Máquinas Elétricas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 
 
 TRABALHO 1 DISCIPLINA ENERGIA E ELETRICIDADE (ENE 077) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fundamentos de Máquinas Elétricas: Motores e Transformadores 
 
 
 
 
 
 
Equipe: 
Geovane Silva Xavier - 201649054 - Engenharia de Produção 
Igor Augusto Delvivo - 202049032 - Engenharia de Produção 
Luanasarah de Souza Paes - 201749037 - Engenharia de Produção 
Thiago Toledo Barbosa Corrêa - 201649063 - Engenharia de Produção 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Juiz de Fora, 28 de janeiro de 2021 
 
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SUMÁRIO 
 
1. Introdução………………………………………………………...………………………03 
 
2. Fundamentos teóricos e Discussões………………………………….……...…………..03 
 2.1 Máquinas Elétricas………………………………………………..……...………03 
 2.2 Motores……………………………………………………………….…....….….05 
 2.2.1 Motores de corrente alternada (CA)..…...………………………....…...05 
 2.2.1.1 Motor elétrico síncrono……………………………………....06 
 2.2.1.2 Motor elétrico assíncrono………………………………...…..06 
 2.2.2 Motores de corrente contínua (CC)…………..………………………...06 
2.2.3 Motores universais CA e CC ………………………….…………..…...08 
 2.3 Transformadores……………………………………………..…………..……….09 
 
3. Exemplos de aplicação…………………………...……..………………………..………10 
3.1 Motores……………………………………...……………………....……………10 
 3.1.1 Motores CC ................…………....……………………....……………10 
 3.1.2 Motores CA ……………………....……………………....……………12 
 3.1.3 Motores Universais .……………....……………………....……………13 
3.2 Transformadores……………………………….………………………..………..14 
 
4. Conclusões…………………………………………………….………………….…...…..16 
 
5.Bibliografia……………………………………………………...…………...……….…....16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
 
O presente trabalho tem como finalidade a apresentação e estudo sobre máquinas 
elétricas, o funcionamento de algumas dessas máquinas, aplicações, além de discussões 
técnicas a respeito de cada uma delas. 
O trabalho foi elaborado por uma equipe formada por alunos da Faculdade de 
Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora do curso de Engenharia de Produção, para 
a disciplina de Energia e Eletricidade (ENE 077). 
Neste presente trabalho será abordado o que é uma máquina elétrica, em especial será 
estudado com mais detalhes como funcionam dois tipos dessas máquinas, os motores e os 
transformadores elétricos. Além do funcionamento, serão abordados os parâmetros básicos que 
envolvem cada máquina, aplicações e discussão técnica a respeito desses dois tipos de 
máquinas elétricas. 
O trabalho seguirá apresentando fundamentos teóricos acerca de máquinas elétricas - 
motores e transformadores, seguido de exemplos de aplicações e usos comuns para essas 
máquinas e de discussão técnica a respeito. Por fim, uma breve conclusão a respeito dos pontos 
levantados e discutidos no corpo do trabalho. 
2. Fundamentos teóricos e Discussões 
2.1. Máquinas Elétricas 
 Uma máquina elétrica é um dispositivo que converte tanto a energia mecânica em 
energia elétrica como a energia elétrica em energia mecânica. Quando usado para conversão 
de energia mecânica em energia elétrica, ele é denominado gerador, quando é utilizado para 
converter energia elétrica em mecânica, ele é denominado motor. Como qualquer máquina 
elétrica é capaz de realizar a conversão da energia em ambos os sentidos, então qualquer 
máquina pode ser usada como gerador ou motor. Na prática, quase as máquinas elétricas fazem 
essa conversão de energia pela ação de um campo magnético. 
 
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Quadro 01: Tipo de Máquinas Elétricas
 
 O transformador é um dispositivo elétrico que converte energia elétrica CA de um nível 
de tensão em energia elétrica CA de outro nível de tensão. Os transformadores funcionam com 
base nos mesmos princípios dos motores e geradores, ou seja, dependem de um campo 
magnético para que ocorram mudanças no nível de tensão. 
 Dentre os tipos de máquinas elétricas podemos separá-las em dois tipos conforme a 
figura 01, máquinas elétricas rotativas e máquinas elétricas estacionárias ou em repouso. 
● As máquinas elétricas rotativas são os motores e os geradores, são denominadas 
rotativas por possuírem uma parte girante em relação a uma parte em repouso (rotor e 
estator respectivamente). 
● As máquinas elétricas estacionárias ou em repouso são os transformadores pois não 
possuem partes móveis. 
Figura 01: Máquinas elétricas rotativas e estacionárias
 
Cada uma das máquinas elétricas citadas possui sua complexidade e são compostas de 
uma estrutura mecânica. Nesta seção serão abordados os fundamentos teóricos a respeito de 
apenas dois desses tipos de máquinas elétricas, os transformadores e os motores. 
 
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2.2. Motores 
Os motores elétricos são máquinas capazes de transformar energia elétrica em energia 
mecânica. São utilizados em todos os meios, seja dentro da sua casa até o segmento industrial. 
Eles possuem uma grande gama de funcionalidades pelo fato de unir facilidade de transporte, 
economia, baixo custo, limpeza e simplicidade de comando. 
No mercado existem diferentes tipos de motores elétricos, podemos separar em 3 
grandes grupos, sendo eles motores de corrente alternada (CA), motores de corrente contínua 
(CC) e motores universais (CA e CC). A corrente elétrica desses motores diz respeito ao fluxo 
de elétrons que neles ocorrem e o sentido do fluxo vai determinar se é CA ou CC. 
Figura 02: Motor elétrico CC e CA
 
 
2.2.1 Motores de corrente alternada (CA) 
O motor de corrente alternada (CA) é um equipamento rotativo, e que diferente de 
outros motores elétricos, não precisa necessariamente ser alimentado por outro equipamento. 
Normalmente, é usado para fornecer energia para uma gama variada de sistemas, tendo como 
função a movimentação delas, podendo ser aplicados em sistemas pequenos como bombas 
d’água, até grandes máquinas industriais, como esteiras e rolos. 
Os motores CA possuem dois componentes principais, um estator e um rotor. Seu 
sistema consiste em campos magnéticos induzidos pela corrente alternada em bobinas, que 
produzem a energia rotacional. A velocidade será determinada pela frequência da tensão e 
corrente, podendo ser ajustada somente através de um variador de frequência que é capaz de 
alterar a frequência da potência de entrada fornecida. Em geral, os motores CA são mais baratos 
e mais utilizados em aplicações de velocidade fixa. 
 
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Há dois tipos de motor de corrente alternada, que serão apresentados a seguir, o motor 
síncrono e o motor assíncrono. 
2.2.1.1 Motor elétrico síncrono 
O motor elétrico síncrono usa um rotor bobinado, no qual bobinas são colocadas nas 
ranhuras deste rotor. O rotor por sua vez é excitado por uma fonte de alimentação contínua CC 
externa, utilizando anéis deslizantes e escovas para fornecer corrente ao rotor. 
Estes motores são projetados para operar a uma velocidade constante específica em 
conformidade com o campo magnético rotativo. Um motor síncrono não é um motor de partida 
automática porque o torque só é desenvolvido quando ele funciona a uma velocidade síncrona; 
assim, a sua partida pode ser feita através de um CC comum acoplado em seu eixo. Um motor 
síncrono é frequentemente usado onde necessita-se de uma velocidade exata. 
2.2.1.2 Motor elétrico assíncrono 
O Motor Assíncrono é um motor elétrico que possui uma corrente de várias fases 
chamada de corrente trifásica, bifásica ou monofásica. A velocidade de rotação do estator, 
diferentemente do síncrono, não é proporcional à velocidade de rotação do rotor. 
Este tipo de motor elétrico trabalha sujeitando seus enrolamentos a uma corrente 
alternada, gerando um campo magnético em seu estator, por consequência a esta ação surge 
uma força eletromotriz induzida, força que dá origem a uma corrente induzida no rotor se 
opondo a força que lhe deu origem, criando assim um movimento giratório no rotor. 
Motores elétricos assíncronos são osmotores mais utilizados na indústria devido ao seu 
custo ser menor que os outros motores da mesma potência, possui fácil manutenção e melhor 
desempenho. 
Uma característica importante dos motores elétricos assíncronos é que você não pode 
variar a velocidade, ou sua corrente elétrica gradualmente. 
2.2.2 Motores de corrente contínua (CC) 
Os motores de corrente contínua são aqueles em que como o próprio nome sugere, são 
alimentados por uma fonte de corrente contínua, que pode ser fornecida por um sistema de 
baterias ou qualquer outra fonte de alimentação CC. A sua comutação (troca de energia entre 
https://www.citisystems.com.br/fonte-de-alimentacao/
 
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rotor e estator) pode ser através de escovas (escovado) ou sem escovas (brushless), sendo que 
cada tipo oferece vantagens específicas. 
Caracterizam-se por sua versatilidade de adaptação e facilidade de controle da 
velocidade, que pode ser continuamente alterada através da variação na tensão de alimentação. 
Além disso, os motores CC apresentam torque constante em toda a faixa de velocidade - salvo 
em regiões de enfraquecimento de campo. 
Um motor CC é composto por um eixo acoplado ao rotor que é a parte girante do motor, 
o estator que é composto por um ímã, e o comutador que tem a função de transferir a energia 
da fonte de alimentação ao rotor. O funcionamento do motor CC consiste nas forças produzidas 
pela interação entre o campo magnético e a corrente na armadura do rotor, que tendem a 
deslocar o condutor de um sentido que depende do sentido do campo e da corrente na armadura. 
O sentido de rotação do eixo de um motor de corrente contínua é imposto tanto pela 
polaridade norte-sul do fluxo de campo, quanto pelo sentido da corrente de armadura. Para 
inverter o sentido de rotação basta trocar a polaridade da fonte CC que alimenta o enrolamento 
de campo ou da fonte CC que alimenta a armadura, no caso de excitação independente. 
Num geral, um motor CC é mais caro que um motor CA de mesmo tamanho, pois este 
conta com mais enrolamentos, além do comutador que precisa de manutenção periódica. 
 Os motores de corrente contínua são classificados de acordo com o modo de conexão 
do indutor e das bobinas induzidas. A seguir será mostrado um breve resumo com seis 
classificações para motores de corrente contínua no que diz respeito a suas velocidades e 
aplicações: 
Quadro 02: Tipos de motores CC 
 
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Pode-se perceber sua aplicação em equipamentos de pequeno porte como 
eletroportáteis, componentes de veículos e brinquedos, que normalmente são acionados por 
meio de pilhas e baterias. Além disso, pelo fato de apresentarem fácil e preciso controle de 
velocidade, observa-se o uso desse tipo de motor também em maior escala, como no caso de 
tração elétrica para trens, metrôs e ônibus; e sua aplicação na indústria em processos que 
precisam acionar cargas com velocidade controlada. 
 
2.2.3 Motores universais CA e CC 
Os motores universais são tipos especiais de motores sendo projetados para serem 
capazes de operar tanto em corrente alternada quanto em corrente contínua. Em suma, um 
motor universal é um motor CC com excitação série, ou seja, um motor CC cujos enrolamentos 
de campo e de armadura estão conectados em série, podendo, portanto, ser alimentado por uma 
única fonte, que pode ser contínua ou alternada monofásica. 
 Quando é alimentado com tensão contínua, esses motores se comportam exatamente 
como um motor CC série. Quando é operado com tensão alternada, o sentido do campo 
magnético muda no estator, o da corrente muda no rotor e o sentido do torque permanece 
inalterado. Para inverter o sentido de rotação, deve-se trocar as ligações do enrolamento de 
campo com a armadura. 
 A construção do motor universal é bem semelhante à dos motores série CC, contando 
com um estator no qual os polos de campo são montados, e bobinas que são enroladas nos 
polos de campo. Porém, todo o caminho magnético (núcleo do estator e julgo) é laminado para 
reduzir as correntes parasitas que induzem durante a operação em corrente alternada. Além 
disso, a área dos polos de campo é aumentada para reduzir a densidade de fluxo, tendo como 
resultado, a perda de ferro e a queda de tensão reativa são reduzidas. Por esse motivo, as 
escovas usadas têm alta resistência. 
 Esses motores produzem alto torque de partida e apresentam características de 
velocidade variável. A maioria dos motores universais são projetados para operar em 
velocidades mais altas, excedendo 3500 RPM. Devido à queda de tensão da reatância que está 
presente apenas em corrente alternada, os motores universais operam em velocidade mais 
baixas, do que quando alimentados por fonte CC de mesma voltagem. 
 
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O motor universal é simples e menos custoso. Usado geralmente para classificação não 
superior a 750 W, são empregados principalmente em aparelhos eletrodomésticos como 
liquidificador, batedeira, aspirador de pó entre outros. 
 2.3. Transformadores 
 Os transformadores elétricos são aparelhos estáticos que transportam energia elétrica 
através de indução eletromagnética, desde sua entrada até sua saída. Estes dispositivos são 
essenciais num sistema elétrico de potência, pois têm a função de alterar os níveis de tensão 
para fazer a transmissão, distribuição ou adequação de energia elétrica. 
O transformador é um circuito magnético e o fenômeno físico associado a isso, e que 
descreve seu funcionamento é chamado indução eletromagnética e é descrito pela Lei de 
Faraday-Lenz. Essa lei diz que, ao se produzir uma variação do fluxo magnético por certa 
região do espaço, um campo magnético deverá surgir de modo a se opor a essa variação. Por 
depender justamente da variação de fluxo magnético, os transformadores funcionam somente 
quando se trata de corrente alternada. 
 Estes aparelhos são constituídos basicamente por uma peça ferromagnética, o núcleo, e 
as bobinas, formadas por espiras de material condutor, posicionadas em duas regiões distintas 
isoladas eletricamente entre si. Essas regiões recebem o nome de primária e secundária. Na 
bobina primária é aplicada a tensão inicial, a qual deseja-se modificar (aumentar ou reduzir), 
enquanto que na secundária sai a tensão já modificada pelo transformador. 
 
Figura 03: Representação esquemática de um transformador 
 
 
 
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A passagem da corrente elétrica através do enrolamento primário do transformador 
origina um campo magnético variável. Esse campo magnético variável propaga-se com maior 
facilidade no interior do núcleo, por isso é conduzido em direção ao enrolamento secundário. 
O campo sofre variações e por conta disso surge uma tensão induzida na bobina secundária. 
Diante disto, é possível transformar a tensão fornecida para a tensão desejada no secundário. 
A proporção entre a tensão no primário (U1) e no secundário (U2) de um transformador, 
tal como entre o número de espiras de seu enrolamento primário (N1) e secundário (N2), 
estabelece a relação de transformação = a, de um transformador. Ou seja, determina se o 
transformador será abaixador (quando a>1), ou elevador de tensão ou corrente (quando a<1). 
 
Fórmula 01: Relação de transformação de um transformador 
Quanto à classificação, os transformadores podem ser divididos de acordo com alguns 
parâmetros como a finalidade, a disposição das bobinas, número de fases, material do núcleo 
etc. Entretanto, não serão abordadas com detalhes neste trabalho. 
3. Exemplos de aplicação 
 
3.1 - Motores 
Assim como dito anteriormente, os motores elétricos são muito usados no nosso 
cotidiano para inúmeras funcionalidades diferentes, a seguir mostraremos algumas aplicações 
em que os motores mencionados podem ser usados 
3.1.1 - Motores CC 
Caracterizados pela sua versatilidade e adaptabilidade, os motores CC são usados 
principalmente quando é necessário que a velocidade de rotação seja precisamente controlada. 
Alimentado por corrente contínua,pilhas ou baterias, é visto principalmente em carros 
de brinquedo, bicicletas com motor acoplado entre outros. 
 
 
 
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Figura 04: Carcaça de um carrinho de brinquedo com motor CC acoplado 
 
 
Figura 05: Bicicleta com motor CC acoplado 
 
 
 
Na indústria os motores CC são utilizados normalmente em acionamentos de máquinas 
operatrizes como por exemplo, ferramentas de avanço, bombas a pistão, compressores, entre 
outras aplicações que é necessário um torque constante em toda a faixa de rotação. 
Figura 06: Compressor utilizado na refrigeração de freezers e geladeiras industriais de 
pequeno a médio porte 
 
 
 
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Figura 07: Motores de corrente contínua de 448 a 1.119 KW para laminação a fio 
 
 
 
 
3.1.2 - Motores CA 
 Quando falamos de motores de corrente alternada imaginamos vários tipos de motores 
como em tornos, fresas, esteiras rolantes, escadas rolantes, elevadores, portões elétricos, 
ventiladores, aspiradores de pó, etc. Existem muitos tipos de motores CA, sendo eles 
monofásicos ou trifásicos, cada um deles com suas características e aplicações distintas 
 Os motores de corrente alternada também podem ser classificados em motores 
síncronos e motores assíncronos, além de monofásicos ou trifásicos. Nesta seção usaremos a 
classificação de motores monofásicos e trifásicos e daremos exemplos da aplicação de cada 
tipo. 
Os motores monofásicos são aqueles motores alimentados apenas por um condutor de 
fase e que geralmente são usados quando não há uma rede trifásica disponível na instalação. 
Por esse motivo que eles são amplamente utilizados para fins domésticos, comerciais e em 
poucas situações eles são usados na indústria. Normalmente os motores elétricos monofásicos 
são utilizados em aplicações que exigem menores potências, geralmente inferiores a 3KW. 
 A construção dos motores monofásicos é relativamente simples, pois possuem um 
menor custo e são fáceis de reparar se comparados com os motores trifásicos. Por causa dessa 
e outras vantagens, o motor monofásico possui muitas aplicações, sendo usados em aspiradores 
de pó, ventiladores, máquinas de lavar, geladeiras, algumas bombas centrífugas, etc. 
 
 
https://www.mundodaeletrica.com.br/redes-de-energia-eletrica-tipos-e-caracteristicas/
 
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Figura 08: Motor máquina de lavar 
 
 
O motor de corrente alternada que também é conhecido como motor de indução é o 
mais utilizado devido às suas diversas vantagens como por exemplo, o baixo custo em 
manutenção, montagem, fabricação e simplicidade em relação aos motores de corrente 
contínua. 
Os motores elétricos trifásicos podem ser facilmente encontrados nas indústrias para as 
mais variadas aplicações como em torno, fresa, esteiras rolantes, além de outras aplicações fora 
das indústrias, como em elevadores e escadas rolantes. 
Figura 09: Motor de elevador 
 
 
3.1.3 - Motores universais 
Esse tipo de motor foi projetado para operar quando alimentado por uma fonte de 
corrente alternada ou por uma fonte de corrente contínua. Os motores universais são motores 
do tipo série, são relativamente pequenos e podem alcançar velocidades de até 30.000 RPM. 
São muitas as suas aplicações, podendo ser usado em aspiradores, liquidificadores, alguns 
ventiladores, furadeiras e etc. 
 
 
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Figura 10: Motor furadeira elétrica 
 
 
 
3.2 - Transformadores 
 
 Como citado anteriormente, transformadores são aparelhos utilizados para transferir 
energia elétrica entre diferentes circuitos elétricos através de indução magnética, normalmente 
com níveis de tensão distintos entre seus enrolamentos. 
A principais funções dos transformadores são: 
• Adequar os níveis de tensão em sistemas de geração, transmissão e distribuição de 
energia elétrica. 
• Isolar eletricamente sistemas de controle, medição e eletrônicos do circuito de 
potência principal. 
• Realizar casamento de impedância, maximizando a transferência de potência. 
• Evitar transferência de corrente contínua de um circuito para o outro. 
• Realizar medidas de tensão e corrente. 
 
 Os transformadores estão presente em toda parte elétrica de qualquer tipo de indústria 
ou empresa de grande porte, no setor de energia os transformadores exercem um papel 
fundamental na distribuição de energia elétrica, sendo peça essencial em toda usina de energia 
de qualquer porte. Alguns exemplos de transformadores são mostrados a seguir: 
 
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Figura 11: Transformador presente nos postes de luz da rede elétrica
 
 
Figura 12: Tipos de transformador industrial 
 
 
Figura 13: Transformadores de usinas elétricas 
 
 
 
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4. Conclusão 
 
As máquinas elétricas desempenham um papel fundamental na sociedade e são 
essenciais para o funcionamento de quase todos os equipamentos, sejam eles de aplicação 
industrial, ou de uso doméstico. Estão presentes em tudo, nos domicílios, observa-se o uso dos 
motores para acionar freezer, ar-condicionado, ventilador, secador de cabelo etc. Nas indústrias 
são utilizados como força motriz das principais máquinas, como tornos, fresas, furadeiras, 
robôs, entre outros. Os transformadores e geradores são necessários no sistema elétrico, desde 
a usina de geração da energia até a chegada aos domicílios através das linhas de transmissão. 
O uso das máquinas elétricas se tornou tão comum devido ao fato de a energia elétrica 
ser uma forma limpa de energia, eficiente, de fácil transmissão em grandes distâncias e 
controlada. Os motores elétricos em comparação com os térmicos por exemplo não necessitam 
de ventilação constante, podendo ser utilizados em locais que exigem um nível menor de 
poluição. Já os transformadores são usados para reduzir a perda energética das geradoras até o 
ponto de utilização. 
Através das observações apresentadas neste trabalho, é possível concluir que as 
máquinas elétricas e suas aplicações possuem um vasto conteúdo, sendo impossível abranger 
todo o seu conteúdo em poucas páginas. Apesar da Engenharia Elétrica estudar mais a fundo o 
assunto, seu conhecimento técnico se faz necessário para as demais áreas, tendo em vista que 
máquinas elétricas são utilizadas em vários processos industriais e em nosso cotidiano. 
 
5. Bibliografia 
 
 
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