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Page 1: Trabalho Eletricidade

Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Felipe Oliveira de Morais

Fernando Dutra Silva

Lista de Exercícios I

Uberaba

2015

Page 2: Trabalho Eletricidade

Felipe Oliveira de Morais

Fernando Dutra Silva

Lista de Exercícios I

Relatório técnico-científico apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina de Eletricidade Aplicada à Engenharia, da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Professor Dr. Fabrício Augusto Matheus Moura

Uberaba

2015

Page 3: Trabalho Eletricidade

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1

1.1 CAPÍTULO 1: A NATUREZA DA ELETRICIDADE ......................................... 1

1.1.1 ESTRUTURA DO ÁTOMO ...................................................................... 1

1.1.2 O COULOMB ........................................................................................... 1

1.1.3 DIFERENÇA DE POTENCIAL ................................................................. 1

1.1.4 CORRENTE ELÉTRICA .......................................................................... 2

1.1.5 FLUXO DE CORRENTE .......................................................................... 2

1.1.6 Fontes de eletricidade ............................................................................. 2

1.2 CAPÍTULO 2: PADRÕES ELÉTRICOS E CONVENÇÕES ............................ 2

1.2.1 UNIDADES .............................................................................................. 2

1.2.2 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO .................................................................. 2

1.3 CAPÍTULO 3: LEI DE OHM E POTÊNCIA ..................................................... 3

1.3.1 CIRCUITO ELÉTRICO ............................................................................ 3

1.3.2 RESISTÊNCIA ......................................................................................... 3

1.3.3 RESISTORES FIXOS .............................................................................. 3

1.3.4 RESISTORES VARIÁVEIS ...................................................................... 3

1.3.5 LEI DE OHM ............................................................................................ 3

1.3.6 POTÊNCIA ELÉTRICA ............................................................................ 4

1.3.7 CAVALO VAPOR ..................................................................................... 4

1.3.8 ENERGIA LIBERADA .............................................................................. 4

1.4 CAPÍTULO 4: CIRCUITOS SÉRIE DE CORRENTE CONTÍNUA .................. 4

1.4.1 TENSÃO, CORRENTE E RESISTÊNCIA EM CIRCUITOS EM SÉRIE ... 4

1.4.2 POLARIDADE E QUEDAS DE TENSÃO ................................................ 5

1.4.3 CONDUTORES ....................................................................................... 5

1.4.4 POTÊNCIA TOTAL EM UM CIRCUITO EM SÉRIE ................................. 5

1.5 CAPÍTULO 5: CIRCUITOS PARARELO DE CORRENTE CONTÍNUA.......... 5

1.5.1 TENSÃO E CORRENTE EM UM CIRCUITO PARALELO ...................... 5

1.5.2 RESISTÊNCIA EM PARALELO............................................................... 6

1.5.3 CIRCUITO ABERTO E CURTO-CIRCUITO ............................................ 6

1.5.4 DIVISÃO DA CORRENTE EM DOIS RAMOS PARALELOS ................... 6

1.5.5 A POTÊNCIA EM CIRCUITOS PARALELOS .......................................... 6

1.6 CAPÍTULO 6: BATERIAS ............................................................................... 7

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1.6.1 A PILHA VOLTAICA ................................................................................ 7

1.6.2 PILHAS EM SÉRIE E EM PARALELO .................................................... 7

1.6.3 PILHAS PRIMARIAS E SECUNDARIAS ................................................. 7

1.6.4 CARACTERÍSTICAS DAS BATERIAS .................................................... 7

1.7 CAPÍTULO 7: LEIS DE KIRCHHOFF ............................................................. 8

1.7.1 LEI DE KIRCHHOFF PARA TENSÃO (LKT) ........................................... 8

1.7.2 LEI DE KIRCHHOFF PARA CORRENTE (LKC) ..................................... 9

1.7.3 AS CORRENTES NAS MALHAS ............................................................ 9

1.7.4 TENSÕES NOS NÓS .............................................................................. 9

1.8 CAPÍTULO 8: CÁLCULO DE REDES ............................................................ 9

1.8.1 REDES EM Y E EM DELTA .................................................................... 9

1.8.2 SUPERPOSIÇÃO .................................................................................. 10

1.8.3 TEOREMA DE THEVENIN .................................................................... 10

1.8.4 TEOREMA DE NORTON ...................................................................... 11

1.8.5 TRANSFERÊNCIA MÁXIMA DE POTÊNCIA ........................................ 11

1.9 CAPÍTULO 10: GERADORES E MOTERES DE CORRENTE CONTÍNUA . 11

1.9.1 MOTORES E GERADORES ................................................................. 11

1.9.2 COMPONENTES ................................................................................... 11

1.9.3 GERADOR CC SIMPLES ...................................................................... 12

1.9.4 ENROLAMENTOS DA ARMADURA ..................................................... 13

1.9.5 EXCITAÇÃO DO CAMPO ..................................................................... 13

1.9.6 PERDAS E EFICIÊNCIA DE UMA MÁQUINA CC ................................. 13

1.9.7 MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA ................................................... 14

1.9.8 VELOCIDADE DE UM MOTOR ............................................................. 15

2 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 15

3 REFERÊNCIAS .................................................................................................. 16

4 ANEXOS ............................................................................................................. 16

Page 5: Trabalho Eletricidade

1

1 INTRODUÇÃO

1.1 CAPÍTULO 1: A NATUREZA DA ELETRICIDADE

1.1.1 ESTRUTURA DO ÁTOMO

Matéria é algo que possui massa e ocupa lugar no espaço e é constituída por

partículas pequenas chamadas átomos.

Pode ser classificada em: Elementos ou Compostos dependendo da

combinação dos átomos.

Os átomos são constituídos de partículas subatômicas; elétrons, prótons,

nêutrons.

Os elétrons situados na camada de externa são chamados de elétrons de

valência, ao se fornecer a certos materiais energia externa como calor, luz ou

energia elétrica, os elétrons adquirem energia. Isto pode fazer com que os elétrons

se desloquem para um nível de energia mais alto. Quando isso acorre, diz-se que o

átomo está num estado excitado.

Um átomo excitado é instável e dependendo da magnitude da energia

aplicada, o elétron pode abandonar o átomo.

O movimento de elétrons livre produz corrente elétrica em um condutor

metálico.

1.1.2 O COULOMB

A quantidade de carga elétrica que um corpo possui é determinada pela

diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que o corpo contém.

O símbolo que representa a quantidade de carga elétrica de um corpo é Q,

que é expresso numa unidade chamada de Coulomb.

1.1.3 DIFERENÇA DE POTENCIAL

A capacidade de uma carga realizar trabalho é chamada de potencial.

Quando uma carga for diferente da outra, haverá uma diferença de potencial entre

elas. O somatório das diferenças de potencial é chamado de Força eletromotriz.

A unidade de diferença de potencial é o volt (V). A diferença de potencial é

chamada de tensão.

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2

1.1.4 CORRENTE ELÉTRICA

Movimento ou fluxo de elétrons.

Para se produzir a corrente, os elétrons devem se deslocar pelo efeito de uma

diferença de potencial, a unidade de corrente é o Ampere (A).

1.1.5 FLUXO DE CORRENTE

O fluxo de convencional adotado é das cargas positivas para as negativas e

esse será o adotado na análise de circuitos elétricos.

1.1.6 Fontes de eletricidade

Alguns exemplos de fontes de eletricidade são:

- Bateria Química;

- Energia Térmica;

- Gerador elétrico;

- Conversão Magnetohidrodinâmica;

- Emissão termoiõnica;

- Pilhas Solares;

- Efeito Rizoelétrico;

- Efeito fotoelétrico;

- Termopares.

1.2 CAPÍTULO 2: PADRÕES ELÉTRICOS E CONVENÇÕES

1.2.1 UNIDADES

Em eletricidade usa-se o sistema métrico internacional de unidade conhecido

comumente por SI. As sete unidades básicas do SI são: comprimento, massa,

tempo, corrente elétrica, temperatura, intensidade luminosa, e quantidade de

matéria.

1.2.2 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

É uma forma abreviada de se desenhar o circuito elétrico, e os circuitos são

representados geralmente dessa forma.

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1.3 CAPÍTULO 3: LEI DE OHM E POTÊNCIA

1.3.1 CIRCUITO ELÉTRICO

Na prática o circuito elétrico consta de pelo menos quatro partes: (1) fonte

eletromotriz (fem), (2) condutores, (3) uma carga e (4) instrumentos de controle.

A fem é a bateria, os condutores são os fios que ligam as várias partes do

circuito e conduzem a corrente, o resistor é a carga e a chave é o dispositivo de

segurança (controle).

1.3.2 RESISTÊNCIA

É a oposição ao fluxo da corrente. Para se aumentar a resistência de um

circuito, são utilizados componentes elétricos chamados de resistores. A resistência

é medida em ohms e é representada pelo símbolo R nas equações.

Algumas aplicações frequentes dos resistores são: estabelecer o valor

adequado da tensão do circuito, limitar a corrente e constituir-se numa carga.

1.3.3 RESISTORES FIXOS

É aquele que possui um único valor de resistência que permanece constante

sob condições normais. Existem dois tipos: resistores de carbono e resistores de fio

enrolado.

1.3.4 RESISTORES VARIÁVEIS

São usados para variar ou mudar a quantidade de resistência de um circuito.

São chamados de potenciômetros ou reostatos.

Os potenciômetros geralmente possuem o elemento resistivo formado por

carbono, enquanto nos reostatos ele é constituído por fio enrolado.

1.3.5 LEI DE OHM

Define a relação entre a corrente, a tensão e a resistência.

𝑉 = 𝑅𝐼

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1.3.6 POTÊNCIA ELÉTRICA

A Potência elétrica P usada em qualquer parte do circuito é igual a corrente I

nessa parte multiplicada pela tensão V através dessa parte do circuito. A fórmula

para o cálculo da potência é:

𝑃 = 𝑉𝐼

Para evitar que o resistor se queime, a especificação de potência de qualquer

resistor usado num circuito deve ser o dobro da potência calculada.

1.3.7 CAVALO VAPOR

Um motor é um dispositivo que converte potência elétrica em potência

mecânica num eixo de rotação. Essa potência é medida em W ou KW, já a energia

liberada por um motor é medida em cavalo-vapor (hp). Um cavalo vapor é

equivalente a 746 W de potência elétrica.

1.3.8 ENERGIA LIBERADA

Energia e trabalho são praticamente a mesma coisa e são ambas expressas

nas mesmas unidades. Entretanto, a potência é diferente, por que ela leva em conta

o tempo gasto na realização do trabalho.

Sendo o watt a unidade de potência, um watt usado durante um segundo é

igual ao trabalho de um joule, ou um watt é um joule por segundo.

O quilowatt-hora (kWh) é uma unidade comumente usada para designar

grandes quantidade de energia elétrica ou trabalho. A quantidade de quilowatt-hora

é calculada fazendo-se o produto da potência em quilowatt pelo tempo em horas

durante o qual a potência foi utilizada.

1.4 CAPÍTULO 4: CIRCUITOS SÉRIE DE CORRENTE CONTÍNUA

1.4.1 TENSÃO, CORRENTE E RESISTÊNCIA EM CIRCUITOS EM SÉRIE

Um circuito série é aquele que permite somente um percurso para a

passagem da corrente, no circuito em série, a corrente I é a mesma em todos os

pontos do circuito, ou seja, a corrente é a referência no circuito em série.

O sinal é constante e invariável com o tempo em corrente contínua.

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Resistência é o elemento que se opõem a passagem da corrente e a

resistência equivalente do circuito, Rt, é a soma de todas as resistências.

A tensão total, Vt, é a soma de todas as tensões nos elementos.

Resistores podem também ser usados para gerar uma divisão de tensão em

que basta que sejam associados em série e com isso gerar um divisor resistivo.

1.4.2 POLARIDADE E QUEDAS DE TENSÃO

Uma corrente circulando através de uma resistência resulta em uma diferença

de potencial (ddp) entre seus terminais. Essa ddp é conhecida como “queda de

tensão”.

Sempre que a corrente passa por um elemento ocorre uma queda de tensão

(seta ao contrário da orientação da corrente) e essa queda acontece em qualquer

resistor percorrido por uma corrente elétrica.

.

1.4.3 CONDUTORES

Sua análise é importante considerando condutores utilizados para a

alimentação de equipamentos, pois dependendo da queda de tensão no condutor o

equipamento terá sua eficiência reduzida.

O valor da resistência de um condutor varia de acordo com a temperatura. A

equação que relaciona as duas grandezas é:

𝑅𝑡 = 𝑅0 + 𝑅0(𝛼𝛥𝑇)

1.4.4 POTÊNCIA TOTAL EM UM CIRCUITO EM SÉRIE

A potência total em um circuito em série pode ser calculada por:

𝑃𝑡 = 𝑉𝑡. 𝐼

1.5 CAPÍTULO 5: CIRCUITOS PARARELO DE CORRENTE CONTÍNUA

1.5.1 TENSÃO E CORRENTE EM UM CIRCUITO PARALELO

Circuito paralelo é aquele no qual dois ou mais componentes estão ligados à

mesma fonte de tensão. Com isso podemos verificar que a tensão é a referência do

circuito em paralelo.

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No circuito em paralelo existe mais de um caminho para a circulação de

corrente.

1.5.2 RESISTÊNCIA EM PARALELO

No circuito em paralelo é possível associar todas as resistências e obter uma

única equivalente.

O valor da resistência total (Rt) é calculada por:

1

𝑅𝑡=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅𝑛

1.5.3 CIRCUITO ABERTO E CURTO-CIRCUITO

O circuito aberto acontece quando há uma interrupção no circuito principal,

assim a corrente não chegará a nenhum dos ramos conectados em paralelo, mas

quando estiver aberto em algum dos ramos a corrente não chegará somente nesse

ramo.

Já o curto circuito é quando toda a corrente é desviada para o local do curto

pois ela tende a procurar o local menos resistivo para percorrer.

1.5.4 DIVISÃO DA CORRENTE EM DOIS RAMOS PARALELOS

Se for conhecida a corrente total e deseja-se obter as correntes nos ramos

em paralelo, pode-se utilizar as seguintes equações:

𝐼1 =𝑅2

𝑅1+𝑅2𝐼𝑡

𝐼2 = 𝑅1

𝑅1+𝑅2𝐼𝑡

1.5.5 A POTÊNCIA EM CIRCUITOS PARALELOS

Como a potência dissipada na resistência do ramo deve se originar da fonte

de tensão, a potência total é igual à soma dos valores individuais da potência em

cada ramo.

𝑃𝑡 = 𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃𝑛

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1.6 CAPÍTULO 6: BATERIAS

1.6.1 A PILHA VOLTAICA

A pilha voltaica química é constituída por uma combinação de materiais

usados para converter energia química em energia elétrica. Ela é formada por dois

eletrodos de metais ou compostos metálicos, diferentes entre si, e um eletrólito, que

é uma solução capaz de conduzir corrente elétrica.

1.6.2 PILHAS EM SÉRIE E EM PARALELO

Quando se associa várias pilhas em série a tensão total da bateria é igual à

soma da tensão em cada uma das pilhas separadamente. Para que as pilhas sejam

posicionadas em série o terminal positivo de uma pilha é ligado ao terminal negativo

da pilha seguinte. Portanto a corrente que passa através de uma bateria formada por

pilhas em série é a mesma que passa por uma única pilha.

Para se obter uma corrente maior, a bateria é formada por pilhas em paralelo.

Quando as pilhas estão dispostas em paralelo, todos os terminais positivos são

ligados juntos e todos os terminais negativos também estão ligados juntos pelo

mesmo fio. Ou seja, qualquer ponto do lado positivo pode ser considerado como um

terminal positivo da bateria, assim como qualquer ponto do lado negativo pode ser o

terminal negativo.

1.6.3 PILHAS PRIMARIAS E SECUNDARIAS

Pilhas primárias são aquelas que não podem ser recarregadas ou retornarem

às condições originais de funcionamento. Já as pilhas secundárias são as pilhas que

podem ser recarregadas, processo no qual os componentes químicos que produzem

a energia elétrica são restituídos às suas condições originais.

1.6.4 CARACTERÍSTICAS DAS BATERIAS

1.6.4.1 RESISTÊNCIA INTERNA

Uma bateria é um gerador de tensão cc. Todos os geradores têm uma

resistência interna. Como qualquer corrente na bateria deve fluir através da

resistência interna que está em série com a tensão gerada.

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1.6.4.2 PESO ESPECÍFICO

Peso específico de qualquer líquido é dado pela razão que compara o seu

peso com o peso de igual volume de água. Quanto mais alto o peso específico,

menor a resistência interna da pilha e mais alta a corrente de carga permitida. A

medida que a pilha se descarrega, a água formada dilui os componentes químicos, e

o peso específico diminui lentamente até a pilha poder ser considerada

descarregada.

1.6.4.3 CAPACIDADE

A capacidade de uma pilha é dada em ampères-hora (Ah). A capacidade de

uma bateria determina o tempo que ela funcionará com uma dada taxa de descarga.

A capacidade de uma pilha é a sua habilidade de liberar uma dada quantidade de

corrente para o circuito ao qual está ligada.

1.6.4.4 VIDA SEM USO

A vida sem uso de uma bateria é o período durante o qual a bateria pode ser

guardada sem perder mais que aproximadamente 10 por cento da sua capacidade

original. Recomenda-se manter a bateria em local frio e seco a fim de prolongar a

vida sem uso da bateria.

1.7 CAPÍTULO 7: LEIS DE KIRCHHOFF

1.7.1 LEI DE KIRCHHOFF PARA TENSÃO (LKT)

A Lei de Kirchhoff para tensão, ou lei das malhas, afirma que a tensão

aplicada a um circuito fechado é igual à soma das quedas de tensão naquele

circuito. Uma outra forma de enunciar a LKT, a soma algébrica das subidas ou

aumentos das quedas de tensão dever ser igual a zero. Uma fonte de tensão ou fem

é considerada como um aumento de tensão, uma tensão através de um resistor

consiste numa queda de tensão.

𝑉𝑎 = 𝑉1 + ⋯ + 𝑉𝑛

Onde Va é a tensão aplicada e V1 até Vn são as quedas de tensão.

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1.7.2 LEI DE KIRCHHOFF PARA CORRENTE (LKC)

A Lei de Kirchhoff para corrente, ou lei dos nós, afirma que a soma das

correntes que entraram numa junção é igual à soma das correntes que saem da

junção. Essa junção também é conhecida como nó.

Se consideramos que as correntes que entram numa junção como positivas e

as que saem da mesma junção como negativas, então a lei afirma que a soma

algébrica de todas as correntes que se encontram numa junção é zero.

∑ 𝐼 = 0

1.7.3 AS CORRENTES NAS MALHAS

As leis de Kirchhoff podem ser simplificadas através de um método que utiliza

as correntes nas malhas. Uma malha é um percurso fechado de um circuito.

Escolhido uma malha aplica-se a Lei de Kirchhoff para tensão ao longo do percurso

da malha. As equações resultantes determinam as correntes da malha que são

desconhecidas.

1.7.4 TENSÕES NOS NÓS

Um outro método para se resolver um circuito com correntes de malhas utiliza

as quedas de tensão, para determinar as correntes num dado nó. Utiliza-se de

equações nos nós para correntes, de forma a satisfazer a Lei de Kirchhoff para

corrente. Resolvendo as equações é possível calcular as tensões desconhecidas

nos nós.

1.8 CAPÍTULO 8: CÁLCULO DE REDES

1.8.1 REDES EM Y E EM DELTA

Uma rede é chamada de rede em T ou rede em Y em virtude da sua forma. Já

uma rede é chamada de rede em π ou em Δ também em virtude da sua forma.

Ao se analisar as redes é útil converter o tipo Y em Δ ou Δ em Y, para

simplificar a solução. As fórmulas para essas conversões são decorrentes das leis

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de Kirchhoff. Depois de serem aplicadas as fórmulas de conversão, uma rede é

equivalente à outra, porque possuem resistências equivalentes através de qualquer

um dos pares de terminais.

1.8.2 SUPERPOSIÇÃO

O teorema da superposição afirma que, numa rede com duas ou mais fontes,

a corrente ou a tensão para qualquer componente é a soma algébrica dos efeitos

produzidos por cada fonte atuando independentemente. A fim de se usar uma fonte

de cada vez, todas as outras fontes são retiradas do circuito. Ao se retirar uma fonte

de tensão, faz-se no seu lugar um curto-circuito.

A fim de se sobrepor correntes e tensões, todos os componentes precisam

ser lineares e bilaterais. Por linear entende-se que a corrente é proporcional à

tensão aplicada, isto é, a corrente e a tensão obedecem à Lei de Ohm. Então, as

correntes calculadas para diferentes fontes de tensão podem ser superpostas, isto é,

somando algebricamente. Por bilateral entende-se que a corrente deve ter o mesmo

valor nas polaridades opostas da fonte de tensão. Então os valores em sentidos

opostos da corrente podem ser somados algebricamente.

1.8.3 TEOREMA DE THEVENIN

O teorema de Thevenin consiste num método usado para transformar um

circuito complexo num circuito simples equivalente. O teorema de Thevenin afirma

que qualquer rede linear de fontes de tensão e resistências, se consideramos dois

pontos quaisquer da rede, podem ser substituídos por uma resistência equivalente

Rth em série com uma fonte equivalente Vth.

A polaridade de Vth é escolhida de modo a produzir uma corrente de A para B no

mesmo sentido que na rede original. Rth é a resistência Thevenin através dos

terminais A e B da rede com cada fonte de tensão interna curto-circuitada. Vth é a

tensão Thevenin que apareceria através dos terminais A e B com as fontes de

tensão no lugar e sem nenhuma carga ligada através de A e B.

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1.8.4 TEOREMA DE NORTON

O teorema de Norton é usado para simplificar uma rede em termos de

correntes em vez de tensões. Para análise de correntes, este teorema pode ser

usado para reduzir uma rede a um circuito simples em paralelo com uma fonte de

corrente, que fornece uma corrente de linha total que pode ser subdividida em ramos

paralelos.

O teorema de Norton afirma que qualquer rede ligada a dois terminais

quaisquer A e B podem ser substituídas por uma única fonte de corrente IN em

paralelo com uma única resistência RN. IN é igual a corrente de curto-circuito entre

esses dois terminais AB. RN é a resistência nos terminais A e B, olhando por trás, a

partir dos terminais A e B.

1.8.5 TRANSFERÊNCIA MÁXIMA DE POTÊNCIA

A potência máxima é fornecida pela fonte de tensão e recebida pelo resistor

de carga, se o valor do resistor de carga foi igual ao da resistência interna da fonte

de tensão.

1.9 CAPÍTULO 10: GERADORES E MOTERES DE CORRENTE CONTÍNUA

1.9.1 MOTORES E GERADORES

Um motor é uma máquina que converte energia elétrica em energia mecânica

de rotação. Os geradores, por sua vez, são máquinas que convertem energia

mecânica de rotação em energia elétrica. A energia mecânica pode ser fornecida por

uma queda de água, vapor, vento, gasolina ou óleo diesel por exemplo.

1.9.2 COMPONENTES

1.9.2.1 ARMADURA

Num motor, a armadura recebe a corrente proveniente de uma fonte elétrica

externa. Isto faz a armadura girar. Num gerador, a armadura gira por efeito de uma

força mecânica externa. A tensão gerada é então ligada a um circuito externo. Em

resumo, a armadura do motor recebe a corrente de um circuito externo, e a

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armadura do gerador libera corrente para um circuito externo. Como a armadura gira

ela também é chamada de rotor.

1.9.2.2 COMUTADOR

Uma máquina cc tem um comutador para converter a corrente alternada que

passa pela sua armadura e converter ela em corrente contínua liberada através dos

seus terminais. O comutador é constituído por segmentos de cobre com um par de

segmentos para cada enrolamento da armadura. Os segmentos são montados em

torno do eixo da armadura e são isolados do eixo e do ferro da armadura.

1.9.2.3 ESCOVAS

São conectores de grafita fixos, montados sobre as molas que permitem que

elas deslizem (ou “escovem”) sobre o comutador no eixo da armadura. Assim as

escovas servem de contato entre os enrolamentos da armadura e a caixa externa.

1.9.2.4 ENROLAMENTO DE CAMPO

Este eletroímã produz o fluxo interceptado pela armadura. Num motor, a

corrente para o campo é fornecida pela mesma fonte que alimenta a armadura. Num

gerador, a fonte de corrente de campo pode ser uma fonte separada, chamada de

excitador, ou proveniente da própria armadura.

1.9.3 GERADOR CC SIMPLES

O gerador cc mais simples é formado por um enrolamento de armadura

contendo uma única espira de fio. Este enrolamento de uma espira intercepta o

campo magnético para produzir a tensão. Se houver um circuito fechado, passará

uma corrente induzida pela bobina. À medida que armadura gira meia volta, os

contatos entre os segmentos do comutador e as escovas são invertidos. Em virtude

dessa ação de comutação, o lado da espira que está em contato com qualquer uma

das escovas está sempre interceptando o campo magnético no mesmo sentido.

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1.9.4 ENROLAMENTOS DA ARMADURA

As bobinas da armadura usadas em grandes máquinas cc são geralmente

enroladas na sua forma final antes de serem colocadas na armadura. As boninas

pré-fabricadas são colocadas entre as fendas do núcleo laminado da armadura.

Num gerador, a área onde nenhuma tensão pode ser induzida numa espira da

armadura é chamada de plano de comutação ou plano neutro. Este plano está à

meia distância entre os polos de campo norte e sul adjacentes. As escovas são

sempre colocadas de modo a produzir um curto-circuito entre as bobinas da

armadura que estão atravessando o plano neutro, e simultaneamente a saída é

retirada das outras bobinas.

1.9.5 EXCITAÇÃO DO CAMPO

Os geradores cc recebem seus nomes de acordo com o tipo de excitação de

campo utilizado. Quando o campo do gerador é fornecido ou “excitado” por uma

fonte cc separada, como por exemplo uma bateria, ele é chamado de gerador de

excitação separada. Quando o gerador fornece a sua própria excitação, ele é

chamado de auto excitado. Se seu campo estiver ligado em paralelo com o circuito

da armadura, o gerador é chamado de gerador em derivação. Quando o campo está

em série com a armadura, o gerador é chamado de gerador série. Se forem usados

os dois campos, derivação e série, o gerador é chamado de gerador composto. Os

geradores compostos podem ser ligados em derivação curta com o campo de

derivação paralelo somente com uma armadura, ou formando uma derivação longa,

com o campo de derivação em paralelo com a armadura e com o campo em série.

1.9.6 PERDAS E EFICIÊNCIA DE UMA MÁQUINA CC

As perdas estão presentes porque é consumida uma certa potência quando

se faz passar uma corrente através de uma resistência. À medida que armadura gira

no campo magnético, a fem induzida nas partes de ferro permitem a passagem de

corrente parasitas ou de Foucat, que aquecem o ferro representado assim um

desperdício de energia. As perdas por histerese ocorrem quando um material

magnético é magnetizado inicialmente num sentido e em seguida no sentido oposto.

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Outras perdas rotacionais são produzidas pelo atrito de rolamento no mancal, pelo

atrito das escovas apoiadas sobre o comutador e pelo atrito com o ar.

A eficiência é a razão entre a potência útil na saída e a potência total na

entrada.

𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 =𝑆𝑎í𝑑𝑎

𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

1.9.7 MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA

1.9.7.1 PRINCÍPIO DO MOTOR

Embora a construção mecânica de motores e geradores cc seja muito

parecida, as suas funções são diferentes. A função de um gerador é de gerar uma

tensão quando os condutores se deslocam através de um campo, enquanto um

motor serve para produzir esforço para a rotação, ou torque, para produzir rotação

mecânica.

1.9.7.2 SENTIDO DE ROTAÇÃO DA ARMADURA

Numa bobina retangular formada por uma única espira paralela a um campo

magnético o sentido da corrente no condutor da esquerda é para fora do papel

enquanto no condutor da direita é para dentro do papel. Portanto, o condutor da

esquerda tende a se deslocar para cima e o condutor da direita se deslocar para

baixo. As duas forças agem de modo a produzir um torque que faz a bobina girar no

sentido horário. Obtém-se bons resultados quando se usa um grande número de

bobinas. À medida que a armadura gira e os condutores se afastam de um polo

passando pelo plano neutro, a corrente muda de sentido nos condutores em virtude

da ação do comutador. Assim, os condutores sob um dado polo conduzem a

corrente no mesmo sentido em todos os instantes.

1.9.7.3 TORQUE

O torque produzido por um motor é proporcional à intensidade do campo

magnético e à corrente da armadura.

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1.9.8 VELOCIDADE DE UM MOTOR

A velocidade de um motor é dada pelo número de rotações do eixo com a

relação ao tempo e é expressa em unidades de rotação por minuto (rpm). Uma

redução no fluxo do campo provoca um acréscimo na sua velocidade. Ao contrário,

um aumento no fluxo do campo provoca uma diminuição na velocidade do motor.

Pelo fato de a velocidade do motor variar com a excitação do campo, costuma-se

empregar uma forma conveniente de se controlar a velocidade variando o fluxo do

campo através do ajuste da resistência no circuito do campo.

Se um motor puder manter uma velocidade praticamente constante para

diferentes cargas, diz-se que o motor apresenta boa regulação de velocidade. A

regulação é geralmente expressa na forma de porcentagem.

2 CONCLUSÃO

Após a leitura e estudo de todos os capítulos podemos nos conscientizar sobre a

importância da eletricidade e de que forma ela contribui para o conforto das muitas

práticas do dia a dia. Durante a leitura dos capítulos podemos aprender sobre a

natureza da eletricidade e de que forma foram padronizadas as formas de medida e

convenções dos efeitos elétricos. Observamos também as leis que regem o

comportamento de fenômenos que ocorrem dentro de circuitos e malhas elétricas.

Passamos pela montagem e características possíveis de arranjar um circuito e

maneiras para deixá-los mais simplificados a fim de conhecer, seja corrente ou a

tensão em determinados trechos de uma rede elétrica. Aprendemos a calcular redes

onde misturava-se vários componentes, além de estudarmos como baterias e

motores se comportam, partes internas e como elas transformam energia elétrica em

energia mecânica e vice-versa.

Page 20: Trabalho Eletricidade

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3 REFERÊNCIAS

GUSSOW, MILTON. Eletricidade Básica. 2ªed. São Paulo: Pearson Makron Books,

1997. ISBN: 85.346.0612-9.

4 ANEXOS


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