AULAS UNIDADE 1 MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS (MAE) Prof. Ademir Nied

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1 Universidade do Estado de Santa Catarina Departamento de Engenharia Elétrica Curso de Graduação em Engenharia Elétrica AULAS UNIDADE 1 MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS (MAE) Prof. Ademir Nied ademir.nied@udesc.br

2 Unidade 1 - Introdução às Máquinas Elétricas Rotativas Conceitos preliminares Introdução às máquinas CA e CC Força Magnetomotriz (FMM) de enrolamentos concentrados e de enrolamentos distribuídos Força Eletromotriz (FEM) (tensão) induzida em enrolamentos concentrados e em enrolamentos distribuídos Torque eletromagnético Perdas 2

3 Motores c.a.: Monofásicos Indução Rotor gaiola Fase dividida Capacitor de partida Capacitor permanente Capacitor de 2 valores Pólos sombreados Rotor bobinado Repulsão Síncronos Histerese Relutância Trifásicos Indução Rotor gaiola Rotor bobinado Síncronos Imã permanente Pólos salientes Pólos lisos Universais Motores c.c.: Excitação independente Excitação série Excitação composta (aditiva/subtrativa) Imã permanente 3

4 Máquinas Síncronas As máquinas síncronas polifásicas compõe-se, essencialmente, de um induzido com enrolamento polifásico, distribuído em ranhuras, excitado com correntes polifásicas e de um indutor com enrolamento que pode ser concentrado em uma única bobina, ou também distribuído, e excitado com corrente contínua 4

5 Máquinas Síncronas Fig. 1: Corte esquemático de uma máquina síncrona: a) de induzido fixo e indutor rotativo; b) de induzido rotativo 5

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7 Fig. 2 - Diagrama esquemático de um gerador síncrono, pólos salientes, monofásico, dois pólos 7

8 Fig. 3 - a) Distribuição espacial da densidade de fluxo; b) Onda correspondente da tensão gerada 8

9 Fig. 4 - Diagrama esquemático de um gerador síncrono, de pólos salientes, monofásico, quatro pólos 9

10 Fig. 5 - Distribuição espacial da densidade de fluxo do gerador síncrono de quatro pólos 10

11 Fig. 6 - Enrolamento de campo de um gerador síncrono, de dois pólos lisos (ou cilíndricos) 11

12 Fig. 7 - Diagrama esquemático de geradores trifásicos: a) dois pólos, um enrolamento por fase b) quatro pólos, dois enrolamentos por fase c) conexão estrela dos enrolamentos 12

13 Máquinas Assíncronas A diferença fundamental entre a máquina síncrona e assíncrona polifásica, é que esta última possui, tanto no estator quanto no rotor, enrolamentos polifásicos excitados com correntes polifásicas, mesmo que numa das partes essas correntes sejam conseguidas por indução da outra parte. O caso mais comum é o enrolamento do estator ligado a uma fonte de tensão trifásica e o rotor excitado por indução do estator. É comum denominarem-se as partes (estator e rotor) de primário e secundário, por analogia com os transformadores (transformador de rotor girante) 13

14 Máquinas Assíncronas Fig. 8 - Corte esquemático de um motor assíncrono de rotor bobinado: a) estator; b) rotor 14

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16 Fig. 9 - Curva característica da rotação (porcentagem) versus torque do motor de indução 16

17 Máquinas de Corrente Contínua As máquinas de corrente contínua, motores ou geradores, compõe-se, na grande maioria, de um indutor de pólos salientes, fixo à carcaça (estator) e um induzido rotativo semelhante ao indutor das máquinas síncronas de pólos salientes fixos e induzido rotativo 17

18 Máquinas de Corrente Contínua Fig Cortes esquemáticos de uma máquina de corrente contínua de 4 pólos: a) Corte transversal; b) Corte longitudinal 18

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20 Fig Gerador CC elementar com comutador 20

21 Fig a) Distribuição espacial da densidade de fluxo no entreferro de uma máquina elementar CC; b) Onda da tensão entre as escovas 21

22 Caracterização dos dados nominais: nome e/ou marca do fabricante; modelo atribuído pelo fabricante; número de série e/ou código da data de fabricação; denominação principal do equipamento (ex.:"motor de indução"); número de fases; designação da carcaça da máquina, conforme norma utilizada; grau de proteção proporcionado pelo invólucro (IP-XX); classificação térmica (isolação); regime de serviço; potência nominal; tensão(ões) nominal(ais) (diagrama de ligações para máquinas de corrente alternada); frequência nominal (para máquinas de corrente alternada); velocidade de rotação nominal; fator de potência nominal (para máquinas de corrente alternada); categoria (para máquinas de corrente alternada); fator de serviço. 22