Aula1 Processos de conversao de energia elétrica

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PROCESSOS DE CONVERSÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA 
TEMAS DESTA AULA 
 
1. Processos de Conversão de Energia Elétrica 
2. Transformadores Monofásicos 
3. Determinação dos Parâmetros do Circuito do Trafo 
4. Máquinas de Corrente Contínua 
5. Máquinas de Corrente Alternada 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
1. A Conversão de Energia 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
1. A Conversão de Energia 
Transformação de uma forma de 
energia qualquer em energia 
elétrica. 
• Hidroelétricas 
• Termoelétricas 
• Termonucleares 
• Eólicas 
• Maremotriz 
• Solares 
• Painéis Fotovoltaicos 
• PCHs 
 
 
 
2
_ ;
_ ;
_ ;
_
_ ;
_[ ]
F força N
m massa g
ma aceleração
s
mV velocidade
s
t tempo s
d distância m


 
  
 
  


Grandezas do 
movimento retilíneo 
Grandezas do movimento 
circular 
 
 
 
2
_ . ;
_ _ _ ;
_ _ ;
_ _
;
_ _[ ]
C conjugado N m
J momento de inercia g
radaceleração angular
s
radW velocidade angular
s
t tempo s
deslocamento angular rad




 
  
 
  


2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
𝑪𝒐𝒏𝒋𝒖𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝑭𝒐𝒓çã 𝒙 𝑫𝒊𝒔𝒕â𝒏𝒄𝒊𝒂 
𝑪 = 𝑻 = 𝑭.𝑫 [𝑵.𝒎] 
Conjugado: O equivalente da força em movimentos 
rotativos 
Conjugado (C) ou Torque (T) 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Momento de inércia (J) - grau de dificuldade 
em se alterar o estado de movimento de um 
corpo em rotação. 
Conjugado (C) ou Torque (T) 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Definição 
𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠𝜃𝐹𝑑 (𝑚𝑜𝑣. 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑙𝑖𝑛𝑒𝑜) 
Energia transferida de um sistema para o outro sistema 
Trabalho na análise de movimentos rotativos 
𝑊 = 𝐶.𝑤. 𝑡. 𝑐𝑜𝑠𝜃𝐶𝑑 (𝑚𝑜𝑣. 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟) 
𝑊 = 𝐶.𝑤. 𝑡. (±1) = ±𝐶.𝑤. 𝑡 
Trabalho (W) 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
𝑃 =
𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙𝑕𝑜
𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜
 [𝑊𝑎𝑡𝑡] 
Definição 
Capacidade de realizar trabalho (transferir energia) 
Trabalho na análise de movimentos rotativos 
𝑃 =
𝐶.𝑤.𝑡
𝑡
= 𝐶.𝑤 
Potência (P) 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Energia Mecânica Fornecida 
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 
𝑴𝒆𝒄â𝒏𝒊𝒄𝒂 
Máquina Primária Rotativa 
sendo: 
Ecin − energia cinética [J] 
J − momento de inércia [Kg.𝑚2] 
w − velocidade angular [
rad
s
] 
𝐸𝑐𝑖𝑛 =
1
2
𝐽𝑤2 
C − conjugado[N.m] 
𝑃𝑀𝐸𝐶 − 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑐â𝑛𝑖𝑐𝑎 [𝑊] 
𝑃𝑀𝐸𝐶 = 𝐶.𝑤 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Energia Absorvida Pelo Sistema Elétrico 
 
Armazenada em campos elétricos e/ou 
campos magnéticos 
𝐸𝐵 =
1
2
𝐿𝐼2 
Indutor 
𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜: 
𝐸𝐵 − 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜 [𝐽] 
𝐿 − 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 [𝐻] 
𝐼 − 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑖 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 [𝐴] 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Energia Absorvida Pelo Sistema Elétrico 
 
Armazenada em campos elétricos e/ou 
campos magnéticos 
Capacitor 
𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜: 
𝐸𝐸 − 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 [𝐽] 
𝐶 − 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 [𝐶] 
𝑉 − 𝑑𝑑𝑝 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑜𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑖𝑠 𝑑𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 [𝑉] 
𝐸𝐸 =
1
2
𝐶𝑉2 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Como gerar tensão e corrente a partir e 
energia mecânica? 
 
Lei de Faraday Lenz: 
 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
“O sentido da fem induzida é aquele que 
tende a se opor à variação do fluxo 
magnético através da espira.” 
𝑒 = −
𝑑𝜑
𝑑𝑡
 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Mas como promover variação de fluxo em uma espira? 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
𝜑 = 𝐵. 𝑑𝐴𝑆 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑛𝑑𝑜 
𝜑 = 𝐵. 𝐴. 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑜𝑛𝑑𝑒: 
𝜑 − 𝑓𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎 𝑊𝑏 ; 
𝐵 − 𝑣𝑒𝑡𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑑𝑢çã𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎 
𝑊𝑏
𝑚2
; 
𝐴 − á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎 𝑚2 ; 
𝜃 − â𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒𝐵 𝑒 𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 à 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎 
 
Máquinas Rotativas 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Ainda não entendi. 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
𝜃 𝑡 = 𝜃0 + 𝑤𝑡 𝑙𝑜𝑔𝑜: 
𝜑(𝑡) = 𝐵. 𝐴. 𝑐𝑜𝑠 𝜃0 +𝑤𝑡 𝑎𝑠𝑠𝑖𝑚 
 
𝑒 = −
𝑑𝜑
𝑑𝑡
= 𝐵. 𝐴. 𝑤. 𝑠𝑒𝑛 𝜃0 + 𝑤𝑡 = 𝐸𝑚𝑎𝑥𝑠𝑒𝑛 𝑤𝑡 + 𝜃0 
 
 
 
 
Movimento rotativo 
PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Havendo ddp e um circuito fechado haverá também 
indução de corrente elétrica pelo sistema. 
2. Lei Físicas Associadas à Conversão De Energia 
TEMAS DESTA AULA 
 
 Processos de Conversão de Energia Elétrica 
 Transformadores Monofásicos 
 Determinação dos Parâmetros do Circuito do Trafo 
 Máquinas de Corrente Contínua 
 Máquinas de Corrente Alternada 
SAIBA MAIS 
[1] FITZGERALD, A. E. et al., Máquinas Elétricas com Introdução 
à Eletrônica de Potência, 6ª edição, Bookman, 2006. 
[2] KOSOW, I.L. - Máquinas Elétricas e Transformadores, 6ª 
edição, Globo, 1972. 
[3] FALCONE, G. A. - Eletromecânica, Edgard Blücher Ltda, 
1979. 
SAIBA MAIS 
[4] IVANOV-SMOLENSKY, A. V. Electrical Machines, MIR 
Publishers, 1983. 
[5] BIM, E. Máquinas Elétricas e Acionamento, Elsevier, 2009. 
Obrigado!