Atps Conversão Eletromecanica De Energia

Etapa 1

Passo 1

INTRODUÇÂO

O princípio da conservação de energia afirma que esta não é criada nem destruída, apenas muda de forma. Este princípio constitui uma ferramenta conveniente para determinar as características do acoplamento electromecânico. É também necessário ter em atenção as leis do campo elétrico e magnético, as leis dos circuitos elétricos e magnéticos, e a mecânica newtoniana.

Como as frequências e velocidades são relativamente baixas comparadas com a velocidade da luz, pode admitir-se a presença de regimes em que o campo é quase estacionário, sendo a radiação electromagnética desprezível.

Estuda os princípios e processos de conversão de energia elétrica em mecânica e vice-versa.

Desenvolvem meios para a obtenção dos modelos dos transdutores eletromecânicos.

A energia é convertida para forma elétrica devido a:

⇒ facilidade de transmissão,

⇒ facilidade de Processamento.

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.

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

Processo que se realiza através do campo elétrico ou magnético de um dispositivo de conversão, como agente intermediário. Este processo é essencialmente reversível, exceto por uma pequena quantidade de energia que se perde em aquecimento.

TRANSDUTORES – 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

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.

Obs.:

1. Ímãs permanentes - frequentemente usados como um dos caminhos de excitação.

2. 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.

3. 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.

A- Dispositivos para medição e controle (transdutores): Dispositivos de 2 ou mais caminhos de excitação. Desenvolvem forças proporcionais a sinais elétricos e sinais proporcionais à forças e velocidades. Geralmente funcionam em condições lineares (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 não controladas.

Ex: Atuadores à solenóides, relés, eletroímãs.

C- Dispositivos para contínua conversão de energia: Dispositivos de potência.

Ex: Motores e geradores.

BALANÇO DE ENERGIA

A conversão eletromecânica de energia envolve 04 formas de energia:

Elétrica; Mecânica; Magnética; Calor.

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

Princípio da conservação de energia;

Leis do campo elétrico e magnético;

Leis dos circuitos elétricos;

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.

CAUSAS DA CONVERSÃO IRREVERSÍVEL DA ENERGIA 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).

BALANÇO DE ENERGIA COM AS PERDAS AGRUPADAS.

Agrupando-se as perdas de energia dos sistemas elétricas, mecânico e campo de acoplamento com os respectivos termos correspondentes, obtém um balanço de energia modificado, que é visto na figura 3.2

Uma representação geral da Conservação Eletromecânica de Energia. Nele, pode-se verificar que o processo básico de conversão de energia envolve o campo de acoplamento e sua ação e reação nos sistemas elétricos e mecânico.

Nos terminais do sistema elétrico tem-se:

dWei = Vt .i . dt

onde:

e = F.E.M. de reação do dispositivo de acoplamento

O processo básico de conversão de energia envolve o campo de acoplamento e sua ação e reação nos sistemas elétricos e mecânicos. Sendo:

A energia elétrica de entrada da fonte = Vt .i . dt = dWei

A Perda na resistência do dispositivo = i 2 R. dt

Então, a energia elétrica líquida na entrada do disp.de acoplamento: