Fontes Alternativas De Energia

Etapa 1

Aula-tema: Conversão Eletromecânica de Energia. Matriz Energética Nacional.

Passo 1 (Individual)

Pesquisar sobre Conversão Eletromecânica de Energia. Essa pesquisa deverá abordar os seguintes aspectos:

1. Definição de Conversão Eletromecânica de Energia.

A conversão eletromecânica de energia estuda os princípios e processos de conversão de energia elétrica em mecânica e vice-versa e desenvolve meios para a obtenção dos modelos dos transdutores eletromecânicos.

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.

2. Classificação de dispositivos capazes de converter formas de energia.

Um conversor eletromecânico é um dispositivo capaz de converter energia elétrica em energia mecânica, ou seja, de produzir movimento à partir de correntes elétricas; quase sempre fazendo-o de forma a utilizar diretamente os efeitos associados ao magnetismo. A exemplo os motores certamente são conversores eletromecânicos. Há, além dos motores elétricos, outros conversores eletromecânicos mais simples, contudo também muito difundidos. Os tradicionais relés, e os alto-falantes, são exemplos típicos pertinentes ao caso.

Os transdutores são dispositivos que tomam uma forma de energia e a convertem em outra. Ex.: geradores, eletroímãs, alto-falantes, microfones, vibradores, etc.

Um transdutor pode ser dividido em três partes: elétrica, mecânica e eletromecânica propriamente dita.

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, solenoides, atuadores diversos.

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

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.

3. Formas de energias que podem ser convertidas.

A conversão eletromecânica de energia envolve 04 formas de energia: Energia Elétrica, Mecânica, Magnética e Calor.

As características de acoplamento eletromecânico envolvem as leis de princípio da conservação de energia, leis do campo elétrico e magnético, leis dos circuitos elétricos e 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. Este pode ser visto na figura 3.1.

4. Leis e princípios físicos envolvidos nessas transformações.

Um princípio geral, aplicável a todos os sistemas físicos nos quais massa não é criada nem destruída, é o “princípio da conservação de energia, que afirma: energia não é criada nem perdida, ela meramente muda de forma.” Este princípio, justamente com as leis de campos eletro magnéticos, de circuitos elétricos e, a mecânica Newtoniana, é um meio conveniente para determinar as relações características do acoplamento eletromecânico.

A conversão eletromecânica de energia envolve energia em quatro formas e, pela conservação da energia, leva à seguinte relação entre elas.

Ação motora:

Equação 2.1

Ação geradora:

Equação 2.2

Pode-se classificar, ou melhor, enumerar as perdas da seguinte forma:

a) Perdas elétricas – através da resistência dos enrolamentos (reqi2);

b) Perdas no acoplamento magnético – através do núcleo (Histerese e Foucaut);

c) Perdas Mecânicas – através dos atritos (mancais) e ventilação.

Outra representação do sistema anterior, pode ser obtido, levando-se em conta as perdas de energia de acordo com sua procedência, onde o primeiro membro da equação 2.1 é expresso em termos das correntes e tensões no circuito elétrico do dispositivo. A fig. 2.1 mostra essa configuração.

Figura 2.1

Considerando-se o sistema anterior operando como ação motora, o diferencial de energia da fonte elétrica no tempo dt é vf idt e, a perda de energia na resistência do dispositivo será reqi2dt.

A energia líquida de entrada será:

Equação 2.3:

E, pela Lei de Kirchhorff, tem-se:

Equação 2.4:

Substituindo-se 2.4 em 2.3, tem-se:

Equação 2.5:

Pode-se expressar a equação 2.5, levando-se em consideração a energia de acoplamento magnético mais a energia mecânica, da seguinte forma:

Suponha-se que o sistema seja ideal (sem perdas), então pode-se escrever:

Equação 2.6:

dWele = dWcmp+ dWmec

A equação 2.6 juntamente com as Leis de Faraday e a mecânica Newtoniana são a base fundamental para a análise dos dispositivos conversores de energia.

5. Custos de implementação

Para implantar uma política de utilização de energia solar e energia eólica não é preciso lei, decreto ou votação no legislativo. Basta a boa vontade das companhias de habitação, através dos órgãos que tem linhas de financiamento habitacional, para que em todo conjunto habitacional do país seja Análise de custo para implantação de um projeto elétrico residencial popular, utilizando