Elétrotécnica
Princípio de funcionamento das máquinas elétricas,
rotativas e estáticas
Princípio da Conservação de Energia
• O Princípio da Conservação da Energia diz que "a energia
pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou
destruída". Em um determinado sistema mecânico, em que
formas
de
energia
relacionadas
a
fenômenos
eletromagnéticos ou térmicos não estão presentes, pode-se
dizer que a energia total do sistema é puramente mecânica.
Desse modo, o Princípio da Conservação da Energia implica a
conservação da energia mecânica. Esta, por sua vez, é a soma
das quantidades de energia cinética e diversas formas de
energia potencial (gravitacional e elástica entre elas). Embora
a energia mecânica seja sempre constante, a quantidade de
cada uma de suas componentes pode sofrer variação de tal
modo que a energia total permaneça constante.
Princípio de funcionamento de
Transformadores
• O princípio básico de funcionamento de um transformador é o
fenômeno conhecido como indução eletromagnética: quando um
circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece nele
uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações
do fluxo magnético. Os transformadores, na sua forma mais
simples, consistem de dois enrolamentos de fio (o primário e o
secundário), que geralmente envolvem os braços de um quadro
metálico (o núcleo). Uma corrente alternada aplicada ao primário
produz um campo magnético proporcional à intensidade dessa
corrente e ao número de espiras do enrolamento (número de
voltas do fio em torno do braço metálico). Através do metal, o
fluxo magnético quase não encontra resistência e, assim,
concentra-se no núcleo, em grande parte, e chega ao enrolamento
secundário com um mínimo de perdas. Ocorre, então, a indução
eletromagnética: no secundário surge uma corrente elétrica, que
varia de acordo com a corrente do primário e com a razão entre os
números de espiras dos dois enrolamentos.
Princípio de funcionamento de
Transformadores
• Os transformadores obedecem a Lei de Faraday e de Lenz.
• Devemos definir dois tipos de indutância para o Trafo:
– Indutância própria é a indução de uma tensão elétrica devido à
corrente que circula na própria bobina
Princípio de funcionamento de
Transformadores
– Indutância mútua que representa a indução de uma tensão em
um dos enrolamentos devido à corrente que circula no outro
enrolamento.
Princípio de funcionamento de
Transformadores
Vamos definir M12 como sendo a indutância da bobina 2 em relação a bobina
1, assim temos:
• O acoplamento magnético é polarizado. As bobinas são marcadas
com pontos que indicam
• a entrada/saída da corrente na bobina. Se a corrente entra no
terminal com ponto em uma
• bobina, a polaridade de referência da tensão induzida (mútua) na
segunda bobina é positiva no terminal com ponto da segunda bobina.
• Se a corrente sai no terminal marcado com ponto em uma bobina, a
polaridade de referência da tensão induzida (mútua) na segunda
bobina é negativa no terminal marcado com ponto da segunda
bobina.
Princípio de funcionamento de
Transformadores
Acoplamento
mútuo:
Acoplamento
série:
Princípio de funcionamento de
Transformadores
Circuitos acoplados:
Princípio de funcionamento de
Transformadores
Circuitos acoplados:
Princípio de funcionamento de
Motores Elétricos
• Ação Magnética sobre uma espira:
• Vamos representar uma espira condutora de formato plano
retangular com os vetores I1, I2, I3 e I4 indicando os
respectivos lados. Pela espira circula uma corrente constante i
e ela está sob ação de uma indução uniforme B ortogonal ao
eixo zz'. A espira pode girar em torno de zz'. Os vetores em
vermelho indicam as forças atuante em cada lado, de acordo
com o produto vetorial do item anterior.
Princípio de funcionamento de
Motores Elétricos
• Como lados opostos têm o mesmo comprimento
mas sentidos contrários de I, ocorrem as
igualdades:
F4 = -F2 e se anulam mutuamente.
F1 = -F3 mas não têm o mesmo alinhamento e,
embora a resultante seja nula, há um conjugado
que tende a girar a espira em torno de zz'.
Em intensidades temos:
F1 = i I1 B e o conjugado Mmec = 2 F1 (I2 cos α) /2 .
E substituindo,
Mmec = i I1 I2 B cos α. Mas I1 I2 é a área S da
espira. Assim, Mmec = i S B cos α.
Aqui não é dado mas é possível demonstrar que
esta fórmula se aplica a qualquer formato de
espira plana de área S e não somente ao
retangular.
Princípio de funcionamento de
Motores Elétricos
• Este é o princípio de funcionamento de motores e
galvanômetros. Para uma bobina de N espiras,
basta multiplicar o valor por N. Assim, Mmec = N i S B
cos α.
• Considerando que a máquina de corrente contínua
é um dispositivo reversível, excitando tanto o
enrolamento do estator como do rotor por uma
fonte de corrente contínua, tem-se o motor de
corrente contínua, com mostra a Figura seguinte:
Princípio de funcionamento de
Motores Elétricos
Princípio de funcionamento de
Motores Elétricos
• Pelo princípio de funcionamento, as máquinas elétricas se
classificam em:
1. Máquinas de coletor :
a.
b.
Máquinas de corrente contínua:
•
i) geradores (dínamos)
•
Ii) motores de corrente contínua
Máquinas de corrente alternada:
•
i) motor série
•
ii) motores de repulsão
2. Máquinas assíncronas (motores de indução):
a.
b.
Trifásicas
Monofásicas
3. Máquinas síncronas:
a.
b.
Motores síncronos
Geradores (alternadores)
Princípio de funcionamento de
Motores Elétricos
• Nas máquinas elétricas podemos distinguir duas partes principais:
o estator (parte fixa) e o rotor (a parte girante). Um conceito
básico utilizado é o de repulsão/atração entre pólos magnéticos; e,
um outro conceito importante é o da "ação dos campos
magnéticos sobre as correntes". As forças magnéticas são as
causas do “por que o motor gira”. O rotor do motor precisa de um
torque para iniciar o seu giro. Este torque (momento)
normalmente é produzido por forças magnéticas desenvolvidas
entre os pólos magnéticos do rotor e aqueles do estator. Forças de
atração ou de repulsão, desenvolvidas entre estator e rotor,
'puxam' ou 'empurram' os pólos móveis do rotor, produzindo
torques, que fazem o rotor girar mais e mais rapidamente, até que
os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao
valor 'zero'. Após esse ponto, o rotor passa a girar com velocidade
angular constante. Tanto o rotor, como o estator do motor devem
ser “magnéticos”, pois são essas forças entre pólos que produzem
o torque necessário para fazer o rotor girar.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• É condição necessária que algum “pólo” altere sua polaridade
para garantir a rotação do rotor. Vamos entender melhor isso,
através da ilustração abaixo.
Um
motor
simples
consiste de uma bobina
que gira entre dois ímãs
permanentes. (a) Os
pólos magnéticos da
bobina (representados
como ímã) são atraídos
pelos pólos opostos dos
ímãs fixos. (b) A bobina
gira para levar esses
pólos magnéticos o mais
perto possível um do
outro, mas, (c) ao chegar
nessa posição o sentido
da corrente é invertido e
(d) agora os pólos que se
defrontam se repelem,
continuando
a
impulsionar o rotor.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Acima esquematizamos um motor simples onde o estator é
constituído por ímãs permanentes e o rotor é uma bobina de fio
de cobre esmaltado por onde circula uma corrente elétrica. Uma
vez que as correntes elétricas produzem campos magnéticos essa
bobina se comporta como um ímã permanente, com seus pólos N
(norte) e S (sul) como mostrados na figura. Comecemos a
descrição pela situação ilustrada em (a) onde a bobina apresentase horizontal. Como os pólos opostos se atraem, a bobina
experimenta um torque que age no sentido de girar a bobina
“para a esquerda”. A bobina sofre aceleração angular e continua
seu giro para a esquerda, como se ilustra em (b). Esse torque
continua até que os pólos da bobina alcancem os pólos opostos
dos ímãs fixos (estator). Nessa situação (c) a bobina girou de 90º.
Não há torque algum, uma vez que os braços de alavanca são
nulos (a direção das forças passa pelo centro de rotação); o rotor
está em equilíbrio estável (força resultante nula e torque
resultante nulo). Esse é o instante adequado para inverter o
sentido da corrente na bobina.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Agora os pólos de mesmo nome estão muito próximos e a força de
repulsão é intensa. Como a bobina já apresenta um momento
angular “para a esquerda”, ela continua girando “para a esquerda”
(algo como uma “inércia de rotação”) e o novo torque (agora
propiciado por forças de repulsão), como em (d), colabora para a
manutenção e aceleração do movimento de rotação. Mas, mesmo
após a bobina ter sido girada de 180º, não ilustrada na figura, o
movimento continua, a bobina chega na “vertical” em um giro de
270º, o torque novamente se anula, a corrente novamente inverte
seu sentido, novo torque e a bobina chega novamente á situação
(a)
giro
de
360º.
E
o
ciclo
se
repete.
Essas atrações e repulsões bem coordenadas é que fazem o rotor
girar, embora o modo como tais torques sejam obtidos possam
variar entre os vários tipos de motores. A inversão do sentido da
corrente, no momento oportuno, é condição indispensável para a
manutenção dos torques “favoráveis”, os quais garantem o
funcionamento dos motores. É por isso que um motor não pode
ser feito exclusivamente com ímãs permanentes!
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Motores de indução: 1 – Máquina Síncrona: Quando a
frequência elétrica está sincronizada com a velocidade
mecânica (velocidade do rotor em rotações por
segundo). 2 – Máquina de Indução: Caracteriza-se por
haver correntes alternadas nos dois enrolamentos, do
estator e do rotor. A máquina de indução pode ser
considerada como um transformador generalizado, no
qual ocorre transformação de potência elétrica entre o
estator e rotor, com mudança de frequência e com
fluxo de potência mecânica. Não e muito utilizada
como gerador por não ter um desempenho satisfatório
e pode ser empregada como um conversor de
frequência. 3 – A tensão gerada em máquinas de c.a., é
calculada considerando-se uma onda de indução
magnética senoidal.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Alguns motores de corrente alternada têm rotores que
não são imãs permanentes nem eletroímãs
convencionais. Estes rotores são feitos de metais nãomagnéticos, como o alumínio, e não têm nenhuma
conexão elétrica. Todavia, o isolamento elétrico deles
não os impede de ficarem “magnetizados” ou
“imantados”. Quando um rotor feito de alumínio é
exposto a campos magnéticos alternados, correntes
elétricas começam a fluir por ele e estas correntes
induzidas tornam o rotor magnético. Esse é um
fenômeno básico do eletromagnetismo denominado
indução eletromagnética. Tais motores, que usam
desse fenômeno para tornarem seus rotores
magnetizados, são chamados de motores de indução.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Os motores de indução são provavelmente o tipo o
mais comum de motor de c. a., comparecendo em
muitos eletrodomésticos (ventiladores, motores de
toca-discos etc.) e aplicações industriais. Fornecem
bom torque, começam facilmente a girar, e são baratos.
Um motor de indução trabalha “movendo” um campo
magnético em torno do rotor, o chamado “campo
magnético girante”. O estator, que cerca o rotor,
contem um eletroímã sofisticado. O estator não se
movimenta, mas sim o campo magnético que ele
produz! Com um uso inteligente de vários recursos
eletromagnéticos (espiras de curto circuito, capacitores
etc.), o estator pode criar pólos magnéticos que se
deslocam em um círculo e se movimentam em torno do
rotor. Na próxima ilustração, o pólo norte do estator
“gira” no sentido anti-horário em torno do rotor.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Nos motores de indução e síncronos trifásicos, o estator tem
a mesma forma construtiva. Os enrolamentos do estator são
alojados em sulcos existentes na periferia do núcleo de ferro
laminado e são alimentados por uma fonte trifásica, que
origina o campo girante. Entretanto, os rotores são bem
diferentes. No motor de indução temos dois tipos de rotor:
rotor em curto-circuito, ou gaiola de esquilo (ou
simplesmente gaiola) e rotor bobinado (enrolado), e em
ambos os tipos os núcleos magnéticos são laminados. No
motor síncrono o rotor é constituído por bobinas enroladas
convenientemente nos núcleos magnéticos (denominados de
pólos) e alimentados por uma fonte de corrente contínua.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• O rotor bobinado consta de um núcleo em tambor,
provido de ranhuras onde são alojados
enrolamentos semelhantes ao do estator, e
produzindo o mesmo número de pólos. No motor
trifásico estes enrolamentos são geralmente ligados
em estrela, e as três extremidades livres dos
enrolamentos são ligadas a três anéis coletores
montados no eixo, permitindo a inserção de resistor
variável em série em cada fase.
• O rotor tipo gaiola consta de um núcleo em tambor,
providos de ranhuras, nas quais são alojados fios ou
barras de cobre curto-circuitados nos extremos por
anéis.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• A potência de saída é a potência mecânica no eixo
do motor, que é a potência nominal, geralmente
expressa em cv ou kW (eventualmente em HP); a
potência de entrada é a potência nominal dividida
pelo rendimento. A potência de entrada (elétrica) PE
, pode ser dada (em kW) pelas seguintes
expressões, em função da potência nominal (em cv,
kW ou HP) PN e do rendimento :
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• A corrente nominal ou corrente de plena carga de um
motor (IN), , é a corrente consumida pelo motor quando
ele fornece a potência nominal a uma carga.
• Para os motores de corrente alternada as correntes
podem ser determinadas pelas seguintes expressões:
Monofásico
Trifásico
Sendo VN a tensão nominal (de linha) e cosϕ o fator de
potência nominal.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• A corrente consumida por um motor varia bastante
com as circunstâncias. Na maioria dos motores, a
corrente é muito alta na partida, caindo
gradativamente (em alguns segundos) com o
aumento da velocidade. Atingidas as condições de
regime, isto é, motor com velocidade nominal,
fornecendo potência nominal a uma carga, ela
atinge o seu valor nominal; aumentando, porém, se
ocorrer alguma sobrecarga.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Na partida um motor solicita da rede elétrica uma
corrente muitas vezes superior à nominal; a relação
entre a corrente de partida IP, e a corrente nominal IN,
varia com o tipo e o tamanho do motor, podendo
atingir valores superior a 8 vezes mais. Esta relação
depende também do tipo de carga acionada pelo
motor. Os motores de corrente alternada de “filosofia”'
norte-americana e potência igual ou superior a ½ HP
levam a indicação de uma letra-código, que fornece a
relação aproximada dos kVA consumidos por HP com
rotor bloqueado; evidentemente, o motor nunca
funciona nessas condições (rotor bloqueado), porém,
no instante da partida ele não está girando e, portanto,
essa situação é válida até que ele comece a girar.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Campo girante - Se em vez de um motor monofásico,
considerarmos um trifásico, as correntes trifásicas que percorrem
os enrolamentos (fases) do estator vão gerar, em cada fase,
campos pulsantes, defasados de um ângulo igual ao da
defasagem entre as tensões aplicadas, cujos eixos de simetria são
fixos no espaço, mas cuja resultante é um campo que gira num
determinado sentido, denominado campo girante. Consideremos
o estator de um motor de indução trifásico. As três fases,
alojadas nas ranhuras do estator, são deslocadas uma da outra
de , e ligadas, (em estrela ou em triângulo), a uma fonte de
alimentação trifásica. As tensões aplicadas se acham defasadas
de graus elétricos, e nas três fases resultam correntes iguais,
defasadas entre si de elétricos, as quais geram campos
magnéticos pulsantes, que se combinam dando um campo
resultante de valor constante; este campo gira com uma
velocidade constante que depende da frequência da fonte e o
número de pólos para os quais o estator foi enrolado.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• A velocidade de rotação do campo se denomina
velocidade síncrona, cuja expressão é:
Sendo:
n a velocidade em rpm
f a frequência da rede
p o número de pares de polos
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• O sentido de rotação do campo, que determina o sentido de
rotação do motor, depende da sequência das tensões e das
ligações das três fases, que na prática poderá ser invertido
invertendo as ligações de duas fases quaisquer do estator
com a linha de alimentação.
• Quando o motor funciona sem carga, o rotor gira com
velocidade quase igual à síncrona; com carga o rotor se atrasa
mais em relação ao campo girante, e correntes maiores são
induzidas para desenvolver o conjugado necessário.
• Chama-se escorregamento, a seguinte relação:
S – escorregamento
n – velocidade síncrona
nr – velocidade do rotor
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• O escorregamento é geralmente expresso em
porcentagem, variando em plena carga, conforme o
tamanho e o tipo do motor, de 1 a 5%.
• A frequência da corrente no rotor é o produto do
escorregamento pela frequência da corrente no
estator, isto é:
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Conjugado - O enrolamento do rotor do motor
trifásico é distribuído por todo o seu perímetro.
Cada condutor atravessado por corrente, deste
enrolamento, está sujeito a uma força de repulsão
do campo magnético. Todas as forças são aplicadas
perimetralmente e em direção tangencial.
Produzirão, portanto, um momento tangencial. O
momento devido aos pares de forças com linha de
ação paralelas, de mesma intensidade e sentido
opostos é chamado de binário ou conjugado (de
torção).
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• As correntes no rotor defasam de um ângulo θr , em
atraso, sobre as f.e.m. induzidas no rotor (Er ), em
virtude da impedância dos enrolamentos ou barras
do rotor.
• O conjugado em termos de campos magnéticos que
interagem pode ser descrito da seguinte forma:
C =T = −
π  p
2
  Φ er Fr senδ r
22
2
πDl
2 Dl
Φ= B
=
B
π
p
p
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Sendo:
• Φ – fluxo resultante produzido pelo efeito
combinado das fmms do estator e do rotor;
• p – numero de pólos;
• F – fmm resultante;
• δ – ângulo entre os eixos magnéticos.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• No instante da partida forma-se no rotor, em virtude do
escorregamento 100%, a f.e.m. mais elevada possível, e
com isso, uma corrente muito elevada e um campo
intenso. O motor de indução nesta situação equivale a
um transformador com secundário curto-circuitado; a
corrente de partida é, por isso, igual a corrente de
curto-circuito e resulta assim de 3 a 8 vezes a corrente
nominal. Simultaneamente, porém, o enrolamento do
rotor possui alta reatância no momento da partida,
pois, a frequência da f.e.m. induzida no rotor é igual à
da rede. Como consequência, no momento da partida,
a corrente do rotor está atrasada da f.e.m. induzida de
quase 900. Nestas condições o motor de indução tipo
gaiola apresenta baixo torque de partida.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Identificação dos motores: Os motores elétricos
possuem placa identificadora, colocada pelo fabricante,
na qual pelas normas, deve ser fixada em local bem
visível. Para instalar adequadamente um motor, é
imprescindível que o instalador saiba interpretar os
dados de placa. Estes dados são: nome e dados do
fabricante, modelo (MOD), potência (cv, HP, kW),
número de fases (por exemplo, Trifásico ou 3FAS),
tensões nominais (V), freqüência nominal (Hz),
categoria (CAT), correntes nominais (A), velocidade
nominal (RPM), fator de serviço (FS), classe de
isolamento (ISOL. CL.), letra-código (COD), regime
(REG), grau de proteção (Proteção IP), ligações.
Princípio de funcionamento de Motores Elétricos
• Classe A: Conjugado de partida normal, corrente de partida
normal, baixo escorregamento. Utilizado geralmente para
potencias de abaixo de 7,5 HP e, acima de 200 HP.
• Classe B: Conjugado de partida normal, baixa corrente de
partida, baixo escorregamento. Utilizado para potencias entre
7,5 e 200 HP. Acionamento de velocidades constantes tais
como em ventiladores, bombas e maquinas operatrizes.
• Classe C: Alto conjugado de partida, baixa corrente de
partida. Aplicações típicas são para compressores e
transportadores.
• Classe D: Alto conjugado de partida, alto escorregamento.
Seus principais usos são para mover cargas intermitentes
envolvendo serviço de altas acelerações.
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
• Como variações podemos citar o gerador de corrente
contínua, onde o enrolamento do estator (também conhecido
como enrolamento de campo) é excitado por uma fonte de
corrente contínua e no eixo do rotor impõe-se um torque
mecânico. Quando o enrolamento do rotor (o rotor é
conhecido também como armadura ou induzido) corta as
linhas de força, uma f.e.m. é induzida nele, obedecendo à lei
de Faraday. A f.e.m. induzida é alternada (senoidal), mas por
meio de uma retificação mecânica (comutador) é
transformada em corrente contínua. A Figura seguinte mostra
um gerador elementar.
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
• Como variações podemos citar o
gerador de corrente contínua,
onde o enrolamento do estator
(também
conhecido
como
enrolamento de campo) é
excitado por uma fonte de
corrente contínua e no eixo do
rotor impõe-se um torque
mecânico.
Quando
o
enrolamento do rotor (o rotor é
conhecido
também
como
armadura ou induzido) corta as
linhas de força, uma f.e.m. é
induzida nele, obedecendo à lei
de Faraday. A f.e.m. induzida é
alternada (senoidal), mas por
meio de uma retificação
mecânica
(comutador)
é
transformada
em
corrente
contínua.
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
• Princípio de Funcionamento dos Alternadores:
Para esclarecer o principio de funcionamento dos
alternadores, descrevamos inicialmente o mais
simples deles (usado em faroletes de acionamento
manual e de bicicleta, e em ignição de motores de
explosão para motonetas).
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
• Diante de uma bobina fixa B (induzido) põe-se a
girar um ímã SN (indutor), como ilustrado acima. O
ímã mantém um campo do qual o fluxo
concatenado com a bobina varia periodicamente,
com a mesma frequência de revolução do ímã. Se a
rotação do ímã for lenta, um galvanômetro sensível
G indica aproximadamente a corrente instantânea
no decurso do tempo; se a rotação for rápida, é
necessário um osciloscópio.
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
• Nessa sequência de ilustrações acima apresentamos as
fases mais representativas no funcionamento de um
alternador. É a variação de fluxo que induz corrente. O
fluxo varia enquanto aumenta ou diminui. Quando o
fluxo é máximo, ele não varia; a FEM induzida é nula; a
corrente é nula e muda de sentido. O campo magnético
produzido pela corrente induzida exerce no ímã forças
contrarias à sua rotação
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
• A FEM induzida não é senoidal, mas segue, a grosso modo, o
gráfico posto acima, onde ilustramos no mesmo par de eixos, o
fluxo de indução e a corrente induzida em um alternador, em um
período (T). Enquanto o fluxo de indução diminui, a corrente é
positiva; quando o fluxo aumenta, a corrente é negativa, segundo
a convenção apresentada. Fluxo máximo ou mínimo corresponde a
corrente induzida nula. O fluxo de indução varia mais
acentuadamente quando próximo de ZERO; então a corrente tem
intensidade máxima (com sinal + ou -).
• Mais perfeito é o sistema que examinaremos em seguida.
Consideremos um a espira plana de forma qualquer, abrangendo
uma área A; seja l uma reta no plano desta espira. Introduzamos a
espira em um campo de indução B uniforme, dispondo a reta l
perpendicularmente ao campo B. Façamos a espira girar em torno
da reta l como eixo, com velocidade angular w constante.
Determinemos a força eletromotriz induzida na espira girante.
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
Adotemos como origem dos tempos um dos instantes em que a normal
n à espira forma com o campo de indução B ângulo igual a um reto,
passando de agudo para obtuso. Com a notação da ilustração acima, o
fluxo de indução na espira em qualquer instante é dado por:
f = B.A.cos(w.t + p/2) = - B.A.sen w.t
Sendo E = - df/dt, vem:
E = w.B.A.cos w.t
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
Se a espira for substituída por uma bobina de N espiras, a força
eletromotriz induzida é:
E = N.w.B.A.cos w.t
Como vemos, esta força eletromotriz induzida obedece a uma lei
harmônica cuja amplitude é:
Emáx.= N.w.B.A
Em função do tempo, a força eletromotriz induzida tem a representação
cartesiana dada na ilustração acima (figura da direita). A mudança de
sinal da força eletromotriz significa fisicamente que ela muda de
polaridade, impulsionando uma corrente elétrica ora em um sentido,
ora em sentido oposto.
Uma força eletromotriz que muda de polaridade periodicamente é
designada como força eletromotriz alternante; no caso presente, tratase de uma força eletromotriz alternante harmônica.
Princípio de funcionamento dos
Geradores Elétricos
Aqui ilustramos as bases de um
alternador de pequeno porte. O
estator é constituído por um ímã
permanente e opera como indutor.
O sistema é conhecido como
‘magneto', e é usado para
campainha de telefone, ou para
ignição em pequenos motores de
explosão (motocicletas). O estator
poderia
ser
um
eletroímã
abastecido com corrente contínua
de uma fonte adequada.