-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 1
Os circuitos magnticos dos
transformadores e das mquinas CA
so excitados por fontes CA. Com
excitao CA, a indutncia influi no
comportamento do regime
permanente.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 2
Com excitao CC, a corrente em
regime permanente determinada pela
tenso aplicada e a resistncia do circuito,
com a indutncia s entrando no processo
transitrio.
Excitao CA
Vc
+
_
H1
H2
X
X
+
_
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 3
Nos sistemas eltricos , as formas de
onda de tenso e de fluxo so
funes senoidais no tempo. Para a
anlise da excitao em corrente
alternada, ser considerado um
circuito magntico fechado.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 4
Excitao CA
( ) tsent max=( ) tsenBAt c max=( )
tddNte =
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 5
Excitao CA
( ) tNte cosmax=( ) tEte cosmax=
maxmaxmax 2 BANfNE cpi ==
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 6
Na operao CA, em regime
permanente, utiliza-se os valores
eficazes, portanto:
Excitao CA
maxmax 222 BANfBANfE ccef pipi ==
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 7
Para produzir fluxo
no ncleo
necessrio que uma
corrente de excitao
iffff esteja presente
no enrolamento.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 8
As propriedades magnticas no lineares
do ncleo requerem que a forma de
onda da corrente de excitao seja
diferente da forma de onda senoidal do
fluxo. A curva da corrente de excitao
pode ser obtida graficamente a partir da
curva B-H ou ffff-i.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 9
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 10
Como B e H se relacionam com ffff e iffff
por constantes geomtricas, o lao de
histerese da figura anterior foi
desenhado em termos de ffff- iffff.
Excitao CA
cc AB= NlHi cc=
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 11
O valor eficaz da corrente de excitao
obtido pelo uso da raiz do valor mdio
quadrtico. Est relacionado com o valor
eficaz da intensidade de campo.
Excitao CA
NHl
I efcef =
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 12
Os volt-ampres eficazes necessrios para
excitar o ncleo, com uma densidade de
fluxo especificada, :
Excitao CA
NHl
BANfIE efccefef max2 pi =
ccefefef lAHBfIE max2 pi =
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 13
Verifica-se, na equao anterior, que o
valor necessrio de excitao, em volts-
ampres eficazes, para excitar o ncleo
com uma onda senoidal proporcional
frequncia, ao volume do ncleo e ao
produto da densidade mxima de fluxo com
a intensidade eficaz do campo magntico.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 14
Para um material magntico com densidade
de massa rrrrc, a massa do ncleo Ac lc rrrrc e
o valor dos volts-ampres eficazes de
excitao por unidade de massa :
Excitao CA
efc
efefa HB
fmassa
IEP max
2pi
=
=
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 15
As condies de excitao CA de um
material magntico so fornecidas
em termos de volts-ampres
eficazes por unidade de massa.
Esses valores so determinados por
meio de ensaios de laboratrio.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 16
Excitao CA
Ao gro orientado do tipo M-5, 60 Hz
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 17
Parte da potncia associada com a
energia do campo magntico dissipada
como perdas das quais resulta o
aquecimento do ncleo. O restante
aparece como potncia reativa
associada ao armazenamento de energia
no campo magntico.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 18
Existem dois mecanismos de perdas nos
materiais magnticos. O primeiro o
aquecimento devido s correntes
induzidas no material do ncleo. So
chamadas correntes parasitas que
circulam no material do ncleo.
Excitao CA
2IRFoucaultperdas =
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 19
Circulao de correntes parasitas no ncleo
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 20
Para reduzir os efeitos das correntes
parasitas, as estruturas so construdas
com chapas delgadas de material
magntico. As chapas devem ficar
alinhadas na direo das linhas de
campo. So isoladas entre si por uma
camada de xido ou verniz de isolao.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 21
As perdas por correntes parasitas tendem
a aumentar com o quadrado da
frequncia e com o quadrado da
densidade mxima de fluxo. Quanto mais
delgadas as chapas, menores as perdas.
Excitao CA
[ ]322max mWfBKP FoucaultFoucaultferro =
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 22
O segundo mecanismo de perdas
devido histerese do material
magntico. Uma excitao varivel no
tempo far com que o material
magntico seja submetido a uma
variao cclica do lao de histerese.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 23
A perda por histerese
a energia gasta em
orientar os domnios
magnticos do
material na direo
do campo.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 24
Quando um material ferromagntico fica
sujeito a uma fora magnetomotriz
varivel, esta fora aumentada at um
valor mximo. Quando esta fmm
reduzida, nem toda energia do campo
magntico devolvida ao circuito. Parte
dela dissipada no ncleo.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 25
As perdas por histerese so proporcionais
rea do ciclo de histerese e ao volume
total do material. Como h uma perda de
energia a cada ciclo, as perdas so
proporcionais frequncia de excitao.
Excitao CA
[ ]3max mWfBKP HistereseHistereseferro = 5,25,1
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 26
Os dados sobre perdas no ncleo so
apresentados tipicamente em forma de
grficos. So plotados em watts por
unidade de massa em funo da
densidade de fluxo. Pode ser fornecida
uma famlia de curvas para diferentes
frequncias.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 27
Excitao CA
Ao gro orientado do tipo M-5, 60 Hz
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 28
Nos transformadores de potncia so
usadas chapas de ao de gro
orientado. Isso diminui as perdas por
histerese e aumenta a permeabilidade.
Assim, os aos orientados podem operar
com densidade de fluxo mais elevada.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 29
O ao-silcio de gro orientado tem sido
utilizado a vrios anos. Trata-se de uma
laminao a frio e um recozimento
intermedirio, acrescido de um recozimento
final a alta temperatura. Assim, produz-se
chapas com melhores propriedades
magnticas na direo de laminao.
Excitao CA
-
UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE
ELETROTCNICA
Joaquim Eloir Rocha 30
Analisar o exemplo 1.8 da pgina 43.
Excitao CA
