A conversão eletromecânica de energia constitui um dos fundamentos mais importantes da engenharia elétrica, sendo o princípio físico que governa o funcionamento de dispositivos como motores elétricos, geradores e atuadores eletromagnéticos. Esses sistemas operam a partir da interação entre campos eletromagnéticos e estruturas mecânicas, resultando na transformação bidirecional entre energia elétrica e energia mecânica.
Do ponto de vista analítico, essa conversão pode ser descrita por meio da energia armazenada em campos magnéticos e sua variação em função de grandezas elétricas (corrente, fluxo) e mecânicas (posição, deslocamento angular). A formulação energética, baseada no conceito de coenergia magnética, permite determinar forças e torques de maneira sistemática, evitando a necessidade de análises diretamente baseadas em forças de campo.
Em particular, para sistemas eletromecânicos com indutância variável, a energia armazenada no campo magnético depende explicitamente da posição mecânica, o que introduz um acoplamento não linear entre os domínios elétrico e mecânico. Esse fenômeno é amplamente explorado em dispositivos como relés, atuadores lineares e motores de relutância variável.
QUESTÃO 1
A figura 1 apresentada descreve um circuito magnético excitado por uma bobina de espiras, enrolada sobre um núcleo ferromagnético de permeabilidade magnética considerada infinita (). Essa hipótese implica que a relutância do núcleo é desprezível em comparação com as relutâncias dos entreferros, concentrando toda a queda de força magnetomotriz (fmm) nesses elementos.
Considere o circuito magnético da figura 1, alimentado por uma corrente , em uma bobina de =500. Despreze efeitos de espraiamento de fluxo e considere o núcleo com permeabilidade infinita.
O sistema possui dois entreferros em paralelo com as seguintes características:
Entreferro 1: ,
Entreferro 2: ,
(a) Determinar a relutância equivalente do circuito magnético.
(b) Determinar o fluxo magnético total produzido pela bobina.
(c) Determinar os fluxos individuais e em cada entreferro.
(d) Determinar a densidade de fluxo magnético no entreferro 1.
Figura 1 – a) Circuito Magnético; b) circuito equivalente elétrico
Fonte: Adaptado pelo autor, 2026.
QUESTÃO 2
O circuito equivalente de um transformador de 100MVA e 7.97kV:79,7kV é mostrado na Figura 2. Os parâmetros do circuito são:
Observe que a indutância de magnetização foi referida ao lado de baixa tensão do circuito equivalente.
Figura 2: Circuito equivalente do transformador.
Fonte: Elaborado pelo autor, 2026.
- a) Calcule o Módulo da impedância.
- b) Calcule a Condutância.
- c) Calcule a Susceptância.
- d) Calcule a Admitância total.
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