Apostila2..(1) - Captulo 2 Gerao 2.1 Princpios de Converso...

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Capítulo 2 Geração 2.1 – Princípios de Conversão Eletromecânica de Energia A conversão eletromecânica de energia envolve a troca de energia entre um sistema elétrico e um sistema mecânico, através de um campo magnético de acoplamento. O processo poderia ser considerado reversível, não fosse uma pequena quantidade de energia que se perde por aquecimento. A conversão de energia da forma mecânica para a forma elétrica é realizada em uma máquina denominada: gerador. O inverso, ou seja, conversão de energia na forma elétrica para a forma mecânica é realizada em ma máquina denominada: motor. Uma vez que o enfoque do curso de Eletrotécnica e Automação Industrial do curso de Engenharia de Produção da Universidade Estadual de Maringá é análise em corrente alternada (CA), iremos apenas abordar as máquinas síncronas ou os geradores CA. Ressaltamos que os conceitos básicos de máquinas CA são os mesmos das máquinas CC, havendo apenas diferença nos aspectos construtivos. Inicialmente, iremos realizar uma formulação do balanço de energia em um acoplamento eletromecânico, também conhecido como conversão eletromecânica de energia. 2.1.1 – Balanço de Energia Para determinarmos as relações características do acoplamento eletromecânico necessitamos fazer uso do Princípio da Conservação de Energia – “ energia não é criada nem destruída, mas meramente muda de forma” – juntamente com as leis de campos elétricos e magnéticos, circuitos elétricos e mecânica newtoniana. O balanço de energia aplicado a um sistema eletromecânico quando da transformação de energia elétrica em mecânica (esquema motor) é posto da seguinte forma:
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() + + = em calor) onvertida (Energia c ento) de acoplam no campo armazenada a energia (Aumento n ecânica) (Energia M étrica Energia El Se desejarmos realizar um balanço de energia considerando a transformação de energia mecânica em elétrica (esquema gerador), basta somente adicionarmos sinais negativos aos temos ( Energia Elétrica ) e ( Energia Mecânica ). A conversão de energia é um processo irreversível por três causas: Parte da energia elétrica é convertida em calor; Parte da energia mecânica é absorvida por atrito e ventilação e então convertida em calor; Parte da energia absorvida pelo campo de acoplamento é convertida em calor. Figura 1: Representação em bloco da conversão eletromecânica de energia Se considerarmos a Figura 1 (onde v é a tensão instantânea e i é a corrente instantânea) e associarmos as perdas do sistema elétrico, teremos o diferencial de energia: idt ri v dW dt ri vidt dW ele ele ) ( 2 = = (1) onde ele dW é a energia elétrica líquida de saída, r é a resistência, 2 ri representam as perdas elétricas na resistência (efeito Joule). Para que o dispositivo de acoplamento possa absorver energia do circuito elétrico, o campo
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