Relatórios Lab CEME III

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 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L A B O R A T Ó R I O D E C O N V E R S Ã O 
E L E T R O M Ê C A N I C A D E E N E R G I A I I I 
E X P E R I Ê N C I A 5 
TRANSFORMADORES, ENSAIO DE POLARIDADE, MARCAÇÃO DE TERMINAIS 
15 de maio de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 Klaus Natar Quelhas 
 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
1 Transformador de 500 VA marca Avel 
2 Voltímetros 0 – 300V 
CIRCUITO 
 V3 
 
 
 
 220 V V1 V2 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO 
O transformador foi ligado a tensão de 220V e depois foi medido as polaridades e as relações entre as espiras. 
EXPERIMENTAÇÃO 
Os dados obtidos durante a experimentação foram: 
 
 
 
 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
O transformador é um dos equipamentos elétricos de enorme utilização, dado que permite ajustar tensões e 
correntes às necessidades existentes para cada usuário. 
 
Relações Possíveis 
 Do primário para ao Secundário 
220V/220V = 1 220V/110V = 2 220V/90V = 22/9 
110V/220V = 1/2 110V/110V = 1 110V/90V = 11/9 
90V/220V = 9/22 90V/110V = 9/11 90V/90V = 1 
0/220V = 0 0/110V = 0 0/90V = 0 
 
Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um 
circuito a outro transformando tensões, correntes e ou de modificar os valores das Impedância elétrica de um 
circuito elétrico. Trata-se de um dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios 
eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. 
No caso dos transformadores de dois enrolamentos, é comum se denominá-los como enrolamento primário e 
secundário, existem transformadores de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado de terciário. Existe 
também um tipo de transformador denominado Autotransformador, no qual o enrolamento secundário possui 
uma conexão elétrica com o enrolamento do primário. 
Transformadores de potência são destinados primariamente à transformação da tensão e das correntes 
operando com altos valores de potência, de forma a elevar o valor da tensão e consequentemente reduzir o 
valor da corrente. Este procedimento é utilizado pois ao se reduzir os valores das correntes, reduz-se as 
perdas por efeito Joule nos condutores. 
Este tipo de máquina eléctrica é reversível. Isto é, se se obtém um valor de tensão X no secundário à custa da 
presença de uma tensão Y no primário, então aplicando uma tensão X ao secundário obter-se-á uma tensão Y 
no primário 
 
TRANSFORMADOR IDEAL 
Um transformador ideal é aquele em que o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, ou seja, todas 
concatenam, ou “abraçam”, o mesmo fluxo, o que vale dizer que não há dispersão de fluxo. Isso implica assumir 
a hipótese de que a permeabilidade magnética do núcleo ferromagnético é alta ou, no caso ideal, infinita, e o 
circuito magnético é fechado. Além disso, admite-se que o transformador não possui perdas de qualquer 
natureza, seja nos enrolamentos, seja no núcleo. 
TRANSFORMADOR EM VAZIO 
Considerando, um transformador ideal, sendo o fluxo total, φ, o mesmo em ambas as bobinas, já que se 
desprezam os fluxos dispersos e o núcleo tem μ→ ∞, as f.e.m.’s, e1 e e2, induzidas nessas bobinas (adotando a 
convenção receptor), escrevem-se como: 
 
e 
 
Dividindo-se v1 por v2 chega-se à relação de tensões entre primário e secundário: 
 
sendo a denominada relação de espiras ou relação de transformação. Esta é a primeira propriedade do 
transformador que é a de transferir ou refletir as tensões de um lado para outro segundo uma constante a. 
Convencionando-se N1 como a espira acoplada à DDP do circuito (primário) tem-se: para N1 > N2 um abaixador 
de tensão e para N1 < N2 um elevador de tensão 
PERDAS 
Além das perdas no cobre dos enrolamentos (devidas à resistência), os transformadores e bobinas apresentam 
perdas magnéticas no núcleo. 
Histerese: Os materiais ferromagnéticos são passíveis de magnetização, através do realinhamento dos 
domínios, o que ocorre ao se aplicar um campo (como o gerado por um indutor ou o primário do 
transformador). Este processo consome energia, e ao se aplicar um campo variável, o material tenta 
acompanhar este, sofrendo sucessivas imantações num sentido e noutro, se aquecendo. Ao se interromper o 
campo, o material geralmente mantém uma magnetização, chamada campo remanente. 
Perdas por correntes parasitas ou de Foucault: São devidas à condutividade do núcleo, que forma, no caminho 
fechado do núcleo, uma espira em curto, que consome energia do campo. Para minimizá-las, usam-se materiais 
de baixa condutividade, como a ferrite e chapas de aço-silício, isoladas uma das outras por verniz. Em vários 
casos, onde não se requer grandes indutâncias, o núcleo contém um entreferro, uma separação ou abertura no 
caminho do núcleo, que elimina esta perda. 
TIPOS DE TRANSFORMADORES 
POTÊNCIA 
O objetivo é transformar potência – V1, I1 – num lado, em potência – V2, I2 – no outro lado, mantendo-se a 
freqüência. 
A relação entre a tensão presente num lado e a tensão presente no outro, é chamada a relação de 
transformação . 
CORRENTE 
O objetivo é que uma corrente induza, no enrolamento do transformador, uma fem. Essa fem é proporcional à 
corrente que a criou, donde, medindo a fem, saber-se-á a corrente. 
ISOLAMENTO 
É um caso particular do transformador de potência, no qual a tensão no secundário é igual à tensão no 
primário = 1. O objetivo é obter um isolamento elétrico entre o circuito ligado ao primário e o circuito ligado 
ao secundário. 
AUTOTRANSFORMADOR 
É um caso particular de transformador de potência, com um único enrolamento, dividido em dois. A tensão de 
“saída” é obtida à custa da divisão de tensão do enrolamento. Este tipo de transformador é mais barato (um 
único enrolamento), no entanto não isola o circuito elétrico primário do circuito elétrico secundário. Havendo, 
por exemplo uma quebra nas espiras N2, a tensão VS torna-se igual à tensão VP. 
POLARIDADE 
A direção da intensidade de campo (H) e a da força magnetomotriz (F) produzida por um enrolamento é dada 
pela “regra da mão direita”. Considerando uma corrente i1positiva entrando na parte superior da bobina, a 
direção da fmm positiva será para cima. Da mesma forma, considerando como positiva a corrente i2 saindo da 
parte superior do enrolamento 2 (em direção à carga), a direção da fmm positiva será para baixo. A fmm 
produzida depende de como a bobina está enrolada no núcleo. Como, normalmente, não se tem acesso visual 
ao enrolamento, a polaridade indica como a bobina está enrolada. 
 
Simplificando: É a defasagem existente entre as tensões induzidas no primário e no secundário de um 
transformador monofásico. Se os sentidos destas tensões forem iguais, diz-se que o transformador possui 
polaridade subtrativa ; caso sejam contrárias, a polaridade é aditiva. 
 
A ABNT estabelece que os transformadores construídos no Brasil sejam de polaridade subtrativa. A polaridade 
depende do sentido dos enrolamentos das bobinas e das ligações internas das mesmas. 
Dependendo da Polaridade chamamos o transformador de elevador de tensão ou abaixador de tensão! 
COMENTARIOS E CONCLUSÕES 
• Percebemos que se colocarmos
o transformador ligado a uma corrente continua, ele não 
funciona. Isso ocorre por que, neste caso, não há corte do fluxo magnético existente. 
• Que a relação entre o enrolamento primário e o secundário depende exclusivamente da 
quantidade de espiras enroladas em cada um! 
BIBLIOGRAFIA 
http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_42.asp 
http://www.google.com.br/url?sa=t&source=web&ct=res&cd=3&ved=0CDMQFjAC&url=h
ttp%3A%2F%2Fwww.fundacentro.gov.br%2Fdominios%2Fctn%2Fanexos%2FcdNr10%
2FEletricidadeBasica%2FApresentacoes%2FTransformadores__.ppt&rct=j&q=TRANSfor
madores&ei=_Zj2S_bXE5C0uAe40pSVCQ&usg=AFQjCNEHptfd3niPFnHIg24UXmNsuhWlog 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador 
http://www.ufrgs.br/eng04030/aulas/teoria/cap_13/tiaptran.htm 
http://www.mundociencia.com.br/fisica/eletricidade/transformadores.htm 
http://www.estv.ipv.pt/PaginasPessoais/eduardop/MqE/transformadores.pdf3 
http://www.gsep.ene.unb.br/osem/ivan/maquina/TRANSFORMADORES%20TRIF%C1SI
COS.pdf 
http://www.slideshare.net/jimnaturesa/transformadores-1-presentation 
http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/Textos/geral/caderno_elet/cap_08.pdf 
 
 
 
 
 
exp6.pdf
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L A B O R A T Ó R I O D E C O N V E R S Ã O 
E L E T R O M Ê C A N I C A D E E N E R G I A I I I 
E X P E R I Ê N C I A 6 
LIGAÇÃO DE TRANSFORMDORES MONOFÁSICOS EM BANCOS TRIFÁSICOS 
22 de maio de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 Klaus Natar Quelhas 
 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
3 Transformadores AVEL – 500 VA 
1 Voltimetro 
PROCEDIMENTO 
Montar os circuitos considerando as seguintes ligações: 
Δ/Y, Y/ Δ, Y/Y, Δ/Δ 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
Um trasformador é um dispositivo destinado a tranformar tensões, corrente e impedância . Trata-se 
de um dispositivo de corrente alternada que opera baseada nos pricípios da lei de Faraday. 
 
TIPO DE LIGAÇÃO 
 
LIGAÇÃO DELTA-DELTA 
Na ligação delta-delta as correntes de linha são 3 vezes as correntes de fase e elas estão defasadas 
de 30° 
 
Conexão delta-aberto 
Uma vantagem da conexão delta-delta deve-se ao seguinte fato: se um dos bancos sair, os outros 
bancos continuam a proporcionar uma saída trifásica à carga. 
Neste tipo de conexão, a capacidade combinada de dois transformadores, isto é, 2/3 da saída 
trifásica, somente está disponível se os transformadores trabalharem em regime de sobrecarga. Se 
o banco alimenta uma carga de 3VLIL VA, então o banco delta aberto é capaz de proporcionar 
 com as mesmas perdas no cobre, já que a corrente vem a ser a corrente do 
transformador na conexão delta aberto. A relação de potência entre a conexão delta aberto e a 
delta-delta é de 1 /3 = 0.577. 
Vantagens da conexão delta-delta 
1- Se faltar uma fase em qualquer um dos lados, as duas remanescentes poderão ser operadas em 
delta aberto para dar saída trifásica com 1/√3 da potência anterior. 
2- É a combinação mais econômica para transformadores de baixa tensão e altas correntes. 
3- As componentes de 3a harmônica são eliminadas pela circulação de correntes nos "deltas". 
4- É uma das combinações mais fáceis para colocação em paralelo. 
Desvantagens da conexão delta-delta 
1- Não há neutros disponíveis. 
2- Não pode haver suprimento de energia com quatro condutores. 
3- As dificuldades de construção das bobinas são maiores e os custos, mais altos com altas tensões 
de linha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONEXÃO ESTRELA-DELTA-ESTRELA 
Este tipo de conexão permite que se coloque cargas desequilibradas no secundário sem que ocorra 
um desequilíbrio nas fases. Com isso, é desnecessária a ligação do neutro da fonte ao neutro do 
primário do transformador. A corrente de desequilíbrio então passa a circular pelo delta. 
Vantagens da conexão estrela-delta-estrela 
1- O enrolamento em delta fornece um caminho para as componentes de terceira harmônica da 
corrente de magnetização, que elimina as tensões de terceira harmônica dos enrolamentos 
principais. Os pontos neutros de tais enrolamentos são então estáveis. 
2- O enrolamento adicional (∆) pode ser utilizado para o suprimento de cargas, tais como motores, 
ou mesmo ser usado para distribuição. 
Desvantagens da conexão estrela-delta-estrela 
1- Dependendo do propósito para o qual se queira o enrolamento adicional (∆), o custo incremental 
pode ser muito grande. 
2- Se usado para o suprimento de uma carga, o circuito auxiliar pode, em transformadores que 
operam em altas tensões em ambos os lados, ficar sujeito a uma tensão à terra perigosa devido à 
indução eletrostática. 
3- A falha do enrolamento auxiliar (∆) pode tornar o transformador inoperante. 
LIGAÇÃO DELTA-ESTRELA 
Na ligação delta-estrela, a tensão de linha é aplicada através de cada perna do delta. 
Consequentemente, o fluxo tem a mesma forma de onda da fonte de tensão. A ligação delta do 
primário fornece um caminho para as correntes da sequência zero. A corrente de excitação é não-
senoidal e contém todas as componentes de sequência, como no caso da ligação estrela-estrela com 
neutro aterrado. A corrente de linha é, entretanto, muito diferente em forma e amplitude da 
corrente de fase devido ao fato de que ela não contém componentes da sequência zero. 
As tensões de linha do primário e do secundário estão defasadas entre si de pelo menos 30°. A 
relação entre as tensões de linha do primário e do secundário é 1/ 3 vezes a relação de 
transformação para um transformador monofásico (tensão de fase). 
Vantagens da ligação delta-estrela: 
1- As tensões de terceira harmônica são eliminadas pela circulação das correntes de terceira 
harmônica no delta do transformador. 
2- Quando em estrela no secundário, o neutro pode ser aterrado e utilizado para uma alimentação a 
quatro condutores. 
3- Cargas equilibradas e desequilibradas podem ser alimentadas simultaneamente. 
Desvantagens da ligação delta-estrela: 
1- A falta de uma fase leva à não operação do transformador. 
2- O enrolamento em delta pode ser mecanicamente fraco no caso de transformadores abaixadores 
com uma tensão primária muito alta, ou no caso de pequenas potências de saída. 
LIGAÇÃO ESTRELA – ESTRELA 
Na ligação estrela no primário e estrela no secundário (YY), a tensão de linha é 3 vezes a tensão de 
fase,e as tensões de linha e de fase estão defasadas entre si de 30°. Na conexão estrela-estrela, com 
o banco trifásico, o ponto comum normalmente fica conectado ao neutro, isto é, conecta-se o 
centro estrela do primário ao neutro da fonte de alimentação. Se isso não é feito, qualquer 
desequilíbrio na carga ou qualquer carga monofásica conectada no secundário causará um 
deslocamento da posição do neutro elétrico, e as tensões de fase estarão desequilibradas, como 
mostrado na figura. 
 
 
 
 
 
Vantagens da conexão estrela-estrela 
1- Conexão mais econômica para pequenas potências e altas tensões. 
2- Ambos os neutros são disponíveis para aterramento ou para fornecer uma alimentação 
equilibrada a quatro fios. 
3- Uma das conexões mais fáceis de realizar, quando da colocação em paralelo. 
Desvantagens da conexão estrela-estrela 
1- Os neutros são flutuantes, a menos que sejam solidamente aterrados. 
2- A falta
de uma fase torna o transformador incapaz de fornecer uma alimentação 
trifásica. 
3- As dificuldades de construção das bobinas tornam-se maiores e os custos mais altos à medida 
que a corrente de linha se torna elevada. 
BIBLIOGRAFIA 
www.dee.ufc.br/~sdaher/labmaq/11%20DELTA-DELTA.pdf 
http://www.google.com/search?hl=en&q=ligacao+em+transformador 
www.dee.ufc.br/~sdaher/labmaq/10%20DELTA-Y.pdf 
http://instelec.esmartstudent.com/electricidadeeelectronica/transformadortrifasico.htm 
http://www.slideshare.net/elkbcion/apostila-de-dispositivos-eltricos 
IMAGENS 
http://bagi.sites.uol.com.br/fig07.jpg 
 
 
 
 
exp7.pdf
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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E X P E R I Ê N C I A 7 
ACIONAMENTOS 
12 de junho de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
1 Motor der indução 
1 Temporizador 
2 Botoeiras 
1 Chave magnetica 
PROCEDIMENTO 
Montar os circuitos abaixo: 
 Circuito 1 Circuito 2 
 R S T R S T 
 
 
 
 
 
 
 
 
3ø 
 
COMENTÁRIOS 
• Percebemos que depois de alimentado, e apertado a botoeira, o motor entra em funcionamento 
constante nos dois casos. 
• No primeiro circuito, ao apertamos o botão da botoeira, a chave magnética se fecha e acontece o 
acionamento do motor. 
• Percebemos que o circuito 2 com o temporizador acontece um retardamento no acionamento do 
motor. Isso se deve ao fato das chaves de temporizador enquanto a chave d estiver aberta não 
existira corrente e por isso o motor não entra em funciomento no momento em que se aperta a 
botoeira. Depois de passado o tempo estipulado de retardo a chave do temporizador se fecha, e com 
isso se cria uma tensão nos terminais da chave magnética. Pouco tempo depois a chave do 
temporizador se abre e a chave magnética continua fechada, fazendo que o motor fique em constante 
funcionamento. 
BIBLIOGRAFIA 
Notas de aulas 
exp1.pdf
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L A B O R A T Ó R I O D E C O N V E R S Ã O 
E L E T R O M Ê C A N I C A D E E N E R G I A I I I 
E X P E R I Ê N C I A 1 
09 de abril de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 Klaus Natar Quelhas 
 Maria Antonietta Versiaui Dias de Britto 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
1 Maquina Shunt MS1 com painel P5.1 
1 Motor de repulsão (CA) 220 V – 2 fases – painel P5.51 
1 Amperímetro CC 
1 Voltímetro CC 
1 Tacômetro 
1 Fonte de CC, tensão variável 
CIRCUITO 
 
 
 A C A 
 
 Vcc V E 
 
 n 
 D B 
EXPERIMENTAÇÃO 
Os dados obtidos durante a experimentação foram: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
If E 
0 A 7,5 V 
0, 005 A 12 V 
0, 017 A 30 V 
0, 0295 A 50 V 
0, 051 A 80 V 
0, 08 A 120 V 
0, 145 A 150 V 
If E 
0,145 A 150 V 
0, 08 A 120 V 
0, 0395 A 80 V 
0, 0215 A 50 V 
0, 011 A 30 V 
0, 005 A 20 V 
0 A 11 V 
GRÁFICO E X IF PARA 
 
GRÁFICOS E X I
Para se chegar aos valores de E para n= 2100 RPM e n=1500 RPM devemos utilizar a 
seguinte equação: 
 
 
Nesta experiência E1 é o valor medido e n1 é o valor de 1800
 
Fazendo os cálculos temos:
 
Para n=2100 
If 
0 A 
0, 005 A 
0, 017 A 
0, 0295 A 
0, 051 A 
0, 08 A 
0, 145 A 
 
0,0000
0,0200
0,0400
0,0600
0,0800
0,1000
0,1200
0,1400
0,1600
7,5
GRÁFICO E X IF PARA N=1800 RPM 
GRÁFICOS E X IF PARA N=2100 RPM E N=1500 RPM
Para se chegar aos valores de E para n= 2100 RPM e n=1500 RPM devemos utilizar a 
ϵ� � ϵ�
n�
n�
 
Nesta experiência E1 é o valor medido e n1 é o valor de 1800 RPM 
Fazendo os cálculos temos: 
E 
8,75 V 
14 V 
35 V 
58,33 V 
93,33 V 
140 V 
175 V 
11 12 20 30 50 80 120
Dimunuindo If
Aumentando If
If E 
0,145 A 175 V 
0, 08 A 140 V 
0, 0395 A 93,33 V 
0, 0215 A 58,33 V 
0, 011 A 35 V 
0, 005 A 23,33 V 
0 A 12,83 V 
 
1500 RPM 
Para se chegar aos valores de E para n= 2100 RPM e n=1500 RPM devemos utilizar a 
120 150
Para n=1500 
If 
0 A 
0, 005 A 
0, 017 A 
0, 0295 A 
0, 051 A 
0, 08 A 
0, 145 A 
 
O gerador elétrico mais simples é formado por uma espira 
plana com liberdade suficiente para se mover sob a ação de 
um campo magnético uniforme. Essa espira gira em torno de 
um eixo perpendicular à direção das 
campo magnético aplicado. 
 
A variação do valor do fluxo que atravessa a espira móvel 
induz nela uma força eletromotriz. Assim, a força 
0,0000
0,0200
0,0400
0,0600
0,0800
0,1000
0,1200
0,1400
0,1600
8,75
0,0000
0,0200
0,0400
0,0600
0,0800
0,1000
0,1200
0,1400
0,1600
6,25
E 
6,25 V 
10 V 
25 V 
41,67 V 
66,67 V 
100 V 
125 V 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
O gerador elétrico mais simples é formado por uma espira 
plana com liberdade suficiente para se mover sob a ação de 
um campo magnético uniforme. Essa espira gira em torno de 
um eixo perpendicular à direção das linhas de força do 
A variação do valor do fluxo que atravessa a espira móvel 
induz nela uma força eletromotriz. Assim, a força 
12,83 0,005 23,33 35 58,33 93,33
9,17 10 16,67 25 41,67 66,7
If E 
0,145 A 125 V 
0, 08 A 100 V 
0, 0395 A 66,7 V 
0, 0215 A 41,67 V 
0, 011 A 25 V 
0, 005 A 16,67 V 
0 A 9,17 V 
 
 
140 175
Dimunuindo 
If
100 125
Dimunuindo 
If
eletromotriz (fem) resulta do movimento relativo que há entre a 
espira e o campo magnético. A corrente produzida desse modo é 
alternada. Para se obter corrente contínua, é preciso dotar o 
gerador de um dispositivo que faça a retificação da corrente, 
denominado coletor dos dínamos 
 
 “Dínamo:é um aparelho que gera corrente contínua (CC) 
convertendo energia mecânica em energia elétrica, através de 
indução eletromagnética. 
É constituído por um ímã e uma bobina. A energia mecânica 
(de um rio, por exemplo) faz girar um eixo ao qual se encontra 
o ímã, fazendo alternar os polos norte e sul na bobina e por 
indução geram uma energia elétrica. O contrário, ou seja, a 
bobina no eixo, também é possível. 
As polaridades são invertidas a cada 180 graus de rotação 
para que o dínamo gere uma corrente contínua, ao contrário 
dos alternadores, que transformam energia de 
movimento em energia elétrica alternada, ou seja, 
que possuem pausas, mas estas pausas são tão 
rapidas que nada se percebe.”1 
A máquina de corrente continua possui um 
funcionamento reversível, ou seja, ela pode 
funcionar como um dínamo (absorvendo
energia 
mecânica) ou como um motor (absorvendo 
energia elétrica). Com isso, dizemos que um 
gerador é de excitação independente quando a 
corrente para a excitação é fornecida por uma 
fonte exterior. 
Nestes tipos motor, quanto mais energia elétrica for solicitada pela carga, mais forte será o campo 
produzido pela corrente do condutor e em oposição ao movimento da maquina que aciona o 
gerador. Quanto maior for a quantidade de energia elétrica que se solicita do gerador, por tanto, 
maior será a oposição produzida pela interação do campo e tanto mais energia mecânica é 
necessária para acionar o gerador. 
SATURAÇÃO E HISTERESE 
 “Quando o campo magnético aplicado 
em um material for aumentado até a 
saturação e em seguida for diminuído, a 
densidade de fluxo B não diminui tão 
rapidamente quanto o campo H. Dessa 
forma quando H chega a zero, ainda 
existe uma densidade de fluxo 
remanescente, Br. Para que B chegue a 
zero, é necessário aplicar um campo 
negativo, chamado de força coercitiva. Se 
H continuar aumentando no sentido 
negativo, o material é magnetizado com 
polaridade oposta. Desse modo, a 
magnetização inicialmente será fácil, até quando se aproxima da saturação, passando a ser difícil. A 
redução do campo novamente a zero deixa uma densidade de fluxo remanescente, -Br, e, para 
 
1 Retirado do Wikipédia 
reduzir B a zero, deve-se aplicar uma força coercitiva no sentido positivo. Aumentando-se mais 
ainda o campo, o material fica novamente saturado, com a polaridade inicial. 
 
Esse fenômeno que causa o atraso entre densidade de fluxo e campo magnético é chamado de 
histerese magnética, enquanto que o ciclo traçado pela curva de magnetização é chamado de ciclo 
de histerese.”2 
 
Uma família de curvas de histerese 
medida com uma densidade de fluxo 
modulada sinusoidalmente com 
frequência de 50 Hz e campo magnético 
variaável de 0,3 T a 1,7 T. 
 
B = Densidade de fluxo magnético 
H = Campo magnético 
BR = Remanência 
HC = Coercividade 
 
TERMINOLOGIA 
Indução Residual (Br): A indução magnética remanescente em um material após a força 
magnetizante ter sido removida, mas com o ímã em um circuito fechado sem gap de ar ou 
entreferro e nenhuma força desmagnetizante exercida sobre o material. A indução residual é 
expressa em Gauss (Gs). 
 
Saturação Magnética: A condição pela qual todo o material de um ímã é totalmente 
magnetizado, e virtualmente todos os domínios magnéticos estejam alinhados na mesma 
direção. Quando um ímã não está totalmente saturado, alguns dos domínios magnéticos não 
estão alinhados ao longo do eixo principal do material. 
 
Histerese: é a tendência de um material ou sistema de conservar suas propriedades na ausência de 
um estímulo que as gerou. A palavra "histerese" deriva do grego υστέρησις, que significa 'retardo', 
que foi cunhada por James Alfred Ewing em 1890 
 
Indução Magnética: O campo magnético gerado em um ímã ou em um material 
ferromagnético quando uma força magnetizante (H) for-lhes aplicada. 
FORMULAS E LEIS. 
FEM INDUZIDA 
Para calcular a fem induzida utiliza-se a formula 
 
� = �	
��
� 
Onde, 
ε = a fem induzida 
β = densidade do fluxo magnético 
l = comprimento do condutor que concatena o fluxo 
= velocidade do condutor 
θ=ângulo entre β e v 
 
Analisando a equação percebemos que: 
Θ�0º ε=0 
Θ=90º ε=�	
 
 
2 Retirado do Wikipédia 
0º < Θ < 90º 0 < ε< �	
 
REGRA DE FLEMING 
Também conhecida como a regra da mão direita, é utilizada para se 
descobrir o sentido da corrente produzida pela fem Induzida. 
Para utilizar essa regra devemos colocar o polegar no sentido do fluxo 
magnético e o dedo indicador apontando para o sentido da força. Com isso, 
o dedo médio apontara para o sentido da corrente. 
 
 
 
LEI DE LENZ 
“Em todos os casos de indução eletromagnética, uma fem induzida fará com que a corrente circule 
em um circuito fechado, num sentido tal que seu efeito magnético se oponha à variação que a 
produziu” 
 
COMENTARIOS E CONCLUSÕES 
Durante os experimentos percebemos que: 
• Conforme aumentávamos a corrente que entrava no sistema, menor ficava a RPM da 
maquina. Tanto que durante o experimento precisávamos ficar verificando através do 
tacômetro e ajustar o valor de velocidade do motor para 1800 RPM. 
• Em uma das tentativas de execução do procedimento, podemos perceber que logo após o 
corte de fornecimento de corrente ao sistema (antes disso ocorre estávamos em 150 V e 
n=1800 RPM) para a reinicialização do experimento houve uma mudança do valor de n de 
1800 RPM para aproximadamente 5000rpm. Isso prova que conforme o surgimento de 
corrente no sistema surgiu também uma força contraria que dificulta o funcionamento do 
motor, sendo assim requerida mais força e potencia do mesmo. 
• Ao fazer o gráfico concluímos que a Indução Residual presente no motor era maior que a 
Indução Residual que já tinha no sistema. 
• Os gráficos e o comportamento para quando n=1500 RPM e n=2100 RPM continuaram com 
os mesmo modelos apresentados para os valores medidos no Laboratório. 
• Quando maior a velocidade de rotação do motor, temos um aumento na voltagem medida 
no sistema. 
• 
BIBLIOGRAFIA 
http://www.scribd.com/doc/2658929/Ensaio-de-um-Motor-Shunt-de-Corrente-Continua-para-
Obtencao-da-sua-Caracteristica-Electromecanica-e-Mecanica 
http://www.fatecmm.edu.br/sistema/file/doc/8MOTORESCC.pdf 
http://meusite.mackenzie.com.br/dilburt/anotacoesdeconversaoum062sem2004.pdf 
IMAGENS 
http://www.dfq.pucminas.br/apostilas/eng_fis3/fis3_Indu%C3%A7%C3%A3o%20Eletromagn%C
3%A9tica_arquivos/image002.jpg 
http://saber.sapo.ao/w/images/2/28/Sentidodacorrenteinduzida.jpg 
http://elektron.esmartweb.com/elektronjuvenil/juvresposta18regrasdos3dedos_ficheiros/image0
09.jpg 
http://www.copel.com/hpcopel/root/pagcopel2.nsf/arquivos/gerador_eletrico_2/$FILE/gerador_
eletrico_2.jpg 
http://autopecasvr2.lojatemporaria.com/media/catalog/product/cache/1/image/5e06319eda06f
020e43594a9c230972d/1/0/1026.jpg 
http://www.grupozug.com.br/ENGEL/Grupos%20Geradores%20-
%20PARTE%20II_arquivos/diesel6.jpg 
http://www.copel.com/hpcopel/root/pagcopel2.nsf/arquivos/gerador_eletrico/$FILE/gerador_el
etrico.jpg 
http://www.oficinaecia.com.br/bibliadocarro/imagens/a247.jpg 
exp2.pdf
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L A B O R A T Ó R I O D E C O N V E R S Ã O 
E L E T R O M Ê C A N I C A D E E N E R G I A I I I 
E X P E R I Ê N C I A 2 
17 de abril de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 Klaus Natar Quelhas 
 Maria Antonietta Versiaui Dias de Britto 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
1 Maquina Shunt MS1 com painel P5.1 
1 Motor painel P5.51 
1 Amperímetro CC 
1 Voltímetro CC 
1 Tacômetro 
1 Fonte de CC, tensão variável 
1 Reostato de 230 Ω, 1,5 A 
1 Reostato de 42 Ω, 5 A 
1 Painel de lâmpadas 
CIRCUITO 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO 
Inicialmente mediu a tensão e a corrente do gerador em vazio. Logo após foram adicionadas 6 
lâmpadas, (Uma a uma ),um reostato de 230 Ω uma de 42 Ω, sendo feita
a medição de corrente e 
tensão para cada adição de carga no sistema. 
Observação: Durante todo o experimento foi utilizada a velocidade de 1800 RPM para o gerador. 
Esse valor era conferindo após cada modificação no sistema (a cada adicionamento das cargas) 
EXPERIMENTAÇÃO 
Os dados obtidos durante a experimentação foram: 
 
 
 
 
 
 
 
GRÁFICO V X I 
If V 
0 A 137,5 V 
0, 05 A 135 V 
0, 095 A 135 V 
0, 14 A 132 V 
0, 18 A 130 V 
0, 22 A 130 V 
0, 27 A 130 V 
1 A 110 V 
2,3 A 67,5 V 
Uma máquina de corrente contínua
energia elétrica (chamado de gerador
PARTES DA MÁQUINA 
Rotor (ou armadura) - Parte girante, montada sobre o eixo da máquina, construído de um 
material ferromagnético envolto em um enrolamento chamado de 
anel comutador. Este enrolamento suporta uma alta 
campo e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia.
Anel Comutador - Responsável por realizar a inversão do sentido das correntes que circulam no 
enrolamento de armadura, constituído de um anel de material condutor, segmentado por um 
material isolante de forma a fechar o 
armadura e as escovas no momento adequado. O anel é montado junto ao eixo da máquina e gira 
junto com a mesma. O movimento de rotação do eixo produz a comutação entre os circuitos dos 
enrolamentos. 
Estator (Campo ou excitação)
forma que o mesmo possa girar internamente. Também é constituído de material 
envolto em um enrolamento de baixa 
função de produzir um campo magnético
Escovas - Peças de carvão responsáveis por conduzir a energia para o circuito
OPERANDO COMO GERADO
“Quando se trata de um gerador, a energia mecânica é suprida pela aplicação de um 
rotação do eixo da máquina, uma fonte de 
hidráulica, uma turbina eólica, etc.
A fonte de energia mecânica tem o papel de produzir o movimento
elétricos dos enrolamentos de armadura
campo e desse modo, provocar uma variação temporal da intensidade do mesmo, e assim pela le
Faraday induzir uma tensão entre os terminais do condutor.
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
67,5 110,0
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
Uma máquina de corrente contínua é uma máquina capaz de converter energia mecânica
gerador) ou energia elétrica em mecânica (chamado de 
PARTES DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA 
Parte girante, montada sobre o eixo da máquina, construído de um 
envolto em um enrolamento chamado de enrolamento de armadura
. Este enrolamento suporta uma alta corrente em comparação ao enrolamento de 
e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia.
Responsável por realizar a inversão do sentido das correntes que circulam no 
enrolamento de armadura, constituído de um anel de material condutor, segmentado por um 
material isolante de forma a fechar o circuito entre cada uma das bobinas do enrolamento de 
armadura e as escovas no momento adequado. O anel é montado junto ao eixo da máquina e gira 
junto com a mesma. O movimento de rotação do eixo produz a comutação entre os circuitos dos 
(Campo ou excitação) - Parte estática da máquina, montada em volta do rotor, de 
forma que o mesmo possa girar internamente. Também é constituído de material 
envolto em um enrolamento de baixa potência chamado de enrolamento de campo
campo magnético fixo para interagir com o campo da armadura. 
Peças de carvão responsáveis por conduzir a energia para o circuito do 
OPERANDO COMO GERADOR DE CORRENTE CONTÍNUA
Quando se trata de um gerador, a energia mecânica é suprida pela aplicação de um 
do eixo da máquina, uma fonte de energia mecânica pode ser ,por exemplo, uma 
, etc. 
A fonte de energia mecânica tem o papel de produzir o movimento relativo entre os 
enrolamentos de armadura e o campo magnético produzido pelo enrolamento de 
campo e desse modo, provocar uma variação temporal da intensidade do mesmo, e assim pela le
induzir uma tensão entre os terminais do condutor. 
110,0 130,0 130,0 130,0 132,0 135,0 135,0 137,5
 
energia mecânica em 
) ou energia elétrica em mecânica (chamado de motor). 
 
Parte girante, montada sobre o eixo da máquina, construído de um 
enrolamento de armadura e o 
enrolamento de 
e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia. 
Responsável por realizar a inversão do sentido das correntes que circulam no 
enrolamento de armadura, constituído de um anel de material condutor, segmentado por um 
circuito entre cada uma das bobinas do enrolamento de 
armadura e as escovas no momento adequado. O anel é montado junto ao eixo da máquina e gira 
junto com a mesma. O movimento de rotação do eixo produz a comutação entre os circuitos dos 
Parte estática da máquina, montada em volta do rotor, de 
forma que o mesmo possa girar internamente. Também é constituído de material ferromagnético, 
enrolamento de campo que tem como 
da armadura. 
do rotor. 
UA 
Quando se trata de um gerador, a energia mecânica é suprida pela aplicação de um torque e da 
pode ser ,por exemplo, uma turbina 
relativo entre os condutores 
produzido pelo enrolamento de 
campo e desse modo, provocar uma variação temporal da intensidade do mesmo, e assim pela lei de 
Gráfico 1
Desta forma, a energia mecânica fornecida ao eixo, é armazenada no campo magnético da máquina 
para ser transmitida para alimentar alguma carga conectada à máquina.”1 
 
 
 
 
 
CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA 
• Independente ou separada 
• Série 
• Shunt ou em derivação 
• Composta 
SHUNT OU EM DERIVAÇÃO 
No gerador de Shunt é necessário apenas uma fonte de corrente contínua para alimentar o circuito 
de armadura e de campo, pois ambos os circuito estão em paralelo, com isso é possível utilizar o 
mesmo tipo de condutor do caso de excitação independente. 
CIRCUITO EQUIVALENTE DO GERADOR DE SHUNT 
 
Raj – Resistencia externa ajustavel para o controle do 
fluxo de campo 
Ea e Ra – Representam o modelo de Thevenin completo 
de toda a estrutura do motor, onde Ea é a fonte de 
tensão ideal que representa a armadura e Ra a 
resistência de armadura. 
Lf – Representa a bobina que produz o fluxo magnético. 
Ve- representa a queda de tensão que acontece nas 
escovas. Normalmente , ela ja vem incluida em Ra. 
Quando o gerador está em Vazio Ia=If 
 
Quando ocorre o aumento da corrente de carga (Ia) há uma redução na tensão dos terminais de 
armadura devido às seguintes causas: 
1. Queda de tensão devido à resistência de armadura (Ra). Neste caso, a tensão terminal vem 
a ser Vt = E - Ia.Ra , onde E é a f.e.m. induzida; Ia a corrente de armadura e Ra a 
resistência de armadura; 
2. reação de armadura que enfraquece o campo e conseqüentemente reduz o valor da f.e.m. 
induzida; 
 
1 Retirado do Wikipedia 
3. Redução na intensidade da corrente de excitação devido à queda no valor terminal 
relacionadas as causas 1 e 2. Essa redução implica numa f.e.m. induzida ainda menor. 
 
O gráfico da Fig. 1 ilustra as quedas de tensão devido a estes três 
efeitos. 
 
 
 
a. Queda de tensão devido à reação de armadura. 
b. Queda devido à diminuição da corrente de campo 
c. Queda de tensão devido à resistência de armadura. 
 
 
 
A relação Vt x Ia do gerador “shunt”, conhecida como 
característica externa ou curva de carga na figura abaixo. 
Vimos que mesmo com a queda de tensão nos terminais de 
armadura, o valor de Ia aumenta com o acréscimo de carga 
(curva a-b). No entanto, a partir do ponto c (denominado 
ponto de colapso ou ponto de operação) há uma redução 
de Vt, onde, para qualquer acréscimo
de carga, a 
intensidade da corrente de armadura começa a diminuir 
ao invés de aumentar. 
Juntando o 1º e o ultimo grafico temos o garfico completo do gerador de Shunt. 
 Temos que 
• D – Corrente maxima que o gerador 
pode produzir 
• E – Coorente que o gerador produz 
com carga(Icc ) 
 
Quando Icc < Imax dizemos que o 
gerador é auto-protegido 
 
 E 
 
Característica em vazio de um gerador 
 
�
��
= ��� =Ra +rf+ra 
AO = Tensão residual 
 
 
OBSERVAÇÃO 
Caso logo apos feitas todas as ligações corretamente o gerador de Shunt não funcionar deve-se ao 
fato de que não existe Indução residual no gerador ou entao sua polaridade esta invertida. 
Isso é resolvido ligando o gerador a uma fonte de energia . 
Para o primeira caso, essa fonte fará com que se tenha uma indução residual na maquina perminto 
seu funciomento depois que retiramos essa conexão. 
Para o segundo caso, a fonte fará com que a polaridade seja invertida e que se tenha uma indução 
residual na maquina. 
Isso é chamado de “chupeta” na liguagem popular. 
EQUAÇÕES 
 
V= E-RaIa 
C= CØn 
I = Ia-If 
V= (rf+Rf)If 
COMENTARIOS E CONCLUSÕES 
• Foi percebido que a cada adição no sistema, o gerador perdia sua velocidade. Isso ocorreu 
porque foi requerida do gerador uma corrente maior. Com isso a força oposta ao sistema 
que surge quando há corrente também aumentava causando essa diminuição de 
velocidade. Um dos motivos para que a tensão caísse quando requeríamos mais corrente 
para a(s) carga(s) é o que chamamos de reação da armadura, que causa um diminuição do 
fluxo magnético. 
• Percebemos que o gerador de Shunt é capaz de se carregar sozinho desde que haja uma 
indução residual nele. Pois a corrente produzida pelo fluxo magnético presente serve para 
alimentar o seu enrolamento e para todas as cargas conectadas ao gerador. 
• Ao final da medição, juntamente com a professora, foi criada um curto circuito. no sistema. 
Isso é, retiramos toda a resistência do ultimo reostato. Logo após isso percebemos que o 
valor da tensão chegou a 3 V e logo após decai novamente. Isso s deve ao fato chamado de 
auto - proteção do gerador de Shunt. 
• Percebemos que ao inserir o 1º reostato no sistema as luzes da lâmpada enfraqueceram e 
que ao inserir o 2º reostato as luzes das lâmpadas se apagaram e a velocidade do gerador 
diminui. Elas só voltaram a acender quando reajustamos a velocidade do gerador para 
1800 RPM. 
BIBLIOGRAFIA 
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_corrente_cont%C3%ADnua 
http://www.scribd.com/doc/20918769/GERADORES-CC 
http://www.dee.ufc.br/~sdaher/labmaq/04%20GEN%20CC_COMP.pdf 
exp3.pdf
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L A B O R A T Ó R I O D E C O N V E R S Ã O 
E L E T R O M Ê C A N I C A D E E N E R G I A I I I 
E X P E R I Ê N C I A 3 
17 de abril de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 Klaus Natar Quelhas 
 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
1 Motor Shunt com painel P5.1 
1 Freio WB2 – Painel p5.21 
1 Fonte CC Leybold – 0 – 250 V / 6 A 
1 Amperímetro CC 
1 Voltímetro CC 
1 Tacômetro – escala 400/500 RPM 
1 Reostato de 42 Ω, 5 A 
CIRCUITO 
 
 
 
 
 V 
 
 
Freio 
PROCEDIMENTO 
Foi colocado um reostato de 42 Ω em serie com o motor e adicionado corrente ao circuito 
até ele atingir a corrente de partida. Após isso, o reostato foi colocado com resistencia 
igual azero e após isso foi feita as medições pedidas. 
EXPERIMENTAÇÃO 
Os dados obtidos durante a experimentação foram: 
 
 
 
 
 
 
GRAFICO N X I 
If Velocidade Torque 
0,4 A 1900 RPM 0 
0, 8 A 1900 RPM 2 
1,2 A 1900 RPM 4 
1,3 A 1900 RPM 5 
1,6 A 1900 RPM 6 
1,8 A 1850 RPM 7 
2,1 A 1850 RPM 8 
2,2 A 1850 RPM 10 
V 
A 
A 
B 
C 
D 
Uma máquina de corrente contínua
energia elétrica (chamado de gerador
PARTES D
Rotor (ou armadura) - Parte girante, montada sobre o eixo da máquina, construído de um 
material ferromagnético envolto em um enrolamento chamado de 
anel comutador. Este enrolamento suporta uma alta 
campo e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia.
Anel Comutador - Responsável por realizar a inversão do sentido das correntes que circulam no 
enrolamento de armadura, constituído de um anel de material condutor, segmentado por um 
material isolante de forma a fechar o circuito entre cada uma das bobinas do enrolamento de 
armadura e as escovas no momento adequado. O anel é montado junto ao eixo da máquina e gira 
junto com a mesma. O movimento de rotação do eixo produz a comutação entre os circuitos dos 
enrolamentos. 
1.820,0000
1.830,0000
1.840,0000
1.850,0000
1.860,0000
1.870,0000
1.880,0000
1.890,0000
1.900,0000
1.910,0000
0,4
0,0000
0,5000
1,0000
1,5000
2,0000
2,5000
0
Gráfico T X I
GRAFICO T X I 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
Uma máquina de corrente contínua é uma máquina capaz de converter energia mecânica
gerador) ou energia elétrica em mecânica (chamado de 
PARTES DA MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA 
Parte girante, montada sobre o eixo da máquina, construído de um 
envolto em um enrolamento chamado de enrolamento de armadura
. Este enrolamento suporta uma alta corrente em comparação ao enrolamento de 
e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia.
Responsável por realizar a inversão do sentido das correntes que circulam no 
enrolamento de armadura, constituído de um anel de material condutor, segmentado por um 
fechar o circuito entre cada uma das bobinas do enrolamento de 
armadura e as escovas no momento adequado. O anel é montado junto ao eixo da máquina e gira 
junto com a mesma. O movimento de rotação do eixo produz a comutação entre os circuitos dos 
0,8 1,2 1,3 1,6 1,8 2,1
Grafico n X I
2 4 5 6 7 8
Gráfico T X I
 
 
energia mecânica em 
) ou energia elétrica em mecânica (chamado de motor). 
 
Parte girante, montada sobre o eixo da máquina, construído de um 
enrolamento de armadura e o 
enrolamento de 
e é o circuito responsável por transportar a energia proveniente da fonte de energia. 
Responsável por realizar a inversão do sentido das correntes que circulam no 
enrolamento de armadura, constituído de um anel de material condutor, segmentado por um 
fechar o circuito entre cada uma das bobinas do enrolamento de 
armadura e as escovas no momento adequado. O anel é montado junto ao eixo da máquina e gira 
junto com a mesma. O movimento de rotação do eixo produz a comutação entre os circuitos dos 
2,1 2,2
Grafico n X I
10
Estator (Campo ou excitação) - Parte estática da máquina, montada em volta do rotor, de 
forma que o mesmo possa girar internamente. Também é constituído de material ferromagnético, 
envolto em um enrolamento de baixa potência chamado de enrolamento de campo que tem como 
função de produzir um campo magnético fixo para interagir com o campo da armadura. 
Escovas - Peças de carvão responsáveis por conduzir a energia para o circuito do rotor. 
OPERANDO COMO MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA 
“A construção de motores
de corrente continua é similar à de geradores de corrente contínua. A 
função dos geradores é fornecer TENSÃO E CORRENTE, enquanto que a função dos motores é 
fornecer TORQUE e ROTAÇAO. 
Os motores de corrente continua precisam de um REOSTATO DE ARRANQUE, ou REOSTATO DE 
PARTIDA, (R
A
), para limitar a corrente de induzido no instante da partida. Logo após a partida, o R
A 
deve ser eliminado do circuito.”1 
CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA 
• Shunt ou em derivação 
SHUNT OU EM DERIVAÇÃO 
No motor de Shunt esta em paralelo com a armadura e estão ligados à alimentação. Pode-se iserir 
um reostato em série com o motor para dimminuir o fluxo herada e aumentar a velocidade. 
O MODELO DO CIRCUITO ELÉTRICO DO MOTOR CC 
 
Se aplicarmos a Lei de Kirchhoff acharemos a seguinte equção: , onde 
Ua = Tensão de armadura 
Ra = Resistência da armadura 
Ia = Corrente de armadura 
E = Força Eletromotriz induzida ou Força Contra-Eletromotriz da armadura 
 
Segundo a Lei da Indução de Faraday, a força eletromotriz induzida é proporcional ao fluxo e à 
rotação logo, 
Juntando as duas equações teremos e Admitindo-se que a queda de tensão na armadura é 
pequena: , onde 
 
1 Retirado do http://meusite.mackenzie.com.br/dilburt/anotacoesdemaquinaseletricas04.pdf 
n = velocidade de rotação 
k1 = constante que depende do tamanho do rotor, do número de pólos do rotor, e como 
essas pólos são interconectados. 
φ = fluxo no entreferro 
 
CURVA CARACTERISTICA DOS MOTORES DE CC 
 
OPERANDO COMO MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA 
A energia elétrica é fornecida aos condutores do enrolamento da armadura pela aplicação de uma 
tensão elétrica em seus terminais pelo anel comutador(coletor), fazendo com que se circule uma 
corrente elétrica nesse enrolamento que produz um campo magnético no enrolamento da 
armadura. 
Ao aplicarmos tensão nos terminais do enrolamento de campo da máquina temos uma 
intensificação do campos magnéticos no mesmo e, portanto, a produção de pólos magnéticos. 
 Pela atuação do anel comutador que tem como função alternar o sentido de circulação da corrente 
no enrolamento da armadura, quando aplicamos uma tensão no comutador, com a máquina parada, 
a tensão é transferida ao enrolamento da armadura fazendo com que se circule uma corrente pelo 
mesmo o que produz um campo magnético e outros pares de pólos no enrolamento da armadura. 
A orientação desse campo, ou seja, a posição do pólo norte e sul permanece fixa, simultaneamente 
temos uma tensão elétrica aplicada no enrolamento de campo no estator, assim, ao termos a 
interação entre os campos magnéticos da armadura no rotor e do campo no estator, os mesmos 
tentarão se alinhar. 
Como o eixo da máquina pode girar, caso os campos da armadura e do estator não estejam 
alinhados, surgirá um binário de forças que produzirá um torque no eixo, fazendo o mesmo girar. 
Ao girar, o eixo gira o anel comutador que é montado sobre o eixo, e ao girar o anel comutador 
muda o sentido de aplicação da tensão, o que faz com que a corrente circule no sentido contrário, 
mudando o sentido do campo magnético produzido. 
Assim, ao girar o anel comutador muda a posição dos pólos magnéticos norte e sul do campo da 
armadura e como o campo produzido pelo enrolamento de campo no estator fica fixo, temos 
novamente a produção do binário de forças que mantém a mudança dos pólos e conseqüentemente 
o movimento do eixo da máquina.2 
 
COMENTARIOS E CONCLUSÕES 
• Percebemos que a corrente de partida do motor e extremamente alta, neste caso com o 
reostato ela chegou a 3A. 
• Percebemos também que a velocidade do motor se manteve praticamente constante 
durante todo o experimento. Isso se deve ao fato da força contraria ao movimento que 
surge conforme se adiciona corrente ao sistema. Essa força é chamada de Torque. 
• Não Dispara se não tiver alguma carga ligada em serie. Isso se deve ao fato da corrente de 
partida ser extremamente alta. 
 
BIBLIOGRAFIA 
http://meusite.mackenzie.com.br/dilburt/anotacoesdemaquinaseletricas04.pdf 
http://www.fatecmm.edu.br/sistema/file/doc/8MOTORESCC.pdf 
https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/57996/1/SEE-%20Maquina%20DC.pdf 
http://www.serttec.com.br/area_restrita/comandos/resumos_aula/motores.pdf 
 
 
 
 
2 Adapato do Wikipedia 
exp4.pdf
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 FACULDADE DE ENGENHARIA 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 CONVERSÃO ELETROMÊCANICA DE ENERGIA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L A B O R A T Ó R I O D E C O N V E R S Ã O 
E L E T R O M Ê C A N I C A D E E N E R G I A I I I 
E X P E R I Ê N C I A 4 
SINCRONIZAÇÃO 
15 de maio de 2010 
 
 
 
 
 
 
 
Professor(a): Ivone Telles Pires Valdetaro 
Grupo: Aloisio Fernandes Cardozo 
 André de Oliveira Dias 
 Andressa da Silva Siqueira 
 Helder Nery Ferreira 
 Klaus Natar Quelhas 
 
IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO 
 
Quantidade Material 
1 Maquina Shunt MS1 com painel P5.1 
1 Motor painel P5.51 
1 Amperímetro CC 
2 Voltímetro CC 
3 Frequencímetro 
1 Leybold 
1 Painel de lâmpadas 
CIRCUITO 
 
Rede Trifásica 
 
 
 
 CH1 V F 
 R S T 
 
 
 
 
 CH2 
 
 V F 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO 
Efetuar a sincronização da maquina síncrona utilizando o método das lâmpadas apagadas. 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
MÁQUINA SÍNCRONA 
Uma máquina síncrona é uma máquina elétrica cuja rotação é proporcional à frequência da rede à qual está 
conectado.1 
 
1 Retirado do Wikipédia 
O nome Síncrono se deve ao fato de esta máquina operar com uma velocidade de rotação constante 
sincronizada com a freqüência da tensão elétrica alternada aplicada nos terminais da mesma. 
Essas maquinas assim como as maquinas vistas anteriormente, podem funcionar como motor ou gerador. 
MOTORES SINCRONOS 
O motor síncrono é bastante semelhante ao motor de indução no seu aspecto geral, embora usualmente os 
motores síncronos possuam potência elevada e/ou rotação muito baixa quando comparado com o motor de 
indução normal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEUS COMPONETES 
Carcaça - Sua principal função é apoiar e proteger o moto 
Estator - Opera com alimentação de potência em corrente alternada para gerar o campo magnético girante. 
Sistema de Isolamento - garante a completa isenção de emissão de gases nocivos à atmosfera. 
Rotor - Consistem das partes giratórias compostas pela coroa do rotor, o enrolamento de campo e a gaiola de 
partida. Os pólos de campo são magnetizados através da corrente diretamente por anéis coletores e escovas. Em 
funcionamento, os pólos giram em sincronismo com o campo girante do estator. 
 
OPERANDO COMO MOTOR SÍNCRONO2 
Ao operar como Motor síncrono, a energia elétrica é suprida à máquina pela aplicação de tensões alternadas 
trifásicas nos terminais dos enrolamentos do estator, além disso os enrolamentos de campo do rotor são 
alimentados por uma fonte de tensão contínua. 
Como as tensões aplicadas aos enrolamentos do estator são alternadas e trifásicas, circulará nos mesmos uma 
corrente alternada de mesma freqüência que a tensão, essa corrente produzirá campos magnéticos também 
alternados que variam no tempo.
Além disso, devido a disposição espacial dos enrolamentos no estator, esses campos magnéticos variantes no 
tempo também irão circular pelo estator, de forma que o campo magnético resultante rotacionará em torno da 
circunferência do estator com velocidade angular proporcional à freqüência da tensão alternada aplicada nos 
enrolamentos. 
Assim, quando um dos pólos do campo magnético gerado pelo enrolamento de campo do rotor interagirem 
com o campo girante resultante do estator, tentará se alinhar com o pólo de sinal oposto, e como o pólo do 
campo girante do estator está girando, surgirá no rotor um binário de forças que gerarão um torque de forma 
 
2 Retirado do Wikipédia 
 FIGURA 1 - MOTOR SÍNCRONO TRIFÁSICO 
 FIGURA 2 - MOTOR SÍNCRONO 
 
que o rotor gire e mantenha os campos do enrolamento de campo do rotor e o campo girante do estator 
alinhados. 
Com o surgimento do torque, o rotor girará seguindo o sentido e velocidade do campo girante do estator, logo, 
a velocidade angular do motor Síncrono estará sincronizada com a freqüência da tensão alternada aplicada 
aos enrolamentos do estator. 
GERADORES SÍNCRONOS 
Geradores síncronos são utilizados na grande maioria das usinas hidrelétricas e termelétricas. 
OPERANDO COMO GERADOR SÍNCRONO3 
Ao operar como gerador, a energia mecânica é suprida à máquina pela aplicação de um torque e pela rotação 
do eixo da mesma, uma fonte de energia mecânica pode ser, por exemplo, uma turbina hidráulica, a gás ou a 
vapor. Uma vez estando o gerador ligado à rede elétrica, sua rotação é ditada pela freqüência da rede, pois a 
freqüência da tensão trifásica depende diretamente da velocidade da máquina. 
Para que a máquina síncrona seja capaz de efetivamente converter energia mecânica aplicada a seu eixo, é 
necessário que o enrolamento de campo localizado no rotor da máquina seja alimentado por uma fonte de 
tensão contínua de forma que ao girar o campo magnético gerado pelos pólos do rotor tenham um movimento 
relativo aos condutores dos enrolamentos do estator. 
Devido a esse movimento relativo entre o campo magnético dos pólos do rotor, a intensidade do campo 
magnético que atravessa os enrolamentos do estator irá variar no tempo, e assim teremos pela lei de Faraday 
uma indução de tensões nos terminais dos enrolamentos do estator. Devido a distribuição e disposição 
espacial do conjunto de enrolamentos do estator, as tensões induzidas em seus terminais serão alternadas 
senoidais trifásicas. 
A corrente elétrica utilizada para alimentar o campo é denominada corrente de excitação. Quando o gerador 
está funcionando isoladamente de um sistema elétrico (ou seja, está em uma ilha de potência), a excitação do 
campo irá controlar a tensão elétrica gerada. Quando o gerador está conectado a um sistema elétrico que 
possui diversos geradores interligados, a excitação do campo irá controlar a potência reativa gerada. 
GERADOR TRIFÁSICO 
O gerador trifásico é constituído por três bobinas com o mesmo número de espiras, dispostas simetricamente no 
espaço, formando entre si um ângulo de 120º, conforme mostra a fig.5a. As bobinas inicialmente são 
independentes, não possuindo ligação entre si. A nomenclatura dos terminais da bobina é definida por P1, F1, F2, 
P3, F3, respectivamente princípios e fim das bobinas 1, 2 e 3. 
A distribuição de campo de indução magnética, 
produzido pelos imãs permanentes é exatamente 
a mesma do gerador monofásico. 
Nas bobinas 1, 2 e 3 são geradas tensões iguais, 
pois possuem o mesmo número de espiras, as 
mesmas dimensões geométricas e são 
submetidas a um único campo de induções, 
possuindo apenas uma defasagem entre si de 
120º no tempo, em função da posição espacial 
que ocupam. 
Cada bobina é uma fase e, observando-se a fig.5b 
nota-se que a f.e.m. gerada nas fases são idênticas e defasadas de 120º no tempo. 
 
3 Retirado do Wikipédia 
 
 
SINCRONIZAÇÃO 
 
CONDIÇÕES PARA A SINCRONIZAÇÃO DE REDES 
1. Igualdade dos valores eficaz de tensão 
2. Igualdade das freqüências 
3. Mesma seqüência de fase entre as redes 
4. Concordância de fases 
5. Ondas de tensões semelhantes 
MÉTODOS DAS LÂMPADAS APAGADAS 
Esse método verifica se as linhas estão na mesma fase, freqüência e se os valores eficazes de tensão são iguais. 
Nesse momento as lâmpadas estarão apagadas. Mesmo que os valores eficazes das tensões de linha e de fase 
sejam iguais, e também a freqüência de operação o seja, as lâmpadas podem não estar totalmente apagadas. Existe 
uma pequena possibilidade das tensões se "fecharem" com precisão fase a fase. Assim as lâmpadas permanecem 
fixas num dado brilho. Isso indica que as máquinas já estão operando na mesma freqüência, mas que uma pequena 
diferença de potencial é produzida seja por um deslocamento fixo de fase entre as tensões dos alternadores, seja 
por uma diferença entre os valores eficazes das tensões de fase. A segunda alternativa pode ser descartada com o 
auxilio de um voltímetro. Já a primeira, pode ser ajustada acelerando ou retardando a velocidade do alternador que 
irá entrar em sincronismo até encontrar o ponto preciso par fechar a chave sincronizaste isto é, quando as 
lâmpadas estiverem apagadas. Se as lâmpadas não piscam juntas, isto é, se elas piscarem uma após a outra, as fases 
não estão corretamente ligadas às chaves ou a seqüência de fases está incorreta. A inversão das fases irá resolver o 
problema. 
COMENTARIOS E CONCLUSÕES 
• Percebemos que: 
o Quando há diferença entre as frenquencias as lâmpadas apagam e acendem todas de uma 
única vez. 
o Quando existe diferença entre os valores eficaz de tensão, as lâmpadas se mantém sempre 
acessas. 
o Quando há diferença de fase - as lâmpadas s eapagam e se acendem sicricamente , ou seja , 
uma de cada vez ou no sentido horário ou no sentido anti-Horário 
• Depois da sincronização 
o se aumentarmos muito a velocidade, o gerador entrega potência a rede e se diminuirmos 
muito a velocidade, o gerador recebe potência da rede, ou seja ele é visto como uma carga 
pela rede. 
o Se existir diferença de velocidade o gerador entrega “carga” ativa. Se existir diferença de 
tensão recebe “carga” reativa. 
BIBLIOGRAFIA 
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_s%C3%ADncrona 
http://www.geindustrial.com.br/download/artigos/nt02.pdf 
http://www.weg.net/files/products/WEG-motor-sincrono-644-catalogo-portugues-br.pdf 
http://www.infoescola.com/eletromagnetismo/motores-sincronos/ 
http://paginas.fe.up.pt/maquel/AD/MST.pdf 
http://bagi.sites.uol.com.br/PrincipFuncGerador.htm 
IMAGENS 
http://www.weg.net/var/ezflow_site/storage/images/media-center/noticias/produtos-
e-solucoes/weg-no-maior-projeto-de-irrigacao-do-mundo/weg-no-maior-projeto-de-
irrigacao-do-mundo4/617350-1-por-BR/WEG-no-maior-projeto-de-irrigacao-do-
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