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EXCITAÇÃO INDEPENDENTE Máquinas Elétricas Universo do motores: SPLIT - PHASE GAIOLA DE ESQUILO CAP. PARTIDA ASSÍNCRONO CAP. PERMANENTE ROTOR CAP. 2 VALORES MONOFÁSICO BOBINADO PÓLOS SOMBREADOS SÍNCRONO MOTOR C.A. REPULSÃO UNIVERSAL ASSÍNCRONO RELUTÂNCIA HISTERESE TRIFÁSICO SÍNCRONO DE GAIOLA Já pensaram como seria a vida sem os motores elétricos? Citar exemplos de uso: Geladeira, Liquidificadores, máquina de lavar, Ar-condicionados, irrigação, bombeamento DE ANÉIS EXCITAÇÃO SÉRIE IMÃ PERMANENTE MOTOR C.C. EXCITAÇÃO INDEPENDENTE PÓLOS SALIENTES EXCITAÇÃO COMPOUND PÓLOS LISOS IMÃ PERMANENTE 09/04/2017 2 2

Motores CC Histórico; Aspectos construtivos; Princípio de funcionamento. Geradores de Corrente Contínua (CC) Princípio da geração da tensão elétrica; Partes construtivas das Máquinas de Corrente Contínua, e suas funções; Características e funcionamento dos Geradores de Corrente Contínua; 09/04/2017 3 3

Linha de Produção Industrial Ilustração de eletrodomésticos Motores CC Qual a importância dos motores elétricos? Definição: Linha de Produção Industrial Ilustração de eletrodomésticos Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. Já pensaram como seria a vida sem os motores elétricos? Citar exemplos de uso: Geladeira, Liquidificadores, máquina de lavar, Ar-condicionados, irrigação, bombeamento Fonte: http://www.libertyseguros.com.br Acessado em 30/08/2013 Fonte: http://www.imoveis.culturamix.com Acessado em 30/08/2013 09/04/2017 4 4

Comparativo peso/potência Evolução As pesquisas continuaram, e consequentemente houve uma grande evolução dos motores: Comparativo peso/potência Condutores esmaltados em vez dos isolados com tecido de fibra de vidro. Fonte: http://dc101.4shared.com Acessado em 30/08/2013 09/04/2017 5 5

Gerador da Hidrelétrica de Itaipú Máquinas de Corrente Contínua Importância das máquinas elétricas: Definição: Gerador da Hidrelétrica de Itaipú É uma máquina elétrica girante, capaz de converter energia mecânica em energia elétrica (gerador), ou energia elétrica em energia mecânica (motor). Motor alimentado por uma fonte de elétrica e o gerador por uma fonte Mecânica Falar da dificuldade que seria transportar a energia das quedas d’agua Próximo slide, inserir curiosidade: bicicleta com dínamo Fonte: http://www.jie.itaipu.gov.br, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 6 6

Máquina de Hippolyte Pixii Histórico Considerado o primeiro gerador elétrico, a máquina de Pixii foi construída em 1832, a partir dos princípios descobertos por Michael Faraday. Máquina de Hippolyte Pixii Hippolyte Pixii Fonte: http://www.dee.ufrj.br, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 7 7

Fonte: http://www.dee.ufrj.br, Histórico No ano de 1886, o cientista alemão Werner Von Siemens (1816 a 1892) inventou o primeiro gerador de corrente contínua de grande porte. Werner Von Siemens Gerador de Siemens Iluminação de Praças públicas Fonte: http://www.dee.ufrj.br, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 8 8

Ilustração do movimento dos elétrons Tensão e corrente elétrica Tensão elétrica; Diferença de potencial elétrico entre dois pontos; Força que impulsiona os elétrons; Corrente elétrica; Quantidade de carga elétrica que passa por um condutor em um intervalo de tempo; Quantidade de elétrons que passam pelo condutor; Ilustração do movimento dos elétrons Diferença de potencial, conhecida como tensão elétrica, que é a força que impulsiona os elétrons. Corrente elétrica, nada mais é que a quantidade de elétrons conduzidos por um condutor. Fonte: http://www.fisicaprofronaldoramos.blogspot.com, acessado em 30/08/2013 Fonte: http://www.efisica.if.usp.br, acessado em 30/08/2013 Fonte: http://www.dreaminc.com.br, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 9 9

Fonte: http://www.solar-power-made-affordable.com, Lei de Faraday Michael Faraday Havendo movimento relativo entre um condutor de eletricidade e um campo magnético, surgirá uma diferença de potencial nesse condutor (Tensão induzida). Antes do inglês Michael Faraday, a energia só era gerada através de processos químicos, e em 1831 ele descobriu a possibilidade de intercâmbio entre a energia elétrica e a mecânica Fonte: http://www.solar-power-made-affordable.com, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 10 10

Ilustração da Lei de Faraday Emedia = Tensão média gerada em uma espira Φ = número de linhas de força que concatenam a espira t = tempo que as linhas levam p ser concatenadas 10-8 = número de linhas que uma espira deve concatenar em 1 segundo p gerar 1 volt Fonte: http://www.efisica.if.usp.br Acessado em 30/08/2013 09/04/2017 11 11

Ilustração da Lei da Indução Eletromagnética Lei de Faraday Emedia = Tensão média gerada em uma espira Φ = número de linhas de força que concatenam a espira t = tempo que as linhas levam p ser concatenadas 10-8 = número de linhas que uma espira deve concatenar em 1 segundo p gerar 1 volt Ilustração da Lei da Indução Eletromagnética Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 12 12

Fonte: http://www. biography.com, Regra de Fleming John Ambrose Fleming O sentido da tensão induzida em um condutor que está se movendo em relação a um campo, pode ser representado pela regra da mão direita. John Ambrose Fleming Determinou o sentido da força eletromotriz induzida Fonte: http://www. biography.com, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 13 13

Regra de Fleming John Ambrose Fleming Determinou o sentido da força eletromotriz induzida Ilustração da regra da mão direita, de Fleming Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 14 14

Fonte: http://www.objetoseducacionais2.mec.gov.br, Lei de Lenz Heinrich Lenz O sentido da tensão induzida em um condutor que está se movendo em relação a um campo, pode ser representado pela regra da mão direita. Heinrich Lenz Fonte: http://www.objetoseducacionais2.mec.gov.br, acessado em 30/08/2013 09/04/2017 15 15

Ilustração da Lei de Lenz Heinrich Lenz Fonte: http://www.educacao.uol.com.br 09/04/2017 16 16

Ilustração da Lei de Lenz Heinrich Lenz Fonte: http://www.educacao.uol.com.br 09/04/2017 17 17

Ilustração da Lei de Lenz Heinrich Lenz Ilustração da Lei de Lenz Fonte: http://www. geocities.ws 09/04/2017 18 18

Lei de Lenz 09/04/2017 19

Ilustração da Lei de Lenz O campo magnético produzido pela corrente induzida circulante, tende a se opor à variação do campo magnético que a produziu. Ilustração da Lei de Lenz Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 20 20

Prova da regra da mão direita, de Fleming, através da Lei de Lenz Gerador Elementar Prova da regra da mão direita, de Fleming, através da Lei de Lenz Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 21 21

Gerador Elementar 09/04/2017 22

Gerador Elementar 09/04/2017 23

Gerador Elementar Exemplo: Considere um condutor singelo de 18 polegadas de comprimento, é movido por uma força mecânica, submetido a um campo magnético uniforme de 50.000 linhas/pol², e velocidade de 3.600 pés/min. A)Considere ângulo do condutor em relação ao campo 0°, 75° e 90°. A 0°=6,48 V , 75°=6,25 V e 90°= 0 V 09/04/2017 24 24

Gerador bipolar com comutador de dois seguimentos Gerador Elementar Gerador de uma espira. Gerador bipolar com comutador de dois seguimentos Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 25

Gerador bipolar com comutador de dois seguimentos Gerador Elementar Gerador de uma bobina. Gerador bipolar com comutador de dois seguimentos Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 26

Animação do gerador elementar Como funciona um gerador? Animação do gerador elementar Fonte: http://www.blog14afm.blogspot.com Acessado em 30/09/2013 09/04/2017 27 27

Efeito de quatro condutores sobre a forma de onda Gerador Elementar Gerador de duas bobinas. Efeito de quatro condutores sobre a forma de onda Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 28

Partes de uma máquina CC Pólos; Estacionários; Gerar o campo eletromagnético; Armadura; Girante; Gerar a tensão elétrica a partir do campo eletromagnético; Carcaça; Suporte de todas as partes, girantes e estacionárias. 09/04/2017 29 29

Vista em corte de uma máquina CC Gerador Elétric0 CC Ver nomenclatura das partes? Vista em corte de uma máquina CC Fonte: http://www.tuveras.com 09/04/2017 30 30

Partes Construtivas Rotor Rotor montado Eixo da armadura Núcleo da armadura Enrolamento da armadura Comutador Permite rotação p ação motora ou geradora Produz a comutação Abriga condutores que realizam as ações motoras ou geradoras Proporciona baixa relutância Parei aqui dia 20/01/2014 Cedro Comutador do rotor de uma máquina CC Fonte: http://www.dijotaeletro.com Bobinado do rotor de uma máquina CC Fonte: http://forum.clubedohardware.com.br Núcleo do rotor de uma máquina CC Fonte: http://portuguese.alibaba.com Eixo de uma máquina CC Fonte: http://www.asaseletricas.com.br Rotor de uma máquina CC Fonte: http://www.dijotaeletro.com 09/04/2017 31 31

Estator de uma máquina CC Partes Construtivas Estator de uma máquina CC Estator Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 32 32

Tipos de Geradores CC Gerador com Excitação Independente Gerador-Shunt Gerador-Série Gerador Composto Composto Diferencial Composto Cumulativo Hipocomposto Composto Normal Hipercomposto Shunt ou Derivação Composto cumulativo ou diferencial 09/04/2017 33 33

Esquema de ligação de uma máquina CC com excitação independente Gerador de Excitação Independente Tensão Gerada Fluxo P é o número de pólos Z = número de condutores a = número de caminhos em paralelo Efinal = 166,7 V Efinal = 133,3 V Esquema de ligação de uma máquina CC com excitação independente Fonte: http://pt.scribd.com/doc/129564730/ApostilaMaqiuinasCC-07-10-11 09/04/2017 34 34

Gerador de Excitação Independente Tensão gerada x Corrente de excitação Curva de saturação do gerador CC com excitação independente a vazio com fluxo constante Fonte: Kosow, I. Máq. Elétricas e Transformadores 09/04/2017 35

Circuito esquemático de um Gerador-Shunt Gerador autoexcitado de campo paralelo IL = 600 A IF = 5 A Ia = 605 A Eg = Va + IaRa = 280,25 V 3-5 ) Eg = 15V Circuito esquemático de um Gerador-Shunt Fonte: http://pt.scribd.com/doc/129564730/ApostilaMaqiuinasCC-07-10-11 09/04/2017 36 36

Gerador-Shunt 3.6 ) -- 8% Parei aqui 1,2 dia 03/02/2014 09/04/2017 37 37

Circuito esquemático de um Gerador-Série Gerador autoexcitado de campo série Circuito esquemático de um Gerador-Série Fonte: http://pt.scribd.com/doc/129564730/ApostilaMaqiuinasCC-07-10-11 09/04/2017 38 38

Circuito esquemático de um Gerador Composto Gerador autoexcitado com campo série, e campo paralelo. IL = 200 A, If = 4 A, Ia = 204 A, Is = 150 A --- (Id Rd = Is Rs) 0,0278 Ω Vg = VL + IaRa + IsRs = 507,62 V Circuito esquemático de um Gerador Composto Fonte: http://pt.scribd.com/doc/129564730/ApostilaMaqiuinasCC-07-10-11 09/04/2017 39 39

Referências Bibliográficas KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 1986. FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas: com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006. TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas Elétricas. LTC, 1999. Bim, Edson. Máquinas Elétricas e Acionamento. Editora Elsevier, 2009. 09/04/2017 40 40