Campos Girantes 1

Nossa primeira prática de laboratório, para as turmas S01, S21 e S22, envolve "Campos Girantes", que são campos magnéticos produzidos por estatores polifásicos. O princípio do campo girante foi patenteado por Nikola Tesla em 1888 e é essencial para o funcionamento dos motores síncronos trifásicos e dos motores de indução trifásicos.

Quando um campo magnético girante é produzido, qualquer material magnético colocado no interior do estator entrará em rotação. Por exemplo, podemos construir um rotor com ímãs permanentes, que tenderá a acompanhar o campo girante do estator, girando no mesmo sentido e velocidade. Nesse caso, teremos um motor síncrono.

O rotor também pode ser um circuito elétrico fechado, construído com metais não ferromagnéticos (cobre, alumínio, etc). Nesse caso, o campo girante do estator induzirá correntes elétricas no rotor, que é eletricamente fechado. As correntes induzidas no rotor produzirão um campo magnético próprio, que reagirá com o campo do estator, dando origem a rotação. Nesse caso, teremos um motor de indução. Para que as correntes sejam induzidas no rotor, é necessário que este gire um pouco mais devagar do que o campo girante do estator. Por causa desse fato, o motor de indução é também denominado motor assíncrono, pois o rotor gira a uma velocidade diferente da velocidade síncrona do campo do estator (Ns).

O vídeo abaixo mostra um experimento interessante, onde um ovo metálico (alumínio? aço?) é posto a girar em presença do campo magnético girante produzido por uma espécie de estator. No final do vídeo aparecem as fotografias de Tesla e de Thomas Alva Edison, dois dos principais personagens da chamada guerra das correntes (Tesla era partidário da geração e distribuição de energia em corrente alternada, enquanto Edison era partidário da corrente contínua).




O segundo vídeo mostrado abaixo é ainda mais interessante. O professor usou seis barras de ferro para construir um estator AC. A montagem não é muito clara e não dá para ter certeza se o estator é bifásico ou trifásico, mas o princípio de funcionamento é semelhante. O rotor é uma simples lata metálica vazia. Embora a dispersão de fluxo seja enorme, a montagem funciona bastante bem.




Esse assunto será abordado com mais detalhes nas aulas de teoria. Por enquanto, uma boa referência é o livro "Máquinas Elétricas", de Fitzgerald et al, seção 3-4, pag. 160 (essa é a numeração da edição de 1975; na edição de 2006, talvez a numeração seja outra). Outra referência interessante é o livro do Del Toro, "Fundamentos de Máquinas Elétricas", seção 4-1, pag. 136.