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NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
1
CONVENÇÃO DE SINAIS
Bipolo Gerador
Bipolo Receptor
Circuito Convencional
+
+
E I
V
-
+
+
I
E I
V
-
-
I
-
E = tensão produzida
I = corrente recebida
I = corrente produzida
"Tensão e Corrente no
mesmo sentido".
V = tensão manifestada
"Tensão e Corrente em
sentidos contrários".
Sentido convencional
da corrente
EXPERIÊNCIA DE OERSTED – CORRENTE PRODUZ FLUXO
I
I
agulha de
bussola
+
E
-
+
-
E
agulha de
bussola
limalha de
ferro
limalha de
ferro
REGRA DA MÃO DIREITA – SENTIDOS DE CORRENTE E FLUXO
I
I
LINHAS DE FLUXO
CORRENTE
φ
φ
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
2
PEÇAS POLARES NATURAIS (IMÃS)
LINHAS DE FLUXO
PEÇA POLAR
FACES POLARES N e S
N
S
N
S
LINHAS DE FLUXO DE PEÇAS POLARES PRÓXIMAS ENTRE SI – FACES DE
POLARIDADES OPOSTAS
N
S
S
S
N
N N
S
LINHAS DE FLUXO DE PEÇAS POLARES PRÓXIMAS ENTRE SI – FACES DE
POLARIDADES NÃO OPOSTAS. (Notar o campo magnético uniforme – linhas de fluxo
paralelas e eqüidistantes entre si)
N
S
N
S
S
N
S
N
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
3
FLUXO MAGNÉTICO EM UM SOLENÓIDE RETO
φ
φ
nucleo de ferro
N
S
S
N
I
I
φ
enrolamento de cobre
φ
A inversão do sentido de corrente inverte o sentido do fluxo.
Regra da Mão Direita – Enlaçando o enrolamento com a mão
direita, os dedos indicam o sentido da corrente e o polegar
indica o sentido do fluxo.
SATURAÇÃO MAGNÉTICA E HISTERESE MAGNÉTICA – CURVA DE HISTERESE
φ
φ
φ
C
B
φres.
φres.
φres.
I
PEÇA NUNCA MAGNETIZADA
A
I
PEÇA JÁ MAGNETIZADA
I
CURVA SIMPLIFICADA
LEGENDA DAS FIGURAS ACIMA
Φ → FLUXO MAGNÉTICO
Φres →MAGNETISMO RESIDUAL
Ι → CORRENTE DE EXCITAÇÃO
AB → TRECHO LINEAR
BC → TRECHO NÃO LINEAR
HISTERESE MAGNÉTICA →DIFERENÇA ENTRE
DESCENDENTE
SATURAÇÃO MAGNÉTICA→ PONTO C EM DIANTE
AS
CURVAS
ASCENDENTE
E
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
4
GALVANÔMETRO DE ZERO CENTRAL
Instrumento habilitado para medir e indicar o sentido de corrente elétrica.
I
+
+
+
-
-
+
-
+
Circuito sem corrente
I
-
+
Circuitos com corrente – notar o sentido da corrente e o ponteiro
do galvanômetro
LEI DE FARADAY-LENZ → LEI DA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
FLUXO (VARIAÇÃO DE FLUXO) PRODUZ TENSÃO → e = −
φ
N
dφ
dt
DESCRIÇÃO
1. face polar Norte;
2. linhas de fluxo originando-se na face
polar N;
3. anel condutor, em um circuito fechado
por um galvanômetro de zero central;
4. o anel vai movimentar-se de baixo para
cima ou de cima pra baixo, mantendo-se
paralelo à face polar N;
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
φinduzido resultante
φinduzido parcial
dφ
DESCRIÇÃO
φindutor
corrente induzida
1. movimento do anel para baixo;
2. aumenta a quantidade de fluxo indutor
enlaçada pelo anel → dф;
3. surge uma tensão induzida entre as
extremidades do anel condutor →
movimento do
anel para baixo
N
φinduzido resultante
φinduzido parcial
corrente induzida
dφ
e=−
dφ
;
dt
4. surge uma corrente induzida circulando
pelo anel condutor e galvanômetro;
5. surge o fluxo induzido parcial,
produzido pela corrente circulante;
6. surge o fluxo induzido resultante, pela
interação dos fluxos induzidos parciais
ao longo do anel; restabelecendo o
equilíbrio
de
fluxo
enlaçado
originalmente pelo anel condutor.
DESCRIÇÃO
φindutor
1. movimento do anel para cima;
2. diminui a quantidade de fluxo indutor
enlaçada pelo anel → dф;
3. surge uma tensão induzida entre as
extremidades do anel condutor →
movimento do
anel para cima
N
5
e=−
dφ
;
dt
4. surge uma corrente induzida circulando
pelo anel condutor e galvanômetro;
5. surge o fluxo induzido parcial,
produzido pela corrente circulante;
6. surge o fluxo induzido resultante, pela
interação dos fluxos induzidos parciais
ao longo do anel; restabelecendo o
equilíbrio
de
fluxo
enlaçado
originalmente pelo anel condutor.
LEI DE FARADAY-LENZ → A variação do fluxo indutor enlaçado por uma espira, provoca
uma tensão induzida, que produz uma corrente induzida, que produz um fluxo induzido cujo
sentido é tal que opõe-se à variação do fluxo indutor. (confirme esta afirmação nas 2 figuras
anteriores).
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
6
CONDUTOR SE MOVIMENTANDO EM UM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME
φ
l
N
S
φ
O campo magnético uniforme se caracteriza por
apresentar linhas de fluxo paralelas e
eqüidistantes entre si, com o mesmo sentido em
qualquer posição do espaço compreendido entre
as duas faces polares paralelas.
O condutor está paralelo às faces polares, e
Vamos representar o fluxo magnético e o
perpendicular à direção do fluxo magnético
condutor, cujas extremidades tocam o trilho
metálico e pode deslizar para cima ou para
baixo.
CONDUTOR EM MOVIMENTO PERPENDICULAR À DIREÇÃO DO FLUXO
INDUTOR
movimento de baixo para cima
movimento de cima para baixo
l
l
2
1
secção transversal
secção transversal
corrente induzida
2
dx
φinduzido parcial
1
corrente induzida
φinduzido parcial
φinduzido resultante
dφ
φindutor
OBS. Análise na nova área
dx
φinduzido resultante
dφ
φindutor
OBS. Análise na nova área
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
7
CONDUTOR EM MOVIMENTO PARALELO À DIREÇÃO DO FLUXO INDUTOR
l
l
1
mov.
2
ISTO QUE FOI DESCRITO
ATÉ AGORA É TAMBÉM
CHAMADO
“EFEITO GERADOR”
φindutor
dx
Obs. – movimento de 1 para 2 ou de 2 para 1
não há alteração da área
enlaçada, não há variação de fluxo na área enlaçada, ( dφ = 0 ), logo não
há tensão induzida
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
8
REGRAS DA MÃO DIREITA PARA SENTIDOS DE FLUXO,
MOVIMENTO, TENSÃO E CORRENTE (efeito gerador)
Movimento
Tensão
Corrente
Fluxo
Regra de Fleming, da mão direita, do gerador.
dφ
dt
(MOVIMENTO NA DIREÇÃO PERPENDICULAR AO FLUXO MAGNÉTICO).
QUANTIFICAÇÃO DE
⎧ B = densidade de fluxo
e=−
⎫
φ ⎪
⎪
B=
⎨φ = int ensidade de fluxo ⎬ φ = BS = Blx →
S ⎪
⎩ S = área
e=−
⎪
⎭
d(Blx )
dx
= −Bl
= −Blv Volts
dt
dt
GRANDEZAS
Φ = INTENSIDADE DE FLUXO
B = DENSIDADE DE FLUXO
SISTEMA CGS
Linhas ou Maxwells
Linhas/cm2 ou Maxwells/cm2
SISTEMA MKS
Webers
Webers/m2
l = COMPRIMENTO ATIVO DO
centímetros
cm
centímetros/segundo
cm/s
e = −Blv.10 −8 Volts
metros
m
metros/segundo
m/s
CONDUTOR
v = VELOCIDADE DO CONDUTOR
(na perpendicular ao fluxo)
e = tensão induzida instantânea
e = − Blv Volts
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
9
TENSÃO INDUZIDA EM UM CONDUTOR EM MOVIMENTO INCLINADO COM
RELAÇÃO AO FLUXO MAGNÉTICO.
θ
v
v
v
φ
EXEMPLOS
movimento
perpendicular
ao fluxo
movimento
paralelo ao
fluxo
e = − Blv
e=0
FAÇA ESTES
movimento
inclinado
c/relação ao
fluxo: a
componente
paralela ao fluxo
não produz
tensão...
e = − Blv cosθ
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
10
EFEITO MOTOR
N
S
N
S
N
S
F
Condutor na presença de um campo
magnético uniforme. (vide pg. 6)
.Tensãoaplicada ao condutor,
corrente e linhas de fluxo.
Interação das linhas de fluxo e
surgimento da força F
A força que atua no condutor é dada por: F = BIl
A regra para determinar o sentido da força F é a REGRA DA MÃO ESQUERDA.
Sistema
Grandeza
MKS
CGS
MKgfS
F = BIl
F = BIl
N
Newtons
Weber/m2
Tesla
m
A
d
dinas
Maxwell/cm2
Gauss
cm
A
1 N = 105 dinas
1 Kgf = 9,81 N
BIl
9,81
Kgf
kilogramaforça
Weber/m2
Tesla
m
A
↓
F
B
l
Ι
Observações
F=
SIMULTANEIDADE DOS EFEITOS GERADOR E MOTOR – TRABALHO DE CLASSE
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
11
CONDUTOR EM MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME
EM UM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME
Posição referencial do condutor
Representação simplificada do movimento, em secção
transversal
φ
1
2
N
1.
2.
3.
4.
8
S
COMENTÁRIOS
v em cada ponto é tangencial à
trajetória;
posições 1 e 5
v é // ao fluxo:
tensão induzida nula;
posições 3 e 7
v é ⊥ ao fluxo,
tensão induzida instantânea máxima;
posições 2, 4, 6 e 8
v é inclinada
com relação ao fluxo, tensão
induzida
dada
por
3
7
4
6
5
e = − Blv cosθ ;
θ = ângulo entre v e a ⊥ ao
φ
fluxo;
5. Sentidos das tensões obtidos com a
Regra da Mão Direita.
FORMA DE ONDA DA TENSÃO INDUZIDA NO CONDUTOR, EM UM CICLO
ONDA SENOIDAL – TENSÃO ALTERNADA SENOIDAL
e
5
1
2
3
4
6
7
8
1
t
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
12
DEFINIÇÕES
1. BOBINA – área aberta plana ou não, delimitada por condutor elétrico (fio elétrico isolado).
2. ESPIRA – volta de fio. As bobinas podem ter uma ou diversas espiras, ou voltas de fio.
3. LADO ATIVO DE BOBINA – trecho reto da bobina sujeito às linhas de fluxo. (só se define
para bobinas de formas quadrada ou retangular).
4. TERMINAIS DAS BOBINAS – as 2 extremidades livres.
DIVERSAS FORMAS DE BOBINA (representação plana)
terminais
DETALHES IMPORTANTES
As espiras se superpõem, estão em contato mecânico mas não há contato elétrico entre elas. (fio
isolado).
Bobina com 2 espiras
ou bobina dupla
Bobina com 3 espiras
ou bobina tripla
Lados de bobina
compostos por 1 condutor
Lados de bobina
compostos por 2
condutores
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
13
ALTERNADOR ELEMENTAR
movimento
A bobina, dotada dos anéis metálicos
denominados ANÉIS COLETORES em
seus terminais, gira num campo magnético
uniforme.
φ
As escovas de grafite (carvão), em contato
com os anéis coletores, retiraram a tensão
alternada senoidal produzida pela bobina e a
entregam ao consumidor.
anel
coletor
escova de grafite (carvão)
consumidor experimentando
tensão alternada senoidal
GERADOR ELEMENTAR DE CORRENTE CONTÍNUA
movimento
tecla de cobre
isolante
φ
coletor ou
comutador
consumidor
recebendo corrente
continua
escova de
grafite
A bobina, dotada do COLETOR
OU COMUTADOR em seus
terminais, gira num campo
magnético uniforme.
As escovas de grafite (carvão), em
contato com as teclas do coletor,
retiraram a tensão continua
pulsativa e a entregam ao
consumidor. A bobina produz
tensão alternada senoidal mas o
coletor proporciona a
RETIFICAÇÃO
ELETROMECANICA DA
TENSÃO.
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
A TENSÃO EXPERIMENTADA PELO CONSUMIDOR EM UM CICLO SERÁ
UMA TENSÃO CONTINUA PULSATIVA:
14
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
15
FORMAS DE ONDA RESULTANTES NO CONSUMIDOR:
Para uma bobina
Para duas bobinas
Para 3 bobinas
FAÇAM VOCÊS.....
e
e
t
t
CONCLUSÃO – AUMENTANDO A QUANTIDADE DE BOBINAS, REDUZ
CADA VEZ MAIS A PULSATIVIDADE, TENDENDO A RESULTAR UMA
RETA TENSÃO CONTINUA E CONSTANTE PARA O CONSUMIDOR...
MAS, OBSERVA-SE QUE EM QUALQUER INSTANTE, O CONSUMIDOR
ESTARÁ CONECTADO E ALIMENTADO POR “OU UMA OU DUAS
BOBINAS”, ESTANDO AS DEMAIS BOBINAS EXISTENTES PRODUZINDO
TENSÃO E NÃO SE APROVEITANDO A TENSÃO DELAS... MOSTRANDOSE ANTI-ECONÔMICO EM TERMOS DE GASTO DE COBRE X TENSÃO
INDUZIDA APROVEITÁVEL.
ESTE ENROLAMENTO SERVIU ENTÃO PARA DEMONSTRAR O
PRINCIPIO DA “RETIFICAÇÃO ELETROMECÂNICA DA TENSÃO
ALTERNADA INDUZIDA EM UMA BOBINA”.
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
16
ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME.
É UM ENROLAMENTO REALIZADO SOBRE UM CILINDRO OCO DE FERRO FUNDIDO
OU LAMINADO, SENDO QUE UM LADO DE UMA BOBINA ESTÁ SITUADO NA PARTE
EXTERNA DO CILINDRO, E O OUTRO LADO DESSA MESMA BOBINA ESTÁ
SITUADO NA PARTE INTERNA DO CILINDRO.
tecla
eixo
coletor
PARA REALIZAR O ESTUDO DO COMPORTAMENTO ELÉTRICO, VAMOS
REPRESENTAR O ENROLAMENTO EM SECÇÃO TRANSVERSAL.
COM 2 POLOS
COM 4 POLOS
N
N
rotação
S
S
rotação
S
N
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
17
ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME COM 2 POLOS E 12 BOBINAS
N
rotação
S
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
18
ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME COM 4 POLOS E 12 BOBINAS
N
rotação
S
S
N
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
19
CONSIDERAÇÕES SOBRE O ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME
P pólos; n bobinas.
•
•
•
•
•
•
•
CIRCUITO:– seqüência de bobinas induzidas ligadas em série, separadas por bobinas não
induzidas. (as bobinas não induzidas também fazem parte dos circuitos).
NÚMERO DE TECLAS NO COLETOR:- n
NÚMERO DE BOBINAS NÃO INDUZIDAS:– P (pelo menos).
NÚMERO DE CIRCUITOS: – P.
NÚMERO DE ESCOVAS – P, sendo P/2 positivas e P/2 negativas.
NÚMERO DE BOBINAS EM CADA CIRCUITO:- n/P
FORMA DE LIGAÇÃO DOS CIRCUITOS ENTRE SI – em paralelo
CÁLCULOS DE TENSÃO, CORRENTE, POTÊNCIA, RENDIMENTO ELÉTRICO:
1. Tensão média induzida por lado de bobina (condutor):
em =
k = 10-8 p/ CGS
φP = fluxo por pólo
Maxwell ou Linhas (CGS)
Weber (MKS)
Pφ P N
⋅k V
60
N = rotação (rpm)
k = 1 p/ MKS
2. Tensão bruta produzida por cada circuito = tensão bruta produzida pela máquina:-
E=
n
⋅ em V
P
2.1. Introduzindo a idéia de bobinas com 2, 3 ou mais espiras: (m espiras ou voltas de fio)
bobina com uma espira
“bobina simples”
bobina com duas espiras
“bobina dupla”
E=
mn
em V
P
bobina com três espias
“bobina tripla”
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
20
EXERCICIO TIPO – DEFINIÇÃO DE EXPRESSÕES PARA CÁLCULOS DE TENSÃO,
CORRENTE, POTÊNCIA, PERDAS E RENDIMENTOS DO GERADOR COM
ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME..
Um gerador de 4 polos com enrolamento em anel de Gramme tem 160 bobinas duplas com
resistência de 0,18 Ω cada uma. A corrente máxima suportada pelo fio usado é de 15 A.
6
O fluxo por pólo é de 8.10 maxwell e a rotação é de 1200 rpm. Estabelecer as expressões e
calcular todos os itens para carga máxima. (Iimáx = Iinom = máximo valor de corrente que a
máquina pode fornecer).
EXERCÍCIOS – Enrolamento em anel de Gramme )
1 – Analisar o comportamento de um gerador de CC com enrolamento em anel de Gramme, cujo
induzido com 160 bobinas duplas, Rb = 0,1Ω, passa de uma carcaça de 2 polos, para outra
carcaça de 4 polos , para outra carcaça de 6 polos e finalmente para outra carcaça de 8 polos,
porém mantendo em cada caso o valor do fluxo total nas máquinas igual a 30 x 106 linhas.
(ΦT = PΦP). Assumir a rotação = 1200 rpm e IC = 10 A. (corrente máxima admitida pelo fio).
Usar a tabela abaixo para ordenar os resultados.
Item
2 polos
em
V
E
V
Ri
Ω
Ii
A
Vt
V
PU
W
PT
W
PD
W
4 polos
6 polos
8 polos
ηel
n/P
2 - Obter as curvas Vt x Ii ; Pt x Ii ; e ηel x Ii de um gerador com enrolamento em anel de Gramme,
dotado de 6 polos, 120 bobinas simples, que apresenta 220V de tensão terminal em vazio e 200V
de tensão terminal a plena carga. (máxima corrente de induzido).
Ri = 0,04Ω e N = 1200
rpm.
Para as curvas, obter os valores para maquina em vazio, a 20%, 40%, 60%, 80% e 100% de
carga. (% da corrente do induzido).
Calcule os valores de em e ΦP . Caso falte algum dado, dê a resposta “em função de”.
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
OUTROS TIPOS DE ENROLAMENTOS
ENROLAMENTO EM ANEL DE GRAMME
ENROLAMENTO EM TAMBOR
IMBRICADO
ONDULADO
21
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
22
PRODUÇÃO DO FLUXO MAGNÉTICO (excitação) NAS MÁQUINAS DE CORRENTE
CONTINUA.
•
•
O FLUXO MAGNÉTICO (excitação) SERÁ PRODUZIDO POR UMA CORRENTE
QUE CIRCULA PELAS BOBINAS SITUADAS NOS POLOS DAS MÁQUINAS.
ESTA CORRENTE SE CHAMA “CORRENTE DE EXCITAÇÃO”.
Reveja a figura
•
BOBINAS DE CAMPO SHUNT OU
BOBINAS DE EXCITAÇÃO SHUNT
o Muitas espiras de fio fino
o Resistência ôhmica alta
o Corrente de excitação baixa
•
BOBINAS DE CAMPO SÉRIE OU
BOBINAS DE EXCITAÇÃO SÉRIE
o Poucas espiras de fio grosso
o Resistência ôhmica baixa
o Corrente de excitação alta
PARTES DE UMA MÁQUINA DE
CORRENTE CONTINUA
(comparação válida para mesma máquina ou
máquinas de mesmo porte).
GERADOR SHUNT: tem as bobinas
SHUNT nos pólos;
GERADOR SÉRIE: tem as bobinas SÉRIE
nos pólos;
GERADOR MISTO: tem as bobinas SHUNT
e SERIE nos pólos.
TIPOS DE EXCITAÇÃO DOS GERADORES DE CORRENTE CONTINUA
1. EXCITAÇÃO INDEPENDENTE:- uma fonte externa independente alimenta as bobinas
de campo;
2. EXCITAÇÃO DEPENDENTE ou EXCITAÇÃO PRÓPRIA ou AUTO EXCITAÇÃO:não há fonte externa, o próprio gerador alimenta as bobinas de campo.
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
23
DIAGRAMAS ELÉTRICOS DOS TIPOS DE EXCITAÇÃO:
1. EXCITAÇÃO INDEPENDENTE
C
A
+
-
Ri
D
AB – terminais do induzido –
terminais para carga
CD – terminais do conjunto das
bobinas de campo shunt ou série
Ri – resistência ôhmica do induzido
B
bobinas shunt ou série
2. AUTO EXCITAÇÃO
2.1. AUTO EXCITAÇÃO SHUNT (GERADOR SHUNT AUTO EXCITADO)
A
AB – terminais do induzido.
CD – terminais do conjunto das bobinas de
campo shunt, em série com um resistor de
controle.
O conjunto será chamado de CAMPO
SHUNT.
GH – terminais para a carga.
G
C
resistência
de controle
Ri
Rsh
RSH = Rsh = resistência ôhmica do campo
shunt
Ri = resistência ôhmica do induzido
bobinas shunt
B
D
H
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
24
2.2. AUTO EXCITAÇÃO SÉRIE (GERADOR SÉRIE AUTO EXCITADO)
AB – terminais do induzido.
EF – terminais do conjunto das bobinas de
campo série, em paralelo com um resistor de
controle.
O conjunto será chamado de CAMPO SÉRIE.
O resistor de controle em paralelo será
chamado de DERIVADOR ou DESVIADOR.
RD ou Rd ).
GH – terminais para a carga.
R !s = R !S = resistência ôhmica do conjunto das
R'S
A
E
F
G
RD
Ri
bobinas de campo série.
B
H
Rs = RS =
R !S .R D
= resistência ôhmica do
R !S + R D
campo série quando derivador ligado.
Ri = resistência ôhmica do induzido
2.3. AUTO EXCITAÇÃO MISTA (GERADOR MISTO AUTO EXCITADO)
2.3.1. GERADOR MISTO AUTO EXCITADO EM SHUNT CURTO
COMPLETE A NOMENCLATURA:
R'S
A
E
G
RD
C
Ri
B
F
Rsh
D
H
AB:
CD:
EF:
GH:
R !S :
RS :
RSH:
Ri:
RD=
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
25
2.3.2. GERADOR MISTO AUTO EXCITADO EM SHUNT LONGO
COMPLETE A NOMENCLATURA:
R'S
A
E
F
G
RD
C
Ri
B
Rsh
D
H
AB:
CD:
EF:
GH:
R !S :
RS :
RSH:
Ri:
RD=
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
26
CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA E ROTACIONAL
DE GERADORES DE CORRENTE CONTINUA
Revendo dados da página 3
SOLENÓIDE
RETO
PEÇA NUNCA ANTES
MAGNETIZADA
PEÇA JÁ
MAGNETIZADA
UMA VEZ
CURVA
SIMPLIFICADA
φ
φ
φ
C
nucleo de ferro
B
φres.
φres.
φres.
A
enrolamento de cobre
I
•
•
•
φ=
I
I
OS POLOS DAS MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA SE COMPORTAM
COMO O SOLENÓIDE RETO DESCRITO
A CORRENTE DE EXCITAÇÃO QUE ATRAVESSA O ENROLAMENTO SERÁ
GRAFADA:
o Iexc = IEXC = Ie = IE
de um modo geral
o Ish = ISH CORRENTE DE EXCITAÇÃO SHUNT
o Is = IS CORRENTE DE EXCITAÇÃO SÉRIE
Existem outras notações
O FLUXO MAGNÉTICO PRODUZIDO É RESULTADO DA FORÇA MAGNETO
MOTRIZ (FMM), (unidade Ae = ampéres espiras) PRODUZIDA PELA BOBINA
ATRAVESSADA PELA CORRENTE DE EXCITAÇÃO.
FMM FORÇA MAGNETO MOTRIZ ni ampères espiras
=
= =
ℜ
RELUTÂNCIA MAGNÉTICA ℜ
???
pesquisar unidades.....
•
OS POLOS CONDUZEM E CONCENTRAM AS LINHAS DE FORÇA DO FLUXO
MAGNÉTICO.
•
A CARCAÇA DAS MÁQUINAS COMPLETA O CIRCUITO MAGNÉTICO.
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
27
EXEMPLOS DE CIRCUITOS MAGNÉTICOS
VISÃO DETALHADA, MÁQUINA COM 2 POLOS
carcaça
bobinas de
excitação
fluxo
Ie
enteferro
N
região do
entrepolo
eixo
Ie
S
sapata polar
núcleo polar
VISÃO SIMPLIFICADA
Máquina com 2 polos
Máquina com 4 polos
N
N
rotação
S
S
rotação
S
N
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
•
O FLUXO MAGNÉTICO É FUNÇÃO DA CORRENTE DE EXCITAÇÃO, UMA VEZ
QUE PARA UMA DETERMINADA MÁQUINA, A RELUTÂNCIA MAGNÉTICA
PERMANECERÁ CONSTANTE.
•
DOS
em =
GERADORES
Pφ P N
⋅k V
60
COM
φ = K 2 I exc
ENROLAMENTO
E=
mn Pφ P N
k V
P 60
(Maxwell ou Weber)
EM
E=
RESULTA: TENSÃO BRUTA PRODUZIDA
•
28
onde
ANEL
DE
GRAMME:
mn
em V
P
E
Pφ P = φ = fluxo total
PARA UMA DETERMINADA MÁQUINA:
o m, n, P serão constantes
o k será escolhido
o N e φ serão variáveis
E = KφN
RESULTA:
EQUAÇÃO DA TENSÃO BRUTA PRODUZIDA
POR UM GERADOR DE CORRENTE CONTINUA, EM VAZIO. (SEM CARGA).
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
29
CARACTERÍSTICAS MAGNÉTICA E ROTACIONAL DE GERADORES
DE CORRENTE CONTÍNUA.
São obtidas com o gerador montado na configuração EXCITAÇÃO INDEPENDENTE.
C
A
+
-
Ri
D
B
bobinas shunt ou série
E = KφN
φ = K 2 I exc
CARACTERÍSTICA MAGNÉTICA
N constante
E = K1φ = K1K 2 I exc = K 3 I exc → E = K 3 I exc
Variação da tensão bruta produzida pelo gerador em vazio, com rotação
constante, em função da variação da corrente de excitação.
E = KφN
CARACTERÍSTICA ROTACIONAL
E = K4 N
φ constante (através de Iexc constante)
Variação da tensão bruta produzida pelo gerador em vazio, com fluxo
constante através de corrente de excitação constante, em função da variação da
rotação.
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
CARACTERISTICA MAGNÉTICA DOS GERADORES DE CORRENTE CONTINUA
Ε
Iexcnominal
Ε
res.
Iexc
CURVA COMPLETA
notar:
• curva ascendente
• curva descendente
• histerese magnética
• saturação magnérica
30
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
31
CURVAS SIMPLIFICADAS:- Despreza-se a Histerese Magnética
Curva simplificada completa
Ε
C
Iexcnominal
B
Ε
res.
AB – trecho linear
BC – trecho não linear
C em diante - saturação magnética
A
Iexc
Curva simplificada sem saturar
(atinge o inicio da saturação)
Ε
C
Iexcnominal
B
Ε
res.
A
Iexc
Curva simplificada só com trecho linear
Ε
B
Ε
res.
Iexcnominal
A
Iexc
NOTAS DE AULAS DE CONVERSÃO I
32
CARACTERÍSTICA ROTACIONAL (variação linear)
E
N