Transformadores e Motores Elétricos

Prévia do material em texto

UNINTA – CENTRO UNIVERSITÁRIO INTA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
TURMA 34 - MANHÃ
FÍSICA EXPERIMENTAL III
PROFESSOR: FRANCINALDA ARAGÃO CARNEIRO
TRANSFORMADORES E MOTOR ELÉTRICO
FRANCISCO MAYSON DOS SANTOS SOUSA
2016205017
2
Sobral - CE
2017.2
INTRODUÇÃO
O transformador tem como principal função ajustar tensões e correntes consoantes às necessidades, o que faz dele um aparelho elétrico muito utilizado. É um dispositivo destinado a transferir energia elétrica de um circuito para outro, transformando corrente elétrica sinusoidal com uma determinada tensão, em corrente elétrica sinusoidal, com uma tensão e corrente diferentes das iniciais. No transformador não existe qualquer tipo de ligação elétrica entre as tensões do primário e do secundário, uma vez que é o fluxo magnético que faz com que a transformação aconteça. 
Num transformador existem duas bobinas de fios separadas e enroladas à volta de uma peça de ferro denominada núcleo. Quando uma corrente elétrica variável passa através do enrolamento primário de um transformador produz um fluxo magnético variável sobre o núcleo, criando um campo magnético variável ao longo do enrolamento secundário. Este campo magnético induz uma força eletromotriz variável ou tensão na bobine, e se uma carga estiver ligada a essa bobina, ocorre um fluxo de corrente eléctrica no referido enrolamento, sendo transferida energia elétrica do circuito primário para a carga através do transformador. Um transformador é uma máquina de funcionamento reversível.
A descoberta da eletricidade teve grande impacto na nossa sociedade. Michael Faraday, assim como outros cientistas e físicos, foram os primeiros a pesquisar os conceitos básicos do eletromagnetismo e de como manipular a eletricidade que desenvolveram os motores e geradores elétricos.
Os motores elétricos são máquinas que podem ser construídas em grandes ou pequenas escalas e servem para transformar energia elétrica em energia mecânica. De todos os tipos de motores existentes no mundo, o motor elétrico é o mais utilizado, pois além de oferecer vantagens na energia elétrica, apresentam baixo custo, bom rendimento e construção simples, além de várias outras vantagens.
As construções dos primeiros motores elétricos foram feitas por Michael Faraday em 1813, que introduziu um magneto em uma bobina de fio de cobre, fazendo com que o fio de cobre girasse e ao passar por uma corrente elétrica.
Os motores elétricos podem ser caracterizados monofásicos ou polifásicos. Os monofásicos são aqueles que possuem um jogo simples de bobinas no extrator, já os polifásicos são aqueles que possuem mais de um jogo de bobinas no extrator.
Podemos perceber que existem três tipos de motores elétricos, são eles: motores de indução, que são aqueles de construção bem simples e não possuem muita potencia em sua corrente elétrica; motores de comutador, que são aqueles que têm um núcleo de ferro laminado e forma um campo eletromagnético; e os motores síncronos, que são aqueles que possuem botinas fixas no campo magnético rotativo.
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO DOS TRASNFORMADORES E MOTORES ELÉTRICOS
Transformadores
O principio de funcionamento de um transformador é baseado nas leis de Faraday e Lenz, as leis do eletromagnetismo e da indução eletromagnética, respectivamente.
Estes equipamentos possuem mais de um enrolamento, sendo que estas partes são chamadas de primário e secundário em casos de transformadores com dois enrolamentos, e em transformadores que possuem três enrolamentos, além dos dois nomes já citados, o terceiro enrolamento é denominado terciário.
Existem diversos tipos de transformadores: os monofásicos, que operam no máximo em duas fases (127V -220V ); os trifásicos (ou de potência), que funcionam em três fases (220V-380V-440V) e são aplicados na transformação de tensão e corrente, em que eleva-se a tensão e diminui-se a corrente, assim diminuindo a perda por Efeito Joule (perdas por sobreaquecimento nos enrolamentos); os autotransformadores, que tem o seu enrolamento secundário ligado eletricamente ao enrolamento primário e os de baixa potência, que são utilizados unicamente para diminuir impedâncias de circuitos eletrônicos e para casar impedâncias, a utilização deste tipo de transformador se dá a partir da acoplagem deste à entrada do primário de outro transformador. 
Exemplos práticos de transformadores:
Aquele transformador que vemos nas ruas é um típico transformador de potencia trifásico, este recebe a tensão que vem da estação de distribuição, que está no nível de 13,8 KV (13800 Volts) e transforma em 127V e 220V.
O transformador que você usa em casa, é um transformador monofásico, ele transforma tanto 127V em 220V como 220V em 127V.
E ainda existem os transformadores usados em circuitos eletrônicos, que transformam a tensão da sua rede em tensões significativamente menores.
Os cálculos de transformação de tensão, corrente e número de enrolamento são os seguintes:
Fórmula:
E1/E2 x N1/N2
Quando o numero de espiras é proporcional a tensão.
E1⁄ E2 x I2⁄ I1
Quando a tensão é inversamente proporcional a corrente.
Sendo que:
N1= número de espiras no enrolamento primário
N2= número de espiras no enrolamento secundário
E1= tensão no primário
E2= tensão no secundário
I1= corrente no primário
I2= corrente no secundário
Tendo como base essas formula é possível chegar também à conclusão de que em caso de ter-se um transformador com N1 > N2 terá um transformador abaixador de tensão e se tiver N1 < N2 terá um transformador elevador de tensão. Segue algumas imagens de transformadores.
Motores Elétricos
Todo motor elétrico é movido pelo principio do eletromagnetismo, mediante os quais condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes elétricas sofrem a ação de uma força mecânica, ou eletroímãs exercem forças de atração ou repulsão sobre outros materiais magnéticos. Desta forma, um campo magnético pode exercer força sobre cargas elétricas em movimento. Como uma corrente elétrica é um fluxo de cargas elétricas em movimento num condutor, sendo assim, todo condutor imerso num campo magnético sofre a aplicação de uma força.
	No motor existem dois imãs. O eletroímã tem algumas vantagens sobre um ímã permanente:
1) Podemos torná-lo mais forte.
2) Seu magnetismo pode ser criado ou suprimido.
3) Seus polos podem ser invertidos.
Um ímã permanente tem os polos norte-sul definidos. Um eletroímã também os tem, mas a característica de cada polo (norte ou sul) depende do sentido da corrente elétrica. Quando se altera o sentido da corrente, a posição dos polos também se altera; do norte para o sul e de sul para norte.
Um dos eletroímãs de um motor tem uma posição fixa; está ligado à armação externa do motor e é chamado campo magnético. O outro eletroímã está colocado no eixo de rotação e tem o nome de armadura. Quando se liga o motor, a corrente chega à bobina do campo, determinando os pólos norte e sul. Há, também, o fornecimento de corrente ao ímã da armadura, o que determina a situação norte ou sul dos seus pólos. Os pólos opostos dos dois eletroímãs se atraem como acontece nos ímãs permanentes. O ímã da armadura, tendo movimento livre, gira, a fim de que seu polo norte se aproxime do polo sul do ímã do campo e seu polo sul do polo norte do outro. Se nada mais acontecesse, o motor pararia completamente. Um pouco antes de se encontrarem os pólos opostos, no entanto, a corrente é invertida no eletroímã da armadura, (com o uso de um comutador), invertendo, assim, a posição de seus pólos; o norte passa a ser o que está próximo ao norte do campo e o sul passa a ser o que está próximo ao sul do campo. Eles então se repelem e o motor continua em movimento. Esse é o princípio de funcionamento do motor de corrente contínua.
São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua.Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação.
Os motores de corrente continua tem custo elevado para sua construção e ainda necessitam de uma fonte inversora de corrente alternada para continua para a alimentação do motor. Porém, podem funcionar com velocidade variavel em um amplo intervalo e ainda podem ser muito precisos. Seu uso é restrito a casos especiais em que as necessidades compensam o alto custo de produção.
CONCLUSÃO
Conclui-se que os transformadores são de suma importância nos dias de hoje, sua capacidade de transformar energia de altas tensões em tensões menores é importantíssimo na nossa vida, pois é o responsável direto pela energia (tensão) que chega nas nossas casas.
Os motores elétricos possuem grande importância para a tecnologia moderna. Podemos dizer que praticamente todos os dispositivos elétricos se constituem dos mesmos princípios de um motor elétrico. Todo motor elétrico emite campo magnético. O principio fundamental de um motor eletromagnético é baseado na força mecânica de todo fio em que está conduzindo corrente elétrica imersa em um campo magnético. Em um motor giratório, existe um elemento girando (no caso a esfera de sobre), a esse elemento damos o nome de rotor. O rotor gira por causa do campo magnético. Em um motor elétrico giratório, a parte que gira, fica no interior de todo o experimento e toda a parte estacionada, ou seja, que não gira é chamada de estator. A esfera de cobre se configura, portanto como o rotor e a pilha, a madeira, os clipes e o eletroímã se configuram como o estator.