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 I
Prof.: Samuel Bettoni
Aula 1
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Dados do Curso
 Disciplina: Máquinas
Elétricas I
Carga horária: 80 horas-aula
 Aulas: Terças e Quartas, 20:50 – 22:30 h

Máquinas Elétricas I
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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.
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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.
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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.
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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 final
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Aula 1
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Calendário
Máquinas 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
Máquinas Elétricas I
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Aula 1
Quantidade de Aulas:
Quantidade de Aulas Teóricas:
Quantidade de Aulas Práticas:
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39
29
10
Bibliografia

Del Toro, V.; Fundamentos de Máquinas Elétricas;
Prentice-Hall; 1994.
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Bibliografia

Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr, C.; Kusko, A.; Máquinas
Elétricas; Bookman; 2006.
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Bibliografia

Kosov,
Irving
L.;
Máquinas
Transformadores; Globo; 2005.
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Elétricas
e
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Bibliografia Complementar

Carvalho, Geraldo; Máquinas Elétricas - Teoria e
Ensaios; Érica; 2007.
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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...
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Um pouco de História[4]

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.

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Um pouco de História[4]

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.

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Introdução às Máquinas Elétricas
Conversão Eletromecânica
Campo Elétrico
Processo de
Conversão
Eletromecânica de
Energia
Campo
Magnético
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Conversão Eletromecânica
Campo Elétrico
Processo de
Conversão
Eletromecânica de
Energia
Campo
Magnético
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Conversão Eletromecânica

Máquina Elétrica:

Troca de energia entre um sistema mecânico (elétrico) e um
sistema elétrico (mecânico) através de um acoplamento
magnético.
Sistema
Mecânico
(Elétrico)
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Conversão
Eletromagnética de
Energia
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Sistema Elétrico
(Mecânico)
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Máquinas Elétricas

As Máquinas Elétricas são classificadas quanto à
função (conversão de energia) que exercem:

Energia Mecânica – Energia Elétrica
Geradores CC/CA (Máquinas Rotativas)
Sistema
Mecânico
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Conversão
Eletromagnética de
Energia
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Sistema Elétrico
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Máquinas Elétricas

As Máquinas Elétricas são classificadas quanto à
função (conversão de energia) que exercem:

Energia Elétrica – Energia Mecânica
Motores CC/CA (Máquinas Rotativas)
Sistema Elétrico
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Conversão
Eletromagnética de
Energia
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Sistema
Mecânico
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Máquinas Elétricas

As Máquinas Elétricas são classificadas quanto à
função (conversão de energia) que exercem:

Energia Elétrica – Energia Elétrica
Transformadores (Máquinas Estáticas)
Sistema Elétrico
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Conversão
Eletromagnética de
Energia
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Sistema Elétrico
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Máquinas Elétricas
Conversão
Eletromecânica
de Energia
Campo
Elétrico
Máquina
Síncrona
Máquinas
Estáticas
Campo
Magnético
Corrente
Alternada
Máquina
Elétrica
Máquinas
Rotativas
Corrente
Continua
Máquina de
Indução
Gerador
CC
Motor de
Corrente
Contínua
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Máquinas Elétricas
Conversão
Eletromecânica
de Energia
Campo
Elétrico
Máquina
Síncrona
Máquinas
Estáticas
Campo
Magnético
Corrente
Alternada
Máquina
Elétrica
Máquinas
Rotativas
Corrente
Continua
Máquina de
Indução
Gerador
CC
Motor de
Corrente
Contínua
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Revisão – Conceitos Básicos
Revisão – Conceitos Básicos

Trabalho de uma força é a sua componente, na direção do
movimento, multiplicado pela distância percorrida.
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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
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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
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Eficiência
Perdas
Entrada
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SISTEMA
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Saída
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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;
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Força (Conjugado) em Máquinas Elétricas

Interação de campos elétricos ou entre campos
magnéticos

Interação entre campos e materiais


Magnetostrição
Piezoelétrico
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Força (Conjugado) em Máquinas Elétricas

Armazenamento em campos magnéticos
Máxima indução = 1 Tesla;

Armazenamento em campos elétricos
Máximo campo elétrico = 3000 kV/m;
Wmag
Wele
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 10000
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Motor de Corrente Contínua

Introdução

Alimentado por corrente contínua;

Necessidade de controle de velocidade mantendo um torque
considerável;

Caracterizam-se por sua versatilidade,
combinações de enrolamentos de campo:




através
das
Derivação
Série
Independente
Podem ser utilizados tanto para motor quanto como gerador.
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Motor de Corrente Contínua

Aplicações:

Guinchos e guindastes;

Veículos de tração;

Prensas;

Elevadores;

Etc.
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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.
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Motor de Corrente Contínua
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Aula 1
[3]
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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
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
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disponível
na
Wikipédia.
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