Capítulo 2-Conceitos e Unidades do Eletromagnetismo

Aula : Revisão de conversão eletromecânica de
energia
Prof. Alfeu J. Sguarezi Filho
Conceitos do Eletromagnetismo
Conversão Eletromecânica
Conceitos de Acionamentos Mecânicos
Corrente elétrica, (A)
Campo (magnético) H, (A/m)
Densidade de fluxo (magnético) B, (T)
Fluxo (concatenado), f,(Wb)
Tensão (elétrica),(V)
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre i e H.
 Quando uma corrente passa por um condutor ela
produz intensidade de campo magnético(H)/fluxo.
 Polegar da mão direita indica sentido das correntes e
dedos o sentido de H.
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre i e H.
 Como calcular H?
 Lei de Àmpere


dl é o incremento do comprimento no ponto, θ ângulo entre H e dl.
Unidade Ae/m (Àmper.espira/m)
J é a densidade de corrente, da é o
incremento da área
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre i e H.
 Exemplo: Obtenha a expressão para a intensidade de
campo magnético (H) com r a distância entre o condutor
e H como está na figura abaixo.
Ae/m
 Para mais de um espira:
=Fmm
Fmm é a força
magneto motriz
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre B e H.
 B é a densidade do campo magnético produzido por H e
depende de características do meio.
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre B e H.
 Altos valores de µr implica em valores de correntes baixo para
gerar fluxo.
 Núcleo de material magnético ideal significa permeabilidade
magnética infinita e relutância magnética zero (similar à
resistência elétrica nula de um condutor ideal)
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre B e fluxo magnético Φ.
JI
H
F= B.A
Fluxo concatenado λ=N.F= N.B.A, N é o n° de espiras
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre B e H.
 Calcule B e o fluxo magnético Φ para o toróide de raio r,
N espiras, seção A e corrente i.
Ae/m
Como:
Então:
Conceitos de eletromagnetismo
 Relação entre B e H.
 Calcule B e o fluxo magnético Φ para o toróide de raio r,
N espiras, seção A, corrente i.
Fluxo magnético
Para toróide: l=2πr
Relutância
Analogia circuito magnético e elétrico
Indutância
 Fluxo concatenado λ=N.F= N.B.A
 Indutância L= λ/i
Curva de magnetização
 Relaciona B e H
Conceitos de eletromagnetismo
 Curva de magnetização de materiais
chapa de aço
silício
Aço fundido
Ferro fundido
Conversão de Energia
 DWentrada=DWperdida + Dwarmazenada(no campo) + Dwsaída (mec)
 Caso eletromagnético típico (“motor”):
DWentrada: energia elétrica : V.I.t ; E=P.t
DWsaída: energia mecânica : T.veloc.t;
DWarmazenada: no campo magnético;
DWperdida : elétrica, magnética e mecânica
 DWelétrica-ri2=DWcampo,com perdas + DWmecânica,com perdas
Perdas elétricas=ri2 Perdas de campo=Pfe
Perdas=Mecânicas
i
Sistema
elétrico
v
e
Acoplamento
Magnético
Sistema
mecânico
Determinação da energia
Wf   id
 A integral representa toda área sombreada da curva de
magnetização
 dWf=idλ
Conceitos Elétricos e Mecânicos
 Leis de Newton:
 toda ação produz uma reação
 os corpos tendem a manter sua velocidade constantes,
quando não estão sujeitos à forças
 Em acionamento:
 Fmagnética = Fmecânica (+ “m.Aceleração”)
Base conceitual
 Algumas cargas mecânicas:
 Atrito
F (N)
ou
T(N/m)
atrito viscoso
atrito estático
Velocidade linear (m/s) ou angular (rad/s)
Base conceitual
 Algumas cargas mecânicas:
 Aerodinâmicas
F (N)
ou
T(N/m)
y~x2 ou f(x)
Velocidade linear (m/s) ou angular (rad/s)
Base conceitual
 Algumas cargas mecânicas:
 Inercial
F (N)
ou
T(N/m)
Aceleração linear (m/s2) ou angular (rad/s2)
Base conceitual
 Exemplos de cargas mecânicas:
 Braços de robôs: inerciais, atrito
 transporte: aerodinâmicas, inerciais;
 mesas transportadoras: atrito e inercial;
 bombas: “aerodinâmicas”(depende do fluído)
Base conceitual
 Ponto de equilíbrio: Tmec
T(N/m)
Velocidade angular (rad/s ou rpm)
Base conceitual
 Ponto de equilíbrio: Tmag
T(N/m)
Velocidade angular (rad/s ou rpm)
Base conceitual
 Ponto de equilíbrio: Tmec = Tmag
Tres = Tmag – Tmec = J.dw/dt
T(N/m)
acelera freia
Tmag=Tmec
Tres = J.dw/dt
Velocidade angular (rad/s ou rpm)
Base conceitual
 Ponto de equilíbrio: Tmec = Tmag
Tres = Tmag – Tmec = J.dw/dt
T(N/m)
Tmag=Tmec
Tres = J.dw/dt
Velocidade angular (rad/s ou rpm)
Lembrando: Objetivo
 Conceitos do Eletromagnetismo
 Conversão Eletromecânica
 Conceitos de Acionamentos Mecânicos