maquinas_e_comandos_eletricos

7/29/2019 Maquinas_e_Comandos_Eletricos

1/218

MQUINAS E COMANDOS ELTRICOS


2/218

ETE Pedro Ferreira Alves Mquinas e Comandos Eltricos

___________________________________________________________________________________Prof. Geraldo Teles de Souza Pgina 1

Apresentao

O Objetivo deste trabalho foi reunir material sobre os principais componentes empregados hoje naautomao industrial para um curso de tcnicos em automao ou tcnicos em mecatrnica.Visando um curso prtico, mas com um certo grau de aprofundamento, utilizou-se de muitas

ilustraes de catalogos de fabricantes consagrados como Allen-Bradley, Siemens , Weg, que so lideres demercado em seus segmentos e que fatalmente o aluno encontra em sua vida profissional na empresa.

O material suficiente para a compreenso dos fenmenos que do vida aos motores e demaisequipamentos eletromagnticos usados nas principais industrias.

H tambm algumas informaes sobre instalaes eltricas que uma rea correlata automaoindustrial. O enfoque foram os dipositivos de proteo mais largamente utilizados.

Este material pressupe que o leitor domina conhecimentos que devem ter sido adquiridos emoutras disciplinas.

A parte de eletrovlvulas e cilindros no foi explorada por ser tema de outro curso,.

A parte de acionamento apenas descorre levemente o assunto, dada a complexidade do mesmo e aexistncia de um curso especfico para isso.

De modo geral, espero que este trabalho possa contribuir de alguma forma para oenriquecimento do aluno no que tange ao conhecimento e aplicao dos principais dispositivos utilizadosna industria, alm claro de dar uma idia do estado da arte em que se encontra tal segmento.

Contamos com a colaborao dos mestres e alunos no sentido de apontarem eventuais erros nestematerial para que em verses futuras possamos corrigi-las e dessa forma concorrer para o melhoramentodesta pequena contribuio.

Mogi Mirim, 10 de agosto de 2004.

Prof. Geraldo Teles de Souza


3/218



ndice

Introduo ao Eletromagnetismo ..................................................................................... 04Mquinas Eltricas ............................................................................................................... 13

Sistemas Eltricos de Potncia .................................................................................................. 15Transformadores ............................................................................................................... 32Motores de CC ............................................................................................................... 39Motores de CA ............................................................................................................... 47Partida de Motores ............................................................................................................... 64Instalaes Eltricas ............................................................................................................... 68Aterramento Eltrico ............................................................................................................... 79Choque Eltrico ............................................................................................................... 98Proteo Contra Descargas Atmosfricas ................................................................................... 109Comandos Eltricos ............................................................................................................... 136Dispositivos de Manobra e Proteo .......................................................................................... 146Acionamentos Eltricos .................................................................................................. 207Referncias Bibliogrficas .................................................................................................. 218


4/218



1. Introduo ao EletromagnetismoEletromagnetismo o ramo da Fsica que estuda os fenmenos eltricos e magnticos e suas

interaes entre si. Como se sabe os fenmenos eltricos e magnticos manifestam-se atravs decampos eltricos eltricos e magnticos. Vamos estudar cada um deles.

Campo EltricoA fora que se manifesta entre dois corpos eletricamente carregados uma fora que age

distncia. Ela se faz sentir sem que haja qualquer conexo material entre os dois corpos que interagem.Provoca certa perplexidade a idia de que uma fora se faa sentir distncia, mesmo atravs do espao vazio.

Essa dificuldade pode ser superada pensando-se da seguintemaneira: Vamos dizer que, quando um corpo q est eletricamentecarregado, cria-se em todo o espao circundante uma situao nova,diferente da que existia quando q estava descarregado. O fato deeletrizarmos esse corpo modifica as propriedades do espao que o

circunda. Outro corpo eletricamente carregado (q0), colocado em umponto P do espao, comear, num dado instante, a "sentir" umafora eltrica causada por q. Dizemos que a carga do corpo qgera no espao circundante um campo eltrico.

O campo eltrico gerado pela carga q num ponto P existeindependentemente de haver em P um corpo carregado. Quandocolocamos nesse ponto P um corpo carregado, a fora que passa aagir sobre ele devida ao campo eltrico que j preexistia ali, e noa uma ao direta, distncia, do corpo q sobre o segundo corpo.

Campo Magntico

H sculos, o homem observou que determinadas pedras tm a propriedade de atrair pedaos deferro ou interagir entre si. Essas pedras foram chamadas de ms e os fenmenos, que de modo espontneo

se manifestam na Natureza, foram denominados fenmenosmagnticos.

Um m em forma de barra tem dois plos: sul e norte, emtorno dos quais h um campo magntico. Os ms podem serpermanentes ou temporrios e os materiais utilizados em cada tipodiferem entre si. Um material ferromagntico pode sertransformado em um m quando colocado na parte central de uma

bobina eltrica ou solenide, ao se passar uma corrente de grandeintensidade atravs do enrolamento. De acordo com a composio,o material receber seu magnetismo depois que a corrente tiversido cortada. ms permanentes so fabricados a partir de materiaisduros tais como ao, nquel e cobalto Alguns materiais retmpouco ou nenhum magnetismo aps a corrente ter sido cortada.Ao tentarmos aproximar o plo norte de um m do plo norte de

outro m, notaremos que haver uma fora magntica de repulso entre esses plos. Do mesmo modo,notaremos que h uma fora de repulso entre os plos sul de dois ms, enquanto que entre o plo sul enorte haver uma fora de atrao magntica. Resumindo: Plos magnticos de mesmo nome se repelem eplos magnticos de nomes diferentes se atraem, veja as figuras ao lado e acima. Os plos de um m so


5/218



inseparveis. Se voc quebrar ao meio um m em forma de barra, as duas metades obtidas sero mscompletos. Por mais que voc quebre, nunca obter um m com um nico plo.

Campo magntico toda regio ao redor de um im ou de um condutor percorrido por correnteeltrica, onde os fenmenos magnticos se manifestam.

Campo magntico criado por um condutor retilneo

As linhas de campo so circulares e concntricas ao fio por onde passa a corrente eltrica e esto contidasnum plano perpendicular ao fio. Vide a figura abaixo:

Regra da mo direita: Segure o condutor com a mo direitade modo que o polegar aponte no sentido da corrente. Osdemais dedos dobrados fornecem o sentido do vetor campomagntico, no ponto considerado. Vide a figura ao lado.

Campo magntico criado por um condutor retilneo

O campo magntico produzido pela corrente eltrica em um fioretilneo depende basicamente de dois fatores: da intensidade da corrente e dadistncia ao fio. Quanto maior for o valor da corrente, maior ser o campomagntico criado por ela. Por outro lado, quanto maior for a distncia ao fio,menor ser o valor do campo magntico. As linhas do campo magntico socirculares, centradas no fio.

O sentido das linhas de campo magntico pode ser obtido pela regra da

mo direita: segure o condutor com a sua mo direita como na figura ao lado,


6/218



de maneira que o dedo polegar aponte o sentido da corrente. Os seus dedos apontaro no sentido das linhasde campo.

Campo magntico no centro de uma espira

Se o condutor tiver forma circular, ele se denomina uma espira. Ocampo magntico no centro de uma espira, depende do raio do crculo e daintensidade da corrente eltrica. Quanto maior a corrente, maior o valor docampo. Quanto maior o raio da espira, menor o valor do campo.

Observe que as linhas de induo se concentram no interior do crculoe continua valendo a regra da mo direita para a determinao do seu sentido.

Campo magntico de um solenide (bobina, eletrom)

Uma bobina, ou solenide, constituda por um fioenrolado vrias vezes, tomando uma forma cilndrica. Cada umadas voltas do fio da bobina uma espira, conforme a figura aolado.

Ligando-se as extremidades da bobina a uma bateria,isto , estabelecendo-se uma corrente em suas espiras, essacorrente cria um campo magntico no interior do solenide. Seuvalor, ao longo do eixo central, depende da intensidade dacorrente eltrica, do nmero de espiras e do comprimento dosolenide.

Para saber qual das extremidades de um solenide oplo norte, voc pode aplicar a regra da mo direita, da mesmamaneira que fez com o fio condutor e com a espira.

A intensidade de um eletrom depende tambm dofacilidade com que o material em seu interior magnetizado. A

maior parte dos eletroms so feitos de ferro puro, que se magnetizam facilmente(baixa relutncia).Os eletroms so utilizados nas campainhas eltricas, telgrafos, telefones, ampermetros,

voltmetros, etc.

Interao entre campos eltricos e magnticos:

O campo magntico capaz de exercer foras no apenas sobre mas, mas tambm sobrecondutores percorridos por correntes eltricas.

A fora gerada a soma das pequenas foras que o campo magntico exerce sobre cada eltron emmovimento. No , porm, necessrio que os eltrons estejam dentro do fio para que sofram a ao docampo magntico. Isso tambm ocorre quando eles esto no exterior e semovem livremente.

Em geral, cada partcula carregada e em movimento sofre a aode uma fora exercida pelo campo magntico. Essa fora grande quandoa partcula se desloca perpendicularmente s linhas de campo, e igual azero quando a partcula se move na mesma direo do campo magntico.

A direo da fora perpendicular tanto direo do movimentocomo do campo magntico.

A fora que um campo magntico exerce sobre um condutorpercorrido por corrente pode ser utilizada para realizar trabalho. o que ocorre nos motores eltricos, que


7/218



transformam energia eltrica em energia mecnica. Essa fora tambm usada para fazer funcionar uma grande variedade de aparelhos eltricos demedida, como ampermetros e voltmetros.

Foras Produzidas por Correntes Eltricas Paralelas:

O estudo do campo magntico produzido por corrente eltricainiciou-se com a descoberta de Oersted de que uma corrente eltrica aplica

foras num im. Em seguida, Ampre mostrou que os ms aplicam forasnas correntes eltricas. O passo seguinte foi a comprovao de que duascorrentes eltricas, como as da figura ao lado, tambm interagem.

Experimentalmente, observa-se que dois fios paralelos se atraem quando atravessados por correntescom o mesmo sentido, e se repelem quando as correntes tm sentidos contrrios.Suponhamos dois condutores retilneos e paralelos, conduzindo as correntes i1 e i2 de mesmo sentidos(figura acima). A corrente i1 gera um campo magntico B1 (linhas de fora circulares), que no ponto ondese encontra o fio que conduz i2 perpendicular a ele. A corrente i2 ficar sujeita a uma fora F, para aesquerda. Analogamente i2 gera em i1 o campo B2, que d origem fora F sobre i1, para a direita.

As duas foras F tm a mesma intensidade. A fora por unidade de comprimento diretamenteproporcional ao produto das intensidades das correntes e inversamente proporcional distncia entre ascorrentes.

A interao entre correntes eltricas tem importantes aplicaes prticas, como em alguns tipos demotores eltricos, que funcionam a partir da interao entre uma bobina fixa e uma bobina giratria.

Induo Eletromagntica:

Para gerar uma corrente eltrica, no precisamos dispor deuma pilha ou de uma bateria. Podemos faz-lo utilizando um ima.

Para demonstrar isso, vamos inicialmente ligar os extremosde uma bobina a um ampermetro de grande sensibilidade. Uma vezque inexiste gerador de tenso nesse circuito, no h qualquerpassagem de corrente, e o ponteiro do instrumento indica intensidade

zero.


8/218



Se, porm, aproximarmos da bobina um dos plos de um m, o ponteiro do ampermetro sofrerum desvio, revelando que uma corrente percorre o circuito. Quando o m pra, o ponteiro retorna a zero,assim permanecendo enquanto o m no voltar a se mover.Pudemos, portanto, criar uma corrente nesse circuito sem usar pilhas, baterias ou outros dispositivossemelhantes. As correntes que geramos recebem o nome de correntes induzidas, e esse fenmeno chamado induo eletromagntica.

Lei de Lenz:

A relao entre o sentido da corrente eltrica induzida em um circuito fechado e o campomagntico varivel que a induziu foi estabelecida pelo fsico russo Heinrich Lenz. Ele observou que acorrente eltrica induzida produzia efeitos opostos a suas causas. Mais especificamente, Lenz estabeleceuque o sentido da corrente eltrica induzida tal que o campo magntico criado por ela ope-se variao

do campo magntico que a produziu. Em outras palavras, para gerar umacorrente induzida, necessrio gastar energia.

Vamos considerar um circuito fechado na forma de uma espiraretangular, como a figura ao lado. Imagine que esse circuito esteja imersonum campo magntico uniforme. Se deslocarmos a espira para a direita, ofluxo magntico que ela intercepta aumentar, pois a prpria rea daespira aumentar e essa variao gerar uma corrente induzida nessaespira.

O sentido da corrente induzida na espira tal que o campomagntico criado por ela tende a deter a aproximao da espira, ou seja,sentido anti-horrio.

Afastando-se a espira, obtm-se o efeito inverso: diminui-se onmero de linhas de campo que atravessam a espira. Nessa situaotambm ser induzida uma corrente eltrica na espira, com um sentido

tal que o campo magntico criado por ela procura "impedir" oafastamento da espira, ou seja, sentido horrio.O sentido da corrente eltrica induzida, previsto pela lei de

Lenz, indica que, para obtermos corrente eltrica na espira, temos quevencer uma certa resistncia, ou seja, temos que realizar um trabalho. Na

espira temos a transformao de energia mecnica (movimento do m), como o da figura ao lado,em energia eltrica (corrente na espira).

Auto-Induo:

Seja uma bobina de N espiras circulada por uma corrente i conforme Fig 6. As formulaes da leide Ampre na pgina anterior permitem concluir que, em cada

ponto, o campo magntico produzido proporcional corrente i.Portanto, o fluxo tambm ser. E pode-se escrever:Fi = k i. Onde k o fator de proporcionalidade e F i o fluxoproduzido pela corrente i. Se a corrente i varia, o fluxomagntico produzido Fi tambm varia e, conforme lei deFaraday, uma fora eletromotriz ser induzida na bobina. Isto sechama auto-induo e a fem correspondente dita foraeletromotriz auto-induzida, simbolizada por VL.

E, para a bobina de N espiras da figura, pode-se calcular: VL = -N dFi / dt = -(kN) di / dt.Fazendo kN = L, VL = - L di / dt. O fator L denominado indutncia da bobina e a unidade adotada o


9/218



Henry (H), correspondendo a 1 V s / A (homenagem a Joseph Henry). Indutor o nome genrico para ocomponente que apresenta indutncia.

Notar o sinal negativo na frmula da indutncia. Isto significa que a fora eletromotriz auto-induzida produz uma corrente que se ope variao da corrente aplicada.

Analogia entre Circuitos Magnticos e Eltricos

Um circuito eltrico de resistncia (R), ilustrado na figura a), percorrido por uma corrente (I) decargas eltricas movidas por uma fora eletromotriz (f.e.m.), segundo a lei de Ohm:V = f.e.m. = R.I

De modo anlogo, um circuito magntico de relutncia (R), ilustrado na figura b), submetido aum fluxo (), resultante daorientao dos dipolosmagnticos do material por aode uma fora magnetomotriz.

Enquanto cargas eltricas defato percorrem o circuitoeltrico, os dipolos magnticosapenas modificam a suaorientao, sendo o fluxomagntico uma abstrao para

explicar como o efeito magntico se propaga atravs dos materiais.A noo de campo eltrico (E) e campo magntico (H) necessria para explicar a ao remota

dos fenmenos eletromagnticos, mesmo atravs do vcuo, onde no existem nem cargas nem A f.e.m. criaum campo eltrico devido separao das cargas de polaridade diferente (Positiva e Negativa), resultandoa corrente eltrica I no circuito condutor. A f.m.m., por sua vez, cria um campo magntico atravs daorientao dos dipolos magnticos (Norte-Sul). Esse campo estabelece um fluxo magntico porm no

resulta em uma corrente magntica, da a analogia entre circuito eltrico e circuito magntico no serperfeita e a "lei de Ohm magntica requerer devida interpretao.

Com o alinhamento dos dipolos, resultam as linhas de campo magntico atravs do meio,produzindo os enlaces que chamamos de fluxo magntico, responsvel pela ao distncia sobre outroscampos magnticos.

O grande vnculo que acontece entre campos eltricos e magnticos, decorre do fato de umacorrente de cargas eltricas em um circuito eltrico produzir um campo magntico associado, observaoque foi feita pela primeira vez em 1820 por Oersted, durante uma aula de Fsica. Em 1831, Faradayverificou que, reversamente, um campo magntico varivel era capaz de produzir uma fora eletromotrizem um circuito eltrico submetido ao campo magntico. Da observao de Oersted conclui-se que podemosproduzir campos magnticos usando correntes eltricas. A fora magnetomotriz resultante em uma bobina proporcional corrente e ao nmero (N) de espiras enlaadas:fmm = N.I = R.

Uma f.m.m. aprecivel pode serproduzida pela corrente eltrica percorrendo umsolenide commuitas espiras, que concentra o campomagntico em seu interior, conforme mostradona figura ao lado.


10/218



Com essa propriedade, podemos substituir o m da figura b por um eletrom como fontemagntica, resultando o circuito eletromagntico seguinte:

no qual podemos controlar o fluxo magntico atravs da variao da corrente eltrica:

d / dt . f.e.m.fecha-se o lao bsico da converso eletromagntica, representado pela figura 5.f.e.m. f.m.m.

Todas as grandezas envolvidas (eltricas e magnticas) so orientadas, o que significa que tanto osentido da corrente como o sentido do fluxo so prefixados pela orientao das foras eletro oumagnetomotrizes. Verifica-se que o lao se fechou atravs de uma relao diferencial entre fluxo e f.e.m.,expressando taxa de variao no tempo.

Tipos de materiais magnticos:

tomos podem ser considerados ms. Os eltrons tm um movimento de rotao prprio (spin) e giramem torno do ncleo, formado pequenos dipolos magnticos. Diferentes materiais podem apresentarcomportamentos magnticos diferentes devido ao modo de interao desses dipolos elementares com ocampo magntico e com os dipolos vizinhos.

Paramagnetismo:

Nos materiais paramagnticos os dipolos elementares so permanentes e, na presena de umcampo magntico, tendem a se alinhar com o mesmo, mas o alinhamento perfeito impedido pelo

movimento trmico. At certo ponto, a magnetizao M domaterial varia linearmente com o campo magntico aplicadoM e a temperatura T segundo a lei de Curie: M = C B / T.Onde C uma constante.

Na Figura ao lado, a reta representa a lei de Curie e acurva a variao real. Tende portanto a um valor desaturao.

Desde que os dipolos tendem a se alinhar, asuscetibilidade magntica positiva, mas de valor bastantebaixo. Em geral, 1 10-5 < Xm < 1 10

-3. Sob ao de um campomagntico forte, um material paramagntico se torna um m, mas a magnetizao desaparece com aremoo do campo.


11/218



Diamagnetismo:

Nos materiais diamagnticos os dipolos elementares no so permanentes. Se um campomagntico aplicado, os eltrons formam dipolos de acordo com a lei de Lenz, isto , eles se opem aocampo atuante. Assim, o material sofre uma repulso. Mas um efeito muito fraco.

Na realidade, todas as substncias apresentam algum diamagetismo, mas o fenmeno to fracoque mascarado pela ao dos dipolos permanentes naqueles que os tm (paramagnticos eferromagnticos).Por sofrerem repulso, a suscetibilidade magntica desses materiais negativa, com valores bastante

baixos (-1 10-5 < Xm < -1 10-4).

Ferromagnetismo:

Nos materiais ferromagnticos os dipolos elementares so permanentes e, aparentemente, sealinham na direo de um campo magntico aplicado, resultando elevados nveis de magnetizao. A

suscetibilidade magntica pode ser chegar a valores na faixa de 100000.A explicao do fenmeno envolve conceitos qunticos que no so do escopo desta pgina. Demaneira resumida, pode-se dizer que os dipolos formam regies distintas chamadas domnios. Em cadadomnio, os dipolos tm o mesmo alinhamento. Entretanto, os alinhamentos dos domnios podem estardistribudos aleatoriamente, resultando magnetizao nula. Sob ao de um campo magntico, os domniosde alinhamentos prximos aos do campo tendem a aumentar, com o sacrifcio dos de alinhamentosdistantes. Nestes ltimos ocorre tambm a tendncia de mudana dos alinhamentos para direes maisprximas da do campo aplicado. Tudo isso produz uma considervel magnetizao.

Quando o campo removido, os domnios alterados tendem a se fixar, produzindo mspermanentes.

A magnetizao cessa acima de certa temperatura, chamada temperatura de Curie. Nos materiaisferromagnticos, a relao entre a induo magntica B e a intensidade de campo magntico H no linear,

diferente da considerao do tpico anterior.A variao positiva do campo aplicado produz curva demagnetizao diferente da variao negativa. Isto chamado

histerese.No grfico da Fig 12, Bs o campo aplicado, produzido por umsolenide pelo qual passa uma corrente varivel. E B o campono material. Considera-se que o material, inicialmente, no estmagnetizado. A corrente aplicada varia de zero at o valorcorrespondente ao ponto 1, resultando a curva verde.Reduzindo a corrente a zero, a variao segue a curva 1-2.Invertendo o sentido da corrente at um valor oposto ao doponto 1, a curva 2-3. E a curva 3-4-1 o retorno condio

do ponto 1. Notar que nos pontos 2 e 4 a corrente nula mas a magnetizao no. Isso significa que foramformados ims permanentes.

O ferromagnetismo ocorre nos elementos ferro, cobalto, nquel, gadolnio, disprsio e em ligasdesses e de outros elementos.

Propriedades magnticas dos materiais

Existem algumas restries importantes que devem ser observadas na analogia entre circuitoseltricos e magnticos:* a condutividade eltrica do meio pode variar desde quase zero (materiais dieltricos) at quase infinito(materiais supercondutores).


12/218



* a permeabilidade magntica relativa do meio varia muito menos (de 1, para o vcuo, at da ordem de10.000, para materiais ferromagnticos).

Isto significa que se pode confinar a corrente eltrica ao circuito condutor, usando materiaisisolantes, porm no se consegue evitar que uma parte do fluxo magntico escape do circuito magntico,pois no se conhece isolantes magnticos. Essa fuga de fluxo do circuito principal chamada dispersomagntica que, em geral, causa efeitos indesejveis devido ao acoplamento e interferncia com circuitosprximos. Essa uma razo para se definir o vetor densidade de fluxo B, que pode variar de pontopara ponto em meios no homogneos.

Uma outra caracterstica, que ocorre justamente nos melhores condutores magnticos (materiaisferromagnticos), a saturao magntica que faz com que seja necessrio utilizar circuitos magnticos(ncleos) superdimensionados, ao contrrio dos circuitos eltricos, onde se pode utilizar condutores finosque admitem elevadas densidades de correntes e requerem pequenas seces transversais. A saturao docaminho magntico, por sua vez, aumenta a disperso, piorando as caractersticas magnticas globais egerando no-linearidade nas relaes magnticas.

Alm da saturao e da disperso, a caracterstica de magnetizao dos materiais ferromagnticos

apresenta o fenmeno da histerese, o que significa que a reverso do processo (magnetizao contrria)requer energia para a desmagnetizao. Isto representa perdas magnticas em circuito de corrente alternada.Sob fluxos variveis, o ncleo ferromagntico pode apresentar tambm perdas devido s correntes parasitasou de Foucault, que so induzidas no ncleo.

Produo de Fora Eletromagntica

Uma vez que Faraday mostrou que a variao de fluxo magntico consegue separar cargas eltricasem um circuito eltrico enlaado por esse fluxo, de se esperar que haja transferncia de energia para esse

circuito, j que a f.e.m. induzida provoca corrente eltrica no circuito fechado e o produto tenso x corrented potncia eltrica. Mais ainda, sabendo-se que a potncia eltrica pode ser convertida em calor e/outrabalho, e, assumindo que as perdas no circuito considerado sejam desprezveis, a energia transferida deveaparecer como trabalho correspondente. Como que se d esse processo ?

A anlise desse problema foi feita originalmente por Ampre, que determinou a fora (F) que atuasobre um condutor de comprimento (l), percorrido por uma corrente (I) e submetido a um campo magnticocom densidade (B), chegando ao produto vetorial que relaciona a intensidade e a direo das variveisenvolvidas:


13/218



ondel (comprimento do condutor) est orientado no sentido da corrente.

Fluxo magntico em um motor

O campo magntico varivelno estator, conforme a figura ao lado,induz correntes senoidais nos

condutores da gaiola do rotor. Estascorrentes induzidas, por sua vez, criamum campo magntico no rotor que seope ao campo indutor do estator ( Leide Lenz ). Como os plos se mesmonome se repelem, ento h uma forano sentido de giro no rotor. O rotor giracom uma velocidade nominal. Asforas que atuam nas barras curto-circuitas se opem uma outra,impedindo o giro de incio. Assim estetipo de motor necessita de um artifcio

para a partida o que feito pelo uso deum segundo enrolamento usado somente para este fim, chamado enrolamento de partida. Observe queentre o ferro do estator e o ferro do rotor h um espao que chamado de entreferro. Como a Relutncia doentreferro muito maior que a do ferro, praticamente o entreferro define a magnitude do fluxo, para uma dafora magnetomotriz.

Todos os motores tm entreferro, pois sempre deve haver um espao entre o estator e o rotor.

2. Converso Eletromecnica de Energia Eltrica

Na natureza a energia se encontra distribuda sob diversas formas, tanto energia mecnica, trmica,

luminosa e outras formas; no entanto a energia mecnica a mais conhecida forma de energia e na qual o


14/218



homem tem mais domnio. A energia mecnica, tal como ela est disponvel na natureza de difcilutilizao prtica, alm de ser uma energia varivel no tempo. Ento, converte-se a energia mecnica emEnergia Eltrica atravs das Mquinas Eltricas conhecidas como geradores. A energia eltrica possui asvantagens de ser uma energia limpa, de fcil transporte e de fcil manuseio, podendo ser reconvertida emenergia trmica, luminosa, eletromagntica, e tambm em energia mecnica. Quem efetua esta ltimatransformao so as Mquinas Eltricas conhecidas como motores.

Ento, o motor um elemento de trabalho que converte energia eltrica em energia mecnica derotao. J o gerador uma mquina que converte energia mecnica de rotao em energia eltrica.

H ainda um terceiro conjunto de mquinas eltricas que so os transformadores que noconvertem energia, mas sim nveis de tenso em corrente num valor e outro.

Geradores:

Geradores de CA destinam-se basicamente ao suprimento de potncia num sistema eltrico. NoBrasil boa parte da energia eltrica consumida provm usinas hidreltricas instaladas em quedas dgua.

Elas so basicamente mquinas sncronas, como a da figura abaixo:a. Pg- Potncia ativa;b. Qg- potncia reativa;c. V- tenso na barra do gerador;d. f- frequencia.

Observe que a mquina sncrona envolve vrias grandezas como frequncia, potncia ativa ereativa, tenso na barra, corrente de campo iF, Torque mecnico TM, o que exige um controle complexo.Assim sendo , uma usina envolve alm do gerador um complexo conjunto de equipamentos mecnicos,

eltricos e eletrnicos para seu funcionamento. Uma unidade bsica de gerao est ilustrada na figuraabaixo:

possvel gerar energia atravs de outros meios como as termeltricas que aquecem a gua etrabalham com vapor a alta presso, ou termonuclear.

Hoje em dia utiliza-se os geradores acionados por motor diesel em unidades industriais para agerao de emergncia. Geradores CC eram utilizados para a gerao de CC para motores CC e excitatrizesde geradores CA. Com o avano da eletrnica de potncia, ficaram em secundo plano.


15/218



Motores:

Para a Mecatrnica, o interesse maior est nos motores alimentados em CC ou CA, em virtude dasaplicaes dos mesmos nas mquinas industriais. Podemos classificar os motores conforme o quadroabaixo:

3. Sistemas Eltricos de Potncia:

Circuito eltrico: um conjunto de corpos ou de meios no qual pode haver a passagem da corrente eltrica.Sistema eltrico: um circuito ou conjunto de circuitos eltricos inter-relacionados, constitudos paraatingir um determinado objetivo.Instalao eltrica: o conjunto de componentes eltricos associados e coordenados entre si, constituindopara uma determinada finalidade.Pelas definies, conclui-se que um sistema eltrico se constitudo essencialmente por componenteseltricos que conduzem (ou podem conduzir) correntes, enquanto que uma instalao eltrica inclui

tambm componentes eltricos que no conduzem correntes, porm so essenciais ao seu funcionamento,tais como condutos, caixas, estrutura de suporte, painis, etc.Um sistema eltrico pode ser representado por esquemas como a Figura 1, que ilustra um esquema de umsistema eltrico elementar.


16/218



Pela Figura acima, vemos que um sistema eltrico possui trs elementos bsicos: a fonte, ocondutor e a carga. A fonte pode ser de corrente contnua ou de corrente alternada. O condutor ocomponente feito de material bom condutor de eletricidade (normalmente de cobre) que tem a fialidade detransportar a energia eltrica da fonte at a carga. A carga todo o componente que necessita daeletricidade para desempenhar uma determinada funo. A lmpada, o chuveiro, o computador, o motor,etc., so tipos de cargas.

Corrente Contnua e Corrente Alternada

Basicamente temos dois tipos de fontes: a corrente contnua e a corrente alternada. As Figuras (a)e (b) mostram grafiamente os dois tipos.

Como mostra a Figura (a) a corrente contnua praticamente se mantm constante com o tempo.A fonte de corrente contnua mais comum a pilha, que tem pequena capacidade (por exemplo,

para serem utilizadas em rdios, gravadores, toca-fitas, relgios, brinquedos, etc.). Quando se necessita decapacidade maior utiliza-se a bateria (que na verdade formado por um conjunto de pilhas). As motos, osautomveis, os caminhes, por exemplo, utilizam a bateria para o seu funcionamento (partida, iluminao,

sinalizao). Existem outras maneiras de se obter a corrente contnua, utilizando-se o retificador ougerador de corrente contnua.A corrente alternada tem uma utilizao muito mais intensa. Nas residncias, nos prdios, nas indstrias,

nas fazendas etc., todos os sistemas de iluminao e de fora motriz dependem da corrente alternada.Assim sendo, daqui para frente vamos falar mais da corrente alternada (CA).A corrente alternada, conforme mostra a Figura (b), varia ciclicamente de intensidade, atingindo valoresmximos e mnimos alternadamente, obedecendo uma funo senoidal. Vamos definir algumas grandezasde corrente alternada, baseando-se na Figura abaixo.

Ciclo: o conjunto completo de valores positivos enegativos que se repetem em intervalos de tempos iguais.

Perodo: o intervalo de tempo (T) em que ocorre umciclo.

Frequncia: o numero de ciclos por segundo.A equao acima relaciona o perodo a frequncia.


17/218



Valor de pico: o valor instantneo mximo que a forma de onda atinge no ciclo.

Velocidade angular ou frequncia angular: a Figura abaixo mostra a forma de onda da tenso senoidalvariando em funo do ngulo:

Um ciclo completo ocorre entre t = 0 e t = 2 radianos.Assim, se T o perodo da tenso v(t), tem-se:

ou

que a velocidade angular ou frequncia angular datenso v(t).

Fase: um ngulo arbitrrio definido para a forma de onda de modo a estabelecer um referencial detempo para ela. A forma de onda de tensoo representadapor:

No instante t = 0 o valor instantneo da tenso :

Valor eficaz: seja corrente alternada de um certo valorde pico VP, o valor eficaz corresponde um valorcontnuo equivalente em potncia. No caso de senides,temos que:

Seja um sistema eltrico como o da figura abaixo:


18/218



Temos que a tenso terminal VT e a tenso sobre a carga Vcarga so respectivamente:

Cada grandeza eltrica possui a sua unidade e o seu respectivo smbolo, dados na Tabela abaixo:

Componentes Eltricos:

J vimos que a resistncia a propriedade de um circuito eltrico se opor ao fluxo de correnteeltrica e est associada dissipao de energia.

Neste tpico vamos discutir outras duas propriedades de um circuito eltrico: a capacitncia e aindutncia, sendo que ambas esto associadas ao armazenamento de energia.

A capacitncia a propriedade de um circuito eltrico se opor a qualquer variao de tenso nocircuito, enquanto que a indutncia a propriedade de um circuito eltrico se opor a qualquer variao dacorrente no circuito.

Num circuito eltrico estes dois parmentros podem existir naturalmente. Para citar um exemplo,uma linha de transmisso de alta tenso possui como caractersticas intrnsecas tanto a capacitncia como

a indutncia (alm da resistncia, claro).Entretanto, existem componentes especifiamente projetados e fabricados para possurem taispropriedades: o capacitore o indutor.

Considere as placas carregadas da Figura (a) abaixo, separadas por um material isolante, porexemplo o ar,e que a tenso E seja baixa o suficiente para no provocar a ruptura do isolante. Comoindicada na Figura, a placa da esquerda se torna positivamente carregada, uma vez que o terminal positivoda fonte de tenso remove eltrons suficientes para equalizar a carga nesta parte do circuito. Da mesmaforma, a placa da direita se torna negativamente carregada, uma vez que o terminal negativo da bateriafornece eltrons para ela. Assim entre as placas existe um campo eltrico, cujo caminho representadopelas linhas de foraa eltrica. Estas linhas, por convenincia, possuem as seguintes caractersticas:

possuem origem em uma carga positiva e terminam em uma carga negativa, e entram e saem perpendicularmente superfcie da carga.


19/218



Existe uma relao entre a tenso aplicada e a carga que aparece nas placas. Considere o capacitorinicialmente descarregado, isto , q = 0 e v = 0. Ao fechar a chave, as cargas vindas da fonte se distribuemnas placas, isto , ocorre circulao de uma corrente. Inicialmente esta corrente i alta, mas quanto maiscargas vo se acumulando, e portanto mais tenso desenvolvida entre as placas, estas cargas acumuladastendem a se opor ao fluxo de novas cargas, at que se chega a v = V. Nesta situao cessa o fluxo decorrente.

Na Figura (a) a corrente, a carga e a tenso, representadas por letras minsculas so valoresinstantneos.

Se for traado um grfico de cargas acumuladas em funo da tenso desenvolvidas entre as placas,ser obtida uma relao linear, como mostrado na Figura (c). A constante de proporcionalidade querelaciona a carga e a tenso, isto , a inclinao da reta, definida como capacitncia (C):

A unidade de capacitncia coulomb por volt, que definida como um farad(F). O farad umaunidade muito grande para circuitos prticos; portanto, so utilizados valores de capacitncias expressos emmicrofarads (10-6 farad, _F) ou picofarads (10-12 farad, pF).

A capacitncia pode ser expressa em funo dos fatores geomtricos e do dieltrico. Seja oexemplo de um capacitor com placas paralelas. Vamos definir duas grandezas: a intensidade de campoeltrico ea densidade de fluxo eltrico representadas respectivamente pelas Equaes acima.

A relao entre a densidade de fluxo eltrico e a intensidade de campo eltrico define apermissividade absoluta de um dieltrico, isto :

Assim , temos que a Capacitncia dada por:


20/218



A Figura (b) mostra os smbolos de capacitores. A linha curva representa a placa que ligada aoponto de menor potencial da fonte. Capacitores comercialmente disponveis so especificados pelodieltrico utilizado e pela forma como ele construdo (fixo ou varivel). Na prtica quando o capacitor submetido a um campo eltrico circula uma pequena corrente pelo dieltrico, conhecido como corrente de

fuga. Esta corrente geralmente muito pequena, que pode ser considerada desprezvel. No modelo, desteefeito pode ser representado por um resistor de valor muito elevado (cerca de 10 M) em paralelo com ocapacitor.

O capacitor de cermica consiste de um tubo ou disco de cermica de constante dieltrica na faixade 10 a 10.000. Uma fina camada de prata aplicada a cada lado do dieltrico. Este tipo de capacitor caracterizado por baixas perdas, pequeno tamanho e uma conhecida caracterstica de variao decapacitncia com a temperatura.

O capacitor de papel consiste de folhas de alumnio e papel kraft(normalmente impregnado com graxa ouresina) enroladas e moldadas formando uma compacta. Os capacitores de papel so disponveis na faixa de0,0005 Fa aproximadamente 2 F.

O capacitor de fime plstico bastante similar ao capacitor de papel, na sua forma construtiva.Dieltricos de fime plstico, com polister ou polietileno, separam folhas metlicas usadas como placas.

O capacitor enrolado e encapsulado em plstico ou metal.O capacitor de mica consiste de um conjunto de placas dieltricas de mica alternadas por folhas

metlicascondutoras. O conjunto entao encapsulado em um molde de resina fenlica.

O capacitor de vidro caracterizado por camadas alternadas de folhas de alumnio e tiras devidros, agrupadas at que seja obtida a estrutura do capacitor desejado. A construo ento fundida emum bloco monoltico com a mesma composio do vidro usado como dieltrico.

O capacitor eletroltico consiste de duas placas separadas por um eletrlito e um dieltrico. Estetipo de capacitor possui altos valores de capacitncia, na faixa de aproximadamente 1 Fat milhares de

F. As correntes de fuga so geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores.

Aplicaes de Capacitores:

Capacitores so utilizados em circuitos de potncia de CA para a correo de fator de potncia ecomo defasadores para circuitos de partida em motores de induo monofsicos.

Em circuitos de CC, so utilizados em fontes de alimentao para a filtragem e em circuitososciladores ou temporizadores. Tambm encontram aplicaes em circuitos digitais.

Existem ainda aplicaes especiais que exploram as propriedades da capacitncia.Por exemplo, a caracterstica de armazenar energia faz do capacitor um dispositivo muito til para agerao de uma corrente elevada num intervalo de tempo extremamente curto.

A capacidade de um capacitor se opor a qualquer variao de tenso o torna muito til comosupressores de arcos ou rudos. Normalmente, quando uma chave aberta, existe uma formao de arco

nos contatos das chaves. Um capacitor conectado em paralelocom o contato, como na Figura ao lado, absorve a energia quecausa o arco. O resistor R necessrio para evitar a soldagemdos contatos quando a chave for fechada e a descarga docapacitor.

Indutor:

Considere a bobina da Figura (a)abaixo. Quando a chave fechada, a corrente tende a crescer, causando o


21/218



aumento do fluxo. O crescimento da corrente no instantneo. Em outras palavras, uma fora-contra-eletromotriz, fcem, _e induzida de forma a se opor ao crescimento da corrente.

Considerando-se o ncleo de ar, ou outros materiais no-magnticos, a caracterstica N_ x i linear.O produto de N por denominado fluxo concatenado (representado por ). A constante de

proporcionalidadeque relaciona o fluxo concatenado e a corrente, isto , a inclinao da reta, defiidacomo indutncia (L):

A unidade de indutncia weber por ampere, que definida como um henry.Para o ncleo de material magntico a caracterstica N_ x i deixa de ser linear e na prtica esta curva representada em funo da densidade de fluxo (B) e intensidade de campo (H).

As grandezas N e i se relacionam respectivamente com as grandezasB eH, conforme as Equaesabaixo:

Sendo que:

Assim sendo, temos finalmente que:


22/218



Aplicaes de indutores:

So vrias, mas podemos destacar bobinas de vlvulas solenides, contatores, rels, reatores delmpada, enrolamento de motores e geradores, transformadores, etc..

Praticamente tudo o que envolve campo magntico, envolve de alguma forma indutores.O chaveamento de indutores o responsvel pelo aparecimento dos arcos eltricos que danificam

os contatos dos contatores e dos rels.

Transitrios

Quando energizamos um circuito contento indutores ou capacitores, durante os primeiros instantesde tempo a corrente e a tenso podem variar significativamente, buscando uma condio de equilbrio. Otempo necessrio para que esta condio de equilbrio chamado de Transitrio. Encerrada a fase dotransitrio temos a fase do regime permanente, ou seja, a fase onde o circuito exibe o comportamentoesperado do ponto de vista de tenso e corrente.

Circuitos RL(Resistor e Indutor) em CC:

Num circuito RL como abaixo, temos que a corrente no pode subir instantaneamente ao ligar achave do circuito. Isto ocorre porque a indutncia se ope a variaes bruscas de corrente, gerando umatenso nos terminais da bobina que se ope a tenso da fonte, limitando a corrente. Esta tenso a fora-contra eletromotriz, e que na corrente contnua somente ocorre no transitrio. Na fase de regime o indutorexibe apenas a resistncia dos fios da bobina. Abaixo e direita temos a evoluo da corrente ao longo dotempo.

Circuitos RC(Resistor e Capacitor) em CC:

Num circuito RC como o da figura abaixo, a tenso sobre o capacitor no pode subir abruptamentequando a chave do circuito fechada. Isto ocorre porque a capacitncia se ope a variaes abruptas detenso. Assim sendo, a tenso deve subir de forma gradual, at atingir a tenso da fonte, que quandotermina o transitrio. Neste caso a corrente impulsiva, isto , elevada no incio mas com decaimentogradual. Encerrado o transitrio, a corrente ser nula. Abaixo e direita, temos a evoluo da tenso sobre


23/218



o capacitor ao longo do tempo.Circuitos RL em CA:

Num circuito como abaixo, temos que no instante inicial da energizao do circuito, surge umacorrente senoidal com um valor de pico um pouco mais elevada que a normal, e que retoma o valor corretoaps o transitrio inicial.

Encerrada o perodo do transitrio, percebemos que se estabelece uma corrente senoidal comamplitude menor que a da tenso e com uma certa defasagem entre elas, sendo que a corrente est atrasadaem relao tenso. O valor da corrente e a defasagem dependem de R e de L. Assim, temos que a o valorcorrente e a defasagem so dadas por:

Circuitos RC em CA:

Num circuito como abaixo, temos que no instante inicial da energizao do circuito, surge umacorrente senoidal com um valor de pico um pouco mais elevada que a normal, e que retoma o valor corretoaps o transitrio inicial.


24/218



Encerrada o perodo do transitrio, percebemos que se estabelece uma corrente senoidal comamplitude menor que a da tenso e com uma certa defasagem entre elas, sendo que a corrente estadiantada em relao tenso. O valor da corrente e a defasagem dependem de R e de C. Assim, temos quea o valor corrente e a defasagem so dadas por:

Impedncia:

Em CC, tinhamos que a Lei de Ohm relacionava a tenso e a corrente pelo valor da resistncia docircuito, sendo que o capacitor e o indutor tinham participaes especiais apenas nas fases de transitrio.

Entretanto em CA, temos que a Lei de Ohm somente relaciona a tenso e a corrente pelo valor daresistncia quando o circuito puramente resistivo, ou seja, quando no h indutncias e nem

capacitncias. Quando se trata de um circuito RL ou RC, temos que as correntes devem ser calculadas pelasfrmulas apresentadas. Podemos verificar que as tenses e as correntes se relacionam segundo constantesque envolvem os valores da resistencia, da indutncia e da capacitncia. A constante que relaciona a tensoe a corrente em CA chamada de impedncia, simbolizada pela letra Z e medida em Ohms:

No nosso caso, temos para o circuito RL e RC as seguintes impedncias:

Note que a impedncia compem-se da soma da resitncia ao quadrado mais um outro termo que

depende da frequncia e depende de L e de C respectivamente. Estes termos so chamados de reatnciaindutiva XL e reatncia capacitiva XC respectivamente, sendo que ambas so medidas em Ohms edefinidas pelas frmulas abaixo:

Pela frmula, percebe-se que a reatncia indutiva aumenta com a frequncia enquanto que areatncia capacitiva diminui com a frequncia.

Do ponto de vista fasorial, pode-se verificar que a capacitncia adianta a corrente enquanto que aindutncia atrasa a corrente, como verifica-se no grfico abaixo:

Circuito RL Circuito RC

Observe ainda, que caso a indutncia L e a capacitncia C fossem nulas, ou seja, o circuito fossepuramente resisitivo, a impedncia seria igual a resistncia, ou seja, Z=R. Assim sendo, temos que aimpedncia um conceito mais geral que o de resistncia.


25/218



Ressonncia:

Vimos que um circuito RL e RC tem comportamentos antagnicos no que tange a defasagem ( ocapacitor adianta a corrente e o indutor atrasa) e a frequencia (a reatncia capacitiva diminui com afrequncia, a indutiva aumenta com aquela). Assim sendo, se tivermos indutores e capacitores num mesmocircuito formando assim um circuito RLC, teremos um comportamente tal que a reatncia capacitivatender cancelar a reatncia indutiva.

No caso, uma das duas reatncias ir predominar, e ser exatamente a que tiver maior mdulo.Portanto, embora o circuito seja RLC, o circuito se comportar como um circuito RL ou RC, dependendoda resistncia predominante. Entretanto, o valor da reatncia em questo, ser a resultante da diferenaentre as duas reatncias.

Ocorre que pode ocorrer uma situao em que a reatncia indutiva igual, em mdulo, a reatnciacapacitiva, desta forma no temos uma reatncia predominante, e o circuito se comporta como puramenteresistivo. o fenmeno da ressonncia. A frequncia em que o fenmeno da ressonncia ocorre chamadade frequncia de ressonncia.

Na ressonncia de circuitos RLC srie, temos que a corrente ser mxima e limitada apenas pelovalor da resistncia. Assim sendo, as tenses desenvolvidas sobre o capacitor e o indutor sero mxima ede polaridade oposta. Ocorre que dependendo do valor da resistncia, a tenso sobre o capacitor ou indutorpoder ser bem maior que a prpria tenso da fonte, ou seja, poder haver uma sobretenso noscomponentes do sistema, quando em ressonncia. Assim sendo, a ressonncia em sistemas de potncia,corresponde a uma situao que deve ser evitada a todo custo, dado o risco a integridade dos componentesdo sistema.

Sistema trifsico

As chamadas ligaes monofsicas e bifsicas so utilizadas em grande escala na iluminao,pequenos motores e eletrodomsticos. Nos nveis da gerao, transmisso e utilizao da energia eltricapara as industriais utiliza-se quase que exclusivamente as ligaes trifsicas. Os geradores sncronos sotrifsicos e so projetados de tal forma que as tenses geradas sejam senoidais e simtricas, isto , tenses

de mdulos iguais e defasadas entre so de 2 radianos.As tenses de fase so referidas a um ponto comum chamado neutro (n), que pode estar aterrado

(potencial zero) ou no. Assim, as tenses de fase podem ser formalizados pelas equaes que se seguem:


26/218



Representao Fasorial:

As tenses de linha so definidas pelas equaes:

Representao Fasorial das Tenses de linha e Fase:


27/218



Sistemas de Fornecimento:

As cargas trifsicas (ex.: motores eltricos) so equilibradas. As cargas monofsicas e bifsicas(ex.: iluminao, aparelhos eletrodomsticos, motores monofsicos, etc.) devem ser equitativamente

distribudas entre as fases de modo que o sistema no fique desequilibarado.Vamos focalizar um sistema de distribuio de baixa tenso (rede secundria) a partir de umsistema de potncia, conforme mostra as Figuras abaixo.

Resumidamente podemos dizer que at se chegar ao consumidor o sistema de energia eltricapassa por vrias transformaes, desde sistemas de gerao, passando pelos sistemas de transmisso e dedistribuioo.

Abaixo, temos a representao das tenses de fase e linha de um transformador de distribuio. Note que asligaes das bobinas da parte da Rede Primria e Secundria so diferentes. Existem outras ligaespossveis para um transformador, mas esta a mais comum. Diz-se que na Rede Primria as bobinas estoligadas em tringulo e na secundria em Estrela.


28/218



Observando a rede secundria podemos notar que algumas cargas so alimentadas por tenso de

fase e outras por tenso de linha. Assim sendo, conforme o n de fases envolvidas na alimentao, as cargaspodems ser classificadas como monofsicas, bifsicas e trifsicas, conforme abaixo:

Ligao Estrela-Tringulo para cargas trifsicas:

O nome est fortemente relacionado com a forma fsica adquirida pela carga., como pode ser vistonas figuras abaixo:


29/218



Cargas Ligadas em Estrela:

Cargas em Estrela sem neutro(somente para sistemas perfeitamente equilibrados)

As equaes so as mesmas do caso anterior, entretanto, se no houver perfeito equilbrio poder ocasionara queima

Cargas em Tringulo


30/218



Potncia Eltrica:

Como sabemos a energia eltrica serve apenas como meio de transporte, mas no como energiadiretamente utilizvel. Assim sendo, devemos converter a energia eltrica em outra forma de energia queefetivamente estamos precisando, podendo ser do tipo trmica, luminosa, mecnica, etc.. A taxa deconverso da energia eltrica, por unidade de tempom em outra forma de energia chamada de potnciaeltrica. Seja o caso da energia eltrica convertida em energia trmica sobre um resistor R, inserido numcircuito como abaixo:

Como sabemos a potncia eltrica deste circuito dada pela expresso abaixo:

Entretanto, como podemos verificar, o circuito no exclusivamente resistivo, e sim um circuitoRL. Portanto, no podemos determinar a potncia pela frmula P=VI, como faziamos com os circuitos

puramente resistivos.Isto ocorre, porque sendo o circuito RL, apenas uma parte da energia total enviada pela fonte,transforma-se em calor, sendo a parte restante utilizada para o estabelecimento do campo magntico doindutor. A energia armazenada pelo indutor no seu campo magntico durante um quarto de ciclo devolvida no quarto de ciclo seguinte. Ou seja, no se trata de uma converso de energia efetiva, mas simde um emprstimo de energia, que pago ao sistema. A taxa de energia que emprestada peloindutor chamamos de Potncia Reativa, cujo smbolo Q. J a parcela efetivamente convertida em outraforma de energia e que gera trabalho chamamos de Potncia Ativa.

A soma em quadratura das Potncias Ativa e Reativa, d-se o nome de Potncia Aparente, que deteminada pelo produto da tenso pela corrente, ou seja, S=VI, sendo S o smbolo de Potncia Aparente.

Abaixo, vemos uma representao grficas das potncias ativa, reativa e aparente.


31/218



Fator de Potncia

Em circuitos resistivos puros, temos que a potncia aparente igual a potncia ativa, ou seja, acorrente consumida pela carga destina-se exclusivamente a gerar trabalho til. Entretanto, em circuitos tipoRL, isto no verdade. Assim, utilizamos parte da corrente para gerar campo magntico nos indutores edessa forma precisamos aumentar a corrente total para podermos transmitir a mesma quantidade depotncia que um circuito puramente resistivo.

Para que possamos calcular a parcela de energia ativa enviada por uma fonte criou-se o conceito dofator de potncia, definido como abaixo:

Sendo que este corresponde a razo entre a potncia ativa e a potncia aparente. Comopodemos verificar, o fator de potncia pode variar de 0 (totalmente indutivo) 1(totalmente resistivo).

Assim dado dois circuitos, com mesma potncia ativa, o que tiver maior fator de potncia tercorrente menor. E isto pode ser verificado pelas figuras e tabela abaixo:

Consequncias:

Observando a Tabela conclumos que um baixo fator de potncia traz algumas consequnciasnegativas, tais como:

Solicitao de uma corrente maior portanto, capacidade maior da fonte" para alimentar uma carga

com a mesma potncia ativa; Maior perda por efeitoJoule; Maior queda de tenso.

O que se deve fazer?Corrigir o fator de potncia. Deve-se ter em mente que o fator de potncia uma caracterstica

intrnseca da carga, portanto para a sua correo ser necessrio utilizar um artifcio no qual a fonteenxerg um fator de potncia melhor.

Como se faz?Instalar capacitor em paralelo com a carga (o mais prximo possvel), conforme mostra a Figura abaixo


32/218



Analisando o diagrama fasorial da Figura anterior, observamos que a corrente que flui da fonte para acarga (I ), aps a instalao do capacitor, a soma fasorial da corrente de carga ( I) e a corrente docapacitor (IC). Isso nos permite observar que:

a corrente de carga (I) praticamente no se altera; a corrente que flui pela linha de transmiso, que _e a mesma solicitada da fonte, (IT) diminui; a defasagem entre a tenso aplicada e a corrente que flui pela linha de transmisso diminui.

Estes fatos permitem-nos afirmar que:

a potncia ativa consumida pela carga praticamente no se altera; a perda por efeito Joule na linha de transmisso diminui; a queda de tenso na linha de transmisso diminui; fator de potncia visto pela fonte melhora.

Como dimensionar o capacitor?

Constatada a necessidade de melhorar o fator de potncia, precisamos agora saber qual o capacitor maisadequado. Vamos dimension-lo baseando-se nos tringulos de potncias, mostrados na Figura abaixo.

O ngulo 1 e os lados do tringulo maior correspondem respectivamente s potncias aparente (S),reativa (Q) e ativa (P) antes da correo do fator de potncia. Aps a correo (que implica em ligar ocapacitor em paralelo com a carga) teremos o ngulo 2 e os lados do tringulo menor, constituidos por S0, Q0 e P. Os catetos opostos dos dois tringulos, que correspondem s potncias reativas, tem a seguinteigualdade:

Q0 = Q - Qc (15)

sendo Qc a potncia reativa fornecida localmente pelo capacitor.

4. Transformadores

Defines Gerais:

1. Transformador - Equipamento eltrico que, por induo eletromagntica, transforma tenso e correntealternadas entre dois ou mais enrolamentos, com a mesma frequncia e, geralmente, com valores diferentesde tenso e corrente.2. Transformador de potncia - Transformador cuja finalidade transformar energia eltrica entre partesde um sistema de potncia.


33/218



3. Autotransformador - Transformador no qual os enrolamentos primrio e secundrio tm certo nmerode espiras comuns.4. Banco de transformadores - Conjunto de transformadores monofsicos interligados, de modo a formaro equivalente a um transformador trifsico.5. Comutador de derivaes - Dispositivo que permite alterar a relao de espiras de um transformador,pela modicao da ligao das derivaes de um mesmo enrolamento.6. Terminal - Parte condutora de um transformador destinada _a sua ligao eltrica a um circuito externo.7. Terminal de linha - Terminal destinado a ser ligado a uma fase do circuito externo8. Terminal de neutro - Terminal destinado a ser ligado ao neutro do circuito externo.9. Terminais correspondentes - Terminais de enrolamentos diferentes de um transformador, marcadoscom o mesmo ndice numrico e letras diferentes. Por exemplo, num transformador trifsico ligado em(alta tenso) - Y (baixa tenso) os terminais marcados so:H1,H2 eH3 -X1,X2,X3 eXo.10. Ponto neutro - Ponto de referncia, real ou ideal, para todas as tenses de fase de um sistema trifsico.a) Num sistema simtrico de tenses, o ponto neutro est, normalmente, no potencial zero.b) Num sistema trifsico ligado em estrela , o ponto neutro e o ponto comum.

11. Derivao - Ligao feita em qualquer ponto de um enrolamento, de modo a permitir a mudanas dasrelaes de tenses e de correntes atravs da mudanas da relao de espiras.12. Enrolamento - Conjunto de espiras que constituem um circuito eltrico de um transformador.13. Enrolamento primrio - Enrolamento que recebe energia.14. Enrolamento secundrio - Enrolamento que fornece energia.15. Carga - Conjunto dos valores das grandezas eltricas que caracterizam as solicitaes impostas emcada instante ao transformador pelo sistema eltrico a ele ligado.16. Perda em vazio - Potncia absorvida por um transformador, quando alimentado em tenso e frequncianominais por um de seus enrolamentos, com todos os outros enrolamentos em aberto.17. Corrente de excitao - Corrente que percorre o terminal de linha de um enrolamento, sob a tenso efrequncia nominais, estando o(s) outro(s) enrolamento(s) em circuito aberto.a) A corrente de excitao de um enrolamento e frequentemente expresso em percentagem da corrente

nominal desse enrolamento. Em transformadores de vrios enrolamentos , essa percentagem e referida aoenrolamento de potncia nominal mais elevada.b) Em transformadores trifsicos, as correntes de excitao nos trs terminais de linha podem serdiferentes. Se neste caso, os valores das diferentes correntes de excitao no forem indicadosseparadamente, ser admitido que a corrente de excitao _e a mdia aritmtica destas correntes.18. Perda em carga - Potncia ativa absorvida na frequncia nominal, quando os terminais de linha de umdos enrolamentos forem percorridos pela corrente nominal, estando os terminais dos outros enrolamentoscurto-circuitados.19. Perdas totais - Soma das perdas em vazio e em carga.20. Rendimento - Relao, geralmente expressa em percentagem, entre a potncia ativa fornecida e apotncia ativa recebida pelo transformador.21. Regulao Diferena aritmtica entre a tenso em vazio e a tenso em carga nos terminais do mesmo

enrolamento, com uma carga especificada, sendo a tenso aplicada ao outro ou a um dos outrosenrolamentos, igual a:a) a sua tenso nominal, se estiver ligado na derivao principal;b) tenso de derivao, se estiver ligado em outra derivao. Essa diferena , geralmente, expressa empercentagem da tenso em vazio do primeiro enrolamento.Nota.: Para transformadores com mais de dois enrolamentos, a regulao depende no somente da cargado enrolamento considerado, mas tambm da carga nos outros enrolamentos.22. Caracterstica nominal - Conjunto de valores nominais atribudos s grandezas que definem ofuncionamento de um transformador, nas condies especificadas na Norma correspondente, e que servemde base _as garantias do fabricante e aos ensaios.a) A caracterstica nominal refere-se a derivao principal.b) As tenses e correntes so dadas em valores eficazes.


34/218



23. Ensaio de rotina - Ensaio realizado para verifiar se o item ensaiado est em condies adequadas defuncionamento ou de utilizao, de acordo com a respectiva especificao Nota: Este ensaio pode serrealizado em cada uma das unidades fabricadas, ou em uma amostra de cada lote de unidades fabricadas,conforme prescrito na norma pertinente.24. Ensaio de tipo - Ensaio realizado em uma ou mais unidades fabricadas segundo um certo projeto, parademonstrar que esse projeto satisfaz certas condies especificadas.25. Ensaio especial - Ensaio que a norma pertinente no considera de tipo ou de rotina, e realizadomediante acordo prvio entre fabricante e cliente.26. Impedncia de curto-circuito - Impedncia equivalente, expressa em ohms por fase, medida entre osterminais de um enrolamento, com outro enrolamento curtocircuitado, quando circula, sob fequncianominal, no primeiro enrolamento, uma corrente nominal. A impedncia de curto-circuito , geralmente,expressa em percentagem, tendo como valores de base a tenso e a potncia nominais do enrolamento.27. Tenso de curto-circuito - A tenso aplicada entre os terminais de um enrolamento, com outroenrolamento curto-circuitado, quando circula, sob fequncia nominal, no primeiro enrolamento, umacorrente nominal. Nota: Quando expressas em percentagem, a impedncia de curto-circuito e a tenso de

curto-circuito so numericamente iguais.28. Resistncia de curto-circuito - Componente resistiva da impedncia de curtocircuito.29. Reatncia de curto-circuito - Componente reativa da impedncia de curtocircuito.30. Derivao principal - Derivao a qual referida a caracterstica nominal do enrolamento.31. Fator de derivao definida por:100(Ud/Un) (1)Sendo:(a) Ud: tenso induzida em vazio nos terminais do enrolamento ligado na derivao considerada, quando_e aplicada a tenso nominal no outro enrolamento.(b) Un : tenso nominal do enrolamento.32. Derivao superior - Derivao cujo fator de derivao maior do que 1.33. Derivao inferior - Derivao cujo fator de derivao menor do que 1.

34. Degrau de derivao - Diferena entre os fatores de derivao, expressos em percentagem, de duasderivaes adjacentes.35. Faixa de derivao - Faixa de variao do fator de derivao, expresso em percentagem e referido aovalor 100. Nota: Se esse fator varia de (100 + a)% a (100 - b)%, a faixa de derivao (+a%, -b%) ou a%,quando a = b.36. Polaridade dos terminais - De um transformador: Designao dos sentidos relativos instantneos dascorrentes nos terminais do transformador.37. Polaridade subtrativa - Polaridade dos terminais de um transformador monofsico, tal que, ligando-seum terminal primrio a um terminal secundrio correspondente e aplicando-se a tenso a um dosenrolamentos, a tenso entre os terminais no ligados igual diferena das tenses nos enrolamentos.

38. Polaridade aditiva - Polaridade dos terminais de um transformador monofsico, tal que, ligando-se um

terminal primrio a um terminal secundrio no correspondente e aplicando-se a tenso a um dosenrolamentos, a tenso entre os terminais no ligados igual soma das tenses nos enrolamentos.39. Marca da polaridade - Cada um dos smbolos utilizados para identificar as polaridades dos terminaisde um transformador.

Num transformador, a intensidade da corrente secundria e a sua relao de fase com a tensosecundria dependem da natureza da carga,entretanto, a cada instante o sentido dessa correntedeve ser tal que se oponha a qualquer variao novalor do fluxo magntico . Esta condio est deacordo com a lei de Lenz: o sentido da correnteinduzida sempre contrria a causa que lhe deu aorigem.


35/218



A Figura abaixo mostra um transformador monofsico com enrolamento do primrio no sentidoanti-horrio e o do secundrio no sentido horrio. Considerando a corrente instantnea I1 crescenteentrando no terminal superior do enrolamento primrio, criar um fluxo magntico crescente, quecircular no ncleo no sentido horrio (regra da mo direita). Para que a lei de Lenz seja satisfeita, acorrente secundriaI2 dever sair do terminal superior do enrolamento secundrio.

A Figura abaixo, mostra tambm umtransformador monofsico, com uma nica diferenaem relao Figura anterior: o enrolamento dosecundrio est no sentido antihorrio. Para este caso,a corrente secundria I2 dever sair do terminalinferior do enrolamento secundrio.

bvio que, o sentido da corrente instantneano secundria depende exclusivamente do sentidorelativo dos enrolamentos.

Para indicar os sentidos dos enrolamentos que se utiliza o conceito de polaridade.

Teste de polaridade

Teste com corrente alternada

Outro mtodo para determinar a polaridadede um transformador atravs da tenso de correntecontnua (bateria de 6 a 10 V), uma chave faca e umgalvanmetro com zero central, ligados conforme oesquema da Figura ao lado.

O procedimento deste mtodo o seguinte:fecha-se a chave e observa-se o sentido da deflexodo ponteiro do galvanmetro. Se a deflexo for nosentido positivoa polaridade ser subtrativa; caso

contrrio ser aditiva. Na abertura da chave o ponteiro do galvanmetro defletir no sentido oposto ao dofechamento. Nota: tenso perigosa poder ser gerada durante a abertura. Portanto, se no for usada umachave faca, recomenda-se usar uma luva de borracha durante o teste.

Marca da polaridade

As Figuras abaixo mostram respectivamente as marcas das polaridades subtrativa e aditiva.

Polaridade Subtrativa: os fluxos dosenrolamentos se subtraem.


36/218



Polaridade Aditiva: os fluxos dosenrolamentos se somam.

Tansformadores Ideais:

Um transformador ideal seria aquele em que no houvessem perdas e no exigisse nenhumacorrente de magnetizao.

Como os transformadores prticos no possuem entreferro e o ncleo tem baixssima relutncia, otransformador um equipamento com altssimo rendimento(da ordem 98% e 99%), normalmente a fmmexigida para estabelecer o fluxo no ncleo acaba sendo desprezvel frente a corrente carga. Assim sendo, acorrente de magnetizao pode ser desprezada, o que nos permite concluir que os tranformadores prticosso muito prximos dos ideais. Isto nos permite afirmar que:

VP / VS = RT, onde RT a relao de transformao, vlida para transformadores ideais.

Sabemos que k= Np/NS, onde k a relao de espiras do primrio para o secundrio.

No transformadores monofsicos, como o nosso caso, vale tambm que:

VP / VS = Np/NS = k =RT, ou seja, a relao de transformao igual a relao de espira.

Outra relao muito importante que:

IS / IP = RT, ou seja, a relao inversa das corrente igual a relao de transformao.

Autotransformador

A figura abaixo, ilustra um autotransformador, que um tipo particular de transformador, onde oenrolamento primrio ou secundrio uma derivao do outro. Neste tipo de transformador, no hisolamento eltrico entre primrio e secundrio. Parte da potncia transferida do primrio para osecundrio, d-se por conduo e no por acoplamento magntico. Normalmente utilizado quando arelao de transformao do transformador pequena, prxima de 1:1, pois apresenta vantagens comorelao custo benefcio e perdas menores.


37/218



Transformadores Trifsicos:

Uma das principais aplicaes dos transformadores est nos sistemas de potncia, elevando ouabaixando o nvel de tenso para a transmisso ou distribuio da energia eltrica. Em geral esses sistemasso trifsicos e equilibrados. Pode-se construir transformadores com ncleo trifsico ou associartransformadores com ncleos monofsicos. Nos dois casos, os enrolamentos podem ser associados emestrela (Y) ou em delta (.). Se houver trs enrolamentos por fase pode-se ainda obter uma associao zig-

zag (Z), que uma verso estrela (Y) composta. A escolha da associao adequada depende de diversosfatores como: acesso a neutro, bitola dos condutores por fase, sistema de aterramento, nvel de isolamento,defasagem angular requerida, etc. O transformador com ncleo trifsico leva vantagem sobre a associaoou banco de transformadores monofsicos, devido economia de ferro no ncleo: como os fluxos das trsfases somam zero a todo instante, pode-se eliminar o caminho de retorno do fluxo, o que leva a umaestrutura magntica plana com uma perna do ncleo para cada fase (figura abaixo).

A ligao em Y ou . dos enrolamentos estabelecida atravs da conexo dos seus terminais


38/218



Para fazer corretamente essa conexo, fundamental conhecer a polaridade relativa dosenrolamentos. Qualquer inverso ir colocar duas fases em curto-circuito ou desequilibrar o circuitomagntico com as correntes e tenses secundrias. Lembrar que em uma ligao Y a tenso de linha iguala 3 vezes a tenso de fase e em uma ligao . a corrente de linha igual a 3 vezes a corrente de fase.

Uma caracterstica da associao Y- o deslocamento angular de 30 que resulta entre astenses terminais correspondentes do primrio e do secundrio. O sentido da defasagem depende dasequncia das fases. Esse deslocamento pode ser percebido atravs de um diagrama fasorial.

A tenso de linha AB V do secundrio est atrasada de 30 em relao tenso correspondenteVab do primrio. Se trocarmos a sequncia das fases, a defasagem muda de sinal. Portanto, necessriotomar cuidado com as defasagens quando, p.ex., deseja-se conectar dois transformadores trifsicos emparalelo.

CONEXO EM Y

Para o caso de associao trifsica de transformadores monofsicos, pode-se testar a polaridade decada transformador separadamente, conforme visto anteriormente.

Para o caso de ncleo trifsico, preciso testar a polaridade relativa dos trs enrolamentos doprimrio e do secundrio entre si. Para o teste do primrio, liga-se as bobinas em Y e aplica-se uma tensode teste V na fase da perna central do ncleo (Figura 18).


39/218



Transformadores Especiais

VARIAC- um autotransformador com relao de espiras varivel, usado em aplicaes onde se necessitaregular a tenso utilizando apenas uma pequena parte da potncia para converso eletromagntica.Portanto, um transformador com conexo eltrica entre o primrio e o secundrio.

TRANSFORMADOR DE PULSO- usado em circuitos chaveados eletrnicamente. Sua funo fazer oisolamento eltrico do circuito gerador de pulsos do circuito de gatilho do tiristor.

TRANSFORMADORES PARA MEDIO DE POTENCIAL (TP) OU DE CORRENTE (TC) sotransformadores teis para a medio de tenses e correntes em instalaes eltricas em alta tenso comoem subestaes. Os TCs tem sua relao de transformao indicada em amperes, por exemplo: 1000:5amperes, ou 200:5 amperes. A corrente do secundrio sempre fixa em 5 amperes ou 1 ampere. Isto ocorredevido ao fato de que o TC normalmente se liga a equipamentos de medio ou proteo. Alm disso, osTCs so construdos de forma tal que o secundrio pode ser curto-circuitado sem que isto implique em

qualquer risco ao TC.

5. Mquinas de CC

Dentre as mquinas de corrente contnua, podemos destacar os geradores e motores de CC. Afigura abaixo ilustra a montagem bsica tanto do gerador como do motor, lembrando que no caso dogerador devemos aplicar energia mecnica ao eixo e retirar energia eltrica dos terminais, ao passo queno caso do motor devemos aplicar energia eltrica o rotor e retirar energia mecnica do mesmo.

Pela figura abaixo, verificamos que o rotor tem uma bobina enrolada ao mesmo e que a mesma cortada por um fluxo fixo, que na prtica correspondente ao fluxo dos plos do motor fixados noestator.


40/218



Nas figuras abaixo nos mostra a sua configurao fsica e a sua representao bsica de um motor

CC. Pela figura (a), verificamos a presena da bobina de campo presa a pea polar e a bobina daarmadura presa ao rotor. A bobina da armadura ligada ao comutador, que por sua vez est em contatocom a s escovas. graas a escova e ao comutador que possvel alimentar o enrolamento da armadura(bobina do rotor).

O motor de corrente contnua apresenta quatro terminais acessveis, dois para as bobinas de campo( terminais 3 e 4 ) e dois para as bobinas de armadura ( terminais 1 e 2 ). Em alguns motores de baixapotncia, as bobinas de campo so substitudas por ms permanentes. Neste caso, o motor apresenta

apenas dois terminais de acesso ( terminais 1 e 2 ).

O princpio de funcionamento elementar de um motor de corrente contnua est baseado na Foramecnica que atua sobre um condutor imerso num campo magntico, quando sobre ele circula umacorrente eltrica. Observe a figura 8.2 . Na bobina 1, as foras so iguais e opostas, no produzindonenhuma fora de rotao ( torque ou par binrio), mas as bobinas 2,3 e 4 tem sobre elas um torque Fx talque impulsiona o rotor para girar, levando consigo a bobina 1, que ento entra na regio ( da bobina 2)onde estava a bobina 2, e ento passa a exercer uma fora de giro tambm.

Observe que para este esquema funcionar, necessrio inverter o sentido da corrente da armadura acada 180 . O elemento que faz a comutao do sentido da corrente o comutador.


41/218



Sabemos que, quando um condutor est imerso num campo magntico, se deslocando com uma certavelocidade v dentro deste campo, sobre ele induzido uma corrente eltrica. Observe que o sentido destacorrente eltrica contrrio ao sentido mostrado na figura 8.2. Por isso essa fora eletromotriz induzida chamada de Fora-contra-eletromotriz induzida - fcem- simbolizada pelas letras Ec.A equao fundamental do torque nos motores dado por:

Onde:= Fluxo magntico produzido pelos plos;


42/218



Ia = corrente que circula pelas bobinas da armadura;K1 = constante construtiva do rotor das mquinas eltricas.

A fcem gerada pelo movimento do motor dado por:

Onde:n = nmero de rotaes por minuto;K2=constante construtiva do campo magntico;

O fluxo magntico, por sua vez, depende da corrente de campo If, pela seguinte expresso:

Tanto as bobinas de campo como as bobinas de armadura apresentam um resistncia eltrica apassagem da corrente, e chamamos aqui de Rf e Ra respectivamete.

Analisando o circuito do rotor, podemos conclui que:

Como Ec varia com a velocidade e o fluxo, podemos subsutitui Ec na equao anterior eisolar a velocidade n ( em rpm ). Ento:

Esta equao fundamental, pois nos diz que a velocidade do motor depende das tensoaplicada na armadura, da corrente na bobina e do valor do fluxo magntico. Note que avelocidade do motor tende ao infinito quando o fluxo tende a zero. Conseqentemente, no devemos tirar,sob hiptese alguma, a corrente de campo, pois o motor dispara .

O princpio de funcionamento do motor de corrente contnua tambm pode ser baseado na ao deforas magnticas sobre o rotor, geradas pela interao do campo magntico criado pelas bobinas de campocom o campo magntico criado pelas bobinas da armadura, conforme mostra a figura abaixo.

Observa-se que o comutador possui a funo de inverter o sentido da corrente na bobina daarmadura em 90 e 270 dando continuidade ao movimento rotativo do motor.


43/218



Modelo matemtico do motor de CC

Para fins de computo das correntes de armadura e de campo utiliza-se um modelo clssico demquinas de CC, que serve a geradores e a motores de CC.

Embora simplificado bastante adequado para a fins de uso prtico.


44/218



Tipos de Motores de Corrente Contnua

Os motores CC so divididos de acordo com o tipo de coneco entre as bobinas do rotor e doestator. Se forem conectados em srie, so chamados de Motor Srie. Se for em paralelo, so chamados deMotor Paralelo. Se for misto, so chamados de Motor Misto ou Composto.

Motor CC Srie

Neste tipo de motor a corrente que circula pelo campo o mesmo que circula pela armadura. Comoo torque proporcional ao fluxo magntico, que por sua vez proporcional corrente de campo,conclumos que neste motor o torque dado por:


45/218



O torque apresenta uma relao quadrticacom a corrente de armadura. A corrente dearmadura grande na partida, j que Ec zero, pois no h movimento do rotor.

Conclu-se, portanto, que o torque departida do motor srie muito grande.

Devido a esta caracterstica este motor utilizado para acionar trens eltricos, metrs,elevadores, nibus e automveis eltricos,etc.. Este motor conhecido como motoruniversal por poder funcionar em correntealternada, porm este tipo de aplicao s

vivel economicamente para pequenos motores de frao de CV. A velocidade do motor srie dado por:

Ento, no motor srie a vazio, com baixacorrente de armadura, a sua velocidade tende a seralta, o que indesejvel. Assim, este tipo de motordeve partir com uma carga mecnica acoplada noseu eixo. Tambm se percebe que este motor nuncavai disparar a sua velocidade, pois no depende dacorrente de campo e se a corrente de armadura for azero, no h torque e sua velocidade cai a zerotambm.

Motor Paralelo ou Shunt

No caso do motor Shunt a corrente dearmadura somada a corrente de campo nos d acorrente da fonte de alimentao do motor. Nessecaso, a tenso aplicada na armadura a mesmaque aplicada no campo. Dessa forma o fluxomagntico produzido pelo campo praticamenteconstante, j que IF permanece praticamenteconstante. Ento, o torque do motor funoapenas da corrente de armadura.

Para a inverso do sentido de rotao nos motores decorrente contnua, basta inverter as conexes das bobinas decampo ou inverter as conexes da bobina da armadura . Casoo motor seja de m permanente, basta inverter os terminaisda armadura.


46/218



Neste tipo de motor, o torque de partida no toalto quanto no motor srie, portanto no deve ser usado emcargas que exigem alto torque de partida. A velocidade domotor paralelo depende de Ia, j que o fluxo constante, pelaseguinte equao:

Ento, se a corrente de armadura for grande ( na partida), a velocidade do motor pequena e cresce amedida em que aumenta a Ec ( que por sua vez diminui Ia) at alcanar o seu valor nominal. Este motorno tem problemas de excesso de velocidade na partida sem carga.

A curva ao lado, mostra a velocidade em funo da corrente de armadura.Composto Curto e Longo

Neste caso tambm existe apenas uma fonte c.c. que alimenta tanto a excitao paralela como asrie. A conexo entre os enrolamentos resulta na excitao composta curta ou longa, com caractersticassimilares (figura abaixo).

Inverso no Sentido de Rotao e Controle de Velocidade

Para inverter o sentido de rotao de qualquer motor CC necessrio inverter a corrente de

armadura em relao a corrente de campo. Deve-se inverter somente um deles, e a inverso em ambos oscircuitos manter o mesmo sentido de rotao.No momento da inverso, o motor que est girando num sentido, entra num processo de frenagem (

freio) at alcanar a velocidade zero e depois comea a girar no sentido contrrio.Essa etapa de frenagem muito importante para trens, elevadores, guindastes que necessitam de

Fora de Frenagem.A principal aplicao dos motores de corrente contnua o acionamento de mquinas com controle precisode velocidade. Os mtodos mais utilizados para este fim

maquinas_e_comandos_eletricos

Documents