UFCD-6035 Máquinas CC

de 27
Curso: Máquinas Elétricas de Corrente Contínua
Módulo: ???
1 Condições de Utilização do Manual
Este manual tem como objectivo servir de apoio aos formandos…..
2 Objectivos específicos do Módulo
 Descrever a constituição da máquina de corrente contínua.
 Estabelecer a expressão da força electromotriz.
 Classificar as máquinas c.c., quanto ao tipo de excitação.
 Reconhecer as características dos diferentes tipos de máquina c.c..
 Identificar a simbologia, a partir da placa de terminais.
 Calcular potências, rendimento e perdas.
3 Público-Alvo
Este manual dirige-se aos formandos do curso …. Activos ou desempregados…

de 27
Módulo: ???
Índice
1 Condições de Utilização do Manual.....................................................................................1
2 Objectivos específicos do Módulo........................................................................................1
3 Público-Alvo ................................................................................................................................1
4 Magnetismo .................................................................................................................................3
4.1 Ímanes.................................................................................................................................................. 3
4.2 Campo Magnético ............................................................................................................................. 5
4.2.1 Campo magnético de um íman.............................................................................................................5
4.2.2 Campo magnético terrestre...................................................................................................................6
4.3 Magnetização e Desmagnetização.............................................................................................. 7
4.3.1 Formação de Ímanes ................................................................................................................................7
4.3.2 Desmagnetização.......................................................................................................................................8
4.4 Aplicações dos Ímanes.................................................................................................................... 8
4.5 Resumo................................................................................................................................................. 9
5 Campos Magnéticos criados por correntes ................................................................... 10
5.1 Correntes em condutores............................................................................................................10
5.1.1 Corrente num condutor retilíneo.....................................................................................................10
5.1.2 Corrente numa espira...........................................................................................................................12
5.1.3 Corrente num solenóide ......................................................................................................................13
5.2 Ímanes e Eletroímanes.................................................................................................................14
5.2.1 Ímanes e Histerese.................................................................................................................................14
5.2.2 Eletroímanes.............................................................................................................................................15
5.3 Aplicações de Eletroímanes........................................................................................................16
5.3.1 Campainha elétrica ................................................................................................................................16
5.3.2 Telégrafo e Telefone..............................................................................................................................17
5.3.3 Outras Aplicações ...................................................................................................................................18
5.3.4 Contactor....................................................................................................................................................18
5.3.5 Contactor – Disjuntor............................................................................................................................19
6 Forças Eletromagnéticas...................................................................................................... 21
6.1 Força entre Campos Magnéticos e Correntes.......................................................................21
6.2 Forças entre Correntes.................................................................................................................22
6.3 Resumo...............................................................................................................................................24
7 Indução Eletromagnética..................................................................................................... 25
7.1 F.E.M. e Correntes Induzidas em Condutores.......................................................................25
7.1.1 Lei de Faraday..........................................................................................................................................25

de 27
Módulo: ???
4 Magnetismo
A palavra magnetismo deriva da Magnésia, cidade da Ásia Menor, onde foi encontrado,
há cerca de 2800 anos, um mineral de ferro, a magnetite, com a propriedade de atrair
ferro. Oersted, em 1820, verificou que o magnetismo resulta do movimento de cargas
eléctricas.
O eletromagnetismo proporcionou um grande progresso à humanidade.
4.1 Ímanes
Magneto ou íman é o corpo que possui a propriedade de atrair ferro, níquel ou cobalto
(2
).
A magnetite, também chamada pedra-íman, é um íman natural, pois existe na
natureza já com a propriedade de atrair corpos de ferro. A magnetite não tem qualidades
de interesse prático, pois desagrega-se facilmente, a força de atração é pequena e não
se pode dar-lhe uma forma conveniente.
Assim, foram criados os ímanes artificiais, a partir de ligas como o aço duro, o alnico (aço
com alumínio, níquel e cobalto), o ticonal (aço com titânio, cobalto, níquel e alumínio), a
ferrite (ferromagnético cerâmico com boro, bário, molibdénio), etc...
Fig. 1 - Íman reto (pólos com limalha de ferro atraída)
Com estes materiais, podem ser construídos ímanes com qualquer forma e com uma
força de atração muito elevada. Os ímanes são de formas variadas. Para aplicações
gerais são em barras se secção quadrada, rectangular, redonda; barras retas (fig.1), em
forma de U, ou ferradura (fig.2), em forma de V, ou em losango (agulha magnética da
fig. 3).
Deitando limalha (pequenas aparas) de ferro sobre um íman, verifica-se que há uma
maior atração junto das extremidades da barra magnética, como mostram as figs. 1 e 2.
2
As substâncias que são atraídas pelos ímanes (ferro, níquel, cobalto e algumas ligas compostas destes
metais) são chamadas ferromagnéticas.

de 27
Módulo: ???
As zonas, junto das extremidades, onde se verificam, com maior intensidade, as
propriedades magnéticas, são chamadas pólos magnéticos do íman, (figs. 1 e 2).
Em cada íman há sempre dois pólos magnéticos que são designados por pólo norte e
pólo sul, nomes estabelecidos para concordar com os pólos da Terra.
Quando um íman se pode orientar livremente (fig. 3), o seu pólo, que aponta para o pólo
norte terrestre, é designado por pólo norte do íman.
Fig. 2 - Íman em U ou em ferradura (pólos com limalha de ferro atraída)
Fig. 3 - Agulha magnética. A agulha tem orientação próxima da do norte-sul terrestre.
Quando se aproximam dois ímanes, verifica-se que há:
 Atração quando ficam frente a frente pólos opostos (norte de um íman e
pólo sul do outro íman);
 Repulsão quando ficam frente a frente pólos iguais (norte de um íman e
norte do outro íman; ou, então, o sul de um íman e sul do outro).
Com uma agulha magnética, (fig. 4), assente numa ponta fina e podendo orientar-se
livremente, verifica-se que uma mesma extremidade desta agulha é atraída por uma das
extremidades de um íman e repelida pela outra.
Portanto, os dois pólos de um íman são distintos e inseparáveis. De facto, bipartindo uma
barra magnética ficam dois ímanes tendo, cada um, os pólos norte e sul.

de 27
Módulo: ???
Fig. 4 - Agulha magnética e íman em barra retangular
4.2 Campo Magnético
4.2.1 Campo magnético de um íman
Com uma pequena agulha magnética, apoiada sobre uma ponta ou suspensa por um fio
sem torção, pode-se verificar a existência de um estado magnético à volta do íman.
Chama-se campo magnético de um íman, ao espaço à volta do íman onde se faz sentir a
sua influência. Pode-se caraterizar a ação do íman sobre qualquer ponto do espaço à sua
volta pela influência magnética ou indução magnética nesse ponto.
Colocando um íman sob uma placa fina, por exemplo de vidro, e peneirando, para essa
placa, limalha de ferro, verifica-se que os grãos de limalha se orientam, pois cada grão
fica magnetizado por estar submetido à influência do íman.
A limalha forma um conjunto de linhas de força, (fig. 5), e toma o aspecto de uma
figura designada por espectro magnético.
Para determinar a polaridade de um íman, basta aproximar um dos pólos de
qualquer íman da ponta azulada da agulha magnética (norte). Se a ponta
azulada é repelida, trata-se do pólo norte do íman; e se atraída, é o pólo sul.

de 27
Módulo: ???
Fig. 5 - Espectro magnético de um íman em barra reta, visualizado por limalha de
ferro disposta sobre vidro
O conjunto total das linhas que saem do pólo norte é chamado fluxo magnético. O
fluxo magnético é representado por ϕ, (lê-se: fi), e a sua unidade SI é o weber (lê-se
veber), com símbolo Wb. (anteriormente era usada a unidade maxwell Mx, sendo
1Wb=108
Mx).
A densidade do fluxo magnético, ou fluxo por unidade de área A, é chamada indução
magnética, que se representa por B e tem a unidade weber por metro quadrado Wb/m2
,
unidade SI que tem o nome de tesla T 1 T = 1 Wb/m2
.
(a unidade de fluxo antiga, o gauss Gs, era: 1 Gs = 10-4
T.
tesla = weber/m2

Por exemplo, nos ímanes de alnico são atingidas induções magnéticas de 1,2T, enquanto
que nos ímanes de aço se atinge 0,1T.
4.2.2 Campo magnético terrestre
Leitura
Deixando orientar uma agulha magnética, ela toma uma posição próxima da direção
norte-sul terrestre. A extremidade azulada fica aproximadamente orientada para norte e,
por tal, tem o nome de pólo norte; à extremidade branca metálica, que aponta
aproximadamente para sul, chamou-se pólo sul.
Tudo se passa como se, no interior da Terra, existisse um íman natural gigantesco que
fosse, portanto, a causa do campo magnético terrestre, cuja ação se faz sentir em toda a
superfície da Terra e tem o seu pólo sul magnético próximo do pólo norte terrestre.
B = ϕ/A
Um íman permanente é um corpo ferromagnético
magnetizado, em que os campos magnéticos têm origem
no movimento de rotação de eletrões. As linhas de
indução são curvas fechadas que, no interior do íman
vão do pólo sul para o pólo norte e no exterior saem do
pólo norte para o pólo sul influenciando todo o espaço
que envolve o íman.

de 27
Módulo: ???
A bússola (fig. 6) é uma agulha magnética, encerrada numa caixa, onde estão marcados
os pontos cardiais. Para cada ponto da Terra, a direção norte-sul magnética faz um
pequeno ângulo com a direção norte-sul terrestre que é chamado declinação
magnética do lugar.
4.3 Magnetização e Desmagnetização
4.3.1 Formação de Ímanes
Dividindo a meio um íman, verifica-se que cada uma das partes constitui-se como um
íman, com um pólo norte e um pólo sul. Continuando a subdivisão, obteremos sempre
ímanes, com dois pólos. Como limite da subdivisão, atingiríamos o átomo como sendo o
mais pequeno íman.
NOTA – Os campos magnéticos dos ímanes são criados pelo movimento dos eletrões dos
respectivos átomos. O eletrão, ao girar em torno do núcleo, origina um campo magnético,
fraco, equivalente ao de um de um pequeno dipolo (norte/sul). Ao girar sobre si próprio
(spin), origina um campo magnético fraquíssimo. Dois eletrões com spins opostos, numa
mesma orbital, criam campos magnéticos que se anulam. O ferro, por exemplo, possui
orbitais com um único eletrão, e, por isso, com spins não compensados, o que faz dos seus
átomos “pequenos ímanes”.
Se um corpo não está magnetizado, os seus átomos têm todas as orientações possíveis,
anulando-se mutuamente as suas ações magnéticas.
A magnetização faz-se, submetendo um corpo à ação de um forte campo magnético. O
campo magnético pode ser produzido pela presença de ímanes, como vimos, ou por
correntes elétricas, como veremos mais tarde.
As peças de ferro e de aço extra macio magnetizam-se com muita facilidade, quando
submetidas à ação de um campo magnético, mas, logo que saem da ação desse campo,
perdem quase todo o magnetismo. Isto acontece porque, suprimindo o campo excitador,
os átomos de ferro voltam a orientar-se para que se somem as suas ações magnéticas,
quase desaparecendo o magnetismo da peça.
As barras de aço duro, alnico e ticonal, são de
magnetização difícil, mas, depois, não de
desmagnetizam com facilidade, tornando-se ímanes permanentes.
Fig. 6 - Bússola. Toma orientação
próxima de norte-sul
Fig. 7 - Íman em U com
armadura
Fig. 8 - Dois ímanes retos com
duas armaduras

de 27
Módulo: ???
4.3.2 Desmagnetização
Para desmagnetizar peças de aço que tenham adquirido um magnetismo que não se
deseja, pode-se aquecer essa peça até uma temperatura (ponto de Curie), a partir da
qual o material perde as propriedades magnéticas. O ponto do aço é de 775 0
C, para o
níquel o ponto de Curie é de 360 0
C e para o cobalto é de 1100 0
C.
A desmagnetização de peças ou aparelhos delicados faz-se metendo e retirando
lentamente essa peça do interior de uma bobina onde passa uma corrente alternada.
4.4 Aplicações dos Ímanes
Os ímanes permanentes têm inúmeras aplicações principalmente depois do aparecimento
de ligas especiais com o alnico e o ticonal.
Citaremos, pelo interesse que apresentam para as oficinas de mecânica, as aplicações
em bases magnéticas, (fig. 9), em pratos magnéticos, (fig. 10).
A base magnética e o prato magnético são constituídos por ímanes de grande força
atrativa, cilíndricos ou em barras retangulares, que podem tomar duas posições
relativamente ao aparelho. Na posição de repouso as linhas de fluxo fecham-se pelo
interior do aparelho e, por tal, não há força atrativa para as peças exteriores. Na posição
de aderência, obrigamos as linhas do fluxo a fecharem-se pelas peças exteriores, pois
nos aparelhos há a interposição de peças de latão.
Conservação dos ímanes
Para conservar os ímanes
permanentes, é conveniente
fazer com que as linhas de fluxo
se fechem sem passar pelo ar.
Assim, arranjamos peças de
ferro ou de aço macio
(armaduras) que são dispostas
como mostram as figuras 7 e 8.

de 27
Módulo: ???
Fig. 9 - Base para comparador
Fig. 10 - Prato magnético, usado em máquinas das oficinas de mecânica
O latão comporta-se como se fosse uma camada de ar.
O deslocamento dos ímanes pode fazer-se por meio de um botão, (fig. 9), que é
impulsionado nos dois sentidos, ou por meio de uma alavanca, (fig. 10), que aciona um
parafuso e faz correr os ímanes.
4.5 Resumo
Os ímanes ou magnetos, peças de aço duro, ou de alnico, ou de ticonal, ou outros
materiais, que podem ter várias formas, apresentam as propriedades:
 Magnetismo, propriedade de atrair corpos que contenham ferro, cobalto ou
níquel;
 Os pólos, norte e sul, que se encontram junto das extremidades e correspondem
às zonas ativas dos ímanes. A zona intermédia é neutra; bipartindo um íman,
ficam um pólo sul e um pólo norte;
 Pólos do mesmo nome repelem-se e de nome contrário atraem-se.
 Os ímanes criam à sua volta um campo magnético, onde se fazem sentir as ações
magnéticas;
 Deixando rodar livremente um íman, este orienta-se segundo uma direção muito
próxima da direção norte-sul geográfica;
As bússolas são constituídas por agulhas magnéticas contidas numa caixa onde estão
marcados os pontos cardiais. Permitem determinar o norte geográfico.

de 27
Módulo: ???
A magnetização consiste em fazer rodar os átomos de um corpo ferromagnético, dando-
lhes uma orientação comum. A magnetização conserva-se nos aços duros, alnico e
ticonal, e é perdida facilmente nos aços macios, extra macios e ferros.
Os ímanes devem ser conservados com as linhas do fluxo fechadas por meio de materiais
ferromagnéticos.
5 Campos Magnéticos criados por correntes
5.1 Correntes em condutores
A passagem da corrente elétrica num condutor provoca o desvio de uma agulha
magnética que estava colocada paralelamente ao condutor, (fig. 1). Esta experiência,
realizada pela primeira vez por Oersted, (cerca de 1820), mostra que uma corrente
elétrica, ou seja, um movimento orientado de cargas elétricas (eletrões e iões
cria um campo magnético.
Como já foi tratado, a matéria é de natureza elétrica, constatando-se que as cargas
elétricas estacionárias criam, à sua volta, um campo elétrico.
Eletromagnetismo estuda a relação entre o campo elétrico e o campo magnético criado
pelas cargas elétricas em movimento.
Fig. 11 - Experiência de Oersted (campo criado por condutor retilíneo)
5.1.1 Corrente num condutor retilíneo
Considerando um qualquer plano perpendicular ao condutor retilíneo, as linhas de força
situadas nesse plano são circunferências concêntricas e têm um sentido, (ver figs. 11 e
12), que é dado pelas:
 Regra do saca-rolhas “o saca-rolhas caminha no sentido da corrente e roda no
sentido das linhas de força”; ou
 Regra da mão direita “com o dedo polegar da mão direita apontando o sentido da
corrente, os outros, os outros quatro dedos fechados acompanham o sentido do
campo”.

de 27
Módulo: ???
As linhas de força entram pelo pólo sul de um íman e saem pelo seu pólo norte, pelo que
o desvio da agulha magnética, (figs. 11 e 12), é para uma posição que tende a ser
perpendicular à do condutor.
Fig. 12 - Campo magnético criado por um condutor retilíneo
A corrente elétrica, de intensidade I, cria à sua volta um campo magnético que, no ponto
M, que dista r do condutor, tem a intensidade H: 𝑯 =
𝑰
𝟐𝝅 𝒓
A/m=A/m que, num material
com permeabilidade μ, corresponde à indução magnética, B, em tesla: B= μ.H.
O vazio ou o ar têm permeabilidade: 𝝁𝟎 =
𝟒𝝅
𝟏𝟎𝟕
H/m; em qualquer material é: 𝝁 = 𝝁𝒓 ∗ 𝝁𝟎
H/m (henry por metro) (H henry é unidade SI a definir mais tarde).
A indução magnético B, é no vazio:
𝑩𝟎 = 𝝁𝟎 ∗ 𝑯 ou 𝑩𝟎 =
𝝁𝟎𝑰
𝟐𝝅𝒓
em tesla
O fluxo magnético 𝜱, em weber, numa área A é:
𝜱 = 𝑩𝟎 ∗ 𝑨 (Fluxo magnético=indução*área)
(Wb=T.m2
) (weber=tesla*m2
)
Fig. 13 - Indução magnética no ponto M

de 27
Módulo: ???
5.1.2 Corrente numa espira
Usando um condutor em espira circular, onde se faz passar uma corrente, verifica-se que
se gera um campo magnético em que as linhas de força têm todas o mesmo sentido na
zona interior da espira, (fig. 14).
Fig. 14 - Corrente circular (espira)
Por aplicação da regra do saca-rolhas em vários pontos desse condutor, “rodando o saca-
rolhas no sentido da corrente, ele desloca-se no sentido das linhas de força pelo interior
da espira”, (figs. 14 e 15).
Fig. 15 - Campo criado por uma corrente circular (espira)
No centro da espira de raio r (ou diâmetro D) e com a corrente I, gera-se um campo
magnético com a intensidade 𝑯 =
𝑰
𝟐𝒓
ou 𝑯 =
𝑰
𝑫
A/m=A/m (unidade SI da intensidade do
campo magnético A/m).
A indução magnética B no centro de uma espira circular onde passa a corrente I é:
𝑩 = 𝝁𝑯 ↔ 𝑩 =
𝝁𝑰
𝟐𝒓
sendo, 𝝁 a permeabilidade magnética do material.
A indução magnética B no ponto M é dada pelo 𝑩
⃑⃑ :
no ar é 𝑩𝟎 = 𝝁𝟎𝑯 sendo 𝐻 =
𝐼
2𝜋𝑟
e 𝜇0 =
4𝜋
107 H/m
𝑩𝟎 =
𝝁𝟎𝑰
𝟐𝝅𝒓
em tesla T

de 27
Módulo: ???
A permeabilidade do vazio é: 𝜇0 = 4𝜋 ∗ 10−7
H/m, pelo que:
𝑩𝟎 =
𝝁𝟎𝑰
𝟐𝒓
ou 𝑩𝟎 = 𝟒𝝅 ∗ 𝟏𝟎−𝟕
∗
𝑰
𝟐𝒓
Fig. 16 - Solenóide de linhas de indução
5.1.3 Corrente num solenóide
Solenóide é um conjunto de espiras iguais dispostas, umas na continuação das outras; é
um fio condutor enrolado em hélice, (fig. 16).
O campo magnético de intensidade H, criado pela corrente I, num solenóide de N
espiras e comprimento L, é: 𝑯 =
𝑵𝑰
𝑳
em unidades SI: A/m=A/m
A indução B é:
𝑩 = 𝝁 ∗ 𝑯 ↔ 𝑩 =
𝝁 𝑵𝑰
𝑳
em tesla
Exercício: Num solenóide de núcleo de ar de 120 espiras e 18 cm de comprimento passa
a corrente de 5A, há no seu interior uma indução de B=?
O fluxo magnético 𝜱, através de uma superfície plana com área A (da secção média
da bobina), é:
𝜱 = 𝑩 ∗ 𝑨 Wb=T.m2 (weber=tesla*metro quadrado)
sendo B a indução (ou densidade de fluxo) num ponto médio do solenóide.
Quando passa uma corrente no solenóide, as linhas de força, todas com o mesmo sentido
no interior de cada espira, distribuem-se de forma a tomar o aspecto da fig. 6, e o
solenóide comporta-se como um íman. Quando uma bobina tem no seu interior uma
massa ferromagnética, (como mostra a fig. 17), obtemos o eletroíman, o que será
tratado no capítulo seguinte.

de 27
Módulo: ???
Fig. 17 - Eletroíman e sua polaridade
5.2 Ímanes e Eletroímanes
5.2.1 Ímanes e Histerese
Numa bobina onde passa uma corrente I que vai aumentando, resulta ser criado, no seu
interior, um campo magnético H que também vai aumentando (H=NI/L).
Tendo a bobina um núcleo de material ferromagnético verifica-se que a densidade do
fluxo, ou seja, a indução B aumenta rapidamente no inicio e vai-se tornando cada vez
mais lenta, até atingir um valor em que há a saturação magnética do material, (fig. 18).
Começando a diminuir a corrente na bobina, e portanto, a diminuir o campo magnético,
verifica-se que, quando a corrente e o campo chegam a zero, ainda se mantém alguma
indução remanescente Br; há atraso de desmagnetização, dado que o material conserva
magnetismo remanescente.
Para anular a indução remanescente, é necessário usar uma corrente de sentido
contrário e, portanto, criar um campo negativo Hc que se designa campo coercivo.
Aumentando, agora, o campo magnético em sentido contrario, o material vai sendo
novamente magnetizado mas com polaridade oposta, como mostra a fig. 18, assim é
estabelecido o ciclo de histerese.

de 27
Módulo: ???
Fig. 18 - Curvas de magnetização do núcleo ferromagnético numa bobina; ciclo de
histerese
Nota – Ao desaparecer o fluxo magnético que originou a magnetização do
material, alguns átomos, agora já não sujeitos à força magnética, orientam-se
segundo outra qualquer direção. No entanto, há átomos que mantêm a direção e
sentido adquiridos durante a magnetização. Este “atraso” na desmagnetização
do material é devido a um efeito de inércia para adquirir nova orientação. Ao
inverter o sentido da corrente elétrica na bobina, comunica-se aos átomos do
material a energia necessária para que rodem e mudem de sentido.
5.2.2 Eletroímanes
Usando, como núcleo de uma bobina, ferro puro, aço macio, ou ligar de ferro e silício,
forma-se um eletroíman.
Estes materiais ferromagnéticos têm pequeno magnetismo remanescente pelo que são
facilmente magnetizados e facilmente desmagnetizados. Assim, as propriedades
magnéticas só existem enquanto passa a corrente na bobina.
A permeabilidade 𝝁 dos materiais ferromagnéticos
depende da indução magnética e o valor é dado
em relação ao vazio:
𝝁 = 𝝁𝒓𝝁𝟎
O cobalto atinge 𝝁𝒓 = 150;
O níquel atinge 𝝁𝒓 = 300;
O ferro atinge 𝝁𝒓 = 5000

de 27
Módulo: ???
Os eletroímanes adquirem muito melhores propriedades magnéticas do que as bobinas
com núcleo de ar.
As suas formas habituais são dadas nas figs. 19 a 21.
As aplicações mais vulgares dos eletroímanes são: as campainhas elétricas, aparelhos de
comando e proteção máquinas elétricas, instrumentos de medida e alguns tipos de
mesas eletromagnéticas.
5.3 Aplicações de Eletroímanes
5.3.1 Campainha elétrica
A campainha elétrica é constituída como mostra na fig. 22. Quando se carrega no botão
de pressão do interruptor, fecha-se o circuito, pelo que passa uma corrente na bobina e,
portanto, é atraída a armadura, cujo movimento dá origem a um toque do martelo no
timbre. Este movimento desfaz o contacto entre o parafuso de afinação P e a armadura,
provocando a interrupção do circuito.
Neste momento deixa de ser atraída a armadura que, por ação da mola M, volta à
primeira posição, fazendo-se novo contacto com o parafuso, o que fecha o circuito. Volta
a dar-se nova atração da armadura, o que produz novo toque e nova interrupção da
corrente; e assim sucessivamente.
Fig. 19
Fig. 20 Fig. 21

de 27
Módulo: ???
Fig. 22 – Campainha
5.3.2 Telégrafo e Telefone
Com interesse histórico, por ter permitido o primeiro contacto à distância entre pessoas,
e pela sua concepção, vamos tratar:
O telegrafo de Morse (inventado em 1844) permite enviar sinais entre duas estações
ligadas por um fio. Em cada estação, há um transmissor e um receptor. “O transmissor é
uma espécie de alavanca, que tem uma posição de repouso que liga a linha ao receptor”.
O receptor é um eletroíman cuja armadura tem uma ponta que pode gravar numa fita de
papel que se encontra em movimento.
Quando se carrega no manipulo da estação 1, fazemos passar uma corrente no
eletroíman da estação 2, pelo que a armadura grava no papel um traço ou um ponto. As
letras e os números são representados por um certo número de traços e de pontos,
constituindo o alfabeto Morse.
Fig. 23 - Telégrafo de Morse

de 27
Módulo: ???
Um auscultador telefónico, (fig. 24), é constituído por um íman de alnico que tem,
junto das extremidades, dois núcleos de ferro envolvidos por bobinas. A armadura é uma
chapa fina circular, a que se dá o nome de diafragma.
No microfone há pequenos grãos de carvão que fazem contacto mais ou menos perfeito
conforme a pressão que sobre eles atua.
Quando passa uma corrente, com variação produzida pelo microfone, a atração sobre o
diafragma varia de acordo com a corrente modulada, o que produz o som.
Fig. 25 - Auscultador
5.3.3 Outras Aplicações
Os guindastes, em que na extremidade do cabo há um forte eletroíman que pode atingir
grandes forças, (fig. 21), são usados para carregar e descarregar massas de algumas
toneladas de objetos de materiais ferromagnéticos, quer em chapa, quer perfilados, etc...
Para produzir ímanes permanentes, usam-se fortes eletroímanes e fechamos o circuito
magnético com a peça de aço duro, ou alnico, que se pretende magnetizar. Os
eletroímanes são muito usados em aparelhos de medida e quase em todas as máquinas.
5.3.4 Contactor
O contactor é um aparelho destinado a fechar ou abrir, um certo número de contactos,
por ação da força atrativa de um eletroíman sobre a armadura enquanto se faz passar
uma corrente na sua bobina (bobina de chamada), fig. 26.
A ligação ou corte da corrente, na bobina de chamada, pode ser comandada no local ou à
distância, por meio de:
 Interruptor (comando por contacto permanente)
 Botões de pressão (comando por impulso)
A fig. 22 mostra um contactor com quatro contactos abertos e um contacto fechado;
(note que estes contactos estão assinalados pela posição de repouso).
Fig. 24 - Circuito do
microtelefone

de 27
Módulo: ???
A fig.27 mostra este contactor em esquema.
Fig. 26 - Contactor com bobina de chamada e os contactos
Fig. 27 - Esquema do contactor com bobina e contactos
5.3.5 Contactor – Disjuntor
Para comando e proteção dos motores que acionam as máquinas-ferramentas, usamos,
geralmente, um contactor-disjuntor em conjunto com corta-circuitos fusíveis (fig. 28).
A proteção contra curto-circuitos é feita pelos corta-circuitos fusíveis, os quais foram já
estudados.
Fig. 28 - Contactor-Disjuntor e relés térmicos

de 27
Módulo: ???
Um contactor-disjuntor, como mostra a fig. 28, é constituído por um contactor que,
quando excitado por uma corrente, atrai uma armadura. Este movimento da armadura
faz vários contactos, que estabelecem a ligação dos condutores que vêm da rede com os
condutores que vão para o motor. A corrente que excita o eletroíman é tirada da rede e,
ligada ou desligada, respetivamente, por meio dos botões de comando:
I (verde) 0(vermelho)
O botão de comando (ligar) só estabelece a ligação quando é premido manualmente.
Logo que deixamos de fazer pressão, volta a desfazer-se a ligação, que cortaria o circuito
do eletroíman se o movimento da armadura não tivesse realizado o contacto A (em
derivação com I).
O botão do comando 0 (desligar) está, normalmente, fechado.
Quando se faz pressão sobre ele, interrompe-se o circuito do eletroíman, que, assim
deixa de ter ação sobre a armadura.
Deste modo, a armadura separa-se, devido a uma mola, desfazendo-se os contactos, A,
da ligação da rede ao motor, pelo que o motor para.
Fig. 29 - Esquema de contactor-disjuntor
Vimos como se realiza o comando por botões e a proteção contra curto-circuitos das
máquinas-ferramentas. Há ainda necessidade de proteger o motor contra sobrecargas,
situações em que o motor absorve uma corrente superior à indicada na sua chapa de
características. Assim, o aquecimento seria maior e correr-se-ia o risco de o motor
avariar. Para evitar que se mantenham correntes superiores às normais, usam-se
disjuntores em baixa tensão.

de 27
Módulo: ???
6 Forças Eletromagnéticas
6.1 Força entre Campos Magnéticos e Correntes
Verificamos já (experiência de Oersted) que uma corrente produz à sua volta um campo
magnético. Portanto, quando estão em presença campos magnéticos e correntes,
produzem-se forças de atração ou de repulsão.
Fig. 30 - Sentido do deslocamento devido à força magnética
A fig. 30 mostra, a partir do vetor B, a direção e sentido das linhas de indução.
Se fizermos passar uma corrente por um condutor, que pode deslocar-se e se encontra
submetido à ação de um campo magnético, verificamos, então, que esse condutor fica
sujeito a uma força que o desloca com um sentido que é dado pela “regra da mão
esquerda”, (fig. 30). “Entrando o fluxo pela palma da mão e saindo a corrente pelas
pontas dos dedos, o polegar indica o sentido do deslocamento do condutor”. (confronte
com a regra da mão direita).
A força que atua sobre um condutor retilíneo que se encontra no interior de um campo B,
é diretamente proporcional à intensidade I, da corrente que o percorre, à indução, B,
desse campo magnético e ao comprimento L, do respectivo condutor.
São baseados neste fenómeno os motores de corrente contínua e também alguns
instrumentos de medição.
F=B*I*L
Força=indução*corrente*comprimento
N=T.A.m
Newton=tesla*ampere*metro

de 27
Módulo: ???
Fig. 31 - Campos magnéticos criados por um íman e por uma corrente
6.2 Forças entre Correntes
Como as correntes elétricas produzem, à sua volta, campos magnéticos, estando
próximos dois fios condutores percorridos por uma corrente elétrica, há uma ação mútua
entre eles, como mostra a fig. 32.
Verifica-se que, condutores com:
 Duas correntes do mesmo sentido, atraem-se (as linhas de força, entre os
condutores, são de sentidos contrários);
 Duas correntes de sentido oposto, repelem-se (as linhas de força, entre os
condutores, são do mesmo sentido);
Fig. 32 - Força atrativa entre dois fios condutores com correntes do mesmo sentido; e
repulsiva com correntes de sentidos opostos

de 27
Módulo: ???
A força atrativa ou repulsiva entre dois condutores é proporcional ao produto das
intensidades das correntes que os percorrem.
Baseiam-se neste efeito, chamado eletrodinâmico, o funcionamento dos wattímetros e
diversas máquinas.
Definição da unidade SI de intensidade de corrente
O ampère é definido a partir deste efeito entre correntes ou efeitos eletrodinâmicos:
“ampère é a intensidade de um corrente constante que, percorrendo dois condutores
retilíneos, paralelos, de comprimento infinito, de secção circular desprezável e colocados
no vazio à distância de 1 m, produz entre eles uma força magnética de
𝟐
𝟏𝟎𝟕
N por cada
metro do seu comprimento”. (fig. 33)
Fig. 33 - Definição da unidade SI de intensidade de corrente, "ampère". Se as
correntes têm o mesmo sentido esta força é atrativa
Leitura
Consideremos duas correntes paralelas I1 e I2. A corrente I1 cria um campo magnético
B, em qualquer ponto da corrente I2, dado por: 𝑩 = 𝒌
𝟐∗𝑰𝟏
𝒓
, onde r corresponde à
distância entre os fios condutores e k à constante magnética, cujo valor é, no vazio,
1/107
.
Como vimos em 6.1, a força magnética que vai atuar sobre o condutor “2” será:
F=B.I2.L
A = N / m
ampère = newton / metro

de 27
Módulo: ???
Substituindo, nesta equação, o valor de B, chegamos ao valor da força de interação entre
os condutores de comprimento L:
𝑭 = 𝒌
𝟐𝑰𝟏𝑰𝟐
𝒓
𝑳 para 𝒓 = 1 𝑚; 𝑳 = 1 𝑚; 𝑰𝟏 = 𝑰𝟐 = 1
Obtemos o valor de 𝐹 = 2
107
⁄ N → 𝐹 = 0,2 𝜇N
6.3 Resumo
Um fio condutor retilíneo, percorrido por uma corrente elétrica, desloca-se, por ação de
um campo magnético, com um sentido dado pela regra da mão esquerda.
A força que atua sobre o condutor que se encontra no interior do campo B, é diretamente
proporcional à intensidade, I, da corrente que o percorre, à indução, B, desse campo
magnético e ao comprimento, L, do respetivo condutor.
Dois fios condutores paralelos, percorridos por correntes com o mesmo sentido, atraem-
se; quando percorridos por correntes de sentidos contrários repelem-se.
A força atrativa ou repulsiva entre os dois condutores é proporcional ao produto das
intensidades das correntes que os percorrem.
O ampère é definido a partir destes efeitos entre correntes, chamados efeitos
eletrodinâmicos: “ampère é a intensidade de um corrente constante que, percorrendo
dois condutores retilíneos, paralelos, de comprimento infinito, de secção circular
desprezável e colocados no vazio à distância de 1 m, produz entre eles uma força
magnética de
𝟐
𝟏𝟎𝟕 N por cada metro do seu comprimento.”
Leitura
O Newton (N) é a unidade de força do Sistema Internacional de
unidades
Para se fazer uma ideia da intensidade da grandeza que lhe está associada,
recorde.se que uma massa de 1 Kg, à superfície da Terra, é atraída por uma
força de 9,8N, isto significa que, uma massa de 1 kg pesa
aproximadamente 10N.

de 27
Módulo: ???
7 Indução Eletromagnética
As correntes elétricas produzem campos de magnéticos e os campos magnéticos podem
produzir correntes elétricas quando há movimento relativo do íman e da corrente. As
correntes são induzidas em condutores (fios e enrolamentos das máquinas), nas massas
magnéticas, etc...
7.1 F.E.M. e Correntes Induzidas em Condutores
7.1.1 Lei de Faraday
A indução eletromagnética foi estudada por Faraday.
d

de 27
Módulo: ???
FICHA TÉCNICA
Título: Máquinas Elétricas de
Corrente Contínua
Autor: Nuno Barros
Produção e Concepção: Gabigerh,
Lda.
Edição: 1ª - 2012

de 27
Módulo: ???

UFCD-6035 Máquinas CC

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a UFCD-6035 Máquinas CC

Mais de desportistaluis

Último

UFCD-6035 Máquinas CC