Introdução à Máquinas Elétricas

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Introdução a máquinas elétricas
Introdução a maquinas elétricas 
rotativas
� Máquinas elétricas são máquinas destinadas a converter
energia elétrica em energia mecânica e vice-versa.
� Classificação quanto à transformação de energia: geradora,
motora ou transformadora. As duas primeiras correspondem
às máquinas elétricas rotativas;às máquinas elétricas rotativas;
� Classificação quanto ao tipo de fonte de alimentação:
Corrente Contínua ou CorrenteAlternada.
Introdução a maquinas elétricas 
rotativas
� A conversão eletromecânica de energia envolve a troca de
energia entre um sistema elétrico e um sistema mecânico,
através de um campo magnético de acoplamento. O processo
é essencialmente reversível, exceto por uma pequena
quantidade de energia que se perde em aquecimento.quantidade de energia que se perde em aquecimento.
Introdução a maquinas elétricas 
rotativas
� Princípios que formam a base de operação das máquinas
elétricas rotativas, sejam elas alimentadas por corrente
contínua ou alternada:
1. Lei de Faraday para indução de tensões em grupos de
bobinas;bobinas;
2. Lei de Ampère para produção de conjugado
eletromagnético;
� As diferenças existentes no que se refere ao equacionamento
de tensão elétrica e conjugado entre os diversos tipos de
máquinas referem-se às características construtivas.
Força mecânica e força eletromotriz
� Quando um condutor l se movimenta com velocidade v na
direção perpendicular a um campo magnético de densidade
B, cada partícula elétrica carregada do condutor experimenta
uma força fq:
Força mecânica e força eletromotriz
� Cargas positivas deslocam-se para cima e as cargas negativas
para baixo, havendo uma ddp. Desse modo, surgirá uma força
eletromotriz no condutor, a qual é determinada por meio da
equação:
� Se for introduzido um caminho elétrico fechado entre as
extremidades do condutor, surgirá uma corrente elétrica,
enquanto houver o deslocamento do condutor (velocidade v).
Força mecânica e força eletromotriz
� A corrente cria então um fluxo magnético. Como o condutor
está mergulhado em um campo magnético B, surgirá uma
força mecânica de deslocamento F, calculada por meio da
equação:
� O sentido da força pode ser determinada pela regra da mão
esquerda.
Força mecânica e força eletromotriz
� Essa regra mostra a força que aparece quando mergulhamos
uma bobina carregada por corrente em um campo
magnético. Essa força provoca o deslocamento da bobina e se
esta estiver sobre um eixo rotativo provocará sua rotação.
Torque ou conjugado
� Torque é a medida do esforço necessário para girar um eixo
qualquer. Por definição, torque é o produto da força aplicada
pela distância perpendicular entre o eixo de rotação e o
ponto de aplicação dessa força.
Conversão eletromecânica de energia
Conversão eletromecânica de energia
� A conversão eletromecânica de energia envolve a troca de
energia entre um sistema elétrico e um mecânico, através de
um campo de acoplamento;
� Grandezas fundamentais em um sistema mecânico: Torque
(T) e velocidade angular (Wm);(T) e velocidade angular (Wm);
� Grandezas fundamentais em um sistema elétrico: Corrente
(i) e tensão (e).
Sistema 
elétrico
Sistema 
mecânico
Campo de 
acoplamento
T, Wme, i
Conversão eletromecânica de energia
� Ação motora: conversão de energia elétrica em energia
mecânica.
Conversão eletromecânica de energia
� Como ocorre a ação motora?
1. Sistema elétrico faz uma corrente i circular através de
condutores imersos em um campo magnético;
2. Uma força mecânica é produzida em cada condutor e como
os condutores estão colocados em uma estrutura livre paraos condutores estão colocados em uma estrutura livre para
girar, resulta em um torque eletromagnético (T), que gera
uma velocidade angular (Wm);
3. Os condutores girando cortam o campo magnético e, desta
forma, experimentam uma fem e.
Conversão eletromecânica de energia
� Ação geradora: conversão de energia mecânica em energia
elétrica.
Conversão eletromecânica de energia
� Como ocorre a função geradora?
1. O eixo do gerador, que contém uma fonte primária de
fluxo magnético, é acionado por uma força motriz que
causa o aparecimento de uma tensão induzida nos terminais
de uma bobina;
Com a aplicação de uma carga elétrica entre os terminais2. Com a aplicação de uma carga elétrica entre os terminais
da bobina, ocorre uma circulação de corrente i, entregando
potência elétrica à carga;
3. A circulação da corrente através dos terminais da bobina
interage com o campo magnético para produzir um torque
de reação, oposto ao torque criado pela força motriz.
Componentes necessários à conversão 
eletromecânica de energia
a. Enrolamento de campo� Parte da máquina que produz o
campo magnético de acoplamento B. Para produzir esse
campo, podem ser utilizados imãs permanentes ou
correntes elétricas;
b. Enrolamento de armadura � Parte da máquina onde sãob. Enrolamento de armadura � Parte da máquina onde são
geradas as tensões induzidas e a corrente elétrica i.
Partes integrantes de uma máquina 
elétrica rotativa
� Uma máquina elétrica rotativa é dotada de partes fixas e
partes móveis;
1. A parte fixa (estática) da máquina é denominada estator;
2. A parte móvel (rotativa) da máquina é intitula rotor;
3. O espaço entre o estator e o rotor é o entreferro.3. O espaço entre o estator e o rotor é o entreferro.
Partes integrantes de uma máquina 
elétrica rotativa
� O rotor é montado sobre um eixo de aço que está apoiado
sobre mancais nas duas extremidades da carcaça. Esse eixo
recebe tratamento térmico para evitar problemas de
empenamento e fadiga;
� A carcaça é a estrutura que suporta todo o conjunto e é� A carcaça é a estrutura que suporta todo o conjunto e é
construída de forma robusta, geralmente, empregando ferro
fundido, aço ou alumínio.
Partes integrantes de uma máquina 
elétrica rotativa
Ilustração de um rotor
Ilustração de um estator
Tipos de máquinas elétricas