Conceitos de Máquinas Elétricas e Magnetismo

Máquina Elétrica

Um dispositivo que converte energia elétrica em outra forma de energia, ou vice-versa, sendo essa energia armazenada temporariamente em um campo magnético. Dividem-se em geradores, motores e transformadores.

Indução Eletromagnética

Indução é o fenômeno que causa a produção de uma força eletromotriz (fem) em um meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou em um meio móvel dentro de um campo magnético estático.

Indutância

Indutância: É o fenômeno pelo qual uma corrente elétrica variável no tempo em um circuito elétrico produz uma força eletromotriz (fem) ou variação de tensão induzida no mesmo circuito, que se opõe à variação da corrente original.

Circuitos Magnéticos

Circuitos magnéticos são construídos com peças de chapas finas laminadas, bobinas ou tiras de aço magnético.

Núcleo

O núcleo é o componente do circuito magnético que transfere energia de um circuito para outro. Sua principal função é conduzir o fluxo magnético.

Enrolamentos

Enrolamentos: São os circuitos elétricos (primário e secundário).

• A função do enrolamento primário é criar um campo magnético com mínima perda de energia.
• O enrolamento secundário aproveita o fluxo magnético para gerar uma força eletromotriz (fem).

Transformadores

Um transformador só funciona com corrente alternada (CA), pois é necessária a variação do campo magnético para induzir corrente elétrica na bobina secundária. Os tipos incluem transformadores de potência e de medição.

Em um transformador com ligação estrela, as tensões de linha e de fase são diferentes, mas as correntes de linha e de fase são iguais. Em um transformador com ligação triângulo, ocorre o inverso (tensões iguais, correntes diferentes).

Autotransformador

Autotransformador: Possui características semelhantes a um transformador, mas tem apenas um enrolamento com derivações, em vez de enrolamentos primário e secundário isolados.

• Vantagens: menores perdas, menor peso e economia de material.
• Desvantagens: não pode ser usado em grandes transformações de tensão e não fornece isolamento galvânico entre redes.

Testes em Transformadores

Testes são realizados em transformadores para determinar suas perdas.

Tipos de Perdas

Os tipos de perdas são:

• Perdas no ferro (no circuito magnético)
• Perdas no cobre (nos enrolamentos)

Ensaio em Vazio

O ensaio em vazio determina as perdas no ferro (circuito magnético). Realiza-se deixando o secundário aberto e alimentando o primário com sua tensão nominal.

Ensaio de Curto-Circuito

O ensaio de curto-circuito é realizado curto-circuitando o secundário através de um amperímetro e alimentando o primário com uma tensão ajustável. Determina as perdas no cobre, a impedância, a resistência do transformador e a corrente de curto-circuito (Icc).

A corrente de curto-circuito é medida com um amperímetro em série na saída secundária curto-circuitada.

Conceitos Fundamentais

Resistência de Isolamento

O aparelho usado para medir a resistência de isolamento é o megôhmetro.

Estrutura Atômica

O átomo é formado por prótons, nêutrons e elétrons.

Condutores

Metais são bons condutores devido à facilidade com que seus elétrons de valência se movem.

Lei de Coulomb

A Lei de Coulomb descreve a força de atração ou repulsão entre duas cargas elétricas pontuais a uma distância fixa.

Isolantes

Bons isolantes elétricos incluem:

• Madeira seca
• Plástico
• Borracha

Eles possuem alta resistividade elétrica.

Campo Magnético

A intensidade do campo magnético (H) é a força magnetomotriz por unidade de comprimento necessária para magnetizar um material. Uma unidade de intensidade de campo magnético é o Oersted (Oe) no sistema CGS, ou Ampere por metro (A/m) no SI.

O fluxo magnético (Φ) representa o número total de linhas de força que atravessam uma determinada área em um campo magnético.

A permeabilidade magnética (μ) indica a facilidade com que um material permite a passagem das linhas de força de um campo magnético.

Polaridade Induzida

A polaridade da tensão induzida depende da direção do movimento relativo entre o condutor e o campo magnético (Lei de Lenz/Faraday).

Correntes de Foucault

As correntes de Foucault (ou correntes parasitas) são correntes elétricas induzidas em um condutor quando exposto a um campo magnético variável. Para reduzi-las, utilizam-se núcleos laminados (chapas de aço empilhadas e isoladas).