Aula_01

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25/03/2015 
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Curso de Engenharia de Controle e Automação 
 
 
Disciplina: Conversão Eletromecânica de Energia 
 
 
Prof. João Carlos Cruz Melo 
 
 
2015 
Objetivo 
 
 
 Apresentar os principais conceitos e particularidades 
dos dispositivos utilizados na conversão 
eletromecânica de energia 
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Conteúdo Programático 
 
1. Princípios básicos dos transdutores. 
2. Transdutores eletromagnéticos. 
3. Máquinas girantes básicas. 
4. Funcionamento das máquinas elétricas. 
Referências Bibliografias 
 
- SIMONE, Gilio Aluisio. Conversão Eletromecânica de Energia. – São Paulo/SP: 
Editora Érica, 1999. 
 
- ANDREY, João Michel. Eletrônica Básica : teoria e prática. – São Paulo/SP: 
Editora Rideel, 1999. 
 
- FALCONE, Aurio Gilberto. Eletromecânica Volume I. – São Paulo/SP: Editora 
Blucher, 2011. 
 
 
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Conversão Eletromecânica de 
Energia : 
 
Utilização de Transdutores na 
Instrumentação 
 
 
 
 Exemplo de um processo industrial 
Instrumentação 
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 Um transdutor é um dispositivo que permite à energia 
de um sistema controlar a energia de outro sistema. Ou 
seja, um dispositivo que converte um tipo de energia 
em outro. 
Transdutores 
 
 
 Quanto à operação, existem dois tipos de transdutores 
 
1. Transdutores Ativos 
2. Transdutores Passivos 
 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Se o transdutor gerar uma tensão que é relacionada 
com a quantidade de energia entrando num sistema, 
diz-se que é um Transdutor ativo. 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Para entendermos melhor como funcionam os 
transdutores ativos, Vamos exemplificar os 6 métodos 
básico de gerar tensão: por atrito, por processo 
químico, por efeito piezoelétrico, por deslocamento de 
campo através de um condutor, por processo 
fotoelétrico e por efeito termoelétrico 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por atrito 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por atrito 
 
 Esfregando uma vareta de vidro com um pano de seda, 
faz com que tanto o pano como a vareta tornem-se 
eletrizados, gerando eletricidade estática. 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por ação química 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por ação química 
 
 Toda vez que dois tipos diferentes de metais são 
mergulhados em ácido ou solução de alcalina, é gerada 
uma tensão entre eles. Isto, em princípio, é usado na 
fabricação de baterias e pilhas 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão pelo efeito piezoelétrico 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão pelo efeito piezoelétrico 
 
 Certos materiais, como os cristais de quartzo, sais de 
Rochelle e o titanato de bário, irão gerar uma tensão 
sobre a superfície quando estiverem sob pressão ou 
sob a ação de uma força. Isto é chamado método 
piezoelétrico. 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão pelo efeito piezoelétrico 
 
 O valor da tensão gerada depende da intensidade da 
força da pressão e também do tipo de material usado. 
As tensões geradas geralmente são muito pequenas. 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por deslocamento de campo através 
de um condutor 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por deslocamento de campo através 
de um condutor 
 
 Quando existe um movimento entre um campo 
magnético e um condutor, é gerada uma tensão. Um 
ímã permanente é deslocado para dentro e para fora 
de uma bobina assim gerando uma tensão sobre os 
terminais da bobina. 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por deslocamento de campo através 
de um condutor 
 
 Essa tensão gerada pelo movimento do campo 
magnético e um condutor mostra o princípio da lei de 
Faraday. A intensidade dessa tensão depende do 
número das espiras de fio da bobina, da força do ímã e 
da velocidade de deslocamento do ímã. 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por processo fotoelétrico 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por processo fotoelétrico 
 
 Uma fotocélula gera uma tensão que é diretamente 
relacionada com a quantidade de luz que incide sobre 
ela. Essa tensão de saída depende da intensidade da 
luz incidente e também do tipo de material usado na 
fabricação de fotocélula. 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por efeito termoelétrico 
Transdutores 
 
 Transdutores ativos 
 
 Gerando tensão por efeito termoelétrico 
 
 Toda vez que a junção de dois materiais diferentes for 
aquecida, é gerada uma tensão. O valor da tensão 
depende da quantidade de calor e também dos tipos 
de metais usados. A junção dos metais é chamada 
termopar. 
Transdutores 
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 Transdutores ativos 
 
 Os métodos geralmente utilizados em transdutores 
ativos são os por efeito piezoelétrico, por 
deslocamento de campo através de um condutor, por 
processo fotoelétrico e por efeito termoelétrico. 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos 
 
 Os transdutores passivos produzem uma alteração na 
resistência, capacitância ou indutância diretamente 
relacionada com a energia que está sendo medida. 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
1. Transdutor resistivo sensível à temperatura; 
2. Transdutor resistivo variável; 
3. Transdutor resistivo fotossensível; 
4. Transdutor resistivo sensível à campo magnético; 
5. Transdutor resistivo sensível à umidade; 
6. Transdutor resistivo sensível à deformação. 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à temperatura 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor Resistivo sensível à temperatura 
 
 Um transdutor sensível à temperatura é chamado de 
termistor, que ao sofrer um mudança de temperatura, 
a resistência do termistor muda. 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo variável 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo variável 
 
 Um transdutor resistivo variável funciona com uma 
força mecânica controlando diretamente o braço do 
resistor. Conforme essa força mecânica se desloca para 
esquerda ou direita, a resistência entre os terminais x e 
y aumenta ou diminui. 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo fotossensível 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo fotossensível 
 
 Um transdutor resistivo fotossensível possui uma 
resistência que depende da quantidade de luz que 
incide sobre o mesmo. 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à campo magnético 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à campo magnético 
 
 Uma resistência que está diretamente relacionada com 
a quantidade e a intensidade do campo magnético 
presente é um transdutor resistivo sensível à campos 
magnéticos, também conhecido como gerador de Hall 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à umidade 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à umidade 
 
 Uma resistência que está relacionada com o teor de 
umidade presente na atmosfera. Alterações no valor da 
resistência estão diretamente relacionadas com 
mudanças de umidade. 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à deformação 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Resistivo 
 
 Transdutor resistivo sensível à deformação 
 
 Uma resistência é cimentada a um material flexível 
composto de um arame muito fino e conforme o 
esforço é aplicado, o material se deforma fazendo com 
que o fio estique. Quando esse fio estica seu diâmetro 
muda, modificando consequentemente a sua 
resistência 
 
 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Capacitivo 
 
1. Transdutor capacitivo alterando o espaço entre as 
placas; 
2. Transdutor capacitivo alterando o tipo de dielétrico. 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Capacitivo 
 
 Transdutor capacitivo alterando o espaço entre as 
placas 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Capacitivo 
 
 Transdutor capacitivo alterando o espaço entre as 
placas 
 
 Essa distância é alterada pela aplicação de uma força 
externa. Conforme a força empurra as placas 
aproximando-as uma da outra a capacitância aumenta. 
 
 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Capacitivo 
 
 Transdutor capacitivo alterando o tipo de dielétrico 
 
 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Capacitivo 
 
 Transdutor capacitivo alterando o tipo de dielétrico 
 
 Nesse caso o nível de um fluido não-condutor está 
sendo controlado pela mudança do dielétrico do 
capacitor. Quando o tanque estiver cheio, o dieletrico 
consiste do fluido não-condutor. Esvaziando o fluido do 
tanque, acrescenta ar dielétrico entre as placas, e 
dessa forma a capacitância é reduzida. 
 
 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Capacitivo 
 
 Quando a capacitância de um transdutor capacitivo for 
alterada, uma alteração do circuito é provocada. Dessa 
forma pode-se utilizar a mudança de capacitância para 
alterar a leitura de um aparelho de medição 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Indutivo 
 
 Em um transdutor indutivo, a energia que esta sendo 
controlada provoca uma alteração na indutância de 
uma bobina. Transdutores indutivos são também 
chamados de transdutores de relutância variável. 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Indutivo 
 
 A indutância de uma bobina depende do número de 
espiras do fio na bobina, a forma da bobina e o tipo de 
circuito magnético em volta do qual a bobina está 
enrolada. 
Transdutores 
 
 Transdutores passivos - Indutivo 
 
 
Transdutores 
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 Transdutores passivos - Indutivo 
 
 Com a aplicação de uma força externa deslocando um 
tarugo de ferro-doce para dentro ou para fora do 
centro de uma bobina, alterando a sua indutância. 
Transdutores 
 
FIM