Campos Girantes 3

Um ex-aluno me enviou uma animação interessante, que explica de forma muito simples a formação de um campo girante trifásico.

Ainda não consegui embutir essa animação aqui neste blog, mas ela pode ser acessada em http://www.alvaroaugusto.com.br/daelt/Campo_girante_motor_inducao_ANI.gif (para que a animação funcione por completo, é necessário aguardar que todos os quadros do gif animado sejam carregados).

Notem como cada fase produz uma onda estacionária (campo pulsante). As ondas são defasadas entre si de 120 graus elétricos e, quando somadas, formam um campo resultante de módulo constante e ângulo que aumenta progressivamente. Como conseqüência, o campo gira.

Campos Girantes 2

A Fairchild Semiconductor, uma das mais antigas e conhecidas empresas do "Vale do Silício", disponibiliza em seu site o software gratuito SPM (Smart Power Module). Para fazer o download, é necessário fazer antes o registro no site (gratuito).

No momento, o módulo do SPM que mais nos interessa é o do motor síncrono, que disponibilizei aqui. É necessário ter instalado o Flash Player. Se você não consegui fazer o programa funcionar no Internet Explorer, tente usar o Mozilla Firefox ou o Netscape.

O SPM é bastante ilustrativo e o módulo do motor síncrono dá uma boa idéia de que como funciona o campo girante trifásico. Basta percorrer os slides e selecionar as opções "step by step" ou "auto". Vale a pena. A figura abaixo mostra uma das telas do SPM.

Se você não conseguir visualizar o programa, não se preocupe, pois pretendo apresentá-lo nas próximas aulas. Agradeço ao professor Jaime Favretto (UTFPR/DAELT) pela indicação.

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.