Máquinas Elétricas Rotativas

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MÁQUINAS ELÉTRICAS
MAQUINAS ROTATIVAS
ALANDERSON VIEIRA 
TIPOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS
As máquinas elétricas são projetadas e construídas 
de forma tal a realizarem com a máxima facilidade e 
eficiência possíveis o processo de conversão. 
Elas possuem, basicamente duas partes:
• uma parte fixa chamada de estator e;
• uma parte móvel, chamada rotor.
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
O rotor é composto de: 
1 - Eixo da Armadura:
Eixo
Eixo
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
2 - Núcleo da Armadura:
Núcleo
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3 - Enrolamento da Armadura
Enrolamento
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4 - Comutador:
Comutadores
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
O estator, em geral, é composto de: 
1 - Carcaça: suporte ao rotor e outras partes
Carcaça
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2 - Enrolamento de campo: são bobinas que geram 
um campo magnético intenso nos pólos. 
Enrolamentos
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3 - Pólos ou sapatas polares: distribui o fluxo 
magnético produzido pela bobinas de campo. 
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
4 - Escovas: são barras de carvão e grafite que 
estão em contato permanente com o comutador.
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
Princípio de funcionamento 
A lei de Lenz-Faraday descreve, sob os pontos de 
vista quantitativo e de sentido, a indução de tensões 
produzidas por um fluxo magnético que varia no 
tempo. 
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
A conversão eletromecânica da energia ocorre 
quando a variação do fluxo magnético é provocada 
por um movimento mecânico rotativo. 
Nas máquinas elétricas rotativas, as tensões são 
induzidas em grupos de bobinas que estão ligadas 
entre si segundo uma determinada ordem, formando 
os enrolamentos, basicamente, de três maneiras:
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
De forma geral os motores elétricos são 
classificados em:
Motores de Corrente Contínua
- Motores Série;
- Motores Paralelo;
- Motores Composto ou Misto.
MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS
FUNCIONAMENTO DO MOTOR CC
https://www.youtube.com/watch?v=5s07bQcpEnA&ab_channel=EngEasier
Motor de Corrente Contínua 
 Nos motores DC a energia elétrica DC de uma fonte externa é 
fornecida para a bobina da armadura por meio de escovas.
 Neste enrolamento instala-se uma corrente , que na presença do 
campo magnético , interage e produz o torque T, que faz o motor 
girar.
 A presença do comutador segmentado (girando com o rotor) e das 
escovas (fixas) permite sempre manter a mesma posição relativa 
entre o fluxo induzido e o produzido pela bobina da armadura, de 
maneira que o torque sempre atua no mesmo sentido.
Motor de Corrente Contínua 
Fig.1 . Ilustração motor de corrente contínua 
Motor de Corrente Contínua 
 Assim, que o motor começa a girar a bobina da armadura gera uma 
F.E.M , que depende tanto do induzido , como da velocidade n de 
rotação. 
 Conforme a Lei de Lenz a F.E.M (E) opõe-se a causa que a gerou, isto 
é, inversamente proporcional com relação a corrente e por isso, é 
denominada como força contra eletromotriz.
 Para que a corrente ainda possa fluir , a fonte externa (U) tem que 
fornecer uma tensão igual a : 
 Onde representa a resistência interna do motor (a própria
resistência da armadura, resistência dos interpolos, escovas, etc)
 Força Contra Eletromotriz (C.F.E.M)
 Antes da partida (motor parado), a força contra eletromatriz é igual a 
zero (E=0), de forma que se conectarmos a armadura a uma fonte 
externa com tensão igual a U, então a corrente será limitada somente 
pela resistência interna . 
 E o resultado poderia ser uma corrente excessivamente ALTA. 
 A necessidade de reduzir o valor da corrente absorvida na partida é 
então evidente, e isso pode ser feito por meio de um Ra, conectado 
em série com a armadura até que a força contra eletromatriz se 
estabilize. 
Motor de Corrente Contínua 
 Força Contra Eletromotriz (C.F.E.M)
 Depois que o motor atinge o regime e o reostato Ra é desligado, pode-
se verificar situações, que o fluxo induzido independente da carga. 
a) Motor sem carga 
A corrente de armadura apresenta um valor razoável, porque 
o torque tem que ganhar só as perdas do ferro, fricção e 
ventilação, neste caso a tensão aplicada U é igual a força 
contra eletromotriz E. 
Motor de Corrente Contínua 
 Força Contra Eletromotriz (C.F.E.M)
b) Motor com carga
Quando um torque resistente é aplicado ao motor, em princípio verifica-se 
uma redução na velocidade. Portanto, uma redução na força eletromotriz, 
que desta maneira produz um acréscimo na corrente da armadura, visto que 
a tensão aplicada U fica igual a E.
Este aumento de corrente produz um aumento proporcional de torque, 
então o motor só reduz a sua velocidade o estritamente necessário para 
contrabalancear a ação do freio.
Motor de Corrente Contínua 
 Força Contra Eletromotriz (C.F.E.M)
b) Motor com carga
Por outro lado se a carga reduz, o motor tende a acelerar porque o torque está no 
momento mais alto, que o necessário. A força contra eletromotriz eleva-se para 
reduzir a corrente da armadura a um valor necessário para satisfazer a nova 
condição da carga.
A força contra eletromatriz age deste modo como um dispositivo regulador, que faz 
com que o motor DC identifique-se como uma máquina com auto-regulaçao, 
absorvendo somente a corrente requerida pela carga. . 
Motor de Corrente Contínua 
 Sistema de Excitação
 O campo magnético estatórico é produzido por meio do circuito indutivo composto 
dos principais polos, onde os enrolamentos do campo estão bobinados e 
alimentados, por meio de corrente contínua.
 A alimentação do enrolamento excitado pode depender da tensão ou corrente de 
armadura, no caso de excitação paralela, série ou composta.
 A alimentação do enrolamento excitado não depende da tensão ou corrente de 
armadura, no caso de excitação independente.
 O tipo de excitação define o tipo de operação do motor CC.
Motores de Corrente Contínua 
 Nos motores de CC, as bobinas utilizadas para produzir o campo
magnético estatórico têm aspectos diversos, de acordo com o tipo de
excitação, permitindo a divisão das máquinas de CC em categorias que
são:
1) Motores auto-excitados:
ƒ Motor com excitação em série 
 No motor com excitação em série as bobinas de campo, que constituem os
eletroímãs, ficam em série com o enrolamento da armadura e ambos
constam de poucas espiras de fio grosso, o que garante ao motor um alto
conjugado de partida e sua aplicação em bondes, ônibus e trens elétricos.
Motores de Corrente Contínua 
 Motor com excitação em paralelo:
 No motor com excitação em paralelo ou shunt ou derivação o conjunto das bobinas de campo fica em
paralelo com o enrolamento da armadura e são feitas com um grande número de espiras de fio fino
porque a corrente elevada necessária na condição de plena carga circula através do enrolamento de
armadura. Este motor tem uma velocidade praticamente constante, mesmo com ampla variação de
carga.
Motores de Corrente Contínua 
 Motor com excitação composta
 O motor com excitação composta ou série-paralela é uma combinação do motor série com o paralelo. A
parte em série do enrolamento de campo auxilia (composto cumulativo) ou se opõe (composto
diferencial) à parte paralela do enrolamento de campo, sendo a composição diferencial pouco usada.
 O motor composto cumulativo tem a velocidade e a característica de partida entre os motores série e
shunt, tendo mais conjugado de partida que o motor shunt por causa da parte série do campo.
Motores de Corrente Contínua 
2) Motores com excitação independente. 
 No motor com excitação independente as bobinas de campo apresentam
características semelhantes às do motor shunt e são alimentadas por uma
fonte de tensão CC independente.
Motores de Corrente Contínua 
 O controle de velocidade e torque em motores CC com excitação
independente:
 O controle de velocidadee torque em motores CC com excitação
independente pode ser dividido basicamente em:
• Controle pela tensão aplicada na armadura (V);
• Controle pela tensão aplicada no campo (Φ);
• Controle por adição de resistência na armadura (Ra).
Motores de Corrente Contínua 
 Controle pela tensão aplicada na armadura (V)
 No controle pela armadura mantém-se a tensão e a corrente no campo
constantes, desta forma o fluxo magnético produzido no campo também é
constante. Varia-se a tensão aplicada na armadura (V) e por conseqüência a
rotação da máquina, seguindo uma relação direta entre a tensão da
armadura e a rotação da máquina.
 Neste método o torque permanece constante e a potência varia
proporcionalmente com a velocidade.
Motores de Corrente Contínua 
 Controle pela tensão aplicada na armadura (V)
 Os motores CC com excitação independente e controle pela tensão aplicada na 
armadura são utilizados normalmente em acionamentos de máquinas 
operatrizes, tais como: ferramentas de avanço, bombas a pistão, compressores, 
etc. Aplicações onde é necessário um torque constante em toda a faixa de 
rotação. 
Motores de Corrente Contínua 
 Controle pela tensão aplicada no campo (Φ)
 No controle pelo campo, mantém-se a tensão de armadura constante e
varia-se a corrente de excitação (If). Como o fluxo magnético é proporcional
a corrente de excitação, diminuindo-se If diminui-se o fluxo magnético (Φ) e
aumenta-se a velocidade de rotação Nda máquina. No controle de campo a
potência permanece constante enquanto a rotação se eleva e o torque se
reduz.
 Este processo de aumento da velocidade de rotação pela diminuição do
fluxo é conhecido por enfraquecimento de campo.
Motores de Corrente Contínua 
 Controle pela tensão aplicada no campo (Φ)
 O controle pelo campo é utilizado em acionamentos de máquinas de 
corte periférico, como chapeamento de tiras, tornos, bobinadeiras, 
máquinas têxteis, etc. 
Motores de Corrente Contínua 
 Controle por adição de resistência na armadura (Ra)
 Além dos métodos de controle pelo campo e controle pela armadura,
verifica-se que variando a resistência da armadura também se obtém uma
variação na velocidade do motor. Para se conseguir esta variação coloca-se
em série um reostato com a armadura do motor e através da variação do
valor do reostato consegue-se variar a velocidade do motor.
 Neste método existe uma perda considerável de energia devido à potência
dissipada no reostato adicional.
Motores de Corrente Contínua 
 Controle por adição de resistência na armadura (Ra)
Motores de Corrente Contínua 
 Controle pela tensão aplicada na armadura (V) e no Campo (Φ)
 Neste método são aplicadas as duas técnicas anteriormente abordadas
proporcionando um controle integral da operação do motor de corrente
contínua. Esta técnica permite varias alternativas de conjugado e rotações.
 Esta técnica vem sendo empregada nos modernos conversores para
acionamento em corrente contínua.
CONCLUSÕES
Fim 
Muito obrigado