Máquinas Elétricas Prof.: Samuel Bettoni. Dados Iniciais Prof. Samuel Bettoni Formação: Graduação em Engenharia Elétrica; Especialização em Engenharia

Máquinas Elétricas

Prof.: Samuel Bettoni

Dados Iniciais Prof. Samuel Bettoni

Formação: Graduação em Engenharia Elétrica; Especialização em Engenharia de Segurança do

Trabalho; Mestrado em Engenharia Elétrica, área Robótica.

Email: [email protected]

Máquinas Elétricas IProf.: Samuel Bettoni

Centro de Ensino Superior – Conselheiro LafaieteAula 1

mailto:[email protected]

Dados do Curso

Disciplina: Máquinas Elétricas I Carga horária: 80 horas-aula Aulas: Terças e Quartas, 20:50 –

22:30 h



Objetivos Entender os aspectos

físicos e matemáticos das máquinas de corrente contínua e das máquinas síncronas.

Analisar o princípio de funcionamento dos motores CC.

Estudar o funcionamento e aplicação de motores síncronos.



Ementa Máquinas de Corrente Contínua

Princípios de funcionamento; Enrolamentos do circuito de armadura; Tensão de armadura e conjugado desenvolvido; Classificação dos motores CC; Motor com excitação independente; Métodos de partida e de controle de velocidade.



Ementa Máquinas síncronas:

princípios de funcionamento, enrolamentos, aspectos físicos das máquinas síncronas;

diagramas vetoriais, influência da carga sobre o estado de magnetização da máquina;

diagramas fasoriais; circuito elétrico equivalente; curvas características do motor e do gerador de

pólos lisos e de pólos salientes; geradores interligados.



Critérios de Avaliação 1ª Avaliação: 60 ptos

30 ptos – 2 provas teóricas ( 15 ptos cada uma) 27/03 – 1ª prova 15/05 – 2ª prova

30 ptos – Trabalhos / Relatórios

2ª Avaliação: 40 ptos

40 ptos – prova finalMáquinas Elétricas IProf.: Samuel Bettoni


CalendárioMáquinas Elétricas I

Semana Dia Aula Semana Dia Aula

1 07/fev 1 - Introdução 11 18/abr 20

1 08/fev 2 12 24/abr 21

2 14/fev 3 12 25/abr 22

2 15/fev 4 13 01/mai Feriado

3 21/fev Carnaval 13 02/mai 23

3 22/fev Carnaval 14 08/mai 24

4 28/fev 5 14 09/mai 25

4 29/fev 6 15 15/mai 26 - Prova 2

5 06/mar 7 15 16/mai 27

5 07/mar 8 16 22/mai 28

6 13/mar 9 16 23/mai 29

6 14/mar 10 17 29/mai 30

7 20/mar 11 17 30/mai 31

7 21/mar 12 18 05/jun 32

8 27/mar 13 - Prova 1 18 06/jun 33

8 28/mar 14 19 12/jun 34

9 03/abr 15 19 13/jun 35

9 04/abr 16 20 19/jun 36

10 10/abr 17 20 20/jun 37

10 11/abr 18 21 26/jun 38

11 17/abr 19 21 27/jun 39

Quantidade de Aulas: 39Quantidade de Aulas Teóricas: 29Quantidade de Aulas Práticas: 10



Bibliografia Del Toro, V.; Fundamentos de Máquinas

Elétricas; Prentice-Hall; 1994.



Bibliografia Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr, C.; Kusko, A.;

Máquinas Elétricas; Bookman; 2006.



Bibliografia Kosov, Irving L.; Máquinas Elétricas e

Transformadores; Globo; 2005.



Bibliografia Complementar Carvalho, Geraldo; Máquinas Elétricas -

Teoria e Ensaios; Érica; 2007.



Um pouco de História...

Um pouco de História[4]

Tudo começou com o grego Tales de Mileto, em 41 a.C., ao esfregar um pedaço de resina fóssil em um pano, a resina passou a atrair pequenos corpos.

Depois de muito tempo, o cientista inglês William Gilbert, descobriu que muitos outros materiais poderiam atrair se fossem friccionados.

A partir daí muitos inventos surgiram...




A primeira máquina eletrostática foi construída em 1663 pelo alemão Otto von Guericke.

Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, ao fazer experiências com correntes elétricas, verificou que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente elétrica.

Isso permitiu a Oersted reconhecer a ligação entre o magnetismo e a eletricidade.




O francês André Marie Ampère, em 1821, um ano depois da conclusão de Oersted, complementou o experimento criando a que chamamos de “lei da mão direita”.

O professor de física Moritz Hermann von Jacobi obteve sucesso ao criar um motor elétrico e aplicou em um bote.

O ano de 1886 pode ser considerado, como o ano de nascimento da máquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Werner von Siemens inventou o primeiro gerador de corrente contínua auto-induzido.



Introdução às Máquinas Elétricas

Conversão Eletromecânica

Processo de Conversão

Eletromecânica de Energia

Campo Elétrico

Campo Magnético




Processo de Conversão

Eletromecânica de Energia

Campo Elétrico

Campo Magnético




Máquina Elétrica: Troca de energia entre um sistema mecânico

(elétrico) e um sistema elétrico (mecânico) através de um acoplamento magnético.

Sistema Mecânico (Elétrico)

Conversão Eletromagnética de

Energia

Sistema Elétrico

(Mecânico)




Sistema Mecânico


Energia

Sistema Elétrico

As Máquinas Elétricas são classificadas quanto à função (conversão de energia) que exercem:

Energia Mecânica – Energia Elétrica

Geradores CC/CA (Máquinas Rotativas)




Sistema Elétrico


Energia

Sistema Mecânico


Energia Elétrica – Energia Mecânica

Motores CC/CA (Máquinas Rotativas)




Sistema Elétrico


Energia

Sistema Elétrico


Energia Elétrica – Energia Elétrica

Transformadores (Máquinas Estáticas)




Conversão Eletromecân

ica de Energia

Campo Elétrico

Campo Magnéti

co

Máquina

Elétrica

Máquinas

Estáticas

Máquinas

Rotativas

Corrente Alternad

a

Corrente

Continua

Máquina

Síncrona

Gerador CC

Motor de Corrente Contínua

Máquina de

Indução




Conversão Eletromecân

ica de Energia

Campo Elétrico

Campo Magnéti

co

Máquina

Elétrica

Máquinas

Estáticas

Máquinas

Rotativas

Corrente Alternad

a

Corrente

Continua

Máquina

Síncrona

Gerador CC

Motor de Corrente Contínua

Máquina de

Indução



Revisão – Conceitos Básicos

Revisão – Conceitos Básicos Trabalho de uma força é a sua componente,

na direção do movimento, multiplicado pela distância percorrida.



Revisão – Conceitos Básicos Energia – capacidade de um sistema realizar

trabalho. Unidade: 1J (Joule) = 1 W.s (Watt.segundo)

Energia Elétrica: 1 kWh = 3,6.106 J

Energia Mecânica: Energia cinética Energia potencial

Energia térmica: 1 cal (caloria) = 4,186 J



Revisão Potência – taxa de variação do trabalho

executado

Unidade: 1 W = 1 J/s 1 hp (horse-power) = 745,7 W 1 cv (cavalo-vapor) = 735,3 W



Eficiência

Entrada SISTEMA Saída

Perdas



Caracterização das Perdas Perdas

Dissipada em forma de calor: Perdas mecânicas por atrito; Perdas magnéticas (histeres e correntes de Foucault); Perdas joulicas;

Perdas dielétricas; Perdas utilizadas para ventilação;



Força (Conjugado) em Máquinas Elétricas Interação de campos elétricos ou entre

campos magnéticos

Interação entre campos e materiais Magnetostrição Piezoelétrico



Força (Conjugado) em Máquinas Elétricas Armazenamento em campos magnéticos

Máxima indução = 1 Tesla;

Armazenamento em campos elétricosMáximo campo elétrico = 3000 kV/m;

10000ele

mag

W

W



Motor de Corrente Contínua Introdução

Alimentado por corrente contínua;

Necessidade de controle de velocidade mantendo um torque considerável;

Caracterizam-se por sua versatilidade, através das combinações de enrolamentos de campo: Derivação Série Independente

Podem ser utilizados tanto para motor quanto como gerador.



Motor de Corrente Contínua Aplicações:

Guinchos e guindastes;

Veículos de tração;

Prensas;

Elevadores;

Etc.



Motor de Corrente Contínua Partes componentes de uma máquina CC:

Estator (enrolamento de campo): nome dado à parte fixa do motor, onde as bobinas estão prontas para receber corrente contínua e produzir um campo magnético fixo;

Rotor (enrolamento de armadura): nome dado à parte móvel do motor, que também recebe corrente contínua e produz campo magnético;

Comutador: garante que a corrente que circula nas bobinas da armadura seja sempre no mesmo sentido;

Escovas: feitas de liga de carbono, e estão em constante atrito com o comutador, sendo responsáveis pelo contato elétrico da parte fixa do motor com a parte móvel.



Motor de Corrente Contínua [3]



Referências Bibliográficas[1] Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; “Máquinas

Elétricas”, 6ª ed., Bookman, 2006.

[2] Nascimento Jr., G. C.; “Máquinas Elétricas – Teoria e Ensaios”, 4ª ed., Ed. Érica, 2011.

[3] Notas de Aula da Disciplina “Elementos de Máquinas e Motores”, Prof. Pedro Ornelas, Universidade Federal da Bahia, UFBA, 2000. {http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf}

[4] Artigo sobre motor elétrico disponível na Wikipédia. http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico



http://www.eletronica.org/arquivos/MotoresCC.pdf

http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico

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