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* a permeabilidade magnética relativa do meio varia muito menos (de 1, para o vácuo, até da ordem de
10.000, para materiais ferromagnéticos).
 Isto significa que se pode confinar a corrente elétrica ao circuito condutor, usando materiais
isolantes, porém não se consegue evitar que uma parte do fluxo magnético escape do circuito magnético,
pois não se conhece isolantes magnéticos. Essa fuga de fluxo do circuito principal é chamada dispersão
magnética que, em geral, causa efeitos indesejáveis devido ao acoplamento e interferência com circuitos
próximos. Essa é uma razão para se definir o vetor densidade de fluxo B, que pode variar de ponto
para ponto em meios não homogêneos.
 Uma outra característica, que ocorre justamente nos melhores condutores magnéticos (materiais
ferromagnéticos), é a saturação magnética que faz com que seja necessário utilizar circuitos magnéticos
(núcleos) superdimensionados, ao contrário dos circuitos elétricos, onde se pode utilizar condutores finos
que admitem elevadas densidades de correntes e requerem pequenas secções transversais. A saturação do
caminho magnético, por sua vez, aumenta a dispersão, piorando as características magnéticas globais e
gerando não-linearidade nas relações magnéticas.
 Além da saturação e da dispersão, a característica de magnetização dos materiais ferromagnéticos
apresenta o fenômeno da histerese, o que significa que a reversão do processo (magnetização contrária)
requer energia para a desmagnetização. Isto representa perdas magnéticas em circuito de corrente alternada.
Sob fluxos variáveis, o núcleo ferromagnético pode apresentar também perdas devido às correntes parasitas
ou de Foucault, que são induzidas no núcleo.
Produção de Força Eletromagnética
Uma vez que Faraday mostrou que a variação de fluxo magnético consegue separar cargas elétricas
em um circuito elétrico enlaçado por esse fluxo, é de se esperar que haja transferência de energia para esse
circuito, já que a f.e.m. induzida provoca corrente elétrica no circuito fechado e o produto tensão x corrente
dá potência elétrica. Mais ainda, sabendo-se que a potência elétrica pode ser convertida em calor e/ou
trabalho, e, assumindo que as perdas no circuito considerado sejam desprezíveis, a energia transferida deve
aparecer como trabalho correspondente. Como é que se dá esse processo ?
 A análise desse problema foi feita originalmente por Ampère, que determinou a força (F) que atua
sobre um condutor de comprimento (l), percorrido por uma corrente (I) e submetido a um campo magnético
com densidade (B), chegando ao produto vetorial que relaciona a intensidade e a direção das variáveis
envolvidas:
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onde
l (comprimento do condutor) está orientado no sentido da corrente.
Fluxo magnético em um motor
O campo magnético variável
no estator, conforme a figura ao lado,
induz correntes senoidais nos
condutores da gaiola do rotor. Estas
correntes induzidas, por sua vez, criam
um campo magnético no rotor que se
opõe ao campo indutor do estator ( Lei
de Lenz ). Como os pólos se mesmo
nome se repelem, então há uma força
no sentido de giro no rotor. O rotor gira
com uma velocidade nominal. As
forças que atuam nas barras curto-
circuitas se opõem uma à outra,
impedindo o giro de início. Assim este
tipo de motor necessita de um artifício
para a partida o que é feito pelo uso de
um segundo enrolamento usado somente para este fim, chamado enrolamento de partida. Observe que
entre o ferro do estator e o ferro do rotor há um espaço que é chamado de entreferro. Como a Relutância do
entreferro é muito maior que a do ferro, praticamente o entreferro define a magnitude do fluxo, para uma da
força magnetomotriz.
Todos os motores têm entreferro, pois sempre deve haver um espaço entre o estator e o rotor.
2. Conversão Eletromecânica de Energia Elétrica
 Na natureza a energia se encontra distribuída sob diversas formas, tanto energia mecânica, térmica,
luminosa e outras formas; no entanto a energia mecânica é a mais conhecida forma de energia e na qual o
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homem tem mais domínio. A energia mecânica, tal como ela está disponível na natureza é de difícil
utilização prática, além de ser uma energia variável no tempo. Então, converte-se a energia mecânica em
Energia Elétrica através das Máquinas Elétricas conhecidas como geradores. A energia elétrica possui as
vantagens de ser uma energia limpa, de fácil transporte e de fácil manuseio, podendo ser reconvertida em
energia térmica, luminosa, eletromagnética, e também em energia mecânica. Quem efetua esta última
transformação são as Máquinas Elétricas conhecidas como motores.
 Então, o motor é um elemento de trabalho que converte energia elétrica em energia mecânica de
rotação. Já o gerador é uma máquina que converte energia mecânica de rotação em energia elétrica.
Há ainda um terceiro conjunto de máquinas elétricas que são os transformadores que não
convertem energia, mas sim níveis de tensão em corrente num valor e outro.
Geradores:
Geradores de CA destinam-se basicamente ao suprimento de potência num sistema elétrico. No
Brasil boa parte da energia elétrica consumida provém usinas hidrelétricas instaladas em quedas d’água.
Elas são basicamente máquinas síncronas, como a da figura abaixo:
a. Pg - Potência ativa;
b. Qg - potência reativa;
c. V - tensão na barra do gerador;
d. f - frequencia.
Observe que a máquina síncrona envolve várias grandezas como frequência, potência ativa e
reativa, tensão na barra, corrente de campo iF, Torque mecânico TM, o que exige um controle complexo.
Assim sendo , uma usina envolve além do gerador um complexo conjunto de equipamentos mecânicos,
elétricos e eletrônicos para seu funcionamento. Uma unidade básica de geração está ilustrada na figura
abaixo:
É possível gerar energia através de outros meios como as termelétricas que aquecem a água e
trabalham com vapor a alta pressão, ou termonuclear.
Hoje em dia utiliza-se os geradores acionados por motor à diesel em unidades industriais para a
geração de emergência. Geradores CC eram utilizados para a geração de CC para motores CC e excitatrizes
de geradores CA. Com o avanço da eletrônica de potência, ficaram em secundo plano.
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Motores:
Para a Mecatrônica, o interesse maior está nos motores alimentados em CC ou CA, em virtude das
aplicações dos mesmos nas máquinas industriais. Podemos classificar os motores conforme o quadro
abaixo:
3. Sistemas Elétricos de Potência:
Circuito elétrico: um conjunto de corpos ou de meios no qual pode haver a passagem da corrente elétrica.
Sistema elétrico: é um circuito ou conjunto de circuitos elétricos inter-relacionados, constituídos para
atingir um determinado objetivo.
Instalação elétrica: é o conjunto de componentes elétricos associados e coordenados entre si, constituindo
para uma determinada finalidade.
Pelas definições, conclui-se que um sistema elétrico se constituído essencialmente por componentes
elétricos que conduzem (ou podem conduzir) correntes, enquanto que uma instalação elétrica inclui
também componentes elétricos que não conduzem correntes, porém são essenciais ao seu funcionamento,
tais como condutos, caixas, estrutura de suporte, painéis, etc.
Um sistema elétrico pode ser representado por esquemas como a Figura 1, que ilustra um esquema de um
sistema elétrico elementar.
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Pela Figura acima, vemos que um sistema elétrico possui três elementos básicos: a fonte, o
condutor e a carga. A fonte pode ser de corrente contínua ou de corrente alternada. O condutor é o
componente feito de material bom condutor de eletricidade (normalmente de cobre) que tem a fialidade de
transportar a energia elétrica da fonte até a carga. A carga é todo o componente que necessita da
eletricidade para desempenhar