Máquinas Elétricas I
Prof.: Samuel Bettoni
Última Aula... Processo de Conversão de Energia
Conceitos de Máquinas Elétricas
Trabalho, Energia e Potência
Força em Máquinas Elétricas
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Conversão Eletromagnética
Conversão Eletromagnética Máquinas Elétricas ( CC, Síncrona e Indução)
são usadas extensivamente para conversão eletromecânica de energia.
Nesses tipos de máquinas, a conversão da energia elétrica para a mecânica, ou vice-versa, resulta dos seguintes fenômenos eletromagnéticos: Quando um condutor se move em um campo
magnético, uma tensão será induzida no condutor. Quando um condutor conduzindo corrente é
introduzido em um campo magnético, o condutor sofre uma força mecânica.
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Conversão Eletromagnética Leis fundamentais
Tanto as máquinas de CC quanto as máquinas de CA, operam segundo os mesmos princípios básicos.
O comportamento destas máquinas é governado por algumas leis fundamentais:
Lei da indução de Faraday Leis de Kirchhoff Lei de Ampère Lei da força sobre um condutor em um campo magnético (Lei de Biot-
Savart) Lei de Lenz
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Conversão Eletromagnética Lei de Indução de Faraday
Diz que surgirá uma tensão induzida quando um condutor se movimentar em um campo magnético.
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dt
de
Conversão Eletromagnética Lei de Indução de Faraday
Se um condutor de comprimento l se move com uma velocidade v em um campo magnético B, a tensão induzida no condutor pode ser dada por:
A polaridade da tensão pode ser deduzida através da “regra da mão direita”.
Blve
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Conversão Eletromagnética Lei da Indução de Faraday
Exemplo Um condutor de 25 cm de comprimento move-se com a
velocidade de 40 cm/s perpendicularmente a um fluxo magnético cuja indução média é de 0,9 Wb/m2. Determinar a tensão instantânea gerada.
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Conversão Eletromagnética Lei de Biot-Savart
A força produzida em um condutor que conduz corrente elétrica imerso em um campo magnético é dado por:
Blif
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Figuras extraídas de [4]
Estrutura Básica de uma Máquina Elétrica
Estrutura Básica A estrutura de uma máquina elétrica tem dois
grandes componentes: Estator: parte da máquina que não se move e
normalmente é a estrutura externa de uma máquina.
Rotor: parte da máquina que se movimenta livremente e normalmente é a estrutura interna de uma máquina.
Tanto o estator quanto o rotor são feitos de material ferromagnético ( aço elétrico).
O uso desse tipo material maximiza o acoplamento magnético entre as bobinas da máquina.
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Estrutura Básica
Máquina Cilíndrica(Rotor de pólos lisos ou não-salientes)
Máquina Pólos Salientes(Rotor de pólos salientes)
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Figuras extraídas de [4]
Estrutura Básica Os condutores alocados nas ranhuras do estator e
rotor são interconectados para formarem enrolamentos.
Os enrolamentos nos quais a tensão é induzida é chamado de enrolamento de armadura.
Já os enrolamentos que passa uma corrente elétrica para produzir uma fonte de fluxo primário na máquina é chamado de enrolamento de campo.
Imãs permanentes também são utilizados para produzirem o fluxo principal em uma máquina.
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Estrutura Básica Em geral, o termo enrolamento de armadura
de uma máquina rotativa se refere a um enrolamento que conduz corrente alternada. Máquinas síncronas e de indução, os enrolamentos
de armadura se alojam na parte estacionária do máquina.
Sendo assim, também chamados de enrolamentos de estator.
Em uma máquina CC o enrolamento de armadura encontra-se na parte rotativa da máquina.
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Estrutura Básica Em geral, máquinas CC e máquinas síncronas
possuem um segundo grupo de enrolamento.
Enrolamento esse que é usado para produzir o fluxo principal da máquina.
A esse enrolamento chamamos de enrolamento de campo.
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Estrutura Básica Na máquina CC
O enrolamento de campo se encontra no estator
Na máquina síncrona O enrolamento de campo se encontra no rotor. A corrente nesse caso deve ser fornecida ao
enrolamento de campo por meio de um contato mecânico rotativo.
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Estrutura Básica – Anéis Coletores
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Correntes Parasitas Corrente de Foucault (ou ainda corrente
parasita) é o nome dado à corrente induzida em um condutor quando o fluxo magnético através de uma amostra razoavelmente grande de material condutor varia.
Para minimizar os efeitos dessa corrente, a estrutura da armadura é feita tipicamente de chapas delgadas de aço elétrico isoladas entre si.
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Referências Bibliográficas[1] Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; “Máquinas
Elétricas”, 6ª ed., Bookman, 2006.
[2] Nascimento Jr., G. C.; “Máquinas Elétricas – Teoria e Ensaios”, 4ª ed., Ed. Érica, 2011.
[3] Notas de Aula da Disciplina “Elementos de Máquinas e Motores”, Prof. Pedro Ornelas, Universidade Federal da Bahia, UFBA, 2000. {http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf}
[4] Sen, P. C.; “Principles of Electric Machines and Power Electronics”, 2ª ed., John Wiley & Sons, 1997.
[5] Artigo sobre motor elétrico disponível na Wikipédia. http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
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