Máquinas - Aula 1

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MÁQUINAS ELÉTRICAS 
Professor: Emílio Abreu
SENAI DENDEZEIROS
SENAI DENDEZEIROS
Formação Acadêmica
• Graduação em Engenharia Elétrica – IFBA;
• Pós-graduação em Automação, Controle e Robótica;
• Mestrando em Eng. Elétrica (UFBA)
Histórico profissional:
 Oito anos de experiência no setor elétrico de industrial - Siderurgia e 
Metalurgia
 Estágio, Eng. Jr., Eng. Pleno e Coordenação de equipe (Elétrica e de 
Automação)
 Coordenação de projetos e de equipe de Manutenção Industrial 
(GERDAU e FERBASA)
 Docente no SENAI CIMATEC e DENDEZEIROS e na pós-graduação da 
Faculdade Área 1(Devry) 
 Grupo de Robótica e Automação (Pesquisador no IFBA)
Eng. Eletricista Emílio Abreu
Qual é o seu sonho?
Metodologia de Avaliação
 Avaliação Regular de Aprendizagem (10pts);
1. 5% em assiduidade (até 3 faltas durante todo o curso)
2. 5% entrega de lista de exercícios 1 e 2 resolvidas (online) até a prova teórica 1 e lista 3 até 
prova teórica 2;
3. 10% manuscrito com os cálculos de lista de exercícios resolvida até a aula anterior a prova 
teórica para cada lista.
Obs.: As questões das listas serão sorteadas na sala para o aluno apresente à turma. O aluno 
poderá ter ou não a pontuação integral, a depender da apresentação.
4. 40% Prova prática – Teste em transformadores – 09/02/17 (turmas 51583+51181) e 
13/02/2017(51551) 
5. 40% Prova prática – Teste em motores – 23/02/17 (turmas 51583+51181) e 
14/03/2017(51551) - Grupo de até 5 pessoas – Entrega do relatório com os cálculos no mesmo 
dia.
Obs.: Provas práticas em grupo de até 5 pessoas – Entrega do relatório com os cálculos no 
mesmo dia.
• Pontuação extra (0,5 pt p/aula, máx 2pts p/pessoa) – Experimentos propostos em aula
 Prova teórica 1 (10 pts) – 10/02/12 (turmas 51583+51181) e 17/02/17(51551)
 Prova teórica 2 e Repescagem (10pts) – Substituição de uma das notas ou 2ªchamada –
03/03/2017 (turmas 51583+51181) e 21/03/2017(51551). No mesmo dia as duas provas. 
• Média final : (A.R.A + Pt.Extra + P.T.1+ P.T.2)/3 
Acordos coletivos
• Bom convívio:
1. Não existe pergunta boba, bobo é quem não faz pergunta e a 
acumula para prova. Respeito mútuo entre colegas e professor;
2. Celular? Permitido fora da sala de aula;
3. Conversas paralelas? Qual a prenda?
4. Lanche? Fica à vontade, mas evita comer na sala por questão de 
barulho.
5. Horário de início das aulas (início e fim);
• Provas e faltas:
1. Teremos reprovação por faltas?
2. Datas das provas e entrega dos trabalhos;
3. Queremos ser preparados para a realidade da vida profissional?
Site da disciplina e contato
https://sites.google.com/view/maquinaseletricasemilioabreu/
Contato Prof. Emílio
emilioabreu@gmail.com
Whattsapp do representante da turma? (ou email da turma)
Bibliografia e Material de Apoio 
Livros
Fundamentos de Máquinas Elétricas - Stephen Chapman
Manual de Equipamentos Elétricos - João Mamede Filho
Máquinas Elétricas - Fitzgerald e Kingsley
Máquinas Elétricas e Transformadores - Irving Kosow
Vídeos de Máquinas Elétricas (Youtube)
Vídeos conceituais - Princípios do eletromagnetismo
Vídeos conceituais - Lei de Faraday
Vídeo - Ensaios em Transformadores
Vídeo - Medição de Isolação em Motores de corrente alternada
Simuladores de Experimentos
Lei de Faraday (JAVA)
Gerador - Campo Magnético
Lei de Faraday (JAVA) - Imãs e Bobinas
Disponíveis no site da disciplina 
(https://sites.google.com/view/maquinaseletricasemilioabreu/)
CURSO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS 
AULA 1 – CONCEITOS BÁSICOS 
Professor: Emílio Abreu
SENAI DENDEZEIROS
SENAI DENDEZEIROS
Conceitos preliminares
Uma máquina elétrica é um dispositivo que pode converter tanto 
a energia mecânica em energia elétrica como a energia elétrica em 
energia mecânica. 
• Quando tal dispositivo é usado para converter energia mecânica em 
energia elétrica, ele é denominado Gerador.
• Quando converte energia elétrica em energia mecânica, ele é 
denominado Motor.
• Como qualquer máquina elétrica é capaz de fazer a conversão da 
energia em ambos os sentidos, então qualquer máquina pode ser 
usada como gerador ou com o motor. 
• O transformador é um dispositivo elétrico que apresenta uma 
relação próxima com as máquinas elétricas. Ele converte energia 
elétrica CA de um nível de tensão em energia elétrica CA de outro 
nível de tensão. 
• Em geral, os transformadores são estudados 
juntamente com os geradores e motores, 
porque os transformadores funcionam com 
base nos mesmos princípios, ou seja, 
dependem da ação de um campo magnético 
para que ocorram mudanças no nível de 
tensão
CAMPO MAGNÉTICO
Os campos magnéticos constituem o mecanismo fundamental pelo qual a energia
é convertida de uma forma em outra nos motores, geradores e transformadores.
Quatro princípios básicos descrevem como os campos magnéticos são usados
nesses dispositivos:
1. Um fio condutor de corrente produz um campo magnético em sua vizinhança.
2. Um campo magnético variável no tempo induzirá uma tensão em uma bobina se 
esse campo passar através dessa bobina. (Esse é o fundamento da ação de 
transformador .)
3. Um fio condutor de corrente, na presença de um campo magnético, tem 
umaforça induzida nele. (Esse é o fundamento da ação de motor.)
4. Um fio movendo-se na presença de um campo magnético tem uma tensão 
induzida nele. (Esse é o fundamento da ação de gerador .)
O QUE É O CAMPO MAGNÉTICO?
O campo magnético pode ser definido tomando 
como base os campos elétricos e gravitacionais, 
que determinam as modificações no espaço em 
razão da presença de cargas elétricas ou de 
massa. Sendo assim, o campo magnético é a 
região do espaço na qual um ímã manifesta sua 
ação.
• Usamos como unidade de campo magnético o 
símbolo T, denominado tesla. Portanto, no SI a 
unidade de é tesla (T).
• A direção do vetor indução magnética é 
aquela em que se dispõe a pequena agulha e 
o sentido do vetor indução é aquele para onde 
o polo norte da agulha aponta.
• H é a intensidade do campo magnético, que é 
produzido pela corrente I. 
• L é o comprimento do núcleo ferromagnético.
• N é o número de espiras de fio envolvendo 
uma das pernas do núcleo.
• “A corrente I passa pelo núcleo N vezes 
produzindo um campo magnético H no 
núcleo, percorrido no comprimento L”
(A intensidade do fluxo magnético é dado pela produto entre o número de voltas das 
espiras e a corrente dividido pelo comprimento do núcleo magnético)
Figura 1.3
SIMULADOR DE CAMPO 
MAGNÉTICO
A densidade de fluxo magnético depende do material do núcleo e da 
intensidade de campo magnético
VÍDEO 1 – LEIS DE LENZ E FARADAY
LEI DE FARADAY – TENSÃO INDUZIDA A PARTIR DE 
UM CAMPOMAGNÉTICO VARIÁVEL NO TEMPO
O primeiro efeito importante a ser considerado é denominado lei de
Faraday. Constitui a base de funcionamento de um transformador. A lei
de Faraday afirma que, se houver um fluxo passando através de uma
espira de fio condutor, então uma tensão será induzida sendo
diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo em relação ao
tempo. Na forma de equação, temos
O sinal negativo nas equações é uma expressão da lei de Lenz. Essa lei 
afirma que o sentido com que a tensão cresce na bobina é tal que, se os 
terminais da bobina fossem colocados em curto-circuito, então seria 
produzida uma corrente que causaria um fluxo oposto à variação 
original de fluxo. Como a tensão induzida opõe-se à variação que a está 
produzindo, então incluiremos um sinal na equação de Faraday.
Regra da mão direita
TENSÃO INDUZIDA EM UM CONDUTOR QUE SE 
DESLOCA DENTRO DE UM CAMPO MAGNÉTICO
PRODUÇÃO DE FORÇA INDUZIDA 
EM UM CONDUTOR
Lei de Ampére: A intensidade do fluxo magnético é dado pela produto entre o número de voltas 
das espiras e a corrente dividido pelo comprimento do caminho médio do núcleo.
A densidade de fluxo magnético depende do material do núcleo e da intensidade de 
campo magnético
O fluxo é diretamente proporcional a densidade de fluxo magnético e a seção do núcleo(área).
O fluxo é diretamente proporcional a número devoltas das espiras e a corrente vezes a 
característica do núcleo magnético 
A força magnetomotriz do circuito magnético é igual ao fluxo efetivo de corrente aplicado ao 
núcleo
O fluxo é diretamente proporcional a 
força magnetomotriz vezes a relutância
=
Faraday: Tensão será induzida sendo diretamente proporcional à 
taxa de variação do fluxo em relação ao tempo.
Lenz: A tensão induzida opõe-se à variação do fluxo (sinal 
negativo)
Tensão induzida em um condutor que se desloca dentro de um 
campo magnético
Força induzida em um condutor
ATIVIDADE VALENDO PONTO EXTRA (PARA PÓXIMA AULA)
Qual a importância do 
Eletromagnetismo para as máquinas 
elétricas?
Comportamento magnético dos 
materiais ferromagnéticos
• Um tipo comum de perda de energia em todas 
as máquinas e transformadores deve-se ao fato 
de que há necessidade de usar energia para 
fazer o realinhamento dos domínios no ferro. 
Histerese
• A perda por histerese em um núcleo de ferro é 
a energia necessária para realizar a e 
orientação dos domínios a cada ciclo de uma 
corrente alternada aplicada ao núcleo. 
• Pode-se demonstrar que a área delimitada 
pelo laço de histerese, formado pela aplicação 
de uma corrente alternada ao núcleo, é 
diretamente proporcional à energia perdida 
em um dado ciclo CA.
Perda por Histerese nos núcleos 
magnéticos
Corrente parasita
• Outra forma de perda deveria ser mencionada 
neste ponto, já que também é causada pelos 
campos magnéticos variáveis dentro do núcleo de 
ferro. É a perda por corrente parasita.
• Um fluxo magnético variável ao longo de uma 
placa, irá induzir correntes elétricas neste 
“conjunto de espiras”. Consequentemente, a 
partir do efeito Joule, pode haver dissipação de 
energia a partir do Efeito Joule. Estas dissipações 
são, em geral, problemáticas.
Uma aplicação prática para as Correntes de Foucault é no freio para teste de motores de 
automóveis. Este tipo de freio é constituído por dois discos girando na frente de dois 
potentes eletroímãs.
• Ambas as perdas, por histerese e por corrente 
parasita, causam aquecimento no material do 
núcleo e ambas devem ser levadas em 
consideração no projeto de qualquer máquina 
ou transformador. 
• Como ambas as perdas ocorrem no metal do 
núcleo, elas são usualmente combinadas e 
denominadas perdas no núcleo.
A MÁQUINA LINEAR CC
• Ela consiste em uma bateria, uma resistência e
uma chave conectadas a um par de trilhos
sem atrito.
• Funciona seguindo os mesmos princípios e
apresentando o mesmo comportamento dos
gerador
• Serve como um bom ponto de partida para o
estudo das máquinas e motores reais.
A MÁQUINA LINEAR CC
A MÁQUINA LINEAR
POTÊNCIAS ATIVA, REATIVA E APARENTE 
EM CIRCUITOS CA MONOFÁSICOS
Em um circuito CC, a potência fornecida à carga CC é simplesmente o produto da tensão 
na carga vezes a corrente que circula nela.
Infelizmente, a situação nos circuitos CA 
senoidais é mais complexa, porque pode haver 
uma diferença de fase entre a tensão CA e a 
corrente CA fornecidas à carga.
Triângulo de Potência
• A Potência ativa (P) é a Potência fornecida à 
carga pela componente de corrente que está 
em fase com a tensão. Também conhecida 
como potência útil ou de trabalho:
• A potência reativa (Q) representa a energia 
que é primeiro armazenada e em seguida 
liberada do campo magnético de um indutor, 
ou do campo elétrico de um capacitor.
• A potência aparente (S) fornecida a uma carga 
é definida como o produto da tensão na carga 
vezes a corrente que circula nessa carga. Essa 
é a potência que “parece” ser fornecida à 
carga se as diferenças de ângulo de fase entre 
a tensão e a corrente são ignoradas. Portanto, 
a potência aparente de uma carga é dada por
Resumo da aula de hoje
• A produção de um campo magnético por uma
corrente foi explicada e as propriedades
especiais dos materiais ferromagnéticos foram
exploradas em detalhe.
• As perdas por corrente parasita foram
discutidas e a forma da curva de magnetização
e o conceito de histerese foram explicados em
termos da teoria de domínios dos materiais
ferromagnéticos
• A lei de Faraday afirma que em uma bobina de fio
condutor será gerada uma tensão que é
proporcional à taxa de variação do fluxo que
atravessa a bobina. A lei de Faraday é o
fundamento da denominada ação de
transformador.
• Se um fio condutor de corrente estiver movendo-
se dentro de um campo magnético com a
orientação adequada, então haverá uma força
induzida nele. Esse comportamento é a base da
denominada ação de motor que ocorre em todas
as máquinas reais.
• Um condutor movendo-se através de um campo
magnético, na orientação adequada, terá uma
tensão induzida nele. Esse comportamento é o
fundamento da denominada ação de gerador que
ocorre em todas as máquinas reais.
• Muitos dos atributos dos motores e geradores
reais são ilustrados por uma máquina linear CC
simples, a qual consiste em uma barra que se
move no interior deum campo magnético.
• Foram vistos os conceitos de potência ativa,
reativa e aparente.
• Foi visto o conceito de Fator de Potência
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