Unidade 1 Unidade 1

PROCESSOS DE PROCESSOS DE CONVERSÃO DE CONVERSÃO DE

ENERGIA ELÉTRICAENERGIA ELÉTRICA

Introdução à CONVERSÃO Introdução à CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ELETROMECÂNICA DE

ENERGIAENERGIAEstuda os princípios e Estuda os princípios e

processos de conversão de processos de conversão de energia elétrica emenergia elétrica em

mecânica e vice-versa.mecânica e vice-versa.

Desenvolve meios para a obtenção dos modelos dos

transdutoreseletromecânicos.

São estudados os processos de São estudados os processos de conversão de energia elétrica em conversão de energia elétrica em

mecânica e vice-versa. mecânica e vice-versa.

Essa conversão ocorre em dispositivos de

força (motores e geradores) e nos

dispositivos de posição(microfones, alto-falantes, relês, etc)

os transdutores os transdutores eletromecânicoseletromecânicos

De uma maneira geral De uma maneira geral apresentam três partes:apresentam três partes:

parte elétrica;parte elétrica;

parte mecânica; eparte mecânica; e

parte eletromecânica.parte eletromecânica.

A energia é convertida para A energia é convertida para forma elétrica devido a:forma elétrica devido a:

facilidade de transmissão,⇒ facilidade de transmissão,⇒ facilidade de Processamento⇒ facilidade de Processamento⇒

A conversão eletromecânica envolve a troca de A conversão eletromecânica envolve a troca de energia entre um sistema mecânico e umenergia entre um sistema mecânico e um

sistema elétrico através de um campo de acoplamento, sistema elétrico através de um campo de acoplamento, que pode ser de origem elétricaque pode ser de origem elétrica

ou magnética.ou magnética.

A conversão eletromecânicaA conversão eletromecânica

Processo que realiza-se através do campoProcesso que realiza-se através do campo

elétrico ou magnético de um dispositivo de conversão, elétrico ou magnético de um dispositivo de conversão, como agente intermediário. Estecomo agente intermediário. Este

processo é essencialmente reversível, exceto por uma processo é essencialmente reversível, exceto por uma pequena quantidade de energiapequena quantidade de energia

que se perde em aquecimento.que se perde em aquecimento.

TRANSDUTORESTRANSDUTORES

– – dispositivos que tomam uma forma dispositivos que tomam uma forma de energia e ade energia e a

convertem em outra. Ex.: geradores, convertem em outra. Ex.: geradores, eletroímãs, alto-falantes, microfones, eletroímãs, alto-falantes, microfones,

vibradores,vibradores,

etc.etc.

Os dispositivos que realizam a conversão de energia também podem ser classificados, segundo o número de campos envolvidos, em:

A)Dispositivos de excitação única desenvolvem forças de impulso não controladas. Ex.: relés, solenóides, atuadores diversos.

B) Dispositivos de 2 ou mais caminhos de excitação – desenvolvem forças proporcionais a sinais elétricos e sinais proporcionais às forças evelocidades.

DIVISÃO DOS DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE DISPOSITIVOS DE

CONVERSÃO DE ACORDOCONVERSÃO DE ACORDOCOM A FUNÇÃOCOM A FUNÇÃO

DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DE ACORDODE ACORDO

COM A FUNÇÃOCOM A FUNÇÃO

A- Dispositivos para medição e controle (transdutores): Dispositivos de 2 oumais caminhos de excitação. Desenvolvem forças proporcionais a sinais elétricos esinais proporcionais à forças e velocidades. Geralmente funcionam em condiçõeslineares (saída proporcional a entrada), com sinais relativamente pequenos.Ex: Motores de conjugado, microfones, fonocaptadores, alto-falantes

.B- Dispositivos que produzem força: Desenvolvem forças de impulso nãocontroladas.Ex: Atuadores à solenóides, relés, eletroímãs..

DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DE ACORDODE ACORDO

COM A FUNÇÃOCOM A FUNÇÃO

C- Dispositivos para contínua conversão de energia: Dispositivos de potência.Ex: Motores e geradores

DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DE ACORDODE ACORDO

COM A FUNÇÃOCOM A FUNÇÃO

Obs.:1. Ímãs permanentes - freqüentemente usados como um dos caminhos deexcitação.

2. Em muitos dispositivos – um caminho de excitação estabelece o nível decampo elétrico ou magnético.O outro caminho trabalha com sinais. Ex.: altofalantes,motores de conjugado, tacômetros e captadores.

3. Nos dispositivos de potência – realiza-se a conversão contínua daenergia. Ex.: motores e geradores.

1.1 BALANÇO DE ENERGIA1.1 BALANÇO DE ENERGIA

A conversão eletromecânica de A conversão eletromecânica de energia envolve 04 formas de energia envolve 04 formas de energia:energia:

1- Elétrica; 1- Elétrica; 2- Mecânica; 2- Mecânica; 3- Magnética; 3- Magnética; 4- Calor.4- Calor.

As leis que determinam as As leis que determinam as relações características do relações características do acoplamento eletromecânico são:acoplamento eletromecânico são:

1- Princípio da conservação de 1- Princípio da conservação de energia;energia;2- Leis do campo elétrico e 2- Leis do campo elétrico e magnético;magnético;3- Leis dos circuitos elétricos;3- Leis dos circuitos elétricos;4- Leis de Newton da mecânica.4- Leis de Newton da mecânica.

O balanço de energia segue o Princípio da conservação de energia e é aplicável a todos os dispositivos de conversão de energia.

CAUSAS DA CONVERSÃO CAUSAS DA CONVERSÃO IRREVERSÍVEL DA IRREVERSÍVEL DA

ENERGIA EM CALORENERGIA EM CALOR

1. Passagem da corrente nas resistências elétricas.

2. Energia mecânica absorvida no atrito e ventilação é convertida em calor.

3. Energia absorvida pelo campo de acoplamento, convertida em calor,

como perda magnética no núcleo (no acoplamento magnético) ou perda dielétrica (no acoplamento elétrico).

CAUSAS DA CONVERSÃO IRREVERSÍVEL DA ENERGIA EM CALOR

BALANÇO DE ENERGIA BALANÇO DE ENERGIA COM AS PERDAS COM AS PERDAS

AGRUPADASAGRUPADAS

Agrupando-se as perdas de energia dos sistemas elétrico, mecânico e

campo de acoplamento com os respectivos termos correspondentes,

obtem-se um balanço de energia modificado, que é visto na figura a

seguir

BALANÇO DE ENERGIA BALANÇO DE ENERGIA COM AS PERDAS COM AS PERDAS

AGRUPADASAGRUPADAS