Como o fluxo afeta o enrolamento do armadura?

Como o Fluxo Magnético Afeta as Bobinas do Armadura

O impacto do fluxo magnético nas bobinas do armadura é central para os princípios de funcionamento dos motores e geradores. Nesses dispositivos, as mudanças no fluxo magnético induzem uma força eletromotriz (FEM) nas bobinas do armadura, com base na lei de Faraday da indução eletromagnética. Abaixo está uma explicação detalhada de como o fluxo magnético afeta as bobinas do armadura:

1. Força Eletromotriz Induzida (FEM)

De acordo com a lei de Faraday da indução eletromagnética, quando o fluxo magnético através de um circuito fechado muda, uma FEM induzida é gerada dentro desse circuito. Para as bobinas do armadura, se o fluxo magnético varia ao longo do tempo (por exemplo, em um campo magnético rotativo), essa mudança de fluxo induz uma tensão nas bobinas do armadura. A fórmula é a seguinte:

• E é a FEM induzida;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">N</span>\; }$N é o número de espiras na bobina;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Phi </span>\; }$Φ é o fluxo magnético;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Delta </span>\; }\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">t</span>\; }$Δt é a mudança no tempo.

O sinal negativo indica que a direção da FEM induzida opõe-se à mudança de fluxo que a causou, conforme a lei de Lenz.

2. Corrente Induzida

Uma vez gerada uma FEM induzida nas bobinas do armadura e as bobinas formarem um circuito fechado com uma carga externa, a corrente fluirá. Esta corrente, causada pela mudança no fluxo magnético, é conhecida como corrente induzida. A magnitude da corrente induzida depende da FEM induzida, da resistência da bobina e de qualquer impedância série presente.

3. Geração de Torque

Nos motores, quando há corrente fluindo pelas bobinas do armadura, essas correntes interagem com o campo magnético produzido pelo estator, resultando em torque. Isso ocorre porque um condutor portador de corrente experimenta uma força em um campo magnético (força de Ampère). Essa força pode ser usada para impulsionar a rotação do eixo, permitindo que o motor realize trabalho mecânico.

4. FEM Reversa

Em motores DC, à medida que o armadura começa a girar, ele também corta linhas de campo magnético e gera uma FEM que se opõe à tensão de alimentação; isso é chamado de FEM reversa ou FEM contrária. A presença de FEM reversa limita o crescimento da corrente do armadura e ajuda a estabilizar a velocidade do motor.

5. Saturação Magnética e Eficiência

Quando a densidade do fluxo magnético aumenta até certo ponto, o material do núcleo pode atingir a saturação magnética, onde aumentos adicionais na corrente de excitação não aumentam significativamente o fluxo magnético. A saturação magnética não apenas afeta o desempenho do motor, mas também pode levar a perdas de energia adicionais, reduzindo a eficiência do motor.

Em resumo, as mudanças no fluxo magnético influenciam diretamente a FEM induzida, a corrente e, subsequentemente, o torque nas bobinas do armadura, que são fundamentais para o funcionamento adequado dos motores e geradores. O projeto e operação adequados de motores e geradores devem considerar esses fatores para garantir desempenho eficiente e confiável.