Relatório de Aula Prática Conversão Eletromagnética de Energia e Máquinas Elétricas

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

NOME DA DISCIPLINA: CONVERSÃO ELETROMAGNÉTICA DE ENERGIA E MÁQUINAS ELÉTRICAS

Unidade: U1_CONVERSAO_ELETROMECANICA
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 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).

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.

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).

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.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

NOME DA DISCIPLINA: CONVERSÃO ELETROMAGNÉTICA DE ENERGIA E MÁQUINAS ELÉTRICAS

Unidade: U2_INTRODUCAO_AS_MAQUINAS_ELETRICAS_ROTATIVAS
Aula: A3_MAQUINAS_ASSINCRONAS_DE_CORRENTE_ALTERNADA

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 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!

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).

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.

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
• ✓ 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.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

NOME DA DISCIPLINA: CONVERSÃO ELETROMAGNÉTICA DE ENERGIA E MÁQUINAS ELÉTRICAS

Unidade: U3_MAQUINAS_DE_CORRENTE_CONTINUA
Aula: A4_CONTROLE_DE_VELOCIDADE_DE_MAQUINAS_CC

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 pré-definidos, 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.

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.

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.

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.

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).

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.

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).

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).

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?

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.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

NOME DA DISCIPLINA: CONVERSÃO ELETROMAGNÉTICA DE ENERGIA E MÁQUINAS ELÉTRICAS

Unidade: U4_MAQUINAS_DE_INDUCAO
Aula: A4_CONTROLE_DE_VELOCIDADE_EM_MAQUINAS_DE_INDUCAO

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

Observar os parâmetros do motor quando se utiliza a partida direta.

SOLUÇÃO DIGITAL:

Laboratório Virtual Algetec

EXATAS > PRÁTICAS ESPECÍFICAS DE ENG. ELÉTRICA > POTÊNCIA: ACIONAMENTOS E PARÂMETROS DE GERAÇÃO – ID 176

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

Desempenho de um motor de indução em regime transitório

Atividade proposta: simular a partida direta de um motor de indução trifásico, avaliando os seu parâmetros de funcionamento em resposta transitória e permanente.

Procedimentos para a realização da atividade:

Acesse o Laboratório Virtual da Algetec a partir do link disponibilizado no seu AVA. 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.

Para essa prática iremos montar o Esquemático 1 presente no simulador. Para acessá-lo, basta clicar no botão ‘Esquemáticos’, em destaque na Figura 1. A seguir estão detalhados os passos para a montagem e configuração do experimento no simulador.

Figura 1 – Visão geral do experimento.

Fonte: Algetec (2026).

Inicialmente, é necessário conectar a alimentação trifásica ao multimedidor. Para isso, visualize a visão frontal clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Visão frontal” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Se preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+2”.

Figura 2 – Acessando a Visão Frontal.

Fonte: Algetec (2026).

Selecione o terminal R clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele. Em seguida, faça a conexão clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o terminar L1.

Figura 3 – Conexão da fase R ao multimedidor.

Fonte: Algetec (2026).

Repita o passo anterior para os terminais “S” e “T” e os terminais L2 e L3 do multimedidor o que foi feito anteriormente.

Figura 4 – Conexão das fases S e T ao multimedidor.

Fonte: Algetec (2026).

Se preferir, altere a visualização para o modo didático clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão com o nome “Visual clássico”.

Figura 5 – Visual clássico da simulação.

Fonte: Algetec (2026).

Agora, você precisa realizar a conexão do multimedidor ao motor trifásico. Inicialmente, realize a conexão do multimedidor clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o terminal L1’ do multimedidor.

Figura 6 – Iniciando a conexão do multimedidor ao motor.

Fonte: Algetec (2026).

Visualize o conjunto motor gerador clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a câmera com o nome “Conjunto gerador motor”. ou utilize o atalho “Alt+4”.

Figura 7 – Acessando a visualização do motor.

Fonte: Algetec (2026).

Realize a conexão de L1’ com U1 clicando com o botão esquerdo do mouse no terminal U1.

Figura 8 – Conectando o multimedidor ao motor.

Fonte: Algetec (2026).

Repita o procedimento anterior para as conexões L2’ e V1, L3’ e W1 seguindo os mesmos passos vistos anteriormente.

Figura 9 – Finalizando a conexão do multimedidor ao motor.

Fonte: Algetec (2026).

Feitas as conexões do multimedidor, é necessário realizar o fechamento em triângulo do motor. Na visão do Conjunto gerador motor, conecte o terminal V1 do motor no terminal U2 clicando com o botão esquerdo do mouse nos terminais.

Figura 10 – Executando o fechamento do motor.

Fonte: Algetec (2026).

Repita o procedimento anterior para as conexões W1 em V2 e U1 em W2.

Figura 11 – Finalizando o fechamento do motor.

Fonte: Algetec (2026).

Para finalizar a montagem do experimento, é necessário realizar o aterramento do motor. Para tanto, conecte o terminal “terra” da bancada ao terminal “terra” do motor clicando com o botão esquerdo do mouse o terminal terra do motor.

Figura 12 – Iniciando a conexão de aterramento.

Fonte: Algetec (2026).

Alterne para a Visão frontal do experimento (Alt+2) e complete a conexão clicando com o botão esquerdo do mouse no “terra” da bancada.

Figura 13 – Finalizando a conexão de aterramento.

Fonte: Algetec (2026).

Com todas as ligações realizadas, você deve energizar a bancada para realizar a simulação. Inicialmente, Visualize a visão lateral clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a câmera com o nome “Visão lateral” ou utilize o atalho “Alt+3”.

Figura 14 – Acessando a visão lateral.

Fonte: Algetec (2026).

Acione o dispositivo DR clicando com o botão esquerdo do mouse na alavanca vermelha, protegendo a bancada e permitindo que ela seja energizada.

Figura 15 – Energizando a bancada.

Fonte: Algetec (2026).

Com a bancada energizada, retorne a Visão frontal (Alt+2) e ligue a proteção clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão verde localizado no painel frontal.

Figura 16 – Ligando a proteção.

Fonte: Algetec (2026).

Ligue o contator clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “Liga” localizado no painel frontal.

Figura 17 – Ligando o contator.

Fonte: Algetec (2026).

Inicie a coleta de dados no multimedidor clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele. Com isso, será aberto com um pop-up com o multimedidor, facilitando a visualização dos dados.

Figura 18 – Acessando o multimedidor.

Fonte: Algetec (2026).

O multimedidor possui alguns botões que permitem ajustar a informação que deseja visualizar. Os botões com as setas para cima e para baixo, alternam a visualização dos dados do sistema trifásico que alimenta o motor, entre tensão de linha, tensão de fase e corrente de linha. O botão com a seta a esquerda alterna a visualização entre os dados trifásicos e as medidas de frequência e velocidade de rotação.

Figura 19 – Multimedidor.

Fonte: Algetec (2026).

Avaliando os resultados:

Entregar um relatório contendo os prints dos resultados da simulação, mostrando cada uma das diferentes telas que podem ser exibidas pelo multimedidor com a simulação em operação. Adicionalmente, responda:

1. Verifique os parâmetros exibidos no multimedidor no momento da partida do gerador. Algum deles sofreu variações significativas nos primeiros segundos após a partida do motor? Caso algum parâmetro tenha sofrido variação, justifique este comportamento.

Checklist:

• ✓ Acesse o simulador
• ✓ Conecte a alimentação trifásica ao multimedidor
• ✓ Conecte o multimedidor ao motor trifásico
• ✓ Realize o fechamento do motor
• ✓ Realize o aterramento do motor
• ✓ Energize a bancada
• ✓ Analise os dados de simulação

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:

Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de entender como funciona o circuito de comando e de força de um contator, percebendo as possíveis aplicações desse tipo de equipamentos em instalações elétricas e observar a corrente de pico ocasionada pela partida direta do motor, entendendo que esse tipo de partida ocasiona uma variação abrupta na corrente e torque no momento do acionamento.

Tais conceitos são importantes pois as máquinas rotativas são essenciais para o mundo moderno. Elas são responsáveis pela conversão de energia elétrica em energia mecânica nos motores elétricos e da energia mecânica em energia elétrica nos geradores elétricos. No Brasil, aproximadamente 40,7% da energia elétrica gerada é destinada para os diversos setores industriais, sendo que quase metade dessa energia é destinada a motores.