CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

ESP1006 – Fundamentos de Máquinas Elétricas

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1. CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

Estuda os princípios e processos de conversão de energia elétrica em

mecânica e vice-versa.

Desenvolve 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 - Processo que realiza-se 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 propriamente dita.

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, solenóides, 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 - freqüentemente 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.: altofalantes,

motores de conjugado, tacômetros e captadores.

3. Nos dispositivos de potência – realiza-se a conversão contínua da

energia. Ex.: motores e geradores.

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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.

1.1 BALANÇO DE ENERGIA

A conversão eletromecânica de energia envolve 04 formas de energia:

1- Elétrica; 2- Mecânica; 3- Magnética; 4- Calor.

As leis que determinam as relações características do acoplamento eletromecânico

são:

1- Princípio da conservação de energia;

2- Leis do campo elétrico e magnético;

3- Leis dos circuitos elétricos;

4- 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.

Entrada de energia Saída de energia Aumento na energia Energia

de fonte elétrica = mecânica + armazenada no + convertida

campo de acoplamento em calor

Figura 3.1 – Diagrama do balanço de energia

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.

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3. Energia absorvida pelo campo de acoplamento, convertida em calor,

como perda magnética no núcleo (no acoplamento magnético) ou perda dielétrica

(no acoplamento