Máquinas Elétricas
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• O que são?
– Transformam um tipo de energia em elétrica
ou vice versa
– Modificam as características ...
Máquinas Elétricas Rotativas
Máquinas Elétricas Rotativas
• O que são?
– Transformam um tipo de energia em elétrica
ou vice versa
– Existe movimentação...
O que fazem?
• Motor

• Gerador
Tipos
Lenz e Faraday
• Em todo condutor elétrico que se
movimenta com uma dada velocidade
dentro de um campo magnético surge
uma...
Laplace
• De acordo com o princípio de indução,
verifica-se que todo condutor percorrido
por corrente e imerso num campo
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Gerador x Motor
• O esquema na figura representa, assim, um
gerador elétrico simples, cujo princípio pode
ser resumido da ...
Gerador x Motor
• O esquema na figura representa, assim, um
gerador elétrico simples, cujo princípio pode
ser resumido da ...
Gerador x Motor
• O condutor analisado anteriormente,
quando ligado a uma fonte, sofre a
influência de uma força que tende...
Gerador x Motor

Sistema elétric0
E, I

Sistema mecânico
T, N

Máquina elétrica
Motor elétrico
Gerador elétrico
Gerador e Motor CC
• Partes componentes:
Gerador e Motor CC
• Partes componentes:
– Armadura:
• recebe a corrente proveniente
de uma fonte elétrica externa

– Comu...
Gerador e Motor CC
• Partes componentes:
– Escovas:
• servem de contato entre os
enrolamentos da armadura e
a carga extern...
Gerador e Motor CC
• Partes componentes:
– Enrolamento de campo: produz o fluxo interceptado
pela armadura
• num motor, a ...
Gerador CC elementar
• As escovas 1 e 2
têm polaridade
constante, e é
liberada uma
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contínua
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Gerador CC elementar
Gerador CC elementar
Gerador CC
• Na máquina CC o campo magnético é criado
por um conjunto de pólos, os quais são
dispostos ao longo da perifer...
Gerador CC
Gerador CC
Gerador CC simples
• Na prática, se
constroem os
geradores com várias
bobinas enroladas em
torno da armadura
para produzir...
Excitação de campo
• Tipos:
– Excitação separada
– Auto-excitado
• Derivação
• Série
• Composto
Excitação de campo
• Tipos:
– Excitação separada - fornecido ou “excitado”
por uma fonte cc separada
Excitação de campo
• Tipos:
– Auto-excitado - fornece a sua própria
excitação
• Derivação - campo ligado em paralelo com c...
Excitação de campo
• Tipos:
– Auto-excitado - fornece a sua própria
excitação
• Série - campo em série com a armadura
Excitação de campo
• Tipos:
– Auto-excitado - fornece a sua própria
excitação
• Composto - usados os dois campos, derivaçã...
Circuito equivalente
Onde:
•
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•

Vta = tensão no terminal da
armadura, V
Vg = tensão gerada na
armadura, V
Ia = corrent...
Circuito equivalente
• Relações entre tensão e corrente no
gerador composto:
Vta = Vg – Iara
Vt = Vg – Ia(ra + rs)
I L= I ...
Circuito equivalente
• Exemplo - Um gerador cc tem uma
especificação de 100 kW e 250 V. O que
significa essa especificação...
Circuito equivalente
• Exemplo - Um gerador cc de 100 KW e 250 V
tem uma corrente na armadura de 400 A, uma
resistência da...
Equações da Tensão no Gerador
pZφ n
• Vg =
60b x 10 8
Onde:
• Vg = tensão média gerada por um gerador cc, V
• p = número d...
Equações da Tensão no Gerador
• Para qualquer gerador, todos os fatores da Eq. são
fixos, exceto Ф e n. Pode ser simplific...
Equações da Tensão no Gerador
• Exemplo - Quando um gerador é mantido em 1.200 rpm,
a tensão gerada é de 120 V. Qual será ...
Equações da Tensão no Gerador
• Exemplo - Um gerador em derivação tem uma
resistência no circuito da armadura de 0,4 , uma...
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  1. 1. Máquinas Elétricas
  2. 2. Máquinas Elétricas • O que são? – Transformam um tipo de energia em elétrica ou vice versa – Modificam as características da energia elétrica • Quais os tipos? – Rotativas: Motores e Geradores – Estáticas: Transformadores
  3. 3. Máquinas Elétricas Rotativas
  4. 4. Máquinas Elétricas Rotativas • O que são? – Transformam um tipo de energia em elétrica ou vice versa – Existe movimentação de alguma parte da máquina • Quais os tipos? – Motores – Geradores
  5. 5. O que fazem? • Motor • Gerador
  6. 6. Tipos
  7. 7. Lenz e Faraday • Em todo condutor elétrico que se movimenta com uma dada velocidade dentro de um campo magnético surge uma tensão entre os seus terminais
  8. 8. Laplace • De acordo com o princípio de indução, verifica-se que todo condutor percorrido por corrente e imerso num campo magnético sofre a ação de uma força.
  9. 9. Gerador x Motor • O esquema na figura representa, assim, um gerador elétrico simples, cujo princípio pode ser resumido da seguinte forma: – a máquina primária força o condutor a se movimentar no campo magnético exercendo sobre este uma força e transferindo ao mesmo uma determinada energia mecânica;
  10. 10. Gerador x Motor • O esquema na figura representa, assim, um gerador elétrico simples, cujo princípio pode ser resumido da seguinte forma: – o movimento do condutor faz com que uma tensão apareça entre os seus terminais; – ao ser conectada a uma carga circula uma corrente no condutor e pela carga.
  11. 11. Gerador x Motor • O condutor analisado anteriormente, quando ligado a uma fonte, sofre a influência de uma força que tende a girálo. O esquema na figura representa, assim, um motor elétrico simples.
  12. 12. Gerador x Motor Sistema elétric0 E, I Sistema mecânico T, N Máquina elétrica Motor elétrico Gerador elétrico
  13. 13. Gerador e Motor CC • Partes componentes:
  14. 14. Gerador e Motor CC • Partes componentes: – Armadura: • recebe a corrente proveniente de uma fonte elétrica externa – Comutador: • converte a CA que passa pela sua armadura em CC liberada através de seus terminais (G)
  15. 15. Gerador e Motor CC • Partes componentes: – Escovas: • servem de contato entre os enrolamentos da armadura e a carga externa
  16. 16. Gerador e Motor CC • Partes componentes: – Enrolamento de campo: produz o fluxo interceptado pela armadura • num motor, a corrente para o campo é fornecida pela mesma fonte que alimenta a armadura. • num gerador, a fonte de corrente de campo pode ser uma fonte separada, chamada de excitador, ou proveniente da própria armadura.
  17. 17. Gerador CC elementar • As escovas 1 e 2 têm polaridade constante, e é liberada uma corrente contínua pulsante para o circuito de carga externo.
  18. 18. Gerador CC elementar
  19. 19. Gerador CC elementar
  20. 20. Gerador CC • Na máquina CC o campo magnético é criado por um conjunto de pólos, os quais são dispostos ao longo da periferia da parte externa fixa, chamada de estator.
  21. 21. Gerador CC
  22. 22. Gerador CC
  23. 23. Gerador CC simples • Na prática, se constroem os geradores com várias bobinas enroladas em torno da armadura para produzir uma saída cc ainda mais suave.
  24. 24. Excitação de campo • Tipos: – Excitação separada – Auto-excitado • Derivação • Série • Composto
  25. 25. Excitação de campo • Tipos: – Excitação separada - fornecido ou “excitado” por uma fonte cc separada
  26. 26. Excitação de campo • Tipos: – Auto-excitado - fornece a sua própria excitação • Derivação - campo ligado em paralelo com circuito da armadura
  27. 27. Excitação de campo • Tipos: – Auto-excitado - fornece a sua própria excitação • Série - campo em série com a armadura
  28. 28. Excitação de campo • Tipos: – Auto-excitado - fornece a sua própria excitação • Composto - usados os dois campos, derivação e série Derivação curta Derivação longa
  29. 29. Circuito equivalente Onde: • • • • Vta = tensão no terminal da armadura, V Vg = tensão gerada na armadura, V Ia = corrente da armadura, A Vt = tensão no terminal do gerador, V • ra = resistência da armadura, • • • • . rs = resistência de campo, série, . rd = resistência de campo, derivação, . IL = corrente na linha, A Id = corrente do campo em derivação, A
  30. 30. Circuito equivalente • Relações entre tensão e corrente no gerador composto: Vta = Vg – Iara Vt = Vg – Ia(ra + rs) I L= I a – I d
  31. 31. Circuito equivalente • Exemplo - Um gerador cc tem uma especificação de 100 kW e 250 V. O que significa essa especificação? – Esse gerador pode liberar continuamente 100 kW de potência a uma carga externa. A tensão Vt do terminal do gerador é de 250 V quando está fornecendo a potência especificada.
  32. 32. Circuito equivalente • Exemplo - Um gerador cc de 100 KW e 250 V tem uma corrente na armadura de 400 A, uma resistência da armadura (incluindo as escova) de 0,025 , e uma resistência de campo em série de 0,005 . Ele é mantido em 1.200 rotações por minuto (rpm) através de um motor de velocidade constante. Calcule a tensão gerada na armadura.
  33. 33. Equações da Tensão no Gerador pZφ n • Vg = 60b x 10 8 Onde: • Vg = tensão média gerada por um gerador cc, V • p = número de pólos • Z = número total de condutores da armadura (também chamado de indutores) • Φ = fluxo por pólo • n = velocidade da armadura, rpm • b = número de percursos paralelos através da armadura, dependendo do tipo de enrolamento da armadura.
  34. 34. Equações da Tensão no Gerador • Para qualquer gerador, todos os fatores da Eq. são fixos, exceto Ф e n. Pode ser simplificada assumindo a forma pZ – Vg = k Ф n onde k = 8 60b x 10 • A eq. revela que o valor de uma fem induzida em qualquer circuito é proporcional à razão com que o fluxo está sendo interceptado. • Assim, se duplicar Ф e n permanecer o mesmo, Vg também é duplicado. Analogamente, se n dobrar de valor, permanecendo constante, Vg dobra.
  35. 35. Equações da Tensão no Gerador • Exemplo - Quando um gerador é mantido em 1.200 rpm, a tensão gerada é de 120 V. Qual será a tensão gerada (a) se o fluxo do campo diminuir de 10 por cento, permanecendo constante a velocidade e (b) se a velocidade cair para 1.000 rpm permanecendo invariável o fluxo do campo?
  36. 36. Equações da Tensão no Gerador • Exemplo - Um gerador em derivação tem uma resistência no circuito da armadura de 0,4 , uma resistência no circuito de campo de 60 e uma tensão no terminal de 120 V quando está fornecendo uma corrente de carga de 30 A. Calcule (a) a corrente de campo, (b) a corrente na armadura.

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