Motores Motores Elétricos

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1.2 Conceitos básicos
São apresentados a seguir os conceitos de algumas grandezas
básicas, cuja compreensão é necessária para melhor acompanhar
as explicações das outras partes deste manual.
1.2.1 Conjugado
O conjugado (também chamado torque, momento ou binário) é a
medida do esforço necessário para girar um eixo.
É sabido, pela experiência prática que, para levantar um peso por
um processo semelhante ao usado em poços - ver figura 1.1 - a
força F que é preciso aplicar à manivela depende do comprimento
E da manivela. Quanto maior for a manivela, menor será a força
necessária.
Se dobrarmos o tamanho E da manivela, a força F necessária será
diminuída à metade.
No exemplo da figura 1.1, se o balde pesa 20N e o diâmetro do
tambor é 0,20m, a corda transmitirá uma força de 20N na
superfície do tambor, isto é, a 0,10m do centro do eixo. Para
contrabalançar esta força, precisam de 10N na manivela, se o
comprimento E for de 0,20m. Se E for o dobro, isto é, 0,40m, a
força F será a metade, ou seja 5N.
Como vemos, para medir o “esforço” necessário para girar o eixo
não basta definir a força empregada: é preciso também dizer a
que distância do eixo a força é aplicada. O “esforço” é medido
pelo conjugado, que é o produto da força pela distância, F x E.
No exemplo citado, o conjugado vale:
C = 20N x 0,10m = 10N x 0,20m = 5N x 0,40m = 2,0Nm
C = F . E ( N . m )
A unidade mais usual para medida de potência mecânica é o cv
(cavalo-vapor), equivalente a 736W. Então as potências dos dois
motores acima serão:
245 1 377 1
P 1
= = cv P 2
= = cv
736 3 736 2
como, 1cv = 736W
Para movimentos circulares
F . d
P mec
= ( W )
t
então,
F . d
P mec
= ( cv )
736 . t
C = F . r ( N.m )
. d. n
v = ( m/s )
60
F . d
P mec
= ( cv )
736 . t
onde:
C = conjugado em Nm
F = força em N
r = raio da polia em m
v = velocidade angular em m/s
d = diâmetro da peça em m
n = velocidade em rpm
Relação entre unidades de potência
P (kW) = 0,736 . P (cv) ou
Figura 1.1
1.2.2 Energia e potência mecânica
A potência mede a “velocidade” com que a energia é aplicada ou
consumida. No exemplo anterior, se o poço tem 24,5 metros de
profundidade, a energia gasta, ou trabalho realizado para trazer o
balde do fundo até a boca do poço é sempre a mesma, valendo
20N x 24,5m = 490Nm (note que a unidade de medida de energia
mecânica, Nm, é a mesma que usamos para o conjugado -
trata-se, no entanto, de grandezas de naturezas diferentes, que
não devem ser confundidas).
OBS.: 1Nm = 1J = W . t
W = F . d ( N . m )
P (cv) = 1,359 P (kW)
1.2.3 Energia e potência elétrica
Embora a energia seja uma coisa só, ela pode se apresentar de
formas diferentes. Se ligarmos uma resistência a uma rede elétrica
com tensão, passará uma corrente elétrica que irá aquecer a
resistência. A resistência absorve energia elétrica e a transforma
em calor, que também é uma forma de energia. Um motor elétrico
absorve energia elétrica da rede e a transforma em energia
mecânica disponível na ponta do eixo.
Circuitos de corrente contínua
A “potência elétrica”, em circuitos de corrente contínua, pode ser
obtida através da relação da tensão ( U ), corrente ( I ) e resistência
( R ) envolvidas no circuito, ou seja:
A potência exprime a rapidez com que esta energia é aplicada e
se calcula dividindo a energia ou trabalho total pelo tempo gasto
em realizá-lo. Assim, se usarmos um motor elétrico capaz de
erguer o balde de água em 2,0 segundos, a potência necessária
será:
490
P 1
=
= 245W
2,0
ou,
ou,
P = U . I ( W )
U 2
P = ( W )
R
P= R.I² ( W )
Se usarmos um motor mais potente, com capacidade de realizar o
trabalho em 1,3 segundos, a potência necessária será:
P 2
=
490
1,3
= 377W
Onde: U = tensão em volt
I = corrente ampère
R = resistência em ohm
P = potência média em Watt
Motores Elétricos de Corrente Alternada D-3