Conversao+e+Circuitos+Magneticos+_Modo+de+Compatibilidade_

Prévia do material em texto

Conversão de Energia e 
Circuitos Magnéticos
Prof. Lia Mota
Prof. Alexandre Mota
1sem2015
Energia
� Capacidade de realizar trabalho
� Só pode ser medida quando existe 
trabalho sendo realizadotrabalho sendo realizado
� Realização de trabalho ocorre, 
geralmente, em um processo de 
transformação energética
� Energia passa de uma forma para outra 
diferente, sendo liberada ou absorvida
Exemplo
� Realização de trabalho: acionamento 
de uma lâmpada
� Processo de transformação de energia � Processo de transformação de energia 
ou CONVERSÃO DE ENERGIA:
� Energia Mecânica (Cinética+Potencial)→
Energia Elétrica (acionamento da lâmpada)
� Energia Elétrica→ Energia Luminosa+Energia 
Térmica
Diferentes formas de energia
� Na natureza existem diferentes formas de 
energia:
� Mecânica (Cinética e Potencial)
Elétrica� Elétrica
� Luminosa
� Térmica
� Sonora
� Química
� Etc.
Exemplos
� Raios solares (energia térmica e 
luminosa)
� Quedas d’água (energia potencial e 
cinética)
� Quedas d’água (energia potencial e 
cinética)
� Raios em tempestades (energia 
elétrica)
� Trovões em tempestades (energia 
sonora)
Conversão de Energia
� Todas as formas de energia são intercambiáveis e 
podem ser transformadas (convertidas) entre si
� Obedecendo ao princípio físico da conservação da 
energia:energia:
� Durante as transformações (conversões) da 
energia, de um tipo para outro, a sua quantidade 
total permanece a mesma
� Unidade: Joule (J) →trabalho realizado por uma 
força de um Newton num deslocamento de 1 m
Importância da Conversão de 
Energia
� Grandes obras de Engenharia → requerem a realização de uma grande quantidade de trabalho
� Grande quantidade de trabalho pode ser atingida 
através de diferentes processos de conversão de 
energia
através de diferentes processos de conversão de 
energia
� Conversão de energia → permite que um engenheiro possa reunir diferentes fontes energéticas e 
empregá-las, simultaneamente, para atingir os seus 
objetivos 
Exemplo
� Construção de edifíciosConstrução de edifíciosConstrução de edifíciosConstrução de edifícios:
� Energia elétrica para o acionamento de máquinas e 
motores
� Energia química do combustível dos caminhões e � Energia química do combustível dos caminhões e 
tratores
� Energia braçal (química) dos trabalhadores, etc.
� Todas essas energias são transformadas em energia 
mecânica para produzir o trabalho necessário ao 
levantamento e colocação das partes constituintes 
do edifício. 
� Seria praticamente impossível produzir essa energia 
mecânica sem transformar as outras formas de 
energia citadas
Importância da Conversão 
Eletromecânica
� Diferentes formas de energia devem estar 
disponíveis no local de realização do trabalho
� Devem possuir duas características 
principais:
Devem possuir duas características 
principais:
� Facilidade de armazenamento e transporte 
da energia
� Eficiência na transformação da energia para 
a forma desejada
Importância da Conversão 
Eletromecânica
� Essas duas características estão presentes em maior ou 
menor grau nos diferentes recursos energéticos 
encontrados no planeta
� Entretanto, a energia elétrica apresenta um elevado grau 
de adequação a essas duas característicasde adequação a essas duas características
� Pode ser obtida de muitas maneiras
� É facilmente transportável através de fios e cabos 
metálicos
� Pode ser retransformada, nos pontos de consumo, nas 
mais variadas formas de energia de forma altamente 
eficiente. 
� Ponto fraco: ainda não existem maneiras 
economicamente viáveis de se armazenar grandes 
quantidades de energia elétrica.
Importância da Conversão 
Eletromecânica
� É por causa dessas características que 
a conversão eletromecânica de energia 
é tão importante
� FOCO dessa disciplina!
Conversão Eletromecânica
� A conversão de energia entre as formas elétricas e 
mecânicas é realizada através de campos 
magnéticos e elétricos
� Campos magnéticos são capazes de causar 
fenômenos elétricos e mecânicosfenômenos elétricos e mecânicos
� Fenômenos elétricos: são capazes de induzir 
tensões nos condutores
� Fenômenos mecânicos: são capazes de produzir 
forças e conjugados
� Campo magnético é de fundamental importância em 
dispositivos eletromecânicos (revisão sobre 
conceitos básicos de eletromagnetismo)
Magnetismo
� Propriedade que um material possui de atrair metais 
ferrosos
� Descoberta do magnetismo:
� Séculos atrás, um homem estava caminhando pela 
atual Turquia (antigamente região era chamada de atual Turquia (antigamente região era chamada de 
Magnésia) quando um metal grudou em sua sandália 
(magnetita)
� Inicialmente, os materiais magnéticos eram todos 
derivados da magnetita
� Atualmente, existem materiais magnéticos produzidos em 
laboratório
� Materiais magnéticos estão presentes em muitas 
aplicações: desde a bússola até geradores elétricos
Magnetismo
� O que é um imã?
� Material (derivado da magnetita ou não) com 
propriedades magnéticas
� Propriedades magnéticas possibilitam a atração de 
materiais ferrosos através da presença de um campo materiais ferrosos através da presença de um campo 
magnético invisível
� Propriedade magnética vem da estrutura molecular do 
material (moléculas alinhadas)
� Possui dois pólos (norte e sul)
� Pólos opostos se atraem (força de atração)
� Pólos iguais se repelem (força de repulsão)
� Como ocorrem essas forças de atração e de repulsão?
Magnetismo
� Forças de atração e de repulsão entre dois imãs são 
causadas pela interação entre as linhas de força do 
campo magnético ao redor de cada imã 
� Campo magnético é invisível (experiência com a limalha 
de ferro)
Magnetização
� Imã natural mais conhecido é a magnetita
� Ferro também pode ser magnetizado
� Exemplo: hastes de chave de fenda expostas durante 
algumas horas a um campo magnético adquirem a 
capacidade de atrair pequenos metais, como parafusos e capacidade de atrair pequenos metais, como parafusos e 
clips
� Isso ocorre porque a exposição do material (ferro) a um 
campo magnético proporcionou o alinhamento de suas 
moléculas, adquirindo propriedades magnéticas
� A orientação dessas moléculas permanece mesmo 
quando o campo magnético ao qual o material foi exposto 
deixa de existir
Desmagnetização
� Para desmagnetizar um material, suas moléculas 
devem ser novamente desalinhadas
� Bater no material
� Aquecimento até a temperatura Curie
� Diferentes materiais possuem diferentes 
temperaturas (ou pontos) Curie
� Ferro = 770 oC
� Cobalto = 1140 oC
Tipos de material
� Na natureza, pode-se encontrar 3 tipos de material 
com relação às suas propriedades magnéticas
� Ferromagnéticos: fortemente atraídos por ímãs 
(ferro, aço, cobalto e níquel)
Paramagnéticos: fracamente atraídos por ímãs � Paramagnéticos: fracamente atraídos por ímãs 
(madeira, alumínio e platina)
� Diamagnéticos: ligeiramente repelidos por ímãs 
(ouro, cloreto de sódio, zinco, mercúrio)
Campo magnético
� Anteriormente, já foi citado que a interação entre os 
campos magnéticos de dois imãs causa o 
aparecimento de forças de atração ou de repulsão
� O que é campo magnético?
Espaço no qual atua a força magnética� Espaço no qual atua a força magnética
� Esse campo é representado por linhas de força 
que saem do pólo norte e se dirigem ao pólo sul 
do ímã
� Nomenclatura: H
� Unidade: A/m
Fluxo magnético
� Número total de linhas de força de um 
ímã (que formam o campo magnético)
� Nomenclatura: Φ
Unidade: Weber (Wb)� Unidade: Weber (Wb)
Permeabilidade magnética
� O fluxo magnético tem origem no pólo norte e se 
dirige ao pólo sul
� Ao cortar o ar, o fluxo magnético encontra uma certa 
resistênciaEssa resistência se deve a uma propriedade que é a � Essa resistência se deve a uma propriedade que é a 
permeabilidade magnética (condutividade magnética)
� Quanto maior a permeabilidade magnética do 
material, menor será sua resistência à passagem do 
fluxo magnético 
� Permeabilidade do vácuo: µ0 = 4pi x 10-7 T.m/A
� Permeabilidade do ar é próxima à do vácuo
Permeabilidade magnética e 
Tipos de Materiais
� A permeabilidade dos materiais é calculada em 
função da permeabilidade do vácuo
� µ = µR x µ0
Onde µ é a permeabilidade do material, µR é a permeabilidade relativa do material e µ é a R permeabilidade relativa do material e µ0 é a permeabilidade do vácuo
� Materiais ferromagnéticos possuem excelente 
permeabilidade magnética (permeabilidade grande)
� Ferro puro: µR = 100000
� Ouro (diamagnético): µR = 1 x 10-6
Densidade de Fluxo 
Magnético
� Densidade de Fluxo Magnético ou Indução 
Magnética
� Número de linhas de fluxo por área
� Nomenclatura: B
� Unidade: T (Tesla)
� B = Φ/A
� Quanto maior A, menor B
� Quanto menor A, maior B
� Isso explica porque o campo magnético de um 
ímã é maior em suas extremidades)
� Quanto menor A, maior B e maior H
Relação entre H e B
� B = µ x H 
� B = µR x µ0 x H� B = µR x µ0 x H