UNIVERSIDADE ANHANGUERA
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Guilherme Piolli da LuzRA: 4207797137
Késia Sâmela dos Santos CostaR...
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1. INTRODUÇÃO
Esta ATPS sobre o princípio básico do motor eletromagnético tem como
objetivo introduzir, explorar e...
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SUMÁRIO
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2. DESAFIO PROPOSTO (MOTOR)
Motor elétrico 05 (rotor = bobina móvel; estator = bobina fixa)
Motor com rotor e esta...
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2.1 RELATÓRIO SOBRE O DESAFIO
Durantes as experiências realizadas com o motor não obtivemos êxito com
uma só bobin...
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Pode-se analisar o autotransformador com se fosse um transformador de dois
enrolamentos. O enrolamento 1 com N1 e...
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8. BIBLIOGRAFIA
https://docs.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sOXQ5aTEzZ0Mtd2M/edit
(Acessado em 03/12/14 ás 10:30 a...
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  1. 1. UNIVERSIDADE ANHANGUERA Edmar S. AmorimRA: 3715635428 Guilherme Piolli da LuzRA: 4207797137 Késia Sâmela dos Santos CostaRA: 4436811857 Luciano Coutinho LanzoniRA: 3776752198 Ricardo Felipe de Mattos SalvadorRA: 4201781929 Fernando Xavier Almeida RA: 8409164233 CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA ENGENHARIA ELÉTRICA 6º SEMESTRE ATPS Professor: José Zakir Osasco - SP Dezembro – 2014
  2. 2. 2 de 15 1. INTRODUÇÃO Esta ATPS sobre o princípio básico do motor eletromagnético tem como objetivo introduzir, explorar e apresentar um modelo em funcionamento de um motor, com o auxílio de todos os meios didáticos disponíveis e através disto expandir o conhecimento adquirido em sala da aula.
  3. 3. 3 de 15 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 2 2 DESAFIO PROPOSTO(MOTOR) .......................................................................... 4 2.1 RELATÓRIO SOBRE O DESAFIO...................................................................... 5 3 ETAPA 3 PASSO 1 (RESUMO)............................................................................. 5 4 ETAPA 3 PASSO 2 (TEXTO) ................................................................................. 8 5 ETAPA 4 PASSO 1(RESUMO)............................................................................11 6 ETAPA 4 PASSO 3 (POWERPOINT) .................................................................15 8 BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................20
  4. 4. 4 de 15 2. DESAFIO PROPOSTO (MOTOR) Motor elétrico 05 (rotor = bobina móvel; estator = bobina fixa) Motor com rotor e estator de bobinas Mais uma variante para o motor elétrico didático. Dessa feita, com o mesmo material básico das montagens 03 e 04, temos como rotor, uma bobina móvel (a mesma indicada no projeto 04) e como estator, o tubo de PVC e bobina fixa (o mesmo indicado para o projeto 03). Montagem Comentários Para experimentações, a bobina móvel poderá ter de 10 à 50 espiras e a bobina fixa cerca de 100 espiras (fio 22 a 28), ou a bobina fixa substituída por um imã comum.
  5. 5. 5 de 15 2.1 RELATÓRIO SOBRE O DESAFIO Durantes as experiências realizadas com o motor não obtivemos êxito com uma só bobina em série com o motor, porém com o auxilio de um imã comum, obtivemos a indução eletromagnética desejada, sendo que o mesmo foi alocado do lado contrário ao conjunto de bobinas alimentadas com circuito CC. Assim foi criado um deslocamento no fluxo magnético que age com uma força tangencial ao vetor força proveniente do rotor ligado em série com o sistema de armadura do extrator, fazendo com que o fluxo de corrente elétrica sofre uma variação constante e com esse deslocamento o fluxo de energia convertida de elétrica para mecânica age instintivamente no eixo do rotor produzindo movimento no eixo, de forma linear com a corrente aplicada tendo sempre a 0 com o limite infinito de energia fornecido pelas células de alimentação do sistema (pilha D 1,5V). 3. ETAPA 3 PASSO 1 (RESUMO) O princípio básico de funcionamento de um transformador é o fenômeno conhecido como indução eletromagnética: quando um circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece nele uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações do fluxo magnético. Os transformadores, na sua forma mais simples (figura 2), consistem de dois enrolamentos de fio (o primário e o secundário), que geralmente envolvem os braços de um quadro metálico (o núcleo). Quando uma corrente alternada é aplicada ao primário produz um campo magnético proporcional à intensidade dessa corrente e ao número de espiras do enrolamento (número de voltas do fio em torno do braço metálico). Através do metal, o fluxo magnético quase não encontra resistência e, assim, concentra-se no núcleo, em grande parte, e chega ao enrolamento secundário com um mínimo de perdas. Ocorre, então, a indução
  6. 6. 6 de 15 eletromagnética: no secundário surge uma corrente elétrica, que varia de acordo com a corrente do primário e com a razão entre os números de espiras dos dois enrolamentos. Figura 2: Principio de funcionamento do transformador elétrico A relação entre as voltagens no primário e no secundário, bem como entre as correntes nesses enrolamentos, pode ser facilmente obtida: se o primário tem Np espiras e o secundário Ns, a voltagem no primário (Vp) está relacionada à voltagem no secundário (Vs) por Vp/Vs=Np/Ns , e as correntes por Np/Ns=Is/Ip. Desse modo um transformador ideal (que não dissipa energia), com 100 ( cem ) espiras no primário e cinqüenta no secundário, percorrido por uma corrente de 1 Ampere, sob 110 Volts, fornece no secundário, uma corrente de 2 Amperes sob 55 Volts. Graças às técnicas com que são fabricados, os transformadores modernos apresentam grande eficiência, permitindo transferir ao secundário
  7. 7. 7 de 15 cerca de 100% da energia aplicada no primário. As perdas - transformação de energia elétrica em calor - são devidas principalmente à histerese, às correntes parasitas e perdas no cobre. 1. Perdas no cobre. Resultam da resistência dos fios de cobre nas espiras primárias e secundárias. As perdas pela resistência do cobre são perdas sob a forma de calor e não podem ser evitadas. 2. Perdas por histerese. Energia é transformada em calor na reversão da polaridade magnética do núcleo transformador. 3. Perdas por correntes parasitas. Quando uma massa de metal condutor se desloca num campo magnético, ou é sujeita a um fluxo magnético móvel, circulam nela correntes induzidas. Essas correntes produzem calor devido às perdas na resistência do ferro. Todo esse calor gerado pelas perdas, é refrigerado pelo óleo dielétrico o qual todo o núcleo do transformador é submerso, sendo assim esse óleo aliado ao aquecimento, acaba gerando uma corrente de convecção dentro do transformador. Onde o óleo mais que acaba esquentando fica menos denso e sobe. Após passar pelos radiadores ele resfria, aumentando sua densidade, e assim se mantém a refrigeração do transformador, a figura abaixo mostra o esquema da refrigeração natural.
  8. 8. 8 de 15 Figura 3 : Esquema de refrigeração de transformadores. 4. ETAPA 3 PASSO 2 (TEXTO) ENSAIOS NO TRANSFORMADOR Há ensaios básicos que determinam os parâmetros de um transformador. Estes parâmetros (magnetização, perdas no núcleo, perdas no cobre, etc.) são utilizados por exemplo para efeitos de
  9. 9. 9 de 15 manutenção (constar degradação dos parâmetros originais). Obs: abaixo, os procedimentos estão simplificados, para facililtar no entendimento do por que de cada teste. 1- Ensaio a vazio. Este é feito com o secundário em aberto, não ligado a nada, por isso o nome “a vazio”. Então liga-se no primário a sua tensão nominal. Podemos então deduzir que o transformador está realmente a vazio, pois não há carga conectada no secundário. Como não há carga no secundário, a corrente no secundário é nula, e a corrente no primário é mínima, suficiente apenas para magnetizar o núcleo. Assim, concluímos que neste ensaio determinamos parâmetros em relação ao núcleo e à magnetização, já que o fluxo magnético é proporcional à tensão aplicada (estamos com a tensão nominal, então o fluxo é nominal). 2- Ensaio a curtocircuito.
  10. 10. 10 de 15 Este ensaio é feito com os terminais no secundário em curtocircuito, simulando uma carga máxima. Como o secundário está em curto, já saberemos que não pode-se aplicar a tensão nominal no primário, sob o risco de queimar o transformador. Deste modo, variamos essa tensão no primário de modo que seja estabelecida a corrente nominal no primário. Quando acontecer, também sabemos que pela relação de transformação, a corrente no secundário também estará próxima à sua nominal. Note que ambas as correntes são nominais, ou máximas em cada lado. Assim, a componente potência ativa será significativa agora. Note também que a tensão aplicada ao terminal primário não é a nominal, muito pelo contrário, é muito inferior. Então o fluxo magnético será minimizado a ponto de ser desprezível (pois ele é proporcional à tensão aplicada). Concluímos então que este teste nos fornecerá os parâmetros que precisamos para calcular as perdas no cobre. 3- Considerações.
  11. 11. 11 de 15 Principalmente no ensaio de curtocircuito, é MUITO IMPORTANTE que a tensão no primário comece do zero, para evitar que o técnico comece a variar a partir de uma tensão que seja suficiente para provocar corrente acima da nominal nos enrolamentos do transformador. Pode-se utilizar voltímetros, amperímetros e wattímetros para auxiliar nas medições e ter um maior controle na evolução das variáveis (tensão e corrente). 5. ETAPA 4 PASSO 1 (RESUMO) Transformadores Trifásicos O transformador trifásico é, basicamente, a conexão de três transformadores monofásicos. Em algumas aplicações é usado apenas um circuito magnético. Em outras, o transformador trifásico é composto por três transformadores monofásicos separados. É importante entender como são feitas as conexões dos transformadores. Elas podem ser de quatro tipos diferentes: ∆∆, ΥΥ, Υ∆ ou ∆Υ. Conexão Υ∆ A figura 8.1 mostra a conexão de três transformadores monofásicos com o primário em estrela (Υ) e o secundário em delta (∆).
  12. 12. 12 de 15 Observe que a relação de transformação do transformador trifásico (com esta conexão) é diferente da relação entre o número de espiras (a = N1/N2). De fato: Da mesma forma, traçando o diagrama fasorial das tensões, observa-se que existe uma defasagem entre a tensão de linha de entrada e a tensão de linha da saída.
  13. 13. 13 de 15 Observa-se que a tensão no secundário (em delta) está atrasada em relação à tensão de linha do primário de 30º. Autotransformadores No transformador normal, cada enrolamento é projetado para suportar a potência nominal. É possível ligar os enrolamentos de forma a melhor aproveitar o material utilizado. Este equipamento é chamado de “autotransformador”. O secundário de um autotransformador (ou o seu lado de baixa tensão) é tirado de uma derivação do enrolamento principal (ou primário). A figura 7.1 mostra um desenho esquemático de um autotransformador.
  14. 14. 14 de 15 Pode-se analisar o autotransformador com se fosse um transformador de dois enrolamentos. O enrolamento 1 com N1 espiras e o enrolamento 2 com uma parcela das espiras do enrolamento 1, ou N2 espiras com N2 < N1. O fluxo concatenado sendo o mesmo, tem-se: O equilíbrio ampère-espira também tem que ser obedecido: Visto dos terminais, portanto, o autotransformador se comporta como se fosse um transformador de dois enrolamentos com relação de transformação “a”. A vantagem do autotransformador é a capacidade, ou potência nominal, que é muito maior que o transformador normal. O exemplo a seguir ilustra esta característica.
  15. 15. 15 de 15 8. BIBLIOGRAFIA https://docs.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sOXQ5aTEzZ0Mtd2M/edit (Acessado em 03/12/14 ás 10:30 am.) http://www.gsep.ene.unb.br/osem/ivan/maquina/TRANSFORMADORES%20TR IF%C1SICOS.pdf (Acessado em 03/12/14 ás 13:30 am.)

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