Máquinas CC

Máquinas CC

1. Espira simples

   • Esta máquina 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 (fig. 1)
     • O FLUXO MAGNÉTICO é perpendicular à superfície do rotor em todos os pontos debaixo das faces polares
     • TENSÃO INDUZIDA
       • Uma tensão será induzida na espira de fio quando o rotor girar
         • REGRA DA MÃO DIREITA (GERADOR) REGRA DA MÃO ESQUERDA (MOTOR)
       • eind = (v x B).l
       • Para determinarmos a tensão induzida total devemos analisar cada segmento da espira (ab,bc,cd e da)
         • Em ab, a velocidade (v) é perpendicular a B, portanto o produto v x B aponta para dentro da "tela" ---- eab = vBl
           • Em bc, o produto vetorial v x B é perpendicular a l, ou seja, a tensão neste segmento é igual a zero. ebc = 0
             • Em cd, temos neste caso uma semelhança com o segmento ab, portanto agora pela rotação (sentido anti-horário) temos v apontando para "baixo", assim v é perpendicular ao campo e o produto v x B aponta para fora da tela, ecd= vBl
               • Assim como no segmento bc, v x B é perpendicular a l, e= 0
                 • A tensão induzida total é: etotal = 2vBl
       • Pode-se observar que a máquina gera uma tensão que alterna entre um valor positivo constante e um valor negativo constante
         • UMA MANEIRA DE PRODUZIR TENSÃO CC NA SAÍDA: "dois segmentos condutores semicirculares são acrescentados à extremidade da espira e dois contatos fixos são instalados em um ângulo tal que, no instante em que a tensão na espira é zero, os contatos põem em curto-circuito os dois segmentos. Desse modo, sempre que a tensão na espira muda de sentido, os contatos também mudam de segmento e a saída de tensão dos contatos sempre é do mesmo tipo. Esse processo de troca de conexões é conhecido como comutação. "

2. Conjugado induzido

   • FORÇA QUE ATUA EM UM DADO SEGMENTO: F = i(l x B)
   • CONJUGADO SOBRE O SEGMENTO: Conj = rF sen (ang) --> ang é o ângulo entre r e F
   • O conjugado é basicamente zero sempre que a espira estiver além das bordas dos polos.
   • O conjugado total resultante induzido na espira é dado por conj=2rilB debaixo das faces dos polos. E zero além das bordas dos polos
     • Assim, 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 dos polos).
     • Em geral, 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
   • Para determinar o conjugado sobre a espira é necessário examinar um segmento de cada vez e depois somar os efeitos de todos os segmentos individuais

3. Aspectos construtivos da máquina

   • São:
     • GERADORES: máquinas que convertem energia mecânica em energia elétrica CC
     • MOTORES: convertem a energia elétrica CC em energia mecânica
   • 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 e são alimentados pelo sistema mecânico de comutação
         • SISTEMA MECÂNICO DE COMUTAÇÃO É FORMADO POR: um comutador que tem uma superfície cilíndrica com várias lâminas que são conectados aos enrolamentos do rotor; escovas fixas, que exercem pressão sobre o comutador e que são ligadas aos terminais de alimentação.
           • O COMUTADOR tem a função de inverter a corrente na fase de rotação apropriada de forma que o conjugado produzido seja sempre na mesma direção
     • É composto por uma estrutura ferromagnética com polos salientes ( ou seja, um enrolamento de bobinas que produzem o campo)
       • PRODUZ UM FLUXO MAGNÉTICO QUE INTERCEPTA A ARMADURA
     • INTERPOLO: tem como funcionalidade equilibrar o magnetismo parasita que desloca a linha neutra das lâminas coletoras em contato com as escovas

4. A maioria das máquinas CC são como as máquinas CA, no sentido que elas possuem tensões e correntes CC em seu interior

   • Possuem uma saída em CC pelo fato de um mecanismo que converte as tensões CA em CC em seus terminais - O MECANISMO TEM O NOME DE COMUTADOR

5. Máquina de 4 Espiras

   • Esta máquina possui quatro espiras completas alojadas em quatro ranhuras abertas no aço laminado do seu rotor.
     • As faces dos polos da máquina são curvadas para propiciar um entreferro de tamanho uniforme e para dar uma densidade homogênea de fluxo em todos os pontos debaixo das faces dos polos.
       • TEMOS AS SEGUINTES CONEXÕES PARA CADA UMA DAS BOBINAS
         • BOBINA 1
           • sai do segmento 'a' do comutador e chega no segmento 'b'
         • BOBINA 2
           • sai do segmento 'b' e entra no segmento 'c'
         • BOBINA 3
           • sai do segmento de comutação 'c' e entra no 'd'
         • BOBINA 4
           • a tensão induzida sai do segmento 'd' e entra no 'a'
   • PODEMOS OBSERVAR ALGUMAS POSIÇÔES NOTÁVEIS
     • 3 POSIÇÕES NOTÁVEIS COM RELAÇÃO AS 4 ESPIRAS
       • PARA A POSIÇÃO DE 0º, é possível identificar dois caminhos paralelos de corrente da máquina, além disso as bobina 1' e 2 e 4 e 3' estão em série. TEMOS A TENSÃO DE 4e
       • PARA A POSIÇÃO DE 45º, por meio do comutador as bobinas 1 e 3 são postas em curto, assim não haverá tensão induzida em tais bobinas (pois produto vetorial de v x B = nulo)
       • PARA POSIÇÂO DE 90º, as bobinas 2' e 3, e as bobinas 1 e 4' são ligadas em série. E ESSES CONJUNTOS SÃO LIGADAS EM PARALELO. Sendo a tensão igual a 4e

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