Máquina CC

Máquina CC

1. Espira Simples

   • Se o rotor de uma máquina girar, uma tensão será induzida na espira de fio
     • Espira retangular: Representa o rotor da máquina
   • A tensão induzida total na espira, é dada pelo somatório das "eind", em cada segmento do rotor
     • eind é dada por (VXB).I
       • Através do cálculo da tensão induzida para cada segmento do rotor é possível representar a tensão resultante em função do tempo através do gráfico
       • É possível escrever uma nova equação para tensão induzida, onde a velocidade tangencial "V", das bordas da bobina é dado por V=(r.wm)
         • A tensão gerada na máquina é igual ao produto do fluxo presente no interior da máquina vezes a velocidade de rotação da máquina, multiplicado por uma constante que representa os aspectos construtivos da máquina
           • A tensão em qualquer máquina real dependerá dos mesmos três fatores: 1. O fluxo na máquina; 2. Velocidade de rotação 3. Uma constante que represente a construção da máquina
         • Como é possível observar neste gráfico a máquina gera na espira uma tensão que se alterna entre um valor positivo e negativo.
           • Com o uso de comutadores isso pode ser resolvido, comutadores são anéis semicondutores que são instalados à extremidade das espiras, juntamente com 2 contatos fixos denominados escovas.
   • É constituída por uma única espira de fio girando em torno de um eixo fixo. O campo magnético é alimentado pelos polos Norte e Sul

2. Conjugo induzido na espira em rotações

   • O conjugado de uma espira é determinado através, da análise de um segmento por vez, para posteriormente somar os efeitos de todos os segmentos individuais
   • A força que atua sobre um determinado segmento de espira é F=i.(I X B)
   • E o conjunto sobre o segmento é dado por: T=r.F.sen (o)
     • theta é o ângulo entre r e F
   • É zero sempre que a espira estiver além das bordas dos polos
   • O conjugado total resultante induzido na espira é dado por: Tind=2.r.iL.B debaixo das faces do polos e 0 além das bordas dos polos
   • O conjugado produzido na máquina é o produto do fluxo presente no interior da máquina vezes a corrente na máquina, multiplicado por uma constante que representa os aspectos construtivos mecânicos da máquina (a porcentagem do rotor que está coberta pelas faces do polos)
     • A tensão em qualquer máquina real dependerá dos mesmos três fatores: 1. O fluxo na máquina 2. A corrente na máquina 3. Uma constante que representa a construção da máquina

3. Comutação em uma máquina simples de quatro espiras

   • Comutação é o processo de converter as tensões e correntes CA do rotor de uma máquina CC ,em tensões e correntes CC, em seus terminais
     • Máquinas de quatro espiras e dois polos
       • As faces dos polos são curvadas para proporcionar um entre ferro de tamanho uniforme e para dar uma densidade homogênea de fluxo em todos os pontos debaixo das faces dos polos
     • É possível observar que as conexões da bobina 1, em que sai do segmento "a" do comutador e chega no segmento "b"
       • A tensão induzida na bobina 2, sai da bobina "b" e entra no segmento "c"
         • A tensão induzida na bobina 3, sai do segmento de comutação "c" e entra no "d"
           • E por fim na bobina 4, a tensão induzida sai do segmento "d" e entra no "a"
   • Posições notáveis
     • Existe três posições notáveis dos quatro conjuntos de espiras
       • Para a posição 0 graus, é possível verificar dois caminhos paralelos de corrente na máquina, além disso as bobinas 1' e 2 e 4 e 3' estão em série. Logo a tensão é 4e
       • Para a posição de 45 graus, a bobina 1 e 3 são colocadas em curto pelo comutador, neste caso não terá tensão induzida nestas bobinas, pois o produto vetorial de V com B é nulo
         • A bobina 2 está conectada entre o segmento "b" e "c", e a bobina 4, entre o segmento "d" e "a", formando dois caminhos de corrente em paralelo. Para este caso a tensão é igual a 2e
       • Em 90 graus são ligados em série as bobinas 2' e 3, e as bobinas 1 e 4'. sendo que estes conjuntos são ligados em paralelo. Sendo a tensão igual a 4e
     • Gráfico de tensão resultante de saída da máquina

4. Aspectos construtivos

   • Possuem uma saída em CC pelo fato de um mecanismo que converte as tensões CA em CC em seus terminais - chamado COMUTADOR
   • Geradores: Convertem energia mecânica em energia elétrica CC
   • Motores: convertem energia elétrica CC em energia mecânica
   • A maioria das máquina CC são como as máquinas CA, no sentido que elas possuem tensões e correntes CC em seu interior
   • A parte estacionária da máquina é denominada ESTATOR (enrolamento de campo ou imã permanente)
     • A parte rotativa é denominada ROTOR (enrolamento de armadura)
       • É um eletroímã constituído de um núcleo de ferro com enrolamentos em sua superfície, logo são alimentados pelo sistema de comutação
         • Sistema mecânico de comutação é formado por um comutador que tem a superfície cilíndrica com várias lâminas que são conectados aos enrolamentos do rotor: escovas fixas, que exercem pressão sobre o comutador e que são ligados aos terminais de alimentação
     • É composto por uma estrutura ferromagnética como polos salientes (um enrolamento de bobinas que geram um campo)

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