Aula 06 - Indutores. Introdução ELETROTÉCNICA. Introdução ELETROTÉCNICA. Introdução ELETROTÉCNICA 08/02/2014
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- Diana Felgueiras Brunelli
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1 08/0/04 Aula 06 - es Eletrotécnica Quando uma corrente passa por um condutor, cria um campo magnético ao seu redor. Quando a corrente para de fluir, o campo desaparece. Entretanto, tanto a criação como o colapso deste campo não são instantâneos, e a sua criação "segura" a passagem da corrente assim como seu colapso "tenta manter" o fluxo de elétrons. Este fenômeno se chama indutância. A analogia hidráulica de um indutor é mostrada na figura abaixo. A figura mostra um tubo em que uma hélice absorve energia do fluxo de água quando sua intensidade aumenta, transferindo esta energia para um volante (campo magnético). Quando o fluxo diminui, a hélice, usando a energia estocada no volante, se opõe a esta redução, tentando manter o fluxo com sua intensidade anterior. 3 4
2 08/0/04 Note que estas interações somente ocorrem quando a intensidade da corrente está variando. Um é uma bobina de um fio enrolado em forma de espiral, em torno de um núcleo. O material do núcleo poder ser magnético ou ar. No modelo hidráulico, quando o fluxo é constante, a hélice gira na velocidade exata que nem se opõe nem empurra a água. 5 6 Quando se precisa intensificar estas propriedades do condutor, enrola-se o fio condutor em uma espiral de modo que os campos magnético se somem, intensificando o efeito de indução. Como o campo magnético flui com mais facilidade em materiais ferromagnéticos, a proximidade destes materiais ao condutor concentra o fluxo magnético, e este pode estocar muito mais energia, aumentando a indutância. É como se o volante do nosso modelo hidráulico aumentasse de tamanho e massa. 7 8
3 08/0/04 Unidade de Medida e Símbolo A construção usual dos indutores consiste em um fio condutor enrolado ao redor de um núcleo de material magnético. Os núcleos mais utilizados são os de metais ferrosos, por serem muito baratos. Podem criar um campo magnético até vezes mais intenso do que o de um núcleo de ar. Unidade de indutância é o Henry ( H ), sendo que os valores de indutores estão na faixa de mh e µh. Nos diagramas de circuitos elétricos o indutor é representado pelo seguinte símbolo: 9 0 A relação entre o fluxo magnético total e o fluxo individual de um conjunto de N espiras (N voltas) é: Fluxo magnético total - Fluxo magnético de uma espira Número de espiras Em um indutor com indutância L temos: Fluxo magnético total Indutância do indutor Corrente do indutor 3
4 08/0/04 Em um indutor com indutância L temos: Em um indutor com indutância L temos: Fluxo magnético total Tensão do indutor Corrente do indutor Indutância Tensão do indutor Corrente do indutor Corrente no indutor Tensão do Indutância 3 4 ENERGIA ARMAZENADA Associação Série de es Cálculo da indutância equivalente: L Energia armazenada em J L Indutância Corrente do 5 6 4
5 08/0/04 Associação Paralela de es Tipos de indutores Cálculo da indutância equivalente: Os indutores podem ser fixos ou variáveis. Os indutores fixos são construídos com fio esmaltado, enrolado ao redor de um núcleo que pode ser de ar, de ferro-silício ou de ferrite. Ferrite é um composto cerâmico de óxidos metálicos. 7 8 Tipos de indutores Tipos de indutores O indutor com núcleo de ar é simplesmente constituído pelo enrolamento do próprio fio e apresenta baixos valores de indutância. Os de ferro-silício e de ferrite proporcionam valores mais elevados de indutância. Os indutores variáveis consistem num dispositivo onde o núcleo é móvel, podendo o valor da indutância ser ajustado dentro de uma faixa especificada
6 08/0/04 INDUTÂNCIA MÚTUA TRANSFORMADOR A indutância mútua ocorre quando vários enrolamentos ou bobinas de fio condutor têm um fluxo de indução magnética em comum. O transformador é constituído de dois embobinamentos (primário e secundário) e de um núcleo ferroso que concentra o fluxo magnético. Núcleo Um dispositivo com indutância mútua entre várias bobinas é designado por transformador. Primário Secundário TRANSFORMADOR Relações num Transformador Ao aplicarmos ao primário do transformador um sinal variável no tempo, este produzirá um fluxo magnético variável, que por sua vez irá induzir uma tensão no secundário, cuja amplitude poderá ser maior, menor ou igual (transformador de desacoplamento) ao sinal aplicado, dependendo unicamente da relação de espiras (transformador ideal). V = tensão I = corrente N = número de espiras = primário = secundário 3 4 6
7 08/0/04 Transformador Elevador de Tensão Transformador Abaixador de Tensão 5 6 Imagens de Transformadores FIM Eletrotécnica Aula 06 - es 7 8 7
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