Conversão Eletromecânica de Energia Disciplina EZ400505

Conhecimento

APLICAÇÃO CONCEITOS BÁSICOS Tempo

Conceitos básicos • Princípio da conversão eletromecânica de energia

δQ=dE+δW Energia elétrica

Perdas

Dispositivo de conversão

Energia mecânica

Conceitos básicos • Princípio da conversão eletromecânica de energia Perdas Energia mecânica

Dispositivo de conversão

Energia elétrica

Conceitos básicos Campo magnético • O campo magnético pode ser representado por linhas contínuas entre dois polos. Nos polos as linhas são equidistantes e simétricas. • Estas linhas invisíveis, podem ser visualizadas através da distribuição de limalhas de ferro em uma superfície de papel colocada sobre um imã.

Conceitos básicos Campo magnético

Conceitos básicos Campo magnético • A existência de um campo magnético pode ser observada através do descolamento de uma carga elétrica, que experimentará uma força.

Conceitos básicos • Campo magnético

Conceitos básicos Fluxo magnético • Convencionou-se que as linhas do campo magnético partem do polo norte e retornam pelo polo sul.

Conceitos básicos Fluxo magnético • O fluxo magnético 𝜑 pode ser quantificado através do número de linhas de um campo magnético; • A unidade no Sistema Internacional (SI) é o weber (Wb), que equivale a 108 linhas de campo magnético.

Conceitos básicos Densidade de fluxo magnético • A densidade de fluxo magnético 𝐵 é definida pela razão do fluxo magnético pela área que ele atravessa; • A unidade no Sistema Internacional (SI) é o weber por metro quadrado(𝑊𝑏/𝑚2 ).

Conceitos básicos Densidade de fluxo magnético • A relação entre a densidade de fluxo magnético passando por uma superfície S e o fluxo magnético é dada por: 𝜑=

𝐵 𝑑𝑎 𝑆

da

Conceitos básicos Densidade de fluxo magnético • Uma propriedade da densidade do fluxo magnético é sua conservação em uma superfície fechada, ou seja, não há entrada nem saída de fluxo magnético:

𝐵 𝑑𝑎 = 0 𝑠

• Isto ocorre porque cada linha de fluxo magnético forma um laço fechado, ou seja, cargas magnéticas monopolares não existem.

Conceitos básicos Densidade de fluxo magnético • Para uma superfície plana de área A perpendicular ao fluxo, 𝜑 = 𝐵 ∙ 𝐴 [Wb]

Conceitos básicos Intensidade de campo magnético • A intensidade de um campo magnético pode ser definida através da Lei de Ampère: 𝑆

𝐽 𝑑𝑎 =

𝐻 𝑑𝑙

Conceitos básicos Intensidade de campo magnético Onde: • J é a densidade de corrente que passa por uma superfície S em ampere por metro quadrado [𝐴/𝑚2 ]; • H é a intensidade de campo magnético ao longo de um caminho 𝑙 [𝑊𝑏/𝑚2 ].

Conceitos básicos Intensidade de campo magnético • Em um circuito magnético simples formado por um enrolamento de 𝑁 espiras em um núcleo de comprimento médio 𝑙𝑚 temos:

Conceitos básicos Intensidade de campo magnético • 𝑁 ∙ 𝑖 = 𝐻𝑚 ∙ 𝑙𝑚 • 𝐻𝑚 =

𝑁𝑖 𝑙𝑚

Conceitos básicos Intensidade de campo magnético • O sentido de 𝐻𝑚 em relação à corrente 𝑖 pode ser deduzida pela Lei de Ampère e é mostrada na figura abaixo:

Conceitos básicos Intensidade de campo magnético • Na prática, pode-se utilizar a Regra da Mão Direita, onde o polegar da mão direita aponta para o sentido da corrente e os demais dedos mostram o sentido do campo magnético:

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Existe uma relação entre a intensidade do campo magnético H e a densidade de fluxo magnético B: 𝐵 = 𝜇 ∙𝐻 • Ao termo 𝜇, que depende do meio no qual o campo magnético atua, chamouse Permeabilidade Magnética.

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Adotou-se um valor padrão para a permeabilidade magnética no vácuo: 𝑊𝑏 −7 𝜇0 = 4𝜋 ∙ 10 [ ] 𝐴𝑚

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Pode-se entender a permeabilidade como a habilidade do meio (material) em aceitar a formação de um campo magnético em seu interior, ou o grau de magnetização que o material obtém em resposta a um campo magnético aplicado.

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Para os materiais magnéticos lineares, a permeabilidade pode ser definida como o produto da permeabilidade padrão 𝜇0 no vácuo por uma permeabilidade relativa 𝜇𝑟 : 𝜇 = 𝜇𝑟 ∙ 𝜇0

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • O valor de 𝜇𝑟 pode variar consideravelmente em função do valor da densidade do fluxo magnético, mas podemos considerá-lo constante na solução de problemas práticos, conforme o caso.

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Em termos de permeabilidade magnética, os materiais podem ser classificados em; • Ferromagnéticos • Paramagnéticos • Diamagnéticos

Conceitos básicos

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Os ferromagnéticos apresentam a característica da organização ou alinhamento microscópico de sua estrutura cristalina quando submetidos a um campo magnético. • Os valores de 𝜇𝑟 para os materiais ferromagnéticos utilizados em transformadores e máquinas rotativas variam entre 2000 a 80000. Exemplos típicos são as ligas de ferro e silício.

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Os materiais diamagnéticos apresentam a propriedade de apresentar um campo magnético oposto quando submetidos a um campo magnético, embora este efeito geralmente não seja percebido na prática. • Exemplos desses materiais são o zinco (𝜇𝑟 = −1,56 ∙ 10−5 ) e prata (𝜇𝑟 = −2,38 ∙ 10−5 ).

Conceitos básicos Permeabilidade magnética • Os materiais paramagnéticos apresentam a propriedade de se atraírem somente na presença de um campo magnético. • Exemplos desses materiais são o alumínio (𝜇𝑟 = 2,2 ∙ 10−5 ) e magnésio (𝜇𝑟 = 1,2 ∙ 10−5 ).