M3- Introducao-Maquinas-Eletricas-Rotativas

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E 19 – MÁQUINAS ELÉTRICAS 
 Prof. Dr. Lucas Teles de Faria 
 E-mail: lucas.teles@rosana.unesp.br 
Siglas 
• MI: Motor de Indução. 
• MIT: Motor de Indução Trifásico. 
• MS: Máquina Síncrona. 
• CA: Corrente Alternada. 
• CC: Corrente Contínua. 
• MIN: Motor de Indução Monofásico. 
Introdução às Máquinas Elétricas 
Rotativas 
 Máquinas CA (Corrente Alternada): São ligadas a um Sistema de 
corrente alternada. Exemplos: 
– Máquina Síncrona 
– Máquina de Indução ou Máquina Assíncrona 
 
• Máquinas CC (Corrente Contínua): são ligadas a um sistema de 
corrente contínua 
 
Sistema 
Mecânico 
Sistema 
Elétrico 
Máquinas 
Elétricas 
Introdução às Máquinas Elétricas Rotativas (1/7) 
Motor 
Gerador 
Introdução às Máquinas Elétricas Rotativas (2/7) 
 Máquinas CA são ditas: 
 1. Síncronas: quando a velocidade do eixo do rotor estiver em 
sincronismo com a frequência da tensão elétrica de alimentação. 
 
 2. Assíncronas: quando a velocidade do eixo estiver fora de 
sincronismo (velocidade diferente) com a tensão elétrica de 
alimentação. Quando as correntes no rotor surgem somente devido 
ao efeito de indução (sem alimentação externa), a máquina é 
denominada de indução. 
 
 Máquinas de corrente contínua (CC), máquinas de indução 
(assíncrona) e máquinas síncronas representam os três maiores 
grupos com aplicações práticas. 
𝑛𝑠 =
120. 𝑓𝑒
𝑝ó𝑙𝑜𝑠
 [𝑟𝑝𝑚] 
 Máquinas Síncronas: A velocidade mecânica (velocidade do 
eixo do rotor) 𝑛𝑚𝑒𝑐 está em sincronismo com a frequência da 
tensão elétrica de alimentação (𝑛𝑚𝑒𝑐 = 𝑛𝑠). 
– Exemplo: Gerador ou Motor Síncrono 
 
 Máquinas Assíncronas: a velocidade mecânica do eixo do rotor 
está fora de sincronismo (velocidade diferente) em relação a 
tensão elétrica de alimentação (𝑛𝑚𝑒𝑐 < 𝑛𝑠). 
– Exemplo: Gerador ou Motor de Indução 
• Exemplo: 
𝑛𝑠 =
120.𝑓𝑒
𝑝
𝑟𝑝𝑚 ↔ 𝑛𝑚𝑒𝑐 = 𝑛𝑠 (Máquina Síncrona) 
 𝑛𝑚𝑒𝑐 < 𝑛𝑠 (Máquina de Indução) 
 
Tipos de Máquinas CA (3/7) 
• Na maioria das máquinas rotativas, o estator e o rotor são feitos de 
aço elétrico e os enrolamento são instalados em ranhuras alojadas 
nessas estruturas. 
• O uso de material de alta permeabilidade magnética 𝜇 maximiza 
o acoplamento entre as bobinas e aumenta a densidade de energia 
magnética associada com a interação eletro-mecânica. 
 
• O fluxo variável no tempo (presente nas estruturas das máquinas) 
tende a induzir correntes parasitas no aço elétrico. 
 
• Essas correntes parasitas ocasionam perdas de focault e reduzem o 
desempenho da máquina. 
 
• Para minimizar o efeito das correntes parasitas, a estrutura da 
armadura é construída de chapas delgadas de aço elétrico isoladas 
entre si. 
Máquinas Rotativas - Aspectos Construtivos 
Núcleo de Estator de um Motor CA 
Fonte: Fitzgerald (2006, p. 175) Fonte: Fitzgerald (2006, p. 176) 
Estator de Gerador Hidroelétrico Trifásico 190 MVA, 12 kV, 360 rpm (4/7) 
Fonte: Fitzgerald (2006, p. 175) 
Rotor de Gerador Hidroelétrico Trifásico 190 MVA, 12 kV, 360 rpm (5/7) 
Fonte: Fitzgerald (2006, p. 175) Fonte: Fitzgerald (2006, p. 181) 
Rotor de um gerador a Turbina de 02 Pólos e 3600 rpm (6/7) 
Fonte: Fitzgerald (2006, p. 175) Fonte: Fitzgerald (2006, p. 181) 
Fonte: Fitzgerald (2006, p. 181) 
Introdução às Máquinas Elétricas Rotativas (7/7) 
• Tipos de Máquinas CA 
– Máquina Síncrona 
– Máquina Assíncrona ou Máquina de Indução 
• Componentes da Máquina 
– Estator (parte fixa) 
– Rotor (parte móvel) 
• Tipos de Enrolamentos 
– Enrolamento de Campo – CC 
– Enrolamento de Armadura – CA 
MÁQUINA ESTATOR ROTOR 
SÍNCRONA CA (Enrol.Armadura) CC (Enrol. De Campo) 
CORRENTE CONTÍNUA CC (Enrol. De Campo) CA(Enrol.Armadura) 
INDUÇÃO OU 
ASSÍNCRONA 
CA CA 
• As máquinas síncronas (MS) e CC apresentam um segundo 
enrolamento que conduz corrente CC e é usado para produzir o 
fluxo principal de operação da máquina. 
 
• O enrolamento de campo de uma máquina CC encontra-se no 
estator. 
 
• Na máquina síncrona, o enrolamento de campo situa-se no rotor. 
Nesse caso, a corrente deve ser fornecida ao enrolamento de 
campo por meio de um contato mecânico rotativo. 
 
• Imãs permanentes produzem fluxo magnético CC e, em algumas 
máquinas, são usados no lugar dos enrolamentos de campo. 
Introdução às Máquinas Elétricas Rotativas (7/7) 
• Máquinas Elétricas: CC, síncronas, de imã permanente, de indução, 
de relutância variável, de histerese, sem escovas, etc. 
• Embora diferentes, o princípio físico que rege o comportamento das 
máquinas são bastante similares. 
• Máquina CC 
– Associado ao rotor e ao estator há distribuições fixas de fluxo 
magnético no espaço. 
– A produção de conjugado da máquina provêm da tendência 
desses fluxos a se alinhar entre si. 
• Máquina de Indução (ou Assíncrona) 
– É possível identificar distribuições de fluxo associadas ao rotor e 
ao estator. Não são estacionárias, mas estão girando em 
sincronismo e como no motor CC estão distanciadas entre si por 
uma separação angular constante. 
– O conjugado é produzido pela tendência dessas distribuições de 
fluxo de se alinhar entre si. 
Introdução às Máquinas Elétricas Rotativas (7/7) 
• As máquinas CA tradicionais classificam-se em: 
– Síncronas (Geradores). 
– Assíncronas (ou de Indução). 
 
 
• Máquina Síncrona 
– As correntes do enrolamento do rotor são fornecidas através de 
contatos rotativos fixados diretamente na parte estacionária do 
motor. 
 
• Máquina de Indução (ou Assíncrona) 
– As correntes são induzidas nos enrolamentos do rotor por meio 
da combinação da variação no tempo das correntes do estator e 
do movimento do rotor em relação ao estator. 
Máquinas CA Tradicionais 
Indução Eletromagnética 
Lei de Ampère 
Lei de Faraday 
Lei de Lenz 
A indução eletromagnética é o princípio fundamental sobre 
o qual operam os transformadores, geradores, motores e a 
maioria das máquinas elétricas. 
 Produção de um campo magnético. 
“Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica surge 
em torno dele um campo magnético” 
 Lei circuital de Ampère. 



n
k
k
c
ildH
1
.

i
André-Marie Ampère 
Revisão (1/6) 
 Lei de Faraday. 
e
 fluxo
Revisão (2/6) 
Michael Faraday 
Constatações: 
Ao se aproximar ou afastar o ímã do solenóide (bobina) ocorre um 
deslocamento do ponteiro do galvanômetro. 
Quando o ímã está parado, independentemente de quão próximo este 
esteja do solenóide, não há deslocamento do ponteiro do 
galvanômetro. 
 Lei de Faraday. 
e
 fluxo
Revisão (3/6) 
Michael Faraday 
 A lei de Faraday declara que: 
“Quando um circuito elétrico é atravessado por um fluxo magnético 
variável, surge uma fem (tensão) induzida atuando sobre o mesmo.” 
 
dt
d
e


 Lei de Faraday. 
e
 fluxo
Revisão (4/6) 
Michael Faraday 
Formas de se obter uma tensão induzida segundo a lei de Faraday: 
 Provocar um movimento relativo entre o campo magnético e o 
circuito. 
 Utilizar uma corrente variável para produzir um campo magnético 
variável. 
dt
d
e


 Lei de Lenz. 
Heinrich Lenz 
Revisão (5/6) 
“A tensão induzida em um circuito fechado por um fluxo magnético 
variável produzirá uma corrente de forma a se opor á variação do 
fluxo que a criou” 
dt
d
e


E 19 – MÁQUINAS ELÉTRICAS 
 Prof. Dr. Lucas Teles de Faria 
 E-mail: lucas.teles@rosana.unesp.br