MÁQUINAS ELÉCTRICAS

Máquinas eléctricas são máquinas cujo funcionamento se baseia em fenómenos do electromagnetismo.

Um destes fenómenos é a indução electromagnética e o outro a força electromagnética.

Estas máquinas podem classificar-se de várias formas, conforme as características que se pretendam realçar.

Uma das classificações é quanto ao movimento : há um tipo de máquina que é estática, por não ter peças em movimento. Trata-se do transformador. As restantes máquinas são, normalmente, rotativas, pelo facto de terem peças em movimento rotativo. A parte da máquina que é fixa chama-se estátor e a parte da máquina que é móvel chama-se rótor. Esta é a classificação habitual, por se referir às máquinas mais comuns, mas convém lembrar que há máquinas com peças móveis e que não são rotativas, devido ao seu movimento ser linear. É o caso do motor linear.

Outra forma de classificar estas máquinas é quanto ao tipo de alimentação. O transformador e algumas das outras máquinas rotativas funcionam em corrente alternada. As restantes funcionam em corrente contínua.

Outra classificação tem a ver com a função da máquina.

Todas as máquinas funcionam produzindo transformações de energia.

Das máquinas eléctricas que estamos a referir, o transformador é um caso particular. Transforma energia eléctrica em energia eléctrica. O interesse da transformação é que permite transformar uma tensão alta numa baixa (transformador redutor) ou transformar uma tensão baixa numa alta (transformador elevador) ou manter a tensão mas separando galvanicamente circuitos (transformador de isolamento). As aplicações dos transformadores são enormes, desde os transformadores de grande potência que existem nas subestações à saída das centrais eléctricas onde se produz a energia eléctrica, às subestações que existem ao longo do transporte e da distribuição da energia, até todo o tipo de aparelhagem industrial e doméstica (como televisores, gravadores, carregadores de baterias para automóveis e telemóveis). O transformador está em quase toda a parte. E é responsável pelo peso dos aparelhos, pois é provavelmente o componente mais pesado, devido a ter um núcleo de ferro.

Nas restantes máquinas eléctricas há transformação de uma forma de energia noutra.

Há máquinas que transformam energia mecânica em eléctrica e outras que fazem o inverso. Algumas podem até funcionar de uma ou da outra forma (como acontece com a máquina de corrente contínua).

As que transformam energia mecânica em eléctrica chamam-se geradores. As que transformam energia eléctrica em mecânica chamam-se motores.

Os geradores de corrente contínua também se denominam dínamos e os de corrente alternada, alternadores.

Existem vários tipos de dínamos, dos quais os mais usuais são os seguintes :

dínamos de excitação independente, de excitação em derivação (ou shunt), de excitação em série e de excitação composta (ou compound), havendo ainda vários tipos destes últimos. Cada um tem características e aplicações diferentes dos restantes. Por exemplo, o dínamo shunt pode ser usado para alimentar redes de corrente contínua por manter a tensão relativamente constante para variações de carga, enquanto o dínamo série não é adequado para este efeito, mas pode ser usado para alimentar aparelhos de soldadura.

Os alternadores têm inúmeras aplicações, pois são eles que produzem a maior parte da energia que se consome no mundo. São eles que produzem a energia na maioria das centrais eléctricas dos mais variados tipos (com excepção das fotovoltaicas), inclusivé nas centrais nucleares. Em potências menores, usam-se por exemplo, em estaleiros de obras em que não exista rede pública disponível.

Existem vários tipos de motores, dos quais os mais usuais são os seguintes.

Corrente contínua : motores de excitação independente, de excitação em derivação (ou shunt), de excitação em série e de excitação composta (ou compound), havendo ainda vários tipos destes últimos. Cada um tem características e aplicações diferentes dos restantes. Por exemplo, o motor shunt é adequado para máquinas-ferramenta, por ter uma velocidade relativamente estável com a carga (não sendo no entanto o melhor para este efeito), o motor série não é adequado para esta aplicação, mas é adequado para tracção eléctrica, pois tem um bom binário de arranque. Em geral, os motores compound têm algumas características de algum dos outros, mas melhoram certas características destes, sendo no entanto mais caros. Uma característica própria dos motores de corrente contínua é a facilidade de controlo da sua velocidade, o que não acontece nos de corrente alternada.

Corrente alternada : motores assíncronos (muito usados em variadíssimas aplicações, por serem robustos e baratos) e motores síncronos (mantêm a velocidade constante, além de terem outras características que os destinam a aplicações especiais). Dos motores assíncronos há dois grupos principais diferentes : os de rótor em gaiola de esquilo (os mais simples e mais usados) e os de rótor bobinado.

 

 

Para facilitar a análise anteriormente efectuada, vejamos o seguinte diagrama :

Estáticas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

excitação independente

 

 

 

shunt

 

 

Dínamos

 

 

 

 

série

 

 

 

composto

 

de corrente contínua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

excitação independente

 

 

 

shunt

Rotativas

 

Motores

 

 

 

 

série

 

 

 

composto

 

 

 

rótor de gaiola

 

 

Máquinas assíncronas

 

 

 

 

rótor bobinado

 

de corrente alternada

 

 

 

 

 

alternador

 

 

Máquinas síncronas

 

 

 

 

motor síncrono



Além destas máquinas eléctricas existem muitas outras com características particulares, que são estudadas caso a caso, consoante as necessidades e cuja referência sai fora dos propósitos desta exposição.