Geração de Corrente Alternada

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1 Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina Gerência Educacional de Eletrônica Fundamentos de Eletricidade Geração de Corrente Alternada Clóvis Antônio Petry, professor. Florianópolis, novembro de 2006.

2 Bibliografia Agradecemos ao Prof. Fernando L. R. Mussoi pela permissão de usar sua apostila para as aulas de Fundamentos de Eletricidade.

3 Nesta aula Seqüência de conteúdos: 1. Revisão dos pontos principais da aula de eletromagnetismo; 2. Geração de corrente alternada: Indução eletromagnética; Princípio de funcionamento do gerador de CA; Tensão e freqüência do gerador; Geradores de corrente alternada.

4 Parte 1 Revisão Eletromagnetismo

5 Campo magnético Definição: Define-se como campo magnético como toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou de um imã. Linhas de indução (ou de força) Campo magnético uniforme: Vetor B tem mesmas direção, sentido e intensidade.

6 Campo magnético Vetor indução magnética: Caracteriza cada ponto do campo magnético. Também chamado de vetor campo magnético. ur B Unidade de medida: Tesla [T] B = μ H B intensidade do vetor indução magnética, em tesla [T] H intensidade de campo magnético, em ampères espira/metro [Ae/m] μ permeabilidade magnética do meio em tesla mestro/ampères espira [Tm/Ae]

7 Campo magnético de uma espira circular Lei de Biot-Savart - A direção do vetor indução é perpendicular à corrente i; - Intensidade determinada por: Δ B = μo i ΔL sen 2 4π r α ( ) μo = 4π 10 N / A 7 2

8 Campo magnético de uma bobina B = N μo L i

9 Campo magnético de um condutor reto Caracterização do campo magnético Campo gerado Vista superior Vista lateral

10 Força a magnética sobre uma carga móvelm F = B q v sen θ ( ) F força magnética agente na carga, em newtons [N] B indução magnética, [T] q valor da carga elétrica, em coulombs [C] v velocidade da carga elétrica em [m/s]

11 Força a magnética sobre uma carga móvelm Regra da mão direita

12 Força a magnética sobre uma carga móvelm

13 Corrente induzida Para se obter corrente induzida num condutor, é importante o movimento relativo entre o circuito e o campo magnético. Necessidade do movimento relativo

14 Fluxo magnético Definição: Quantidade de linhas de indução que atravessam a área A de uma espira imersa num campo magnético de indução B. φ = B A cos( θ ) Ф fluxo magnético, em weber [Wb] B indução magnética, em tesla [T] A área da superfície atravessada pelas linhas de indução, em [m 2 ]

15 Indução eletromagnética tica Toda vez que o fluxo magnético através de um circuito varia, surge, neste circuito, uma fem induzida. Fem força eletromotriz. I variação de B; II variação de Ф; III variação de B; IV variação de A.

16 Lei de Lenz O sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se à causa que lhe deu origem. Sentido da corrente induzida

17 Lei de Faraday-Neumann A fem induzida média em um circuito é igual ao quociente da variação do fluxo magnético pelo intervalo de tempo em que ocorre, com sinal trocado. e m Δφ = Δ t e m é a fem induzida, [V] Ф variação no fluxo magnético, [Wb] t intervalo de tempo em que ocorre a variação, [s]

18 Auto-Indu Indução φ = a L i Ф a é o fluxo auto-induzido através da espira, [Wb] i corrente elétrica que percorre a espira, [A] L coeficiente que depende da configuração do circuito e do meio, chamado de indutância e medido em Henrys [H].

19 Auto-Indu Indução e a Δφa = Δ φ a = L Δi (L é uma constante) Δ t Δi = Δ ea L t Circuito e corrente resultante e a fem auto-induzida, [V] L indutância do circuito, [H] i variação da corrente elétrica, [A] t intervalo de tempo em que ocorre a variação, [s]

20 Parte 2 Geração de Corrente Alternada

21 Tensão e corrente alternadas senoidais

22 Indução eletromagnética tica Lei de Faraday-Neumann: Lei de Lenz:

23 Indução eletromagnética tica

24 Indução eletromagnética tica Movimento de um condutor dentro de um campo magnético Influência da direção do movimento do condutor ou a polaridade do campo Influência do ângulo do condutor em relação às linhas de força

25 Princípio de Funcionamento do Gerador de CA Gerador de corrente alternada elementar:

26 Princípio de Funcionamento do Gerador de CA

27 Princípio de Funcionamento do Gerador de CA

28 Princípio de Funcionamento do Gerador de CA Síntese da geração de uma onda senoidal:

29 Princípio de Funcionamento do Gerador de CA Gráfico da corrente produzida pelo gerador:

30 Tensão e Freqüência do Gerador Para um gerador de dois pólos: Para um gerador de p pólos:

31 Tensão e Freqüência do Gerador Freqüência da corrente gerada:

32 Tensão e Freqüência do Gerador Influência do número de pólos do gerador na freqüência da tensão gerada.

33 Tensão e Freqüência do Gerador Símbolos de fontes de tensão e corrente alternadas senoidais:

34 Geradores de Corrente Alternada

35 Geradores de Corrente Alternada Gerador de corrente alternada de pólos girantes e armadura estacionária:

36 Geradores de Corrente Alternada Armadura do estator de um gerador de CA:

37 Geradores de Corrente Alternada Turbina hidráulica acionando o gerador:

38 Geradores de Corrente Alternada

39 Próximo assunto Parâmetros da Forma de Onda da Tensão e da Corrente Alternada Senoidal

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