas elétricos para executar o acionamento de uma partida
direta e de uma partida estrela-triângulo.
Público3
Procedimentos para a realização da atividade:
Etapa 1: Compreendendo o experimento.
Acesse o Laboratório Virtual Algetec a partr do link disponibilizado no seu AVA. Esses laboratórios
virtuais são projetados para complementar o ensino teórico com práticas simuladas, permitindo
que os estudantes realizem experimentos em um ambiente controlado e seguro. A Algetec
oferece uma ampla gama de práticas roteirizadas que seguem o plano pedagógico das
instituições de ensino, garantindo uma alta fidelidade aos experimentos realizados em
equipamentos físicos. Com isso, é possível que os alunos desenvolvam habilidades práticas e
teóricas de maneira integrada.
Faça um tour pelos menus das barras laterais, para conhecer toda a interface da bancada e do
laboratório. Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de
sistemas e equipamentos reais. No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec, os simuladores
permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos e sistemas
elétricos, mecânicos e de outras áreas. A Figura 1 ilustra uma visão geral sobre o laboratório de
acionamento de motores elétricos. Observe!
Figura 1 – Visão geral do laboratório de acionamento de motores elétricos.
Fonte: Algetec (2024).
Dos passos 1 ao 5, você vai aprender as principais interações que podem ser feitas durante a
realização dos experimentos. Estes passos vão te fornecer as informações necessárias para que
você utilize este laboratório virtual com facilidade, criando familiaridade com diversos
instrumentos de medidas elétricas. A tela inicial do experimento pode ser observada na Figura 2.
Você pode selecionar no canto superior esquerdo as opções de câmera, definindo o ponto de
vista que você terá do experimento.
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Figura 2 – Visualização geral da bancada de acionamento.
Fonte: Algetec (2024).
Dica: Durante a realização do experimento, você pode alterar entre as câmeras disponíveis para
observar melhor o circuito que você está montando.
Na parte superior direita da tela inicial do experimento, é possível visualizar os esquemáticos dos
circuitos a serem montados, a caixa de anotações e as configurações do experimento. Acesse a
opção “Esquemáticos”, conforme mostra a Figura 3.
Figura 3 – Acesso aos esquemáticos de acionamento.
Fonte: Algetec (2024).
Observe o esquemático na janela ilustrada na Figura 4. Ele mostra um dos circuitos que serão
montados durante o experimento.
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Figura 4 – Exemplo de esquemático de acionamento elétrico.
Fonte: Algetec (2024).
Dica: Existem diversos esquemáticos que serão utilizados durante a realização do experimento!
Para visualizar os outros esquemáticos disponíveis, clique com o botão esquerdo no botão
destacado em vermelho na imagem acima.
Etapa 2: Montando um acionamento de uma partida direta.
Vamos utilizar o esquemático 6 como exemplo. As conexões realizadas devem seguir o circuito
proposto. Vamos utilizar a câmera livre para montar o circuito. Neste esquemático, você pode
observar a presença do circuito de comando e do circuito de força. Você vai montar primeiro o
circuito de força, conforme a Figura 5. As ligações neste passo serão apresentadas em partes e,
ao final deste passo, será exibido o circuito completo.
Dica: Sempre verifique se as conexões que você está realizando estão de acordo com o
esquemático! Clique no botão conector da fase R da alimentação trifásica.
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Figura 5 – Montagem do circuito de potência.
Fonte: Algetec (2024).
Importante: Note que cada conector possui uma letra ou número de identificação (na imagem
acima as setas indicam as entradas dos fusíveis diazed); eles são usados para que você possa
identificar mais facilmente o conector. Nas instruções do experimento, essas identificações serão
apresentadas entre parênteses.
Observe que os conectores que podem ser conectados com a fase R da alimentação mudaram
de coloração. Essa indicação vai te ajudar na montagem do circuito.
Após clicar na fase R da alimentação, clique na entrada (1) do fusível diazed localizado mais à
esquerda, conforme mostra a Figura 6.
Público7
Figura 6 – Ligação do dispositivo de proteção.
Fonte: Algetec (2024).
Observe que um cabo de conexão está realizando a ligação entre os pontos definidos
anteriormente. Conecte a fase S da alimentação trifásica com a entrada (1) do fusível diazed do
meio. Conecte a fase T da alimentação trifásica com a entrada (1) do fusível diazed localizado
mais à direita, conforme mostra a Figura 7.
Figura 7 – Conexão trifásica dos dispositivos de proteção.
Fonte: Algetec (2024).
Público8
Observe que as conexões foram realizadas da forma esperada.
Seguindo a montagem do esquemático 6, o contator vai ser conectado ao circuito de força.
Conecte as saídas (2) dos fusíveis diazed com as entradas (1L1), (3L2) e (5L3) do contator,
conforme mostra a Figura 8.
Figura 8 – Ligação do contator.
Fonte: Algetec (2024).
Observe a Figura 8 e verifique se você realizou as conexões da forma adequada. Conecte as
saídas (2T1), (4T2) e (6T3) do contator com as entradas (1L1), (3L2) e (5L3) do relé de
sobrecarga, respectivamente; conforme mostra a Figura 9.
Público9
Figura 9 – Ligação do relé de sobrecarga.
Fonte: Algetec (2024).
Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada.
Antes de conectar o relé de sobrecarga ao motor, você deve realizar o fechamento do motor de
indução trifásico. Os fechamentos podem ser em estrela ou em delta. Você pode lembrar das
diferenças entre estrela e delta lendo o sumário teórico deste laboratório virtual.
O fechamento neste caso será em delta. Você pode seguir as instruções de ligações no módulo
do motor.
Dica: Utilize a câmera do motor para realizar estas conexões.
Conecte (V1) com (U2), (W1) com (V2) e (U1) com (W2), conforme mostra a Figura 10.
Público10
Figura 10 – Ligação das bobinas em delta.
Fonte: Algetec (2024).
Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada.
Agora você pode conectar a saída do relé de sobrecarga com o motor com fechamento em delta.
Conecte as saídas (2T1), (4T2) e (6T3) do relé de sobrecarga com (U1), (V1) e (W1) do motor,
conforme mostra a Figura 11.
Figura 11 – Ligação do relé de sobrecarga às bobinas do motor.
Fonte: Algetec (2024).
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Observe a imagem acima (Figura 11) e verifique se você realizou as conexões da forma
adequada.
A última ligação deste circuito de força é o aterramento do motor. Conecte o terra (também
conhecido como ground) da alimentação trifásica com o terra presente no módulo do motor.
Perceba que o cabo de ligação do terra é verde. A ligação completa do circuito de força presente
no esquemático 6 pode ser visto na Figura 12.
Figura 12 – Finalização do circuito de comando.
Fonte: Algetec (2024).
Realizando a montagem do diagrama de comando, o circuito do esquemático 6 está pronto e o
motor de indução trifásico poderá ser operado utilizando os botões do laboratório virtual.
As ligações neste passo serão apresentadas em partes. Então, ao final deste passo será exibido
o circuito completo. Conecte as fases R e S da alimentação trifásica com as entradas do disjuntor
bipolar, conforme mostra a Figura 13.
Público12
Figura 13 – Conexão da alimentação trifásica com as entradas do disjuntor bipolar.
Fonte: Algetec (2024).
Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada. No
esquemático 6 você pode observar 3 ramos entre as saídas do disjuntor. Você vai realizar a
montagem desses ramos da esquerda para a direita. O primeiro ramo é onde estão localizados
os botões de acionamento e a bobina do contator, enquanto nos outros dois ramos você pode
encontrar as lâmpadas de sinalização que são acionadas quando certas condições ocorrem no
circuito de acionamento do motor.
Conecte a saída da esquerda (fase R protegida) do disjuntor com a entrada (1) do botão de
emergência. Conecte a saída (2) do botão de emergência com a entrada (1) do botão desliga.
Conecte a saída (2) de botão desliga com a entrada (1) do botão liga, conforme mostra a Figura
14.
Público13
Figura 14 – Ligações do circuito de comando.
Fonte: Algetec (2024).
Observe a imagem acima e verifique se você realizou as conexões da forma adequada.
Conecte a saída (2) do botão liga com a entrada (95NC) do relé de sobrecarga. Conecte a saída
(96NC) do relé de sobrecarga com a entrada (A1) do contator. Conecte a saída (A2) do contator
com a saída da direita (fase S protegida) do disjuntor, conforme mostra a Figura 15.
Público14
Figura 15 – Conexão do contato auxiliar do relé de sobrecarga.
Fonte: Algetec (2024).
Para concluir as ligações do primeiro ramo, é necessário realizar a conexão do contato selo.
Faça a ligação entre o contato (13NO) do contator com a entrada (1) do botão liga.
Faça a ligação entre o contato (14NO) do contator com a saída (2) do botão liga.
Desta forma o primeiro ramo foi conectado!
Agora você vai realizar a montagem do segundo e terceiro ramos. No segundo ramo é utilizada
a lâmpada de sinalização h0, esta lâmpada permanecerá acionada enquanto o motor estiver em
funcionamento. Já no terceiro ramo, é utilizada a lâmpada de sinalização h1, esta lâmpada
permanecerá acionada enquanto o relé de sobrecarga estiver atuando. Diante destas
informações, é necessário seguir as seguintes etapas:
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• Faça a ligação da saída da esquerda (fase R protegida) do disjuntor com o contato (53NO)
do contator.
• Faça a ligação do contato (54NO) do contator com a entrada (1) da lâmpada de
sinalização (h0).
• Faça a ligação da saída (2) da lâmpada de sinalização (h0) com a saída da direita (fase
S protegida) do disjuntor.
• Faça a ligação da saída da esquerda (fase R protegida) do disjuntor com o contato (97NO)
do relé de sobrecarga.
• Faça a ligação do contato (98NO) do relé de sobrecarga com a entrada (1) da lâmpada
de sinalização (h1).
• Faça a ligação saída (2) da lâmpada de sinalização (h1) com a saída da direita (fase S
protegida) do disjuntor.
Agora que você conseguiu realizar a montagem tanto do diagrama de força quanto do diagrama
de comando, você pode concluir a montagem do circuito de acionamento do motor.
A montagem completa seguindo o esquemático 6 pode ser visto na Figura 16. Este circuito é
amplamente utilizado para realizar o acionamento de motores de indução trifásicos na indústria.
Com ele, você poderá dar a partida do motor por um botão liga e desativar o motor por um botão
desliga. Além disso, é utilizado o botão de emergência que interrompe o circuito caso o operador
detecte alguma anomalia durante a operação do motor. Tanto no circuito de comando quanto no
circuito de força estão presentes dispositivos de proteção que são utilizados no ambiente
industrial.
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Figura 16 – Circuito final para partida direta.
Fonte: Algetec (2024).
Etapa 3: Montando um acionamento de uma partida estrela-triângulo.
Nessa etapa será utilizado o esquemático 7. Conecte o terminal R do módulo 2 ao terminal 1 do
fusível NH 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre os terminais, conforme mostra a
Figura 17. Conecte o terminal S e T aos terminais 1 dos fusíveis NH 2 e 3, respectivamente.
Conecte o terminal 2 do fusível NH 1 ao terminal 1L1 do contator 1.
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Figura 17 – Ligação dos fusíveis NH.
Fonte: Algetec (2024).
Conecte os terminais 2 dos fusíveis 2 e 3 aos terminais 3L2 e 5L3 do contator 1, respectivamente.
Conecte o terminal 2T1 do contator 1 ao terminal 1L1 do contator 3. Conecte os terminais 4T2 e
6T3 do contator 1 aos terminais 3L2 e 5L3 do contator 3, respectivamente. Conecte o terminal
2T1 do contator 1 ao terminal 1L1 do relé de sobrecarga. Conecte os terminais 4T2 e 6T3 do
contator 1 aos terminais 3L2 e 5L3 do relé de sobrecarga, respectivamente. Conecte os terminais
2T1, 4T2 e 6T3 do relé de sobrecarga aos terminais U1, V1 e W1 do motor, respectivamente;
conforme mostra a Figura 18.
Figura 18 – Ligação do circuito de potência ao motor.
Fonte: Algetec (2024).
Público18
Conecte o terminal U2 do motor no terminal 4T2 do contator 3, conforme mostra a Figura 19.
Figura 19 – Conexão das bobinas do motor.
Fonte: Algetec (2024).
Conecte os terminais V2 e W2 do motor nos terminais 6T3 e 2T1 do contator 3, respectivamente.
Realize o aterramento do motor conectando o fio-terra do módulo 2 com o fio-terra do motor.
Conecte os terminais 2T1, 4T2 e 6T3 do contator 3 nos mesmos terminais do contator 2. Conecte
o terminal 1L1 do contator 2 nos terminais 3L2 e 5L3 do mesmo contator; de acordo com a Figura
20.
Figura 20 – Montagem do circuito de potência.
Fonte: Algetec (2024).
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Monte o circuito de comando. Para isso, siga o esquema de ligação de potência e comando e
obtenha o acionamento estrela-triângulo da Figura 21.
Figura 21 – Circuito final para partida estrela-triângulo.
Fonte: Algetec (2024).
Realize ensaios e verifique o funcionamento.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório contendo os prints dos resultados dos acionamentos, relatando
detalhadamente o funcionamento de cada dispositivo utilizado.
Sobre o acionamento estrela-triângulo, responda:
1. Qual é a principal vantagem de utilizar o método de acionamento estrela-triângulo em
motores de indução trifásicos, e como ele contribui para a redução da corrente de partida?
2. Quais são os critérios técnicos e as condições operacionais que determinam a escolha entre
um acionamento estrela-triângulo e outros métodos de partida, como o uso de soft starters ou
inversores de frequência?
3. Como a transição de estrela para triângulo é gerenciada em um sistema de controle
automatizado, e quais são os possíveis problemas que podem surgir durante essa transição?
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Checklist:
✓ Realizar a montagem do circuito de força (potência) da partida direta;
✓ Realizar a montagem do circuito de comando da partida direta;
✓ Analisar o funcionamento do sistema de acionamento;
✓ Realizar a montagem do circuito de força (potência) da partida estrela-triângulo;
✓ Realizar a montagem do circuito de comando da partida estrela-triângulo; e
✓ Analisar o funcionamento do sistema de acionamento.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Neste experimento, você vai fazer a montagem e análise de circuitos utilizados no ambiente
industrial, verificando o funcionamento dos principais componentes envolvidos no acionamento
de um motor de indução em estrela-triângulo. Este método de partida é amplamente utilizado
devido à sua eficiência em reduzir a corrente de partida e minimizar o impacto nas redes elétricas.
Dentre os componentes principais que serão utilizados, podemos destacar: contatores
(dispositivos de comutação que permitem a conexão e desconexão dos enrolamentos do motor
entre as configurações estrela e triângulo), relés de sobrecarga (protegem o motor contra
correntes excessivas que podem causar danos) e temporizadores (controlam o tempo durante o
qual o motor permanece na configuração estrela antes de mudar para triângulo).