Curva de Magnetização do Gerador DC

Curva de Magnetização do Gerador DC

Aprendizados Chave:

Definição da Curva de Magnetização: A curva de magnetização de uma máquina DC mostra a relação entre a corrente de campo e a tensão terminal da armadura em circuito aberto.

Importância: A curva de magnetização indica a saturação do circuito magnético, crucial para entender a eficiência do gerador.

Ponto de Saturação: Este ponto, também conhecido como o joelho da curva, mostra onde aumentos adicionais na corrente de campo resultam em aumentos mínimos no fluxo.

Alinhamento Molecular: Conforme a corrente de campo aumenta, as moléculas magnéticas se alinham, aumentando o fluxo e a tensão gerada até a saturação.

Magnetismo Residual: Mesmo quando a corrente é zero, algum magnetismo permanece no núcleo do gerador, influenciando a curva de magnetização.

A curva de um gerador DC é aquela que fornece a relação entre a corrente de campo e a tensão terminal da armadura em circuito aberto.

Quando o gerador DC é acionado por um motor principal, uma f.e.m. (força eletromotriz) é induzida na armadura. A f.e.m. gerada na armadura é dada pela expressão

é constante para uma máquina dada. É substituída por K nesta equação.

Aqui,

φ é o fluxo por polo,

P é o número de polos,

N é o número de revoluções feitas pela armadura por minuto,

Z é o número de condutores da armadura,

A é o número de caminhos paralelos.

Agora, a partir da equação, podemos ver claramente que a f.e.m. gerada é diretamente proporcional ao produto do fluxo por polo e a velocidade da armadura.

Se a velocidade é constante, então a f.e.m. gerada é diretamente proporcional ao fluxo por polo.

Conforme a corrente de excitação ou corrente de campo (If) aumenta, o fluxo e a f.e.m. gerada também aumentam.

Se plotarmos a tensão gerada no eixo Y e a corrente de campo no eixo X, a curva de magnetização será como mostrado na figura abaixo.

A curva de magnetização de um gerador DC é importante porque mostra a saturação do circuito magnético. Esta curva também é conhecida como a curva de saturação.

De acordo com a teoria molecular do magnetismo, as moléculas de um material magnético, que não está magnetizado, não estão arranjadas ou alinhadas em ordem definida. Quando a corrente passa pelo material magnético, suas moléculas são arranjadas em ordem definida. Até um certo valor de corrente de campo, as moléculas máximas são arranjadas. Nesta etapa, o fluxo estabelecido no polo aumenta diretamente com a corrente de campo e a tensão gerada também aumenta. Aqui, nesta curva, o ponto B ao ponto C está mostrando este fenômeno e esta parte da curva de magnetização é quase uma linha reta. Acima de um certo ponto (ponto C nesta curva), as moléculas não magnetizadas tornam-se muito poucas e fica muito difícil aumentar ainda mais o fluxo do polo. Este ponto é chamado de ponto de saturação. O ponto C também é conhecido como o joelho da curva de magnetização. Um pequeno aumento no magnetismo requer uma corrente de campo muito grande acima do ponto de saturação. Por isso, a parte superior da curva (ponto C ao ponto D) é curvada como mostrado na figura.

A curva de magnetização de um gerador DC não começa em zero inicialmente. Ela começa com um valor de tensão gerada devido ao magnetismo residual.

Magnetismo Residual

Em materiais ferromagnéticos, o poder magnético e a tensão gerada aumentam conforme a corrente flui pelos enrolamentos. Quando a corrente é reduzida a zero, algum poder magnético permanece no núcleo dos enrolamentos, conhecido como magnetismo residual. O núcleo de uma máquina DC é feito de material ferromagnético.