Automação - Maquinas Eletricas

Automação - Maquinas Eletricas

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CEFETES / UNED-Serra Automação Industrial Máquinas Elétricas

INTRODUÇÃO – TIPOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS As máquinas elétricas podem ser divididas em dois grupos:

• Máquinas Rotativas (motores e geradores)

• Máquinas Estáticas (transformadores)

I.1 - Tipos de Máquinas Elétricas Rotativas

As máquinas elétricas rotativas funcionam sob o princípio da conservação eletromecânica de energia e podem ser classificados em motores e geradores.

Gerador: recebe energia mecânica de uma fonte primária (Ex.: Turbina Hidráulica) e a converte em energia elétrica.

Motor: recebe energia elétrica de uma fonte de alimentação e a converte em energia mecânica.

I.2 - Máquinas C.A.

Como a energia elétrica é distribuída em corrente alternada, as máquinas C.A. são mais usadas. Os tipos são:

Síncronas (velocidade em exato sincronismo com a fonte C.A.).

• Assíncronas ou de Indução (velocidade ligeiramente diferente comparada com a máquina síncrona).

I.3 - Máquinas C

São de construção mais complexa, custando mais que as máquinas C.A. e assim são menos usadas.

As máquinas C.C. ainda são bastante usadas em tração (trens e metrôs). Além disso, apresentam grande facilidade no controle de velocidade.

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2 I.4 - Classificação dos Motores Elétricos:

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CAPITULO 1 ELETROMAGNETISMO 1.1 – Magnetismo

Segundo a História, a palavra magnetismo tem como origem Magnésia, nome de uma antiga cidade no continente asiático, de onde há registro da descoberta de um mineral que tinha a propriedade de atrair partículas de ferro. A este mineral deu-se o nome de magnetita, que é o óxido de ferro com tal propriedade.

O fenômeno do magnetismo está estritamente ligado à eletricidade. Embora em um ímã comum possa parecer que não - afinal funciona sem qualquer fonte de corrente elétrica - se consideramos o aspecto atômico, ele se deve ao movimento de cargas elétricas.

A habilidade de certos materiais - notadamente o ferro, o níquel, o cobalto e algumas de suas ligas e compostos - de adquirir um alto e permanente magnetismo, é de grande importância para a área de engenharia elétrica. As aplicações de materiais magnéticos são muitas e fazem uso de quase todos os aspectos do comportamento magnético.

As pesquisas por materiais magnéticos com melhores características são motivadas pela possibilidade de redução nas dimensões dos equipamentos e diminuição de limitações no desempenho devido à saturação e perdas.

1.1.1 - Comportamento Magnético

Alguns materiais, como o ferro, são marcadamente magnéticos, enquanto que outros não são. De fato, uma das técnicas mais simples de separação de materiais ferrosos dos não ferrosos é através da comparação de suas propriedades magnéticas.

A importância histórica e comercial do ferro como um material magnético deu origem ao termo ferromagnetismo, para englobar as intensas propriedades magnéticas possuídas pelo grupo do ferro na tabela periódica.

O magnetismo está relacionado com o movimento de cargas elétricas . Os elétrons giram em torno do núcleo dos átomos, mas também em torno de si mesmos, isto é semelhante ao que ocorre com os planetas e o sol. Há diversas camadas de elétrons, e em cada uma, os elétrons se distribuem em orbitais, regiões onde executam a rotação, distribuídos aos pares.

Ao rodarem em torno de si, os elétrons da camada mais externa produzem um campo magnético mínimo, mas dentro do orbital, o outro elétron do par gira também, em sentido oposto, cancelando este campo, na maioria dos materiais.

Porém nos materiais ferromagnéticos há regiões, chamadas domínios magnéticos, onde alguns dos pares de elétrons giram no mesmo sentido, e um campo magnético resultante da soma de todos os pares e domínios é exercido em volta do material: são os imãs.

Em um material magnético desmagnetizado os domínios estão orientados ao acaso, de forma que seus efeitos se cancelam. Entretanto, se os domínios são alinhados por um campo magnético externo, o material se torna magnetizado. O alinhamento de todos os domínios em uma direção origina um efeito aditivo, o qual pode ou não permanecer após a retirada do campo externo.

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Para designar quando o alinhamento magnético é permanentemente retido ou não, são usados respectivamente os termos: “material magnético duro” e “material magnético macio”; como os materiais mecanicamente duros tendem a ser magneticamente duros, esses termos são adequados. Um material normalmente perde essa ordenação dos domínios magnéticos quando é recozido, já que a atividade térmica provoca a desorientação dos domínios.

O fato de dois ímãs se atraírem ou se repelirem, dependendo das suas posições, pode sugerir a existência de "cargas magnéticas" similares às elétricas. Entretanto, tal modelo não deve ser considerado.

Cargas elétricas podem existir de forma isolada mas não é possível separar espécies de magnetismo. Se um ímã for dividido em duas ou mais partes, estas serão simplesmente outros ímãs com as mesmas características de atração e repulsão do original. No modelo aceito, não existem cargas, mas sim dipolos magnéticos. Aos pólos são dados os nomes de norte e sul. E a interação entre os mesmos é a face mais visível do magnetismo: pólos idênticos se repelem e pólos opostos se atraem.

1.1.2 – Campo Magnético

O conceito de campo magnético é similar ao do elétrico. O campo magnético é a tendência que uma região apresenta de atrair corpos metálicos magnetizáveis (materiais ferromagnéticos, como o ferro, o cobalto, o níquel e algumas ligas).

O campo magnético deve ser representado por um vetor campo magnético B, também chamado de indução magnética. E as linhas que representam o campo são ditas linhas de indução.

Toda linha de campo magnético é contínua e fechada, saindo do pólo N e chegando ao pólo S por fora do imã e saindo do pólo S e chegando ao pólo N por dentro do imã.

Apenas uma linha de campo passa por um dado ponto do espaço e essa linha é tangente ao vetor campo magnético B nesse ponto.

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B s

1.1.3 – Fluxo Magnético

O número de linhas por unidade de área é proporcional ao módulo do vetor B. Isto significa que as linhas são mais próximas entre si onde B é maior e mais afastadas onde B é menor. Sendo assim, o vetor campo magnético B também pode ser tratado como a densidade de fluxo magnético.

O fluxo magnético Φ representa a quantidade de linhas de indução que atravessa uma área S. Então:

A unidade de fluxo é o Weber (Wb), já a unidade de B é o Tesla (T).

1.2 – Magnetismo e Eletricidade

O magnetismo e a eletricidade estão intimamente relacionados. O termo

Eletromagnetismo associa estas duas áreas, demonstrando interação entre magnetismo e cargas elétricas ou correntes elétricas.

O eletromagnetismo pode ser descrito através de três princípios. Os quais são de profunda importância para estudo das máquinas elétricas e diversos equipamentos.

1.2.1 – 1° Princípio: Campo Magnético Criado Por Uma Corrente Elétrica

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