Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
–
–
Campo Magn
Campo Magn
é
é
tico
tico
:
:
.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
–
–
Campo Magn
Campo Magn
é
é
tico x Campo El
tico x Campo El
é
é
trico
trico
:
:
.
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
–
– Campo MagnCampo Magnéético tico ::
Em el
Em eléétrica cada carga cria em torno de si um campo trica cada carga cria em torno de si um campo el
eléétrico, de modo antrico, de modo anáálogo o imã cria um campo logo o imã cria um campo magn
magnéético, portico, poréém num imã não existe um monom num imã não existe um mono--ppóólo, os lo, os p
póólos magnlos magnééticos sempre se apresentam como dipticos sempre se apresentam como dipóólos. los. Para representarmos o
Para representarmos o Campo MagnCampo Magnééticotico usaremos o usaremos o s
síímbolo βmbolo β ::A unidade no SI da βA unidade no SI da β éé o o tesla (T)tesla (T)
Gera
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
–
–
Vetor Campo Magn
Vetor Campo Magn
ético
é
tico
β
β
:
:
.
.
Linhas de Linhas de campo
campo BB sempre sempre formam la
formam laçços os fechados
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
–
–
Campo Magn
Campo Magn
é
é
tico
tico
:
:
–
– Podemos gerar um campo magnPodemos gerar um campo magnéético uniforme com o imã abaixo:tico uniforme com o imã abaixo:
.
.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magnCircuitos magnééticos:ticos:–
– Fluxo magnFluxo magnééticotico::
. Para analisar mais detalhadamente o fenômeno da
. Para analisar mais detalhadamente o fenômeno da
indu
induçção magnão magnéética, Faraday lantica, Faraday lanççou mão de um ou mão de um conceito que ele mesmo havia criado: o de
conceito que ele mesmo havia criado: o de
linhas de
linhas de
for
for
ç
ç
a
a
, que hoje conhecemos por, que hoje conhecemos porlinhas de campo
linhas de campo
.. Embora o nEmbora o núúmero de linhas de campo seja mero de linhas de campo seja
obviamente infinito, ele convencionou que, para
obviamente infinito, ele convencionou que, para
representar um campo magn
representar um campo magnéético, a densidade das tico, a densidade das linhas seria proporcional
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magnCircuitos magnééticos:ticos:–
– Fluxo magnFluxo magnééticotico:: O c
O cáálculo dessa densidade das linhas baseialculo dessa densidade das linhas baseia--se na se na verifica
verificaçção de quantas linhas existem para cada ão de quantas linhas existem para cada metro quadrado de determinada superf
metro quadrado de determinada superfíície plana cie plana perpendicular a essas linhas, como mostra a figura
perpendicular a essas linhas, como mostra a figura
abaixo.
abaixo.
. Linhas de campo magn
. Linhas de campo magnéético tico atravessando uma superf
atravessando uma superfíície cie plana
–
– Fluxo magnFluxo magnééticotico::
A figura representa uma superf
A figura representa uma superfíície plana imersa num campo cie plana imersa num campo magn
magnéético. Nela observamos que três linhas de indutico. Nela observamos que três linhas de induçção ão atravessam a superf
atravessam a superfíície e outras quatro não, dessa forma cie e outras quatro não, dessa forma dizemos que h
dizemos que háá umum fluxo magnéfluxo magnéticotico atravéatravés dessa superfs dessa superfíície.cie.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Onde:
Onde:
Ǿ
Ǿ–– fluxo magnfluxo magnééticotico
β
β –– campo magncampo magnééticotico
A
–
– Fluxo magnFluxo magnééticotico::
Esse fluxo
Esse fluxo éé tanto maior quanto mais linhas de induçtanto maior quanto mais linhas de indução estiverem ão estiverem atravessando a superf
atravessando a superfíície.cie. Para tanto, podemos:
Para tanto, podemos: –
– aumentar a intensidadeaumentar a intensidade ββ do campo de indudo campo de induçção magnão magnéética, o tica, o que condiz com uma diminui
que condiz com uma diminuiçção do espaão do espaçço entre as linhas de o entre as linhas de indu
induçção, ou seja, estando mais prão, ou seja, estando mais próóximas entre si, maior o ximas entre si, maior o n
núúmero de linhas que atravessam a superfmero de linhas que atravessam a superfíície;cie; –
– aumentar a áaumentar a árearea AA da superfída superfície, o que aumenta o ncie, o que aumenta o núúmero de mero de linhas de indu
linhas de induçção que a atravessam;ão que a atravessam; –
– girar a superfígirar a superfície, variando o ângulocie, variando o ângulo θθ entre o vetorentre o vetor e um e um vetor
vetor (sempre perpendicular à(sempre perpendicular à superfísuperfície) que serve como cie) que serve como orientador da posi
orientador da posiçção dela em relaão dela em relaçção ao vetorão ao vetor ..
Gera
–
– Fluxo magnFluxo magnééticotico
Sua unidade no SI
Sua unidade no SI éé o weber (o weber (WbWb).).
1 Wb = 1 T
1 Wb = 1 T ·· 1 m1 m22 e, dessa forma, temose, dessa forma, temos 1T = 1Wb/m1T = 1Wb/m22 e isto e isto
significa que o campo de indu
significa que o campo de induçção magnão magnéética pode ser medido tica pode ser medido tamb
tambéém emm em weber por metro quadrado.weber por metro quadrado.
Para um campo magn
Para um campo magnéético uniforme e uma superftico uniforme e uma superfíície de cie de áárea rea constante, vamos estudar dois casos extremos, decorrentes da constante, vamos estudar dois casos extremos, decorrentes da varia
variaçção do ânguloão do ângulo θθ ..
1
1oo caso:caso: Fluxo magnéFluxo magnético nulotico nulo
Quando o ângulo
Quando o ângulo qq for igual a 90°for igual a 90°, temos:, temos:
Ǿ
Ǿ = B ·= B · A A ·· cos 90°cos 90° e, como cos 90°e, como cos 90° = 0, então o fluxo é= 0, então o fluxo é nulonulo..
Gera
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
O gauss, simbolizado com a letra G,
O gauss, simbolizado com a letra G, éé a unidade cgs de a unidade cgs de densidade de fluxo magn
densidade de fluxo magnéético ou indutico ou induçção magnão magnéética (B), tica (B), nomeado em homenagem ao matem
nomeado em homenagem ao matemáático e ftico e fíísico alemão sico alemão Carl Friedrich Gauss. Um gauss
Carl Friedrich Gauss. Um gauss éé definido como um definido como um maxwell por cent
maxwell por centíímetro quadrado.metro quadrado. Por muitos anos at
Por muitos anos atéé 1932 o termo gauss foi utilizado para 1932 o termo gauss foi utilizado para designar a unidade de intensidade de campo magn
designar a unidade de intensidade de campo magnéético tico que
que éé atualmente conhecida como oersted. Esta mudanatualmente conhecida como oersted. Esta mudançça a de terminologia foi introduzida para distinguir entre
de terminologia foi introduzida para distinguir entre
indu
induçção magnão magnéética e a intensidade magntica e a intensidade magnéética como tica como magnitudes f
magnitudes fíísicassicas
A unidade SI de densidade de fluxo magn
A unidade SI de densidade de fluxo magnéético tico éé o tesla. Um o tesla. Um gauss
gauss éé igual a 10igual a 10--4 tesla.4 tesla. 1 T = 10 000 G
1 T = 10 000 G
1 G = 100
–
– Fluxo MagnFluxo Magnééticotico
2
2oo casocaso:: Fluxo magnFluxo magnéético mtico mááximoximo Quando o ângulo
Quando o ângulo qq for igual a 0for igual a 0°°, temos:, temos:
Ǿ
Ǿ = B = B ·· A A ·· cos 0cos 0°° e, como cos 0e, como cos 0°° = 1= 1, então o fluxo , então o fluxo é
é mmááximoximo..
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Observe na figura abaixo que o n
Observe na figura abaixo que o núúmero de linhas de mero de linhas de indu
–
– InduInduçção Eletromagnão Eletromagnéética:tica:
Com base no efeito Oersted (1820), em que uma corrente
Com base no efeito Oersted (1820), em que uma corrente
el
eléétrica gera campo de indutrica gera campo de induçção magnão magnéética, alguns ftica, alguns fíísicos sicos do in
do iníício do scio do sééculo XIX comeculo XIX começçaram a pesquisar a aram a pesquisar a
possibilidade de que o inverso ocorresse, ou seja, de que
possibilidade de que o inverso ocorresse, ou seja, de que
um campo magn
um campo magnéético podia ocasionar corrente eltico podia ocasionar corrente eléétrica.trica.
A questão era saber como isso poderia ser feito e foi Faraday
A questão era saber como isso poderia ser feito e foi Faraday
que, em 1831, descobriu como fazê
que, em 1831, descobriu como fazê--lo, ao perceber que o lo, ao perceber que o segredo estava na varia
segredo estava na variaçção do fluxo magnão do fluxo magnéético atravtico atravéés de s de uma superf
uma superfíície condutora.cie condutora.
Vejamos o seguinte experimento realizado com uma espira
Vejamos o seguinte experimento realizado com uma espira
circular que se aproxima de um
circular que se aproxima de um íímã.mã.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Temos três linhas de
Temos três linhas de
indu
induçção atravessando ão atravessando a espira no instante t1, a espira no instante t1, cinco no instante t2 cinco no instante t2 e e sete no instante t3 sete no instante t3 . .
–
– InduInduçção Eletromagnão Eletromagnéética:tica:
Verificamos, então, que o n
Verificamos, então, que o núúmero de linhas de mero de linhas de indu
induçção que atravessam a espira estão que atravessam a espira estáá variando com o variando com o tempo, ou seja, est
tempo, ou seja, estáá ocorrendo uma variaocorrendo uma variaçção de fluxo ão de fluxo magn
magnéético com o tempo e tico com o tempo e éé justamente esta variajustamente esta variaçção ão que acarreta o surgimento na espira de uma corrente
que acarreta o surgimento na espira de uma corrente
el
eléétrica denominada corrente induzida.trica denominada corrente induzida.
Gera
–
– Lei de Faraday da InduLei de Faraday da Induçção Eletromagnão Eletromagnéética:tica:
Essa corrente induzida
Essa corrente induzida éé decorrente de uma fordecorrente de uma forçça eletromotriz induzida na a eletromotriz induzida na espira que pode ser expressa como sendo a rapidez com que aconte
espira que pode ser expressa como sendo a rapidez com que acontece ce essa varia
essa variaçção de fluxo.ão de fluxo.
A lei que descreve essa rapidez de varia
A lei que descreve essa rapidez de variaçção, proposta por Faraday, ão, proposta por Faraday, éé::
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Se verificarmos as unidades dessas grandezas no Sistema
Se verificarmos as unidades dessas grandezas no Sistema
Internacional de Unidades, podemos escrever: Volt =
Internacional de Unidades, podemos escrever: Volt =
Weber/segundo
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Em 1834, o f
Em 1834, o fíísico russo Heinrich Friedrich Emil Lenz, sico russo Heinrich Friedrich Emil Lenz, baseando
baseando--se em experimentos de Faraday e apse em experimentos de Faraday e apóós tês tê--los los repetido, completou
repetido, completou--os com uma lei que leva o seu nome e os com uma lei que leva o seu nome e que justifica o sinal de menos na expressão da lei de Faraday.
que justifica o sinal de menos na expressão da lei de Faraday.
Lenz percebeu que, ao aproximar a espira do p
Lenz percebeu que, ao aproximar a espira do póólo norte do lo norte do í
ímã, surge na mesma uma corrente elmã, surge na mesma uma corrente eléétrica conttrica contíínua, nua, no
no sentido antisentido anti--horhorááriorio, de modo a gerar um campo , de modo a gerar um campo magn
magnéético cujotico cujo ppóólo nortelo norte estestáá voltado para o pvoltado para o póólo norte do lo norte do í
ímã em forma de barra, como mostra a figura abaixo.mã em forma de barra, como mostra a figura abaixo.
Gera
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Se agora afastarmos a espira, a corrente el
Se agora afastarmos a espira, a corrente eléétrica trica induzida inverte de sentido, passando a ser
induzida inverte de sentido, passando a ser
no
no sentido horsentido horááriorio, ocasionando um campo , ocasionando um campo magn
magnéético cujotico cujo ppóólo sullo sul agora estagora estáá voltado para o voltado para o p
póólo norte do lo norte do íímã. mã.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
A corrente el
A corrente eléétrica induzida trica induzida num circuito gera um campo
num circuito gera um campo
magn
magnéético que se opõe tico que se opõe àà varia
variaçção do fluxo magnão do fluxo magnéético tico que induz essa corrente.
–
– Regras da mão direita:Regras da mão direita:
De acordo com o Experimento de De acordo com o Experimento de Oersted, ao se colocar uma b
Oersted, ao se colocar uma búússola ssola pr
próóxima a um fio percorrido por uma xima a um fio percorrido por uma corrente el
corrente eléétrica, a agulha dessa trica, a agulha dessa b
búússola sofre um desvio. Assim, ssola sofre um desvio. Assim, Oersted concluiu que, a exemplo dos Oersted concluiu que, a exemplo dos imãs, toda corrente el
imãs, toda corrente eléétrica gera, no trica gera, no espa
espaçço ao seu redor, um campo o ao seu redor, um campo magn
magnéético.tico.
A grande pergunta
A grande pergunta é: Qual a direé: Qual a direção e ção e o sentido de desvio dessa agulha? o sentido de desvio dessa agulha? A forma mais f
A forma mais fáácil para se determinar cil para se determinar essa dire
essa direçção e sentido ão e sentido éé a utilizaa utilização da ção da regra da mão direita.
regra da mão direita.
Observe a figura ao lado: Observe a figura ao lado:
Gera
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz: Exerc
Exercíícios resolvidos:cios resolvidos:
01. Uma espira constitu
01. Uma espira constituíída por da por um fio condutor retangular
um fio condutor retangular éé empurrada perpendicularmente
empurrada perpendicularmente
à
às linhas de indus linhas de induçção magnão magnéética tica de um campo magn
de um campo magnéético unifortico unifor- -me perpendicular
me perpendicular àà folha, atfolha, atéé sair pelo outro lado, como
sair pelo outro lado, como
mostra a figura.
mostra a figura.
Determine o sentido da corrente
Determine o sentido da corrente
induzida na espira em cada uma
induzida na espira em cada uma
das representa
das representaçções I, II e III.ões I, II e III.
Gera
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Resolu
Resoluççãoão
Situa
Situaçção Ião I O n
O núúmero de linhas de indumero de linhas de induçção que atravessam a espira estão que atravessam a espira estáá aumentando, ou seja, o fluxo est
aumentando, ou seja, o fluxo estáá aumentando.aumentando. Esse aumento do fluxo
Esse aumento do fluxo éé decorrente do aumento da decorrente do aumento da áárea rea hachurada que corresponde
hachurada que corresponde àà áárea A efetivamente atravessada rea A efetivamente atravessada pelas linhas de indu
pelas linhas de induçção.ão.
Para manter o fluxo constante, surge uma corrente induzida,
Para manter o fluxo constante, surge uma corrente induzida,
ocasionando um fluxo no sentido contr
ocasionando um fluxo no sentido contráário ao daquele que estrio ao daquele que estáá aumentado
aumentado
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Assim, o campo induzido
Assim, o campo induzido ββ00 tem que ter tem que ter sentido contr
sentido contráário ao de rio ao de ββ , ou seja, deve , ou seja, deve estar
estar saindosaindo do plano da folha.do plano da folha.
Pela regra da mão direita, verificamos que
Pela regra da mão direita, verificamos que
o sentido da corrente induzida i0
o sentido da corrente induzida i0 éé antianti- -hor
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Resolu
Resoluççãoão
Situa
Situaçção IIão II Nesta situa
Nesta situaçção, o não, o núúmero de linhas de indumero de linhas de induçção que ão que
atravessam a espira permanece constante, ou seja, o fluxo
atravessam a espira permanece constante, ou seja, o fluxo éé constante e, desse modo, não h
constante e, desse modo, não háá corrente elcorrente eléétrica induzida na trica induzida na espira
espira ( i( i00 = 0 ).= 0 ).
Gera
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Resolu
Resoluçção:ão:
Situa
Situaçção IIIão III O n
O núúmero de linhas de indumero de linhas de induçção que atravessam a espira estão que atravessam a espira estáá diminuindo, ou seja, o fluxo est
diminuindo, ou seja, o fluxo estáá dimidimi-- nuindo.nuindo. Essa diminui
Essa diminuiçção do fluxo ão do fluxo éé decorrente da diminuidecorrente da diminuiçção da ão da áárea rea hachurada que corresponde
hachurada que corresponde àà áárea A efetivarea A efetiva-- mente mente atravessada pelas linhas de indu
atravessada pelas linhas de induçção.ão.
Para manter o fluxo constante, surge uma corrente induzida,
Para manter o fluxo constante, surge uma corrente induzida,
ocasionando um fluxo no mesmo sentido daquele que est
ocasionando um fluxo no mesmo sentido daquele que estáá diminuindo.
diminuindo.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Assim, o campo induzido
Assim, o campo induzido tem tem que ter o mesmo sentido de
que ter o mesmo sentido de , , ou seja, deve estar
ou seja, deve estar entrandoentrando no no plano da folha.
plano da folha.
Pela regra da mão direita,
Pela regra da mão direita,
verificamos que o sentido da
verificamos que o sentido da
corrente induzida i
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
02. No exerc
02. No exercíício anterior, sabendocio anterior, sabendo--se que a veloci dade da se que a veloci dade da espira
espira éé de 30 cm/s, que o campo magnde 30 cm/s, que o campo magnéético local tem tico local tem intensidade 1,5 T e que a resistência el
intensidade 1,5 T e que a resistência eléétrica da espira trica da espira éé de 30
de 30 ΩΩ , determine:, determine: a) o fluxo m
a) o fluxo mááximo atravximo atravéés da espira;s da espira; b) a for
b) a forçça eletromotriz induzida na espira quando esta eletromotriz induzida na espira quando estáá saindo saindo do campo magn
do campo magnéético;tico;
c) a intensidade da corrente el
c) a intensidade da corrente eléétrica induzida.trica induzida.
Gera
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Resolu
Resoluççãoão
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
a) Aa) A áárea da espira rea da espira éé A = 0,15 m A = 0,15 m ·· 0,20 m = 0,03 m0,20 m = 0,03 m22 e, como e, como
o ângulo entre os vetores
o ângulo entre os vetores ηη (perpendicular (perpendicular àà espira) eespira) e ββ éé θθ = = 0
0°°, tem, tem--se:se:
Ǿ Ǿ = B. A. cos= B. A. cos Ǿ Ǿ = 1,5 . 3 . 10= 1,5 . 3 . 10--22 . cos 0. cos 0°° Ǿ Ǿ = 4,5 10= 4,5 10--22 WbWb
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Resolu
Resoluççãoão
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
b) Sendo a velocidade da espira 30cm/s, ela demora 0,5 s para es
b) Sendo a velocidade da espira 30cm/s, ela demora 0,5 s para estar tar inteiramente fora do campo magn
inteiramente fora do campo magnéé-- tico, ou seja, para o fluxo passar de tico, ou seja, para o fluxo passar de m
mááximo para zero.ximo para zero.
∆
∆ǾǾ = = ǾǾ final final -- ǾǾ inicialinicial
∆ ∆ ǾǾ = 0= 0-- 4,5 104,5 10--22 = = -- 4,5 104,5 10--22 WbWb E = E = ((-- 4,5 104,5 10--22)) 0,5 0,5 E = 9,0 .10 E = 9,0 .10--22VV
–
– Lei de Lenz:Lei de Lenz:
Resolu
Resoluççãoão
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
c) Pela lei de Ohm, vem: E = R
c) Pela lei de Ohm, vem: E = R ·· i0i0
i
i00= E/R = 9,0.10= E/R = 9,0.10--22/30/30
i
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
É
É o caminho para o fluxo magno caminho para o fluxo magnéético, assim como um tico, assim como um circuito el
circuito eléétrico estabelece um caminho para a corrente trico estabelece um caminho para a corrente el
eléétrica. Nas mtrica. Nas mááquinas elquinas eléétricas, os condutores tricas, os condutores
percorridos por correntes interagem comos campos
percorridos por correntes interagem comos campos
magn
magnééticos (originados ou por correntes elticos (originados ou por correntes eléétricas em tricas em condutores ou por imãs permanentes), resultando na
condutores ou por imãs permanentes), resultando na
conversão eletromecânica de energia.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
Considere um condutor de comprimento
Considere um condutor de comprimento l l colocado entre colocado entre os p
os póólos de um imã. Seja o condutor percorrido por uma los de um imã. Seja o condutor percorrido por uma corrente I, e fazendo um ângulo reto com as linhas de
corrente I, e fazendo um ângulo reto com as linhas de
fluxo magnn
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
Observa
Observa--se experimentalmente que o condutor sofre a se experimentalmente que o condutor sofre a a
açção de uma forão de uma forçça F, cujo sentido esta F, cujo sentido estáá mostrado na mostrado na figura abaixo e sua magnitude
figura abaixo e sua magnitude éé dada por:dada por:
F =
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
Nesta expressão,
Nesta expressão, B B éé a magnitude da a magnitude da
densidade de fluxo
densidade de fluxo
magn
magn
é
é
tico
tico
ββ, cuja dire, cuja direçção ão éé a das linhas de fluxo.a das linhas de fluxo. A equaA equaçção ão F = F = ββ.I. .I. ll éé uma proposiuma proposiçção da ão da
lei de
lei de
Ampere.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magnCircuitos magnééticos:ticos: Um Gerador ElUm Gerador Elééctrico ctrico éé um dispositivo que produz uma um dispositivo que produz uma For
Forçça Electromotriz (f.e.m.) pela variaa Electromotriz (f.e.m.) pela variaçção do não do núúmero de mero de Linhas de Fluxo (Linhas de For
Linhas de Fluxo (Linhas de Forçça) Magna) Magnéético, tico, ΦΦ, que , que atravessam uma Bobina de Fio. A Figura 1
atravessam uma Bobina de Fio. A Figura 1 éé um tipo de um tipo de Gerador. Accionando a manivela, a Bobina gira entre os
Gerador. Accionando a manivela, a Bobina gira entre os
P
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
•
•
Circuitos magn
Circuitos magn
é
é
ticos:
ticos:
O seu princ
O seu princ
í
í
pio de opera
pio de opera
ç
ç
ão
ão
é
é
baseado na Indu
baseado na Indu
ç
ç
ão
ão
Electromagn
Electromagn
é
é
tica, definida pela Lei de Faraday,
tica, definida pela Lei de Faraday,
que diz:
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
A For
A Forçça Eletromotriz, Efem, induzida numa Bobina a Eletromotriz, Efem, induzida numa Bobina éé proporcional ao proporcional ao n
núúmero de espiras, N, da Bobina, e mero de espiras, N, da Bobina, e àà Taxa Temporal de VariaTaxa Temporal de Variação, ção, d
dΦΦ / dt, do nú/ dt, do número de Linhas de Fluxo Magnmero de Linhas de Fluxo Magnéético, tico, ΦΦ, que , que atravessam a superf
atravessam a superfíície (A) limitada pela Bobina.cie (A) limitada pela Bobina. Um Efeito Induzido
Um Efeito Induzido éé sempre de tal forma a Opor-sempre de tal forma a Opor-se se àà causa que o causa que o produz.
produz.
No Gerador, a Bobina est
No Gerador, a Bobina estáá sob a influência de Campo Magnésob a influência de Campo Magnético tico Estacion
Estacionáário. A Densidade do Fluxo Magnrio. A Densidade do Fluxo Magnéético, B, tico, B, éé constante e Φconstante e Φ = = B x Aef, assim
B x Aef, assim ΦΦ éé proporcional àproporcional à Área Efectiva, Aef, da Espira. Área Efectiva, Aef, da Espira. ÀÀ medida que a Espira gira em ângulos diferentes, h
medida que a Espira gira em ângulos diferentes, háá uma alteraçuma alteração ão da
Gera
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
A Taxa Temporal de Varia
A Taxa Temporal de Variaçção do ão do ΦΦ, d, dΦΦ / dt, / dt, éé a maior nos a maior nos pontos zero da Forma de Onda e
pontos zero da Forma de Onda e éé menor nos picos da Forma menor nos picos da Forma de Onda. Assim, a For
de Onda. Assim, a Forçça Electromotriz Eemfem Induzida a Electromotriz Eemfem Induzida éé m
mááxima nos pontos zero e xima nos pontos zero e éé mmíínima nos picos, Figura 3. A nima nos picos, Figura 3. A sa
saíída da Forda da Forçça Electromotriz Eemfa Electromotriz Eemf Induzida na saInduzida na saíída do da do Gerador
Gerador éé uma Tensão de Corrente Alternada, CA uma Tensão de Corrente Alternada, CA (AC), e a sua (AC), e a sua Forma de Onda
Forma de Onda éé mostraapresentada na Figura 4:mostraapresentada na Figura 4:
Figura 3: Diferentes Taxas Temporais do Fluxo Magn
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Figura 4: Posi
Figura 4: Posiçção do Plano da Bobina de Fio, relativamente ão do Plano da Bobina de Fio, relativamente àà DirecDirecçção do Campo ão do Campo Magn
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Os geradores de corrente alternada são formados pelos quadros Os geradores de corrente alternada são formados pelos quadros plano sem movimento de rota
plano sem movimento de rotaçção uniforme num campo magnão uniforme num campo magnéético tico uniforme. J
uniforme. Jáá vimos que, sendovimos que, sendo a induça indução magnão magnéética do campo, tica do campo, S a
S a áárea do quadrorea do quadro,, a velocidade angular, a força velocidade angular, a força eletromotriz a eletromotriz induzida no quadro no instante t
induzida no quadro no instante t éé::
As grandezas
As grandezas ωω ,, ββ , S são constantes. Então o valor m, S são constantes. Então o valor mááximo da forximo da forçça a eletromotriz
eletromotriz éé aquele em que oaquele em que o sen sen ωωt t éé mmááximo, isto ximo, isto éé,, sen sen ωωt=1 t=1 ::
O valor da for
O valor da forçça eletromotriz num instante t pode ser escrito do seguinte a eletromotriz num instante t pode ser escrito do seguinte modo:
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Caso de n espiras: Caso de n espiras:
Os geradores não são formados de um s
Os geradores não são formados de um sóó quadro, mas de muitos, quadro, mas de muitos, ligados em s
ligados em séérie, como indica a Figura abaixo. Neste caso, cada rie, como indica a Figura abaixo. Neste caso, cada quadro
quadro éé chamado umachamado uma espiraespira. Sendo. Sendo nn o núo número de quadros mero de quadros ligados em s
ligados em séérie, a f.e.m. induzida no instanterie, a f.e.m. induzida no instante tt vale: vale:
e a f.e.m. m
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Exerc
Exercíício:cio:
Um alternador
Um alternador éé constituíconstituído por 50 quadros ligados do por 50 quadros ligados em s
em séérie, cada um de 150 cm2, que giram com rie, cada um de 150 cm2, que giram com movimento de rota
movimento de rotação uniforme executando 1.500 ção uniforme executando 1.500 rota
rotaçções por minuto, em um campo magnões por minuto, em um campo magnéético tico uniforme de 10.000 gauss.
uniforme de 10.000 gauss. Pede
Pede--se:se:
a) a f.e.m. induzida m
a) a f.e.m. induzida mááxima;xima; b) a lei de varia
b) a lei de variação da f.e.m. em função da f.e.m. em função do tempo;ção do tempo; c) um gr
c) um gráfico, em escala, da f.e.m. em funáfico, em escala, da f.e.m. em funçção do ão do tempo, para um per
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
N=50|β|=10.000 gauss (1Weber=104 gauss)
Área S=150cm2 (=150.10-4 m2 = 15.10-3 m2 )
Frequência: S=1.500 rotações = 25 rotações minuto segundo A velocidade angular do quadro é: ω=2Πf ω = 2 . 3,14 . 25 = 157 radianos
segundo a)F.E.M. máxima:
Gera
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
O enrolamento de campo
O enrolamento de campo éé excitado por corrente contexcitado por corrente contíínua, levada nua, levada at
atéé ele por meio de escovas de carvão, apoiadas sobre anele por meio de escovas de carvão, apoiadas sobre anééis is coletores. O enrolamento de armadura, consistindo de uma s
coletores. O enrolamento de armadura, consistindo de uma sóó bobina de N espiras,
bobina de N espiras, éé indicado em seindicado em seçção transversal pelos dois ão transversal pelos dois lados da bobina a e
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
O rotor gira a velocidade constante, acionado por uma fonte de
O rotor gira a velocidade constante, acionado por uma fonte de
potência mecância acoplaa ao seu eixo.
potência mecância acoplaa ao seu eixo.
Conforme o rotor gira, a forma de onda de fluxo passa pelos lado
Conforme o rotor gira, a forma de onda de fluxo passa pelos lados s da bobina a e
da bobina a e ––a. A tensão resultante na bobina (ver fig.).a. A tensão resultante na bobina (ver fig.). A frequênica em ciclos por segundo (hertz)
A frequênica em ciclos por segundo (hertz) éé igual a velocidade do igual a velocidade do rotor em rota
rotor em rotaçções por segundo, isto ões por segundo, isto éé, a frequência el, a frequência eléétrica esta trica esta sincronizada com a velocidade mecânica, e esta
sincronizada com a velocidade mecânica, e esta éé a razão para a a razão para a designa
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Muitas m
Muitas mááquinas quinas ´´sincronas têm mais de 2 polos. Como um sincronas têm mais de 2 polos. Como um exemplo espec
exemplo especíífico, a figura abaixo mostra um alternador elementar fico, a figura abaixo mostra um alternador elementar de 4 polos, monof
de 4 polos, monofáásico. As bobinas de campo são ligadas de modo sico. As bobinas de campo são ligadas de modo que os polos são de polaridade alternadamente norete e sul. H
que os polos são de polaridade alternadamente norete e sul. Háá dois comprimentos de onda completos, ou ciclos, na distribui
dois comprimentos de onda completos, ou ciclos, na distribuiçção de ão de fluxo ao longo da periferia, conforme mostra o gr
fluxo ao longo da periferia, conforme mostra o grááfico abaixo.fico abaixo. O enrolamento da armadura agora consiste de 2 bobinas a1,
O enrolamento da armadura agora consiste de 2 bobinas a1, --a1 e a1 e a2
a2 ––a2 ligadas em sa2 ligadas em séérie. A tensão gerada agora passa por dois rie. A tensão gerada agora passa por dois ciclos completos por revolu
ciclos completos por revoluçção do rotor. A frequência f em hertz ão do rotor. A frequência f em hertz éé, , então, duas vezes a velocidade de rota
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Com poucas exce
Com poucas exceçções, os gradores sões, os gradores sííncronos são mncronos são mááquinasquinas trif
trifáásicas, devido sicas, devido ààs vantagens dos sistemas trifs vantagens dos sistemas trifáásicos para asicos para a gera
geraçção, a transmissão E a utilizaão, a transmissão E a utilizaçção de grandes potências. ão de grandes potências. Para a produ
Para a produçção de um conjunto de Três tensões defasadasão de um conjunto de Três tensões defasadas de 120 graus el
de 120 graus eléétricos no tempo, tricos no tempo, éé necessnecessáário no Mrio no Míínimo denimo de 3 bobinas deslocads de 120 graus el
3 bobinas deslocads de 120 graus eléétricos no espatricos no espaçço.o. Uma m
Uma mááquina elementar trifquina elementar trifáásica, 2 polos, com uma bobina sica, 2 polos, com uma bobina por fase
por fase éé Mostrada na figura seguinte. As 3 fases são Mostrada na figura seguinte. As 3 fases são designadas por a,b e c. Em uma m
designadas por a,b e c. Em uma mááquina elementar dequina elementar de 4 polos, Um m
4 polos, Um míínimo de 2 destes conjuntos precisa ser usado.nimo de 2 destes conjuntos precisa ser usado. (ver fig.seguinte).
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Em uma m
Em uma mááquina elementar de P polos, quina elementar de P polos, são necess
são necessáários P/2 conjuntos.rios P/2 conjuntos. Quando um gerador s
Quando um gerador sííncrono supre ncrono supre potência el
potência eléétrica a uma carga, atrica a uma carga, a
Corrente Na armadura cria uma onda
Corrente Na armadura cria uma onda
de fluxo no entreferro, que gira a
de fluxo no entreferro, que gira a
velocidade S
velocidade Sííncrona. Este fluxo reagencrona. Este fluxo reage com o fluxo criado pela corrente de
com o fluxo criado pela corrente de
campo e resulta Da
campo e resulta Daíí um conjugado um conjugado eletromagn
eletromagnéético, devido tico, devido àà tendênciatendência dos dois campos Magn
dos dois campos Magnééticos se ticos se alinharem. Em um gerador, este
alinharem. Em um gerador, este
conjugado se opõe a rota
conjugado se opõe a rotaçção,ão, E a m
E a mááquina motriz deve aplicar quina motriz deve aplicar
conjugado mecânico a fim de sustentar
conjugado mecânico a fim de sustentar
a Rota
a Rotaçção. O conjugado eletromagnão. O conjugado eletromagnéético tico éé o mecanismo atrav
o mecanismo atravéés do qual s do qual Maior potência el
Maior potência eléétrica de satrica de saíída exige da exige maior potência mecânica de entrada.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
De acordo com as leis da indu
De acordo com as leis da induçção, em um condutor ão, em um condutor éé gerada uma tensão gerada uma tensão independente se o condutor
independente se o condutor éé movido por um campo magnmovido por um campo magnéético constante tico constante localizado, ou inversamente, o campo magn
localizado, ou inversamente, o campo magnéético girando e o condutor parado.tico girando e o condutor parado. Por isso os geradores são constru
Por isso os geradores são construíídos de tal forma que os enrolamentos .em que a dos de tal forma que os enrolamentos .em que a tensão
tensão éé gerada se localizem na armadura fixa (estator). Este encerra nagerada se localizem na armadura fixa (estator). Este encerra na carcacarcaçça a a a pilha de chapas com o enrolamento de corrente alternada e tem ce
pilha de chapas com o enrolamento de corrente alternada e tem certa semelhanrta semelhançça a com o estator de um motor ass
com o estator de um motor assííncrono.ncrono. Os p
Os póólos magnlos magnééticos são localizados no rotor (geradores de pticos são localizados no rotor (geradores de póólos internos), los internos), possuem a forma de uma roda polar (p
possuem a forma de uma roda polar (póólos norte e sul alternantes) e são los norte e sul alternantes) e são denominados rotor.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Geradores de rota
Geradores de rotaçção rão ráápida (turbogeradores) possuem rotores pida (turbogeradores) possuem rotores com
com ““ppóólos totaislos totais””. Devido a for. Devido a forçça centra centríífuga o rotor não mais fuga o rotor não mais poder
poderáá ser usado como roda polar.ser usado como roda polar.
Geradores de corrente alternada devem ter excita
Geradores de corrente alternada devem ter excita
ç
ç
ão
ão
externa
externa
. A corrente cont. A corrente contíínua necessnua necessáária pra tal ria pra tal éé retirada de retirada de bateria, retificadores de rede ou gerador de corrente alternadabateria, retificadores de rede ou gerador de corrente alternada
em deriva
em derivaçção, que geralmente ão, que geralmente éé acoplado ao eixo do gerador acoplado ao eixo do gerador de corrente alternada (ver fig a na p
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Geradores de corrente trif
Geradores de corrente trif
á
á
sica:
sica:
No estator do gerador de corrente trif
No estator do gerador de corrente trif
á
á
sica dipolar são
sica dipolar são
localizados 3 enrolamentos, deslocados de 120
localizados 3 enrolamentos, deslocados de 120
º
º
um
um
em rela
em rela
ç
ç
ão ao outro. Em um par de p
ão ao outro. Em um par de p
ó
ó
los cada ramal
los cada ramal
de enrolamento
de enrolamento
é
é
composto de uma bobina, isto
composto de uma bobina, isto
é
é
,
,
existem no total 3 bobinas. Um gerador tetrapolar
existem no total 3 bobinas. Um gerador tetrapolar
possui 2.3=6 bobinas e um hexapolar 3.3=9 bobinas.
possui 2.3=6 bobinas e um hexapolar 3.3=9 bobinas.
Cada ramal de entolamento
Cada ramal de entolamento
é
é
comosto de tantas
comosto de tantas
bobinas ligadas em s
bobinas ligadas em s
é
é
rie quantos pares de p
rie quantos pares de p
ó
ó
los o
los o
rotor possuir (ver fig.39.2na pr
A frequência dos geradores s
A frequência dos geradores s
í
í
ncronos
ncronos
é
é
determinada plea frequência de rota
determinada plea frequência de rota
ç
ç
ão e a
ão e a
quantidade de p
quantidade de p
ó
ó
los:
los:
Um gerador s
Um gerador s
í
í
ncrono dipolar produz, num ciclo, um
ncrono dipolar produz, num ciclo, um
per
per
í
í
odo de corrente alternada. Em
odo de corrente alternada. Em
n
n
ciclos por minuto,
ciclos por minuto,
produz, portanto,
produz, portanto,
n
n
/60 periodos por segundo. Se um
/60 periodos por segundo. Se um
gerador possui
gerador possui
p
p
pares de p
pares de p
ó
ó
los, produzir
los, produzir
á
á
uma
uma
frequência de :
frequência de :
f
f
=
=
p
p
.
.
n
n
/60
/60
Gera
Exemplo 1: Com que frequência de rota
Exemplo 1: Com que frequência de rota
ç
ç
ão um
ão um
gerador de corrente tr
gerador de corrente tr
í
í
f
f
á
á
sica com gerador de 16 p
sica com gerador de 16 p
ó
ó
los
los
e frequência de 50 Hz deve ser impusionado?
e frequência de 50 Hz deve ser impusionado?
Gera
Dados:
Dados:
p
p
=8;
=8;
f
f
=50Hz; pede
=50Hz; pede
-
-
se:
se:
n
n
=? rpm.
=? rpm.
Solu
Solu
ç
ç
ão;
ão;
n=
n=
f
f
.60
.60
=
=
50Hz . 60
50Hz . 60
= 375 rpm
= 375 rpm
p
p
8
8
Gera
Exemplo 2: Qual a frequência gerada por um gerador
Exemplo 2: Qual a frequência gerada por um gerador
de corrente alternada, com 16 p
de corrente alternada, com 16 p
ó
ó
los, numa frequência
los, numa frequência
de rota
de rota
ç
ç
ão de 125 rpm?
ão de 125 rpm?
Gera
Dados:
Dados:
p
p
=8;
=8;
n
n
=125 rpm; pede
=125 rpm; pede
-
-
se:
se:
f
f
= ? Hz
= ? Hz
Solu
Solu
ç
ç
ão;
ão;
f=
f=
p
p
.
.
n
n
=
=
8.125rpm
8.125rpm
= 16
= 16
2/32/3Hz
Hz
60
60
60
60
Gera
Potência nominal dos geradores
Potência nominal dos geradores
é
é
dada em k
dada em k
VA
VA
A potência dos geradores
A potência dos geradores
é
é
determinada pelas perdas.
determinada pelas perdas.
Estas s
Estas s
ó
ó
dependem da tensão
dependem da tensão
U
U
(perdas no ferro) e o
(perdas no ferro) e o
valor da corrente
valor da corrente
I
I
(perdas no cobre) e não dependem
(perdas no cobre) e não dependem
da defasagem. Com isto as dimensões do gerador são
da defasagem. Com isto as dimensões do gerador são
determinadas pela potência aparente (P
determinadas pela potência aparente (P
apap).
).
P
P
apap=
=
U.I
U.I
para corrente alternada (monof
para corrente alternada (monof
á
á
sica).
sica).
__
__
P
P
apap=
=
√
√
3 .
3 .
U.I
U.I
=1,73 .
=1,73 .
U.I
U.I
para corrente
para corrente
trif
trif
á
á
sica.
sica.
Gera
Um gerador de corrente trif
Um gerador de corrente trif
á
á
sica de Pap=1000kVA
sica de Pap=1000kVA
pode fornecer em uma tensão de rede de 1000V e
pode fornecer em uma tensão de rede de 1000V e
cos
cos
φ
φ
=1, (carga ôhmica) uma potência ativa de
=1, (carga ôhmica) uma potência ativa de
Pa=Pap.cos
Pa=Pap.cos
φ
φ
= 1000kVa.1 = 1000kW.
= 1000kVa.1 = 1000kW.
A corrente nominal valer
A corrente nominal valer
á
á
então,
então,
I= _
I= _
Pap__
Pap__
=
=
1 000 000 VA
1 000 000 VA
= 578A
= 578A
1,73.U 1,73.1000V
1,73.U 1,73.1000V
Com um cos
Com um cos
φ
φ
=0,5, a Potência Ativa s
=0,5, a Potência Ativa s
ó
ó
valer
valer
á
á
Pa=Pap cos
Pa=Pap cos
φ
φ
= 1000kVA . 0,5 = 500kW.
= 1000kVA . 0,5 = 500kW.
O gerador fornece em lugar de 1000kW, somente 500kW
O gerador fornece em lugar de 1000kW, somente 500kW
Gera
Comportamento dos geradores s
Comportamento dos geradores s
í
í
ncronos em vazio:
ncronos em vazio:
A lei de indu
A lei de indu
ç
ç
ão U
ão U
00~
~
Φ
Φ
.
.
n
n
determina que a tensão
determina que a tensão
induzida
induzida
é
é
diretamente proporcional ao campo
diretamente proporcional ao campo
magn
magn
é
é
tica e
tica e
à
à
frequência de rota
frequência de rota
ç
ç
ão. Em rota
ão. Em rota
ç
ç
ão
ão
constante a tensão gerada depender
constante a tensão gerada depender
á
á
do fluxo
do fluxo
magn
magn
é
é
tico
tico
Φ
Φ
dos p
dos p
ó
ó
los magn
los magn
é
é
ticos. Aumentando o
ticos. Aumentando o
valor da corrente cont
valor da corrente cont
í
í
nua que cirucula pelo
nua que cirucula pelo
enrolamento de excita
enrolamento de excita
ç
ç
ão, tamb
ão, tamb
é
é
m aumenta a
m aumenta a
corrente. Como
corrente. Como
Φ
Φ
cresce segundo o gr
cresce segundo o gr
á
á
fico de
fico de
magnetiza
magnetiza
ç
ç
ão (curva de histerese), tamb
ão (curva de histerese), tamb
é
é
m a tensão
m a tensão
gerada deve se comportar segundo um gr
gerada deve se comportar segundo um gr
á
á
fico
fico
semelhante, o gr
semelhante, o gr
á
á
fico em vazio.
fico em vazio.
Gera
Em satura
Em saturaçção do material ferromagnão do material ferromagnéético, uma elevatico, uma elevaçção de ão de corrente de excita
corrente de excitaçção acima do valor de saturaão acima do valor de saturaçção acarretarão acarretaráá aumento m
aumento míínimo de tensão. nimo de tensão. Desligada a corrente de excitaDesligada a corrente de excitaçção, ão, o gerador continuar
o gerador continuaráá a gerar determinada tensão devido a a gerar determinada tensão devido a remanência dos p
remanência dos póólos magnlos magnééticas.ticas.
Gera
Gera
ç
ç
ão de CA
ão de CA
Ela poderá valer até 5% da tensão nominal. Nos
bornes de um gerador de alta tensão, U=10kV
poderá aparecer, portanto uma tensão residual fatal de 500V.
O comportamento do gerador em carga:
O comportamento do gerador em carga:
O valor da tensão
O valor da tensão éé influenciado pela:influenciado pela:
--resistência ôhmica do enrolamento;resistência ôhmica do enrolamento;
--
Tensão de autoTensão de auto--induinduçção provocada pelo campo de dispersão ão provocada pelo campo de dispersão magnmagnéética.tica.
--
Princiaplamente pela reaPrinciaplamente pela reaçção do rotor.ão do rotor.Gera
Gera
Gera
Gera
Especifica
Especifica
ç
ç
ões:
ões:
Os dados da plaqueta de identificação de um gerador CA típico incluem o nome do fabricante, a série e o número do tipo:
Rotação (rpm), número de pólos, frequência de saída, número de
fases e tensão auxiliar máxima fornecida. Especificação da capacidade em quilovolts e em quilowatts por um fator de potência específico e uma tensão máxima de saída; corrente do campo e da armadura por fase. Aumento máximo de temperatura.
As perdas de um gerador CA são análogas às do gerador CC e incluem as perdas no cobre da armadura, perdas no cobre da excitação de campo e perdas mecânicas.
A eficiência (Ef.) é a razão entre a potência útil de saída e a potência total de entrada:
Ef. = Saída__ Entrada Exemplo:
Um motor de 2hp funcionando com a saída especificada agem como o propulsor de um alternador que tem uma demanda de carga de
1,1kW. Qual a eficiência porcentual do alternador? Despreze a excitação do campo.
Potência de entrada = 2hp x 746W/hp = 1492W Potência de saída = 1,1kW=1.100W
Ef. = Saída__ = 1.100 = 0,737 = 73,7 % (Perda = 392W) Entrada 1.492
Perdas e Eficiência:
Liga
Liga
ç
ç
ão paralela de geradores s
ão paralela de geradores s
í
í
ncronos:
ncronos:
Nas usinas el
Nas usinas eléétricas não tricas não éé conveniente usarconveniente usar--se um se um úúnico nico alternador, de elevada potência, capaz de fornecer sozinho
alternador, de elevada potência, capaz de fornecer sozinho
toda a potência el
toda a potência eléétrica necesstrica necessáária para abastecer as linhas ria para abastecer as linhas utilizadoras.
utilizadoras.
As razões que impelem a se usar mais de um alternador são
As razões que impelem a se usar mais de um alternador são
duas:
duas:
1
1--Se houver um defeito no Se houver um defeito no úúnico gerador, a usina fica nico gerador, a usina fica
impossibilitada de alimentar as linhas utilizadoras, mesmo com
impossibilitada de alimentar as linhas utilizadoras, mesmo com
carga reduzida.
carga reduzida.
2
2-- Nos perNos perííodos de pequena demanda, o odos de pequena demanda, o úúnico gerador de nico gerador de grande potência trabalha com carga reduzida e, em
grande potência trabalha com carga reduzida e, em
consequência, com rendimento baixo.
consequência, com rendimento baixo.
Gera
Liga
Liga
ç
ç
ão paralela de geradores s
ão paralela de geradores s
í
í
ncronos:
ncronos:
Para evitar os incovenientes mencionados, as usinas preferem
Para evitar os incovenientes mencionados, as usinas preferem
instalar v
instalar váários geradores de pequena potência, os quais são rios geradores de pequena potência, os quais são agrupados em paralelo quando a carga exigir e desconectados
agrupados em paralelo quando a carga exigir e desconectados
quando não necess
quando não necessáários.rios.
SINCRONIZA
SINCRONIZAÇÇÃO:ÃO:
Para ligar um gerador em uma rede em oper
Para ligar um gerador em uma rede em operçção, 3 grandezas ão, 3 grandezas devem coincidir exatamente:
devem coincidir exatamente:
a
a-- tensão:tensão: Com o auxCom o auxíílio de um regulador de campo, a lio de um regulador de campo, a corrente de excita
corrente de excitaçção ão éé regulada de tal maneira que a tensão regulada de tal maneira que a tensão do gerador coincide com a tensão da rede.
do gerador coincide com a tensão da rede.
b
b--Frequência:Frequência: Para evitar o curtoPara evitar o curto--circuito, a frequência do circuito, a frequência do gerador deve coincidir com a rede.
gerador deve coincidir com a rede.
c
c--Igualdade de fase:Igualdade de fase: Ela existira se as ondas de corrente Ela existira se as ondas de corrente alternada do gerador e da rede alcan
alternada do gerador e da rede alcanççarem seu valor marem seu valor mááximo, ximo, m
míínimo e nulo ao mesmo tempo.nimo e nulo ao mesmo tempo.
Gera
Gera
Liga
Ligaçção de ão de ““escuroescuro””: Com o interruptor : Com o interruptor aberto, isto
aberto, isto éé, com o gerador em vazio, uma , com o gerador em vazio, uma lâmpada de fase dimensionada para dupla
lâmpada de fase dimensionada para dupla
tensão de rede
tensão de rede éé intercalada entre os cotatos intercalada entre os cotatos a
a--b, a1b, a1--b1 e a2b1 e a2--b2.b2.
Enquanto entre a tensão do gerador e a da
Enquanto entre a tensão do gerador e a da
rede não existir igualdade de fase, existir
rede não existir igualdade de fase, existiráá uma diferen
uma diferençça entre as tensões e os bornes a entre as tensões e os bornes a
a--b, a1b, a1--b1 e a2b1 e a2--b2. Em cada lâmpada haverb2. Em cada lâmpada haveráá uma tensão sigual
uma tensão sigual àà diferendiferençça dos valores a dos valores momentâneos da tensão do gerador e da
momentâneos da tensão do gerador e da
rede, por isso as lâmpadas brilharão mais ou
rede, por isso as lâmpadas brilharão mais ou
menos intensamente, em r
menos intensamente, em ráápida sequência. pida sequência. A diferen
A diferençça das tensões assumira das tensões assumiráá o valor o valor zero em igualdade de fase. As lâmpadas
zero em igualdade de fase. As lâmpadas
permanecerão apagadas (liga
permanecerão apagadas (ligaçção de escuro).ão de escuro).
Gera
Liga
Ligaçção de ão de ““claridadeclaridade”” ((éé utilizada em menos escala): Nesta utilizada em menos escala): Nesta montagem as lâmpadas são litgadas cruzadas aos p
montagem as lâmpadas são litgadas cruzadas aos póólos. los. Ocorrer
Ocorreráá igualdade de fase se as lâmpadas brilhares com igualdade de fase se as lâmpadas brilhares com intensidade m
intensidade mááxima (observaxima (observaçção insegura)ão insegura)
Gera
Usinas utilizam
Usinas utilizam ““SINCRONOSCSINCRONOSCÓÓPIOSPIOS””:: Ele
Ele éé constituconstituíído de um ponteiro girante (que indica se a do de um ponteiro girante (que indica se a m
mááquina que estquina que estáá entrando em funcionamento estentrando em funcionamento estáá mais lenta mais lenta ou mais r
ou mais ráápida) e uma posipida) e uma posiçção fixa para indicar o momento ão fixa para indicar o momento preciso da sincroniza
preciso da sincronizaçção, quando a chave que faz o ão, quando a chave que faz o paralelismo deve ser fechada.
paralelismo deve ser fechada.
Gera
Gera
SUM
SUMÁÁRIO DO PROCEDIMENTO PARA LIGAR EM PARALELO RIO DO PROCEDIMENTO PARA LIGAR EM PARALELO ALTERNADORES POLIF
ALTERNADORES POLIFÁÁSICOS:SICOS:
1
1--O alternador O alternador éé trazido trazido àà velocidade nominal e seu valor velocidade nominal e seu valor eficaz de tensão de linha
eficaz de tensão de linha éé ajustdo ajustdo àà tensão do barramento tensão do barramento atrav
atravéés de um volts de um voltíímetro.metro.
2
2--A sequência de fases A sequência de fases éé verificada atravverificada atravéés do indicador da s do indicador da sequência de gases ou das lâmpadas de sincroniza
sequência de gases ou das lâmpadas de sincronizaçção.ão.
3
3--A frequência do alternador a ser ligado A frequência do alternador a ser ligado éé comparada comparada àà do do barramento atrav
barramento atravéés de um sincronoscs de um sincronoscóópio ou pelo mpio ou pelo méétodo todo das lâmpadas. Se a frequência da m
das lâmpadas. Se a frequência da mááquina a ser ligada quina a ser ligada éé baixa, aumenta
baixa, aumenta--se a velocidade de sua mse a velocidade de sua mááquina primquina primáária; se ria; se éé alta, a velocidade
alta, a velocidade éé diminudiminuíída.da.
4
4--A chave de paralelismo A chave de paralelismo éé fechada no instante em que as fechada no instante em que as lâmpadas ou o sincronosc
lâmpadas ou o sincronoscóópio indicam que as tensões fasepio indicam que as tensões fase--aa- -fase são exatamente iguais e opostas. O alternador estar
fase são exatamente iguais e opostas. O alternador estaráá então ligado e flutuando na linha.
então ligado e flutuando na linha.
Gera
SUM
SUMÁÁRIO DO PROCEDIMENTO PARA LIGAR EM PARALELO RIO DO PROCEDIMENTO PARA LIGAR EM PARALELO ALTERNADORES POLIF
ALTERNADORES POLIFÁÁSICOS:SICOS:
5
5--FazFaz--se com que o alternador assuma carga, aumentandose com que o alternador assuma carga, aumentando--se se a velocidade de sua m
a velocidade de sua mááquina primquina primáária.ria.
6
6-- O fator de potência no qual funciona o alternador, no que O fator de potência no qual funciona o alternador, no que diz respeito
diz respeito àà sua potência reativa, sua potência reativa, éé ajustado por meio de seu ajustado por meio de seu reostado de campo.
reostado de campo.
7
7--A tensão do barramento A tensão do barramento éé ajustada, autandoajustada, autando--se se simultaneamente em todos os reostados de campo.
simultaneamente em todos os reostados de campo.