Os circuitos magnéticos são considerados análogos aos circuitos elétricos. Nestes, é gerado um fluxo de corrente a partir de uma tensão ou força eletromotriz, e naqueles é gerado um fluxo magnético a partir de uma força magnetomotriz (FMM). Contudo, quando utilizados os conceitos de circuito magnético, os cálculos de fluxo são sempre aproximados, sendo que no melhor dos casos eles podem ter exatidão de cerca de 5% em relação ao valor real. Você é engenheiro em uma empresa que fabrica máquinas elétricas, e seu próximo projeto é desenvolver um motor de corrente contínua. O rotor e o estator desse tipo de motor podem ser representados por um circuito magnético. Portanto, você deve apresentar um modelo de circuito magnético para o motor CC que irá ser desenvolvido. Além disso, você deve decidir qual modelo de cálculo será utilizado para o desenvolvimento do projeto: o aproximado, utilizando os conceitos de circuito magnético, ou o exato. Ou seja, antes de dar continuidade ao projeto, você deverá decidir de que forma prosseguirá com os cálculos, levando em consideração os pontos positivos e negativos de cada método e se eles são aceitáveis ou não.
Soluções para a tarefa
Resposta:
O circuito magnético do rotor e do estator de um motor CC pode ser representado da seguinte maneira:
Explicação:
A partir desse circuito magnético, os cálculos de fluxo magnético podem ser obtidos de forma análoga aos de um circuito elétrico comum. Contudo, os resultados são aproximados, e atrelada a eles existe falta de precisão.
Algumas das razões para a falta de exatidão nos cálculos por meio dos circuitos magnéticos são:
a) O conceito de circuito magnético assume que todo o fluxo está confinado ao interior do núcleo magnético.
Essa afirmação não é totalmente verdadeira, pois a permeabilidade de um núcleo ferromagnético é de 2.000 a 6.000 vezes a do ar, mas uma pequena fração do fluxo escapa do núcleo e vai para o ar circundante, cuja permeabilidade é baixa. Tal fluxo é denominado fluxo de dispersão e tem um papel importante no desempenho de máquinas elétricas.
b) Os cálculos de relutância assumem certo comprimento de caminho médio e de área de seção reta para o núcleo.
Essa suposição não é muito boa, especialmente considerando os cantos.
c) Nos materiais ferromagnéticos, a permeabilidade varia com a quantidade de fluxo que já está presente no material.
Esse efeito acrescenta uma fonte de erro à análise do circuito magnético, pois as relutâncias utilizadas nos cálculos dependem da permeabilidade do material.
d) Se houver entreferros de ar no caminho de fluxo do núcleo, a área efetiva da seção reta do entreferro de ar será maior do que a área da seção reta do núcleo de ferro de ambos os lados.
A área efetiva extra é ocasionada pelo efeito de espraiamento do campo magnético no entreferro de ar.
Portanto, há muitas limitações inerentes ao conceito de circuito magnético. Contudo, esses pontos são, sim, aceitáveis, pois o conceito de circuito magnético ainda é a ferramenta de projeto mais facilmente utilizada que está disponível para os cálculos de fluxo no projeto prático de máquinas, até porque cálculos exatos utilizando a equação de Maxwell são muito difíceis e, de qualquer forma, não são necessários, pois resultados satisfatórios podem ser conseguidos utilizando-se o método aproximado.
Ou seja, para dar continuidade ao desenvolvimento desse projeto, o engenheiro pode usar o modelo aproximado, utilizando o circuito magnético do motor CC apresentado.