Máquinas Elétricas I

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

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) Figuras extraídas de [4] Máquinas Elétricas I Prof.: Samuel Bettoni Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete Aula 2

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