As Máquinas Rotativas

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA

CAMPUS IRECÊ

TECNOLOGIA EM MANUTENÇÃO INDUSTRIAL

MÁQUINAS CC, SÍNCRONAS E DE INDUÇÃO

Jordana Barbosa de Oliveira Morais

Tainá Costa da Silva

Irecê - BA, 2022

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Jordana Barbosa de Oliveira Morais

Tainá Costa da Silva

Trabalho apresentado como requisito parcial para   obtenção de aprovação na matéria de Máquinas Elétricas, no curso de Tecnologia em manutenção industrial, no Instituto Federal de Educação, Tecnologia e Ciência da Bahia.

                                                                            Prof: Msc. Reginey Azevedo Barbosa

Irecê - BA, 2022

1. INTRODUÇÃO

     

As máquinas elétricas rotativas tem por função a conversão de energia mecânica em energia elétrica, ou vice-versa. Podem ser motores ou geradores elétricos que possuem um rotor e um estator, o primeiro como sendo a parte girante da máquina e o outro a parte em repouso.

Partindo desse princípio, este trabalho tem por objetivo apresentar alguns conceitos sobre as máquinas rotativas, abordando especificamente acerca das máquinas CC, de Indução e Síncronas.

1. DESENVOLVIMENTO  

     2.1. Máquinas CC

A máquina de corrente contínua pode funcionar tanto como motor, quanto como gerador, sendo baseada nos conceitos do eletromagnetismo, desenvolvidos por Michael Faraday. Em relação ao uso do gerador CC, é importante destacar que isso só acontece em situações específicas, já que em alguns casos se torna mais barato e menos espaçoso a utilização de um retificador de corrente alternada. [1]

Resumidamente, as máquinas CC tem a capacidade de converter a energia mecânica em energia elétrica CC e também motores que convertem a energia elétrica em energia mecânica. O motor de corrente contínua apresenta diversas vantagens, incluindo o controle de velocidade, o qual é bastante utilizado na fabricação de brinquedos, veículos, eletrodomésticos, etc. [2]

     Partes construtivas:

A máquina CC é composta de 4 partes principais: rotor ou armadura, estator ou enrolamento de campo, comutador e escovas:

• Rotor ou armadura: é formado por bobinas que geram o campo magnético para converter a energia e produzir o movimento, além disso é responsável também por abrigar o comutador e as escovas.
• Estator enrolamento de campo: também conhecido como a carcaça, é o elemento que cria o fluxo magnético que vai atravessar a armadura. Pode ser constituído por polos que recebem bobinas ou por um imã permanente.
• Comutador: é um anel mecânico fixado ao eixo, sua principal função é fazer com que a corrente fique circulando sempre no mesmo sentido da armadura.
• Escovas: na maioria das vezes são formadas de carvão, porém podem ser feitas de eletrografite, metal grafite, carvão grafite, etc. As escovas são responsáveis em fazer o contato elétrico entre as partes fixas e as girantes.

 Princípio de funcionamento:

O princípio de funcionamento de um motor de corrente contínua se baseia na atuação de forças eletromagnéticas sobre os condutores que estão inseridos dentro do campo magnético. Como já foi citado anteriormente, é importante destacar que o comutador inverte o sentido da corrente nas bobinas do rotor, fazendo com que o torque do motor esteja sempre no mesmo sentido. Como gerador, o comutador tem a função de inverter a polaridade nas bobinas da armadura, dessa forma, disponibiliza tensão CC nos seus terminais. Caso exista mais bobinas na armadura, essa tensão se torna mais suave, ou seja, com menos ondulações. [3]

O campo magnético é criado por um conjunto de polos de forma alternada, e dispostos no estator, o enrolamento que alimenta esses polos e que gera o campo também recebe o nome de enrolamento de campo, o qual é alimentado por uma corrente contínua criando um campo magnético constante ao longo do tempo. [1, 3]

Pode-se entender também o princípio de funcionamento de uma máquina CC levando em consideração as definições de atração e repulsão entre campos magnéticos, já que existe a interação desse campo criado pelas bobinas do campo com o campo criado pelas bobinas de armadura.

Ao se falar do princípio de funcionamento não se pode esquecer de outro componente importantíssimo, o comutador, cujo tem a função de transformar a tensão alternada em uma tensão continua. Esse elemento está conectado nas extremidades da armadura e nele são montadas as escovas que permanecem fixas no estator. [1, 4]

 Equações fundamentais:

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• Permite calcular a tensão gerada ou FCEM
  

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• Representa a velocidade angular da máquina

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• Conjugado desenvolvido

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• Equação do circuito elétrico

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     2.2 Máquinas Síncronas

As máquinas síncronas fazem parte do conjunto mais importante das máquinas elétricas, já que elas são responsáveis pela maior parte da produção da energia elétrica do mundo. São bastante utilizados por possuir um fator de potência regulável. [3]

De forma resumida, são máquinas formadas por um rotor no qual está montado o enrolamento indutor por onde passa a corrente contínua e cria o campo magnético, e por um estator que tem a função de converter a energia eletromecânica. [3, 5]

     Partes construtivas:

• Carcaça: sua principal função é suportar o estator. Possui um núcleo ferromagnético onde são distribuídos os enrolamentos do induzido.
• Rotor: estes podem ser de dois tipos, rotores de pólos salientes ou rotores de pólos lisos. O de pólos salientes é formado por um número elevado de pólos onde é instalado o enrolamento indutor. O de pólos lisos, por sua vez, possui um número reduzido de pólos e pode ser constituído do enrolamento de campo ou por enrolamento de excitação.
• Núcleo e enrolamento do induzido: a função do núcleo induzido é permitir uma indução magnética intensa. E o enrolamento induzido são formados por condutores, estes são isolados e distribuídos ao logo dos pólos.
• Estator: É constituído pela carcaça que funciona com um suporte mecânico do estator.
• Conjunto de escovas e anéis: são os responsáveis em fazer a ligação elétrica com o rotor.

    Tipos de fechamento elétrico:

• Ligação triângulo;
• Ligação estrela.

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     Princípio de funcionamento:

 

Na máquina síncrona, o rotor gira em velocidade constante e em regime permanente, criando um campo magnético girante que é resultado da interação das forças magnéticas. O conjunto de anéis e escovas alimentam o enrolamento de campo com a corrente continua, criando o fluxo magnético no entreferro. [3]