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Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni. Última Aula... Processo de Conversão de Energia Conceitos de Máquinas Elétricas Trabalho, Energia e Potência.

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1 Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni

2 Última Aula... Processo de Conversão de Energia Conceitos de Máquinas Elétricas Trabalho, Energia e Potência Força em Máquinas Elétricas Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

3 Conversão Eletromagnética

4 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

5 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 Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

6 Conversão Eletromagnética Lei de Indução de Faraday Diz que surgirá uma tensão induzida quando um condutor se movimentar em um campo magnético. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

7 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

8 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

9 Conversão Eletromagnética Lei de Biot-Savart A força produzida em um condutor que conduz corrente elétrica imerso em um campo magnético é dado por: Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2 Figuras extraídas de [4]

10 Estrutura Básica de uma Máquina Elétrica

11 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

12 Estrutura Básica Máquina Cilíndrica (Rotor de pólos lisos ou não-salientes) Máquina Pólos Salientes (Rotor de pólos salientes) Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2 Figuras extraídas de [4]

13 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

14 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

15 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

16 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

17 Estrutura Básica – Anéis Coletores Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

18 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. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

19 Referências Bibliográficas [1] Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; Máquinas Elétricas, 6ª ed., Bookman, [2] Nascimento Jr., G. C.; Máquinas Elétricas – Teoria e Ensaios, 4ª ed., Ed. Érica, [3] Notas de Aula da Disciplina Elementos de Máquinas e Motores, Prof. Pedro Ornelas, Universidade Federal da Bahia, UFBA, {http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf}http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf [4] Sen, P. C.; Principles of Electric Machines and Power Electronics, 2ª ed., John Wiley & Sons, [5] Artigo sobre motor elétrico disponível na Wikipédia. Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2


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