Motores Elétricos - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)
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Brigadeiro6 de Março de 2013

Motores Elétricos - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)

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Apostilas de Física sobre o estudo dos Motores Elétricos, tipos de motores.
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Trabalho Física III

Motores elétricos

Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da energia elétrica, baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando, com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos.

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. Todavia, mesmo que ímãs permanentes sejam freqüentemente usados, principalmente em pequenos motores, pelo menos alguns dos 'ímãs' de um motor devem ser 'eletroímãs'. Um motor não pode funcionar se for construído exclusivamente com ímãs permanentes, pois é condição necessária que algum 'pólo' altere sua polaridade para garantir a rotação do rotor.

Motores CC

Na maioria dos motores elétricos CC, o rotor é um 'eletroímã' que gira entre os pólos de ímãs permanentes estacionários. Para tornar esse eletroímã mais eficiente o rotor (eixo central de um motor) contém um núcleo de ferro, que torna-se fortemente magnetizado, quando a corrente flui pela bobina. O rotor girará desde que essa corrente inverta seu sentido de percurso cada vez que seus pólos alcançam os pólos opostos do estator.

O modo mais comum para produzir essas reversões é usar um comutador. um comutador apresenta duas placas de cobre encurvadas e fixadas (isoladamente) no eixo do rotor; os terminais do enrolamento da bobina são soldados nessas placas. A corrente elétrica

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'chega' por uma das escovas (+), 'entra' pela placa do comutador, 'passa' pela bobina do rotor, 'sai' pela outra placa do comutador e 'retorna' á fonte pela outra escova (-).

Para que a partida se dê com total confiança e no sentido certo colocando-se várias bobinas no rotor, cada uma com seu par de placas no comutador. Conforme o rotor gira, as escovas suprem a corrente para as bobinas, uma de cada vez, uma após a outra. A 'largura' das escovas também deve ser bem planejada.

Motores universais

Esse motor pode funcionar tanto com alimentação DC como AC, substituindo os ímãs permanentes dos estatores dos motores DC por eletroímãs e ligarmos (em série) esses eletroímãs no mesmo circuito do rotor e comutador, teremos um motor universal. Este motor 'girará' corretamente quer seja alimentado por corrente contínua ou corrente alternada. continuará a girar sempre no mesmo sentido

Motores AC síncronos

Este motor é essencialmente idêntico a um gerador elétrico. Neste motor, o rotor é um ímã permanente que gira entre dois eletroímãs estacionários. Como os eletroímãs são alimentados por corrente alternada, seus pólos invertem suas polaridades conforme o sentido da corrente inverte.

Cada vez que o pólo norte do rotor está a ponto de alcançar o pólo sul de um eletroímã estacionário, a corrente inverte e esse pólo sul transforma-se um pólo norte. O rotor gira continuamente, terminando uma volta para cada ciclo da corrente alternada.

Motores A.C. de indução

Alguns motores de corrente alternada têm rotores que não são quer imãs permanentes quer eletroímãs convencionais. Estes rotores são feitos de metais não-magnéticos, como o

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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.

Os motores de indução são provavelmente o tipo o mais comum de motor de C. A. Um motor de indução trabalha ' movendo' um campo magnético em torno do rotor, o estator que cerca o rotor contem um eletroímã sofisticado. O estator não se movimenta, mas sim o campo magnético que ele produz. O estator pode criar pólos magnéticos de que se deslocam em um círculo e se movimenta em torno do rotor

Motores de passo

São motores especiais que controlam os ângulos de giro de seus rotores. Em vez de girar continuamente, estes rotores giram em etapas discretas, o rotor de um motor de passo é simplesmente um ímã permanente que é atraído, seqüencialmente, pelos pólos de diversos eletroímãs estacionários,

Estes eletroímãs são ligados/ desligados seguindo impulsos cuidadosamente controlados de modo que os pólos magnéticos do rotor se movam de um eletroímã para outro devidamente habilitado.

Corrente contínua

Uma corrente é considerada contínua quando não altera seu sentido, ou seja, é sempre positiva ou sempre negativa.

A maior parte dos circuitos eletrônicos trabalha com corrente contínua, embora nem todas tenham o mesmo "rendimento"

Corrente contínua constante

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Diz-se que uma corrente contínua é constante, se seu gráfico for dado por um segmento de reta constante, ou seja, não variável. Este tipo de corrente é comumente encontrado em pilhas e baterias.

Corrente contínua pulsante

Embora não altere seu sentido as correntes contínuas pulsantes passam periodicamente por variações, não sendo necessariamente constantes entre duas medidas em diferentes intervalos de tempo.

Esta forma de corrente é geralmente encontrada em circuitos retificadores de corrente alternada.

Corrente alternada

Dependendo da forma como é gerada a corrente, esta é invertida periodicamente, ou seja, ora é positiva e ora é negativa, fazendo com que os elétrons executem um movimento de vai-e-vem.

A corrente alternada é utilizada em inúmeras aplicações, principalmente em sistemas de grandes potências, indústrias e máquinas elétricas. Em geral, os motores elétricos que equipam os eletrodomésticos como batedeiras, geladeiras e máquinas de lavar possuem motores do tipo CA.

A energia elétrica que é distribuída aos usuários domésticos e industrias nas cidades é alternada. Isto significa que num instante de tempo ela é positiva e em outro instante, ela é negativa e seus valores máximos (pico) atingem valores maiores que o valor nominal.

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Geradores Mecânicos de Energia Elétrica

Os geradores elétricos aparecem diariamente nas mais diferentes formas, como pilhas domésticas, baterias de automóveis e também no interior das grandes usinas geradoras de eletricidade

Todo dispositivo cuja finalidade é produzir energia elétrica à custa de energia mecânica constitui uma máquina geradora de energia elétrica

Nas aplicações industriais a energia elétrica provém quase exclusivamente de geradores mecânicos cujo princípio é o fenômeno da indução eletromagnética, os geradores mecânicos de corrente alternante são também denominados alternadores; os geradores mecânicos de corrente contínua são também denominados dínamos.

Numa máquina elétrica (seja gerador ou motor), distinguem-se essencialmente duas partes, a saber: o estator, conjunto de órgãos ligados rigidamente à carcaça e o rotor, sistema rígido que gira em torno de um eixo apoiado em mancais fixos na carcaça. Sob ponto dê vista funcional distinguem-se o indutor, que produz o campo magnético, e o induzido que engendra a corrente induzida. No dínamo o rotor é o induzido e o estator é o indutor; nos alternador dá-se geralmente o contrario.

Um gerador possui dois terminais denominados polos:

Polo negativo corresponde ao terminal de menor potencial elétrico.

Polo positivo corresponde ao terminal de maior potencial elétrico.

Quando colocado em um circuito, um gerador elétrico fornece energia potencial elétrica para as cargas, que entram em movimento, saindo do polo negativo para o polo positivo.

Transformador

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É um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, transformando tensões, correntes e ou de modificar os valores das Impedância elétrica de um circuito elétrico. Trata-se de um dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz.

O transformador consiste de duas ou mais bobinas ou enrolamentos e um "caminho", ou circuito magnético, que "acopla" essas bobinas. Há uma variedade de transformadores com diferentes tipos de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princípio de indução eletromagnética.

No caso dos transformadores de dois enrolamentos, é comum se denominá-los como enrolamento primário e secundário, existem transformadores de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado de terciário. Existe também um tipo de transformador denominado Autotransformador, no qual o enrolamento secundário possui uma conexão elétrica com o enrolamento do primário.

Transformadores de potência são destinados primariamente à transformação da tensão e das correntes operando com altos valores de potência, de forma a elevar o valor da tensão e consequentemente reduzir o valor da corrente. Este procedimento é utilizado pois ao se reduzir os valores das correntes, reduz-se as perdas por efeito Joule nos condutores. O transformador é constituído de um núcleo de material ferromagnético, como aço, a fim de produzir um caminho de baixa relutância para o fluxo gerado.

bibliografia

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/caecc.php

http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_T02.asp

http://www.brasilescola.com/fisica/geradores-eletricos-forca-eletromotriz.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki

http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/01/artigo3/conceitos.html

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