Londrina2013

RENATO RIBEIRO DA COSTA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS AUTOMAÇÃO INDÚTRIAL

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

Londrina2013

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

Trabalho de Automação apresentado à Universidade Norte do Paraná - UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção de média bimestral na disciplina de maquinas eletricas.

Orientador: Prof. Marcelo Rodrigues

RENATO RIBEIRO DA COSTA

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO............................................................................................................3

FUNDAMENTOS DA CONVERSÃO...........................................................................4

TORQUE ELETROMAGNÉTICO...............................................................................4

DISPOSITIVOSCONVERSORES (TRANSDUTORES)...............................................5

DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DE ACORDO COM A FUNÇÃO. 5

CONCLUSÃO...............................................................................................................

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REFERÊNCIAS............................................................................................................7

INTRODUÇÃO

Nenhuma energia pode ser criada ou destruída ela meramente

muda de forma, obedecendo assim o principio de conservação de energia. A

conversão eletromecânica envolve a troca de energia entre um sistema mecânico

e um sistema elétrico através de um campo de acoplamento, que pode ser de

origem elétrica ou magnética. A energia é convertida em forma elétrica pela sua

facilidade de processamento e transmissão, a mesma envolve rota de energia

entre um sistema mecânico e um sistema elétrico, este processo é reversível

exceto porem uma pequena perda no processo por aquecimento. Esta energia

existe em certa quantidade, e nunca será qualquer outra quantidade a mais, ou a

menos. Quando as pessoas falam, em relação ao mundo, que está “faltando

energia”, o que elas realmente querem dizer é que um determinado ‘tipo de

energia’ está em falta. Boa parte do trabalho realizado pelo mundo moderno, é

converter a energia química do carvão e óleo em energia cinética (movimento),

em outras formas de energia química (a dos fertilizantes), em energia térmica

(nas estruturas e habitações), e energia radiante (luz). O maior intento da

tecnologia é exatamente este: proporcionar mais energia disponível aos seres

humanos. Por estarmos mais interessado no processo de conversão

eletromecânico de energia deixaremos os detalhes para examinarmos mais

adiante.

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FUNDAMENTOS DA CONVERSÃO

Para Del Toro(1999), as bases fundamentais para entendermos os

processos de conversão são governadas pelas mesmas leis fundamentais tanto em

maquinas ca como em cc, assim sendo partindo dos mesmos princípios básicos

para produção de troque eletromagnético as equações finais irá apenas se

diferenciar, tanto para maquinas em ca ou cc na medida em que os detalhes

mecânicos se diferenciarem.

TORQUE ELETROMAGNÉTICO

Na mecânica as grandezas fundamentais são torque e velocidade, já

no sistema elétrico as grandezas análogas são tensão em corrente. O movimento do

motor elétrico é o resultado de uma corrente elétrica que ao percorrer um condutor

colocado em um campo elétrico, que os mesmos estão em uma estrutura que é livre

para girar resultando assim em torque eletromagnético que gera uma velocidade

angular sendo assim feito a conversão elétrica em mecânica (movimento).

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DISPOSITIVOS CONVERSORES (TRANSDUTORES )

Dispositivos que tomam uma forma de energia e converte-a em

outra são denominados transdutores. Ex: alto-falante, microfone, vibra dores, etc.

Um transdutor pode ser dividido em três partes: elétrica, mecânica e

eletromecânica propriamente dita, podendo ainda ser classificados pelos números

de campos envolvidos, seque:

1º dispositivos de excitação única – desenvolvem força de impulsos

não controlados. Ex: Solenóides e atuadores diversos.

2º Dispositivos de 2 ou mais caminhos de excitação – nestes a força

desenvolvida são proporcionais ao sinal elétrico e sinais proporcionais a força e

velocidade.

Obs.:

Ímãs permanentes - freqüentemente usados como um dos

caminhos de excitação.

Em muitos dispositivos – um caminho de excitação estabelece o

nível de campo elétrico ou magnético. O outro caminho trabalha com sinais. Ex.: alto

falantes, motores de conjugado, tacômetros e captadores.

Nos dispositivos de potência – realiza-se a conversão contínua da

energia. Ex.: motores e geradores.

DIVISÃO DOS DISPOSITIVOS DE CONVERSÃO DE ACORDO

COM A FUNÇÃO

Dispositivos para medição e controle (transdutores):

Dispositivos de 2 ou mais caminhos de excitação. Desenvolvem forças proporcionais

a sinais elétricos e sinais proporcionais a forças e velocidades. Geralmente

funcionam em condições lineares (saída proporcional a entrada), com sinais

relativamente pequenos. Ex: Motores de conjugado, microfones, fonocaptadores,

alto-falantes.

Dispositivos que produzem força: Desenvolvem forças de impulso

não controladas. Ex: Atuadores à solenóides, relés, eletroímãs.

Dispositivos para contínua conversão de energia: Dispositivos de

potência. Ex: Motores e geradores.

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A conversão eletromecânica de energia envolve 04 formas de

energia sendo, Elétrica, Mecânica, Magnética e Calor.

As leis que determinam as relações características do acoplamento

eletromecânico são:

1- Princípio da conservação de energia.

2- Leis do campo elétrico e magnético.

3- Leis dos circuitos elétricos.

A Lei de Ohm diz que a diferença de potencial entre dois pontos

de um resistor é proporcional à corrente elétrica que o percorre.

As Leis de Kirchhoff, Lei de Kirchhoff das Correntes e Lei de

Kirchhoff das tensões. A lei das correntes fala que: que em um nó, a soma das

correntes elétricas que entram é igual à soma das correntes que saem, ou seja, um

nó não acumula carga, já Lei de Kirchhoff das tensões diz: A soma algébrica das

tensões em um percurso fechado é nula. Ou seja, a soma de todas as tensões

geradas menos a soma de todas as tensões consumidas numa malha é igual a zero.

4- Leis de Newton da mecânica.

As leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que

chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por

Mecânica Newtoniana.

1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia. Quando estamos dentro de

um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a

mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a

impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a

velocidade vetorial é tangente a trajetória. Então, conclui-se que um corpo só altera

seu estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante

diferente se zero.

2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica Quando

aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que

elas não produzem aceleração igual. A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre

diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou

seja:

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3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação Quando uma

pessoa empurra um caixa com uma força F, podemos dizer que esta é uma força de

ação. Mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há outra força com

módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de

reação. Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:

"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe

uma força de reação."

FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA

É a reação que o campo de acoplamento produz sobre o circuito

elétrico para que possa absorver energia deste circuito. Em dispositivos

eletromagnéticos é a tensão induzida pelo campo magnético semelhante a um

reservatório de energia, fornece energia ao sistema de saída sendo reabastecido

através da reação do campo.

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CONCLUSÃO

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REFERÊNCIAS

TORO, Vicente Del. Fundamentos de Maquinas Elétricas. Rio de Janeiro: Editora LTC,1999.

FITZGERALD, A. Ernest; KINGSLEY, Charles Jr; UMAS, Stephen. Maquinas Elétricas. 6º Edição. Porto Alegre: Bookman, 2006.

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