Centro Universitário Anhanguera

Santo André

Eletricidade Aplicada

ATPS – Atividade Prática Supervisionada

Santo André

2015

Sumário

INTRODUÇÃO..............................................................................................................................2

ETAPA 1........................................................................................................................................3

Passo 1 - Diferenças entre corrente alternada e corrente contínua.............................................3

Passo 2 - Frequência de operação das diversas correntes contínuas entre vários países do

mundo.........................................................................................................................................5

Passo 3 - Vantagens e desvantagens em utilizar as transmissões elétricas em corrente

alternada.....................................................................................................................................6

ETAPA 2........................................................................................................................................8

Passo 1 - Motores de corrente contínua, mostrando seus elementos constituintes e

funcionalidades...........................................................................................................................8

Passo 2 - Características de motores de corrente contínua com as características dos motores

de corrente alternada................................................................................................................11

Passo 3 – Diagrama fasorial, e um diagrama fasorial para motores de corrente alternada......14

BIBLIOGRAFIA..........................................................................................................................16

CONCLUSÃO..............................................................................................................................17

INTRODUÇÃO

A ATPS é uma atividade para assimilar os conhecimentos teóricos e práticos,

onde é essencial reconhecer e compreender os princípios da corrente alternada, dos

circuitos monofásico, o conceito de potência e fator de potência, bem como sua

correção, identificação, ligação, partida e manutenção de geradores e motores de

corrente alternada e de transformadores, sistemas trifásicos, potência em cargas

trifásicas equilibradas e equipamentos de manobra, proteção e medição.

Nestas etapas que faremos, será visto a diferença entre corrente alternada e

corrente contínua, geradores que podem dar funcionalidade à corrente elétrica, a

frequência de operação das diversas correntes contínuas entre vários países no mundo,

vantagens e desvantagens em utilizar as transmissões elétricas em corrente alternada,

motores de corrente contínua e seus elementos constituintes e funcionalidades,

características de motores de corrente contínua e características de motores de corrente

alternada e demais assuntos sobre Eletricidade Aplicada.

ETAPA 1

Passo 1 - Diferenças entre corrente alternada e corrente contínua

A diferença é o sentido da tal corrente. Uma corrente elétrica nada mais é que

um fluxo de elétrons (partículas que carregam energia) passando por um fio, algo como

a água que circula dentro de uma mangueira. Se os elétrons se movimentam num único

sentido, essa corrente é chamada de contínua. Se eles mudam de direção

constantemente, estamos falando de uma corrente alternada. Na prática, a diferença

entre elas está na capacidade de transmitir energia para locais distantes. A energia que

usamos em casa é produzida por alguma usina e precisa percorrer centenas de

quilômetros até chegar à tomada. Quando essa energia é transmitida por uma corrente

alternada, ela não perde muita força no meio caminho. Já na contínua o desperdício é

muito grande. Isso porque a corrente alternada pode, facilmente, ficar com uma

voltagem muito mais alta que a contínua, e quanto maior é essa voltagem, mais longe a

energia chega sem perder força no trajeto.

e todos os sistemas de transmissão fossem em corrente contínua, seria preciso uma usina

em cada bairro para abastecer as casas com eletricidade. O único problema da alta

voltagem transportada pela corrente alternada é que ela poderia provocar choques fatais

dentro das residências. "Por isso, a alta voltagem é transformada no final em tensões

baixas. As mais comuns são as de 127 ou 220 volts", diz o físico Cláudio Furukawa, da

USP. Portanto, a corrente que chega à tomada de sua casa continua sendo alternada, mas

com uma voltagem bem mais baixa. Já a corrente contínua sai, por exemplo, de pilhas e

baterias, pois a energia gerada por elas, usada nos próprios aparelhos que as carregam,

não precisa ir longe.

Também há muitos equipamentos eletrônicos que só funcionam com corrente

contínua, possuindo transformadores internos, que adaptam a corrente alternada que

chega pela tomada.

Modo como os elétrons se movem, determina o tipo de corrente.

Alternada

Nesse tipo de corrente, o fluxo de elétrons que carrega a energia elétrica dentro de um

fio não segue um sentido único. Ora os elétrons vão para a frente, ora para trás,

mudando de rota 120 vezes por segundo. Essa variação é fundamental, pois os

transformadores que existem numa linha de transmissão só funcionam recebendo esse

fluxo de elétrons alternado. Dentro do transformador, a voltagem da energia transmitida

é aumentada, permitindo que ela viaje longe, desde uma usina até a sua casa

Contínua

Aqui o fluxo de elétrons passa pelo fio sempre no mesmo sentido. Como não há

alternância, essa corrente não é aceita pelos transformadores e não ganha voltagem

maior. Resultado: a energia elétrica não pode seguir muito longe. Por isso, a corrente

contínua é usada em pilhas e baterias ou para percorrer circuitos internos de aparelhos

elétricos, como um chuveiro. Mas ela não serve para transportar energia entre uma usina

e uma cidade

Geradores que podem dar funcionalidade à Corrente Elétrica

Gerador elétrico é um equipamento que transforma em energia elétrica outras formas de

energia. Uma bateria de automóvel, por exemplo, transforma a energia química em

energia química em energia elétrica. Uma usina hidrelétrica utiliza a energia mecânica

transformando-a em energia elétrica.

Portanto, um gerador elétrico é o aparelho que realiza a transformação de uma forma de

energia em energia elétrica.

Alguns tipos de resistores, geradores e receptores

Um gerador possui dois terminais denominado polos. Polo negativo corresponde ao

terminal de menor potencial elétrico, de forma que o polo positivo corresponde ao

terminal de maior potencial elétrico.

Ao passo em que é colocado em um circuito, um gerador elétrico fornece

energia potencial elétrica para as cargas, que entram em movimento, saindo dom polo

negativo para o positivo.

Assim sendo, a potência elétrica total gerada (Pg) por um gerador é diretamente

proporcional à intensidade de corrente elétrica.

Geradores elétricos são aparelhos que convertem energia, o nome gerador elétrico

sugere um conceito muito errado pois a energia não é gerada e sim transformada, pois o

Princípio da Conservação de energia seria violado.

O gerador elétrico é o agente do circuito que o abastece, fornecendo energia

elétrica às cargas que o atravessam.

O físico italiano Alessandro Volta foi quem desenvolveu o primeiro gerador.

Estudando efeitos de contração muscular de patas de rãs, sob ação de descargas

elétricas, Alessandro Volta descobriu que quando dois discos de metais diferentes,

como cobre e zinco, estavam separados por um disco de pano ou papelão umedecido

com água salgada, surgia uma diferença de potencial entre os discos de metais.

Existem diversos tipos de geradores elétricos, que são caracterizados por seu princípio

de funcionamento, alguns deles são: geradores luminosos, mecânicos, químicos e os

geradores térmicos.

Passo 2 - Frequência de operação das diversas correntes contínuas entre vários países do mundo

A corrente alternada permite a transmissão a longas distâncias por possibilitar o

uso do transformador, que eleva a tensão, reduz a corrente e por sua vez as perdas na

transmissão. A freqüência deve ser baixa o suficiente para aumentar o desempenho das

maquinas elétricas (por isso que alguns sistemas dedicados de tração elétrica são em

16,67 Hz) 

A freqüência deve ser alta o suficiente para a iluminação seja aparentemente

continua. O olho humano percebe a luz como sendo persistente para acima de 100 Hz

(em uma dada freqüência de corrente, temos dois picos de potencia, o que duplica a

freqüência na iluminação) logo 50 Hz é o valor mínimo. 

Como o sistema é único, a freqüência deve ser a mesma. Metade do mundo

optou por 50 Hz, a outra metade por 60 Hz. No Brasil chegou-se a ter ambas as

freqüências, e prevaleceu 60 Hz ao se fazer a interligação. O que desempatou? Motivos

econômicos, pressão dos fabricantes de maquinas em 60 Hz.

Segue abaixo um quadro com alguns países do mundo e que freqüência cada pais optou:

AMÉRICA DO SUL

Argentina - 50 HZ Brasil – 60 HZBolívia – 70 HZ Equador – 40 HZ

AMÉRICA DO NORTE

Barbados – 35 HZ México – 45 HZ Dominica – 50 HZ Canadá – 55 HZ

EUROPA

Alemanha – 60 HZ Espanha – 70 HZ Portugal – 40 HZ

ÁSIA

Japão – 50 HZ Iraque – 60 HZ Arábia Saudita – 40 HZ

Passo 3 - Vantagens e desvantagens em utilizar as transmissões elétricas em corrente alternada

Desvantagens de utilizar transmissões elétricas em corrente alternada

Quando há uma corrente elétrica em um condutor é gerado um campo eletromagnético

em volta. Quando a corrente muda de direção é gerado um campo eletromagnético no

sentido contrário. Isso faz com que haja um certo aumento de resistência no condutor

que não haveria na corrente continua e faz com que haja uma certa perca de energia.

Apesar disto ainda compensa usar a corrente alternada para a distribuição de energia,

pois é mais barato para mudar sua voltagem, e se a distribuição fosse feita com corrente

continua teríamos muita mais voltagem do que precisaríamos.

Vantagens de utilizar transmissões elétricas em corrente alternada

A maior vantagem da corrente alternada em relação a continua é a possibilidade

de mudar a sua voltagem usando um transformador. Isto torna muito mais barato

distribuir energia quando há grandes distancias separando a geração e o uso. E também

é muito mais fácil transformar a corrente alternada em contínua do que contínua em

alternada, tornando mais fácil usar um aparelho de corrente contínua em uma “fiação”

alternada.

ETAPA 2

Passo 1 - Motores de corrente contínua, mostrando seus elementos constituintes e funcionalidades.

Alguns tipos de motores de corrente contínua:

Como funcionam os motores

Os motores de corrente contínua (CC) ou motores DC (Direct Current), como

também são chamados, são dispositivos que operam aproveitando as forças de atração e

repulsão geradas por eletroímãs e imãs permanentes.

Se fizermos passar correntes elétricas por duas bobinas próximas, conforme

mostra a figura 2, os campos magnéticos criados poderão fazer com que surjam forças

de atração ou repulsão.

A idéia básica de um motor é montar uma bobina entre os polos de um imã permanente

ou então de uma bobina fixa que funciona como tal, conforme mostra a figura 3.

Partindo então da posição inicial, em que os polos da bobina móvel (rotor), ao

ser percorrida por uma corrente, estão alinhados com o imã permanente temos a

manifestação de uma força de repulsão. Esta força de repulsão faz o conjunto móvel

mudar de posição, conforme mostra a figura 4.

A tendência do rotor é dar meia volta para seu polo Norte se aproxime do polo

Sul do imã permanente. Da mesma forma, seu polo Sul se aproximará do polo Norte

pelo qual será atraído.

No entanto, no eixo do rotor, por onde passa a corrente que circula pela bobina,

existe um comutador. A finalidade deste comutador é inverter o sentido da circulação da

corrente na bobina, fazendo com que os polo mudem. Observe a figura 5.

O resultado disso será uma transformação da força de atração em repulsão, o que

fará com que o rotor continue seu movimento, passando "direto" pela posição que seria

de equilíbrio.

Sua nova posição de equilíbrio seria obtida com mais volta, de modo que os

polos do rotor se defrontassem com os de nome oposto do imã fixa.

Mais meia volta, e quando isso poderia ocorrer, a nova posição faz com que o

comutador entre em ação e temos nova comutação da corrente. Com isso os polos se

invertem conforme mostra a figura 6.

O resultado disso é que o rotor não para, pois deve continuar em busca de sua

posição de equilíbrio.

Evidentemente isso nunca vai acontecer, e enquanto houver corrente circulando

pela bobina o rotor não vai parar.

A velocidade de rotação deste tipo de motor não depende de nada a não ser da

força que o rotor tenha de fazer para girar. Desta forma, os pequenos motores de

corrente contínua têm uma velocidade muito maior quando giram livremente do que

quando girar fazendo algum tipo de esforço (movimento alguma coisa).

Igualmente, a corrente exigida pelo motor depende da oposição que o rotor

encontra para sua movimentação. Fazendo mais força, o consumo aumento

sensivelmente.

Passo 2 - Características de motores de corrente contínua com as características dos motores de corrente alternada

Corrente Contínua (C) x Corrente Alternada (CA)

Tanto os Motores de Corrente Contínua quanto os Motores de Corrente

Alternada podem possuir excitação única, sendo ela no seu estator ou no seu rotor ou

excitação dupla, excitada no rotor e no estator, neste último caso, apresentam a grande

vantagem de poderem trabalhar em regime de motor ou em regime de gerador elétrico.

Os motores de corrente alternada ainda se dividem em mais dois grandes grupos:

Síncronos: é pouco utilizado nas indústrias, sua velocidade é constante, pois

possui um induzido de campo constante pré-definido e, assim, aumenta a resposta ao

processo de arraste criado pelo campo girante. É empregado quando se faz necessárias

velocidades estáveis mesmo submetidos a cargas variáveis, quando se requer grande

potência com torque constante e também pode ser usado para correção de fator de

potência.

Assíncronos: geralmente trabalha em velocidade estável, que varia levemente

com a carga mecânica aplicada ao seu eixo. É simples, robusto, de baixo custo, de

reduzida necessidade de manutenção, sendo assim, é o motor mais utilizado

industrialmente. Devido aos avanços da eletrônica é possível controlarmos a velocidade

desses motores com o auxílio de inversores de frequência.

Geralmente, motores de indução de pequena potência são monofásicos, que

necessitam de dispositivos especiais para a partida, pois não possuem arranque próprio.

Já os motores de maior potência são trifásicos de indução e tem arranque próprio

e como exigem grande corrente da rede, no momento de sua partida, usam-se

dispositivos especiais para diminuí-la.

Existe uma grande variedade de tipos de motores, como servomotores, com

aplicação em número razoável nas indústrias, motores universais que podem funcionar

tanto com C quanto com CA e são aplicados em equipamentos domésticos como

furadeiras, máquinas de batedeiras, etc, que são de menores aplicações.

Como já foi dito, o motor C pode ser aplicado tanto como motor quanto como

gerador, no caso de ser aplicado como gerador, recebe o nome de Dínamo. Porém,

atualmente, com os avanços tecnológicos atuais e assim, o uso de fontes retificadoras

que permitem transformar tensão alternada, gerada por máquinas elétricas de corrente

alternada (alternadores), em tensão contínua de maneira controlada, atualmente, a

operação como gerador fica limitada aos momentos de frenagem e reversão de um

motor. É também devido a avanços nos acionamentos dos motores CA, como Soft-

Starter e Inversores de Frequência, e a viabilidade econômica que, estes, têm substituído

os motores C. Porém quando se necessita manter o torque, mesmo com variação da

carga e da velocidade do motor, os motores C são a melhor escolha como em: máquinas

de papel, bobinadeiras e desbobinadeiras, laminadores, máquinas de impressão,

extrusoras, prensas, elevadores, etc.

Da mesma forma são aplicados em sistemas de controle de velocidade onde o

torque é um item indispensável, já que na maioria dos casos, ainda não se encontra um

substituto tão eficiente, como o caso de pontes rolantes em indústrias siderúrgicas.

Todavia para isso, são necessários sistemas eletrônicos de controle de velocidade, cujos,

além do próprio motor C, devem possuir um plano de manutenção específico, pois o

desgaste de algumas peças pertencentes ao motor e a saturação de alguns componentes

eletrônicos são evidentes e proporcionais à utilização dos sistemas.

Como citado acima, a grande dificuldade dos motores C é a sua manutenção,

pois, suas peças como as escovas e o comutador, são muito complexas, exigindo

conhecimento técnico apurado, habilidade e um programa de manutenção eficiente.

É natural haver um desgaste do comutador e das escovas com o tempo. Por isso

há um determinado período para a troca das escovas e do mesmo modo, uma periódica

limpeza do comutador deve ser realizada a fim de se eliminar os resíduos nele

depositados. Do contrário os resíduos acumulados no comutador podem aumentar a sua

resistência de contato com as escovas e estes mesmo resíduos podem depositar-se entre

as lâminas do comutador, causando um curto-circuito.

Construtivamente ele é composto de duas estruturas magnéticas: Estator

(enrolamento de campo ou ímã permanente) e Rotor (enrolamento de armadura).

O estator é composto de uma estrutura ferromagnética com pólos salientes aos

quais são enroladas as bobinas que formam o campo, ou de um ímã permanente.

O rotor é um eletroímã que possui um núcleo de ferro com bobinas de n espiras

em sua superfície que são alimentados por um sistema mecânico de comutação,

formado por um comutador, ligado ao eixo do rotor, que possui uma superfície

cilíndrica com diversas lâminas às quais são conectados os enrolamentos do rotor; e por

escovas fixas, que exercem pressão sobre o comutador e que são ligadas aos terminais

de alimentação. A função do comutador é o de inverter a corrente na fase de rotação

apropriada de forma a que o conjugado desenvolvido seja sempre na mesma direção. A

inversão é necessária a cada 180º, dando continuidade ao movimento rotativo do motor.

Os dois lados de cada bobina são inseridos em ranhuras com espaçamento igual

ao da distância entre dois pólos do estator, para que quando os condutores de um lado

estiverem sob o pólo norte, os condutores do outro devem estar sob o pólo sul. As

bobinas são conectadas em série através das lâminas do comutador, com a finalidade da

última ser conectada ao início da primeira, de modo que o enrolamento não tenha um

ponto específico.

A velocidade em um motor de corrente continua esta relacionada com a força

eletromotriz (f.e.m.) aplicada a armadura e com a força contra-eletromotriz (f.c.e.m.)

gerada na armadura pelo campo magnético do estator cortando a armadura.

A f.e.m. é força resultante da tensão aplicada à armadura sendo responsável pela

corrente que circula por ela. E sendo a f.c.e.m., a força que se opõe a f.e.m. devido à

tensão induzida na armadura quando esta corta o campo magnético gerado no estator.

Para que haja o funcionamento do motor C é necessário que ambas as forças estejam

nele presentes.

Passo 3 – Diagrama fasorial, e um diagrama fasorial para motores de corrente alternada

Uma corrente alternada sofre alteração no seu valor e no seu sentido ao longo do

tempo. Conforme ocorre essa alteração temos diversos tipos de corrente alternada.

O principal tipo de corrente alternada é a senoidal e nela podemos aplicar todos

os conceitos que conhecemos de frequência, período, frequência angular e velocidade

angular.

Para representar uma onda senoidal podemos utilizar um fasor. Um fasor é um

vetor girante. Na imagem a abaixo temos a direita um diagrama fasorial e a esquerda a

onda senoidal resultante.

O diagrama fasorial é muito utilizado na analise de circuitos de corrente

alternada por permitir analisar tensão e corrente de forma fácil, permitindo, por

exemplo, a analise da defasagem.

A imagem a seguir nos permite compreender um diagrama fasorial. A direita

temos uma onda senoidal ao longo do tempo, no eixo x o tempo e no eixo y a

amplitude. A esquerda temos o diagrama fasorial que expressa esta onda o instante t=0. 

Podemos perceber que Y’ indica a altura que a onda corta o eixo y e o comprimento do

arco  Φ projetado no eixo x é a distancia entre o ponto que a onda corta o eixo x e a

origem. Utilizando Φ  Y’ ainda podemos encontrar a amplitude máxima.

É útil saber utilizar o diagrama fasorial para podermos somar grandezas

senoidais diretas sem usar a equações das ondas senoidais. Na imagem abaixo temos à

direita dois vetores, Vm1 e Vm2 e a soma deles gera Vm e à esquerda temos duas ondas

senoidais, b1 e b2, e a soma delas gera a onda b.

Podemos perceber que o gráfico á esquerda corresponde a um diagrama fasorial

das ondas mostradas à direita, assim podemos visualizar que a soma dos vetores

corresponde a soma das ondas.

BIBLIOGRAFIA

http://mundoestranho.abril.com.br/materia/qual-a-diferenca-entre-corrente-alternada-e-

corrente-continua

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA3_wAB/gerador-corrente-continua

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3414-art476a

CONCLUSÃO

Então com o trabalho finalizado, podemos concluir que a Eletricidade em si é

muito importante sobre nossas atividades do dia-a-dia e principalmente em empresas de

médio e grande porte no qual necessitam muito de Eletricidade para poderem trabalhar e

se sustentarem.

Aprendemos também que para a geração de Correntes Elétricas existem diversos

tipos de geradores que são utilizados caso falte energia pela empresa fornecedora de seu

estado, aprendendo também a diferença entre Corrente Alternada e Corrente contínua.

Um gerador de tensão alternada consiste numa bobina que se faz rodar dentro de

um campo magnético onde o fio onde começa a bobina está soldado a um anel condutor

e o fim do fio, depois de ser enrolado na bobina, solda-se a outro anel condutor; esses

dois anéis mantêm o contato com duas escovas, enquanto a bobina roda, de forma que a

diferença de potencial entre as escovas é igual à diferença de potencial na bobina toda.

Finalizando assim, que a corrente contínua não depende somente de si mesmo

para conduzir Energia Elétrica, depende também da Corrente Alternada.