motores e geradores

MOTORES E GERADORES
QUAL SERÁ A DIFERENÇA ENTRE UM MOTOR
E UM GERADOR?
MOTORES E GERADORES
 Na parte 1 estudámos o funcionamento de um motor
de corrente contínua (DC).
 Mas um motor DC pode ser também um gerador DC.
 Veja a próxima animação!
 A bobina, o colector, as escovas e o íman constituem
exactamente as mesmas peças que formavam o
motor estudado anteriormente, mas agora forçamos
a bobina a rodar (energia mecânica), o que vai gerar
uma f.e.m. (em Volts).
MOTORES E GERADORES
Gerador DC
MOTORES E GERADORES
 Se
utilizarmos energia mecânica (por
exemplo a força braçal humana) para fazer
rodar a bobina (N voltas, área A) a uma
velocidade angular uniforme ω dentro do
campo magnético B, será produzida uma
f.e.m. sinusoidal na bobina (uma f.e.m., ou
força electromotriz, é quase a mesma coisa
que uma tensão eléctrica).
MOTORES E GERADORES
 Seja Θ o ângulo entre B e a perpendicular à bobina,
de forma a que o fluxo φ é NAB.cos Θ
 A lei de Faraday dá-nos:
f.e.m. = - d φ /dt = - (d/dt)(NBA.cos Θ) = NBA sen Θ
(d Θ /dt) = NBA ω sen ω t
MOTORES E GERADORES
 A animação acima é a representação de um gerador de
corrente contínua (DC).
 Tal como no motor DC, as extremidades da bobina
ligam-se a um anel dividido em partes (colectores), cujas
duas partes estão em contacto com as escovas.
 Repare que as escovas e o colector ‘rectificam’ a f.e.m.
produzida: os contactos são montados de tal forma que a
corrente flui sempre no mesmo sentido, porque quando a
rotação da bobina passa o ponto morto do colector, onde
as escovas encontram o intervalo entre o colector e
deixam momentaneamente de fazer contacto, as ligações
entre as extremidades da bobina e os terminais externos,
são invertidas.
MOTORES E GERADORES
 A f.e.m. E (desprezando o ponto morto, que,
convenientemente, acontece nos zero volts) é
|NBA ω sen ω t|, como desenhado no gráfico da
animação.
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Alternador
 Se quisermos antes um gerador de corrente alternada (AC), ou
alternador, não precisamos da rectificação. Por isso, não
precisamos do anel dividido em partes (isso é bom porque os
anéis divididos em partes podem originar faíscas, ozono, rádio
interferências e maior desgaste. Aliás, se se pretender um
gerador DC, o melhor, muitas das vezes, é usar um alternador
e rectificar depois a tensão com díodos).
 Na animação seguinte, as duas escovas estão em contacto com
dois anéis contínuos (inteiriços), e assim os dois terminais
exteriores estão sempre ligados às mesmas extremidades da
bobina. O resultado disso é a f.e.m. criada ser não rectificada,
sinusoidal, e de valor igual a NBA ω sen ω t, que é mostrada
na animação seguinte.
MOTORES E GERADORES
MOTORES E GERADORES
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Questionário
1. Sabemos que um mesmo dispositivo é um motor DC e um gerador DC.
Qual a diferença entre os dois?
2. Quais os componentes essenciais de um gerador DC?
3. Num gerador DC, como se pode determinar (fórmula) a f.e.m. produzida
por esse gerador?
4. Imagine um gerador DC com uma bobina de 100 espiras, cada uma de
50 cm2 de área, dentro de um campo magnético de 2 Tesla, e rodada a uma
velocidade de 5 voltas por segundo.
5. Qual a expressão da f.e.m. produzida?
6. Qual o valor eficaz da f.e.m. criada?
7. Se quisermos obter um alternador a partir de um gerador DC, que
modificações lhe teremos de fazer?
8. Por que razão muitas vezes, quando precisamos de gerar tensão
contínua, não usamos um gerador DC mas, em vez disso, um alternador
cuja tensão é depois rectificada?
9. O motor de corrente alternada é muito utilizado? Porquê?