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

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

Máquinas Elétricas IProf.: Samuel Bettoni

Centro de Ensino Superior – Conselheiro LafaieteAula 2

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.



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



Conversão Eletromagnética Lei de Indução de Faraday

Diz que surgirá uma tensão induzida quando um condutor se movimentar em um campo magnético.



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



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.



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



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.



Estrutura Básica

Máquina Cilíndrica(Rotor de pólos lisos ou não-salientes)

Máquina Pólos Salientes(Rotor de pólos salientes)



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.



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.



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.



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.



Estrutura Básica – Anéis Coletores



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.



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



http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf

http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico

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