SeculoXIX Handout

Download SeculoXIX Handout

Post on 10-Jul-2015

13 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago</p> <p>As mquinas eltricas do Sculo XIXO ovo ou a galinha? A teoria ou a prtica?As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX</p> <p>Porque fazer arqueologia tcnica?</p> <p>Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Clovis Goldemberg</p> <p>A prtica muitas vezes precedou a teoria. Na medida em que houve muita tentativa e erro, senso prtico foi fundamental. A teoria ajudou, muitas vezes a posteriori. No vou seguir uma ordem cronolgica rigorosa! No vou apenas gloricar Faraday e Maxwell pois, como dito acima, os engenheiros empricos (e alguns que nem engenheiros eram) tiveram um papel fundamental!</p> <p>Depto. de Energia e Automao Eltricas Escola Politcnica da USP</p> <p>Setembro/2006</p> <p>Disco de AragoAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Disco de Arago1825</p> <p>1824-25</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo</p> <p>quando se gira o disco de cobre a agulha imantada se desvia da posio de equilbrio; quando mais rpido girar o disco de cobre maior ser o deslocamento da agulha imantada;</p> <p>Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>sabia-se (Gambey, Paris/1824) que a agulha de uma bssola, quando deslocada do seu ponto de equilbrio, oscila sobre seu piv at se estabilizar. Se o fundo da caixa fr feito de cobre este amortecimento ser mais rpido.</p> <p>Arago fez um relato Academia de Cincias, Paris, 22/Novembro/1824. Deslocava o ponteiro de 45 e contava o nmero de oscilaes at que estas cassem inferiores a 10 . Numa caixa de madeira eram 145 oscilaes. Numa caixa de cobre no eram 66 e numa caixa de cobre grosso apenas 33.</p> <p>quando a rotao aumenta ao ponto de fazer a agulha se desviar de 90 graus, esta passa a girar continuamente;</p> <p>O perodo das oscilaes no se alterava. Apenas sua amplitude.</p> <p>S existia fora quando havia movimento relativo entre a agulha e a massa de cobre, que ele denominou magnetismo de rotao.</p> <p>Poisson elaborou a idia era a de todos os corpos adquirem uma magnetizao temporria na presena do im. Na presena do cobre, este magnetismo demoraria para desaparecer. Arago discordava, insistindo na idia de um magnetismo de rotao.</p> <p>Disco de AragoAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores</p> <p>Disco de AragoA interpretao de Faraday/1831As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg</p> <p>Babbage e Herschel/Inglaterra 1825</p> <p>repetiram a experincia original de Arago medindo a fora exercida sobre a agulha. Esta fora depende do material utilizado no disco. Por ordem decrescente: prata, cobre, ouro e zinco, mercrio e bismuto (muito inferiores); um movimento relativo entre um im e um disco de cobre induz correntes eltricas (correntes parasitas) neste disco; estas correntes reagem sobre o im tentando diminuir a velocidade relativa entre ambos; estas foras agem no sentido oposto ao movimento do im; as eventuais fendas no disco limitam a circulao destas correntes parasitas.</p> <p>conseguiram inverter o fenmeno, fazendo o disco girar sob a ao do im;</p> <p>Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>experimentaram discos de cobre com vrios tipos de fendas radiais, notando que a fora sobre o disco diminua.</p> <p>Disco de AragoAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Disco de AragoDando nome aos bois . . . ou este mundo injusto</p> <p>Qual o sentido das correntes eltricas induzidas?</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday</p> <p>vrios cientistas tentaram responder esta pergunta (Faraday, Sturgeon, Hertz, Mateucci);</p> <p>Porque as correntes parasitas vieram a ser chamadas de Correntes de Foucault? Foucault mostrou mais tarde que as correntes induzidas eram capazes de esquentar o disco metlico; Se o mundo fosse justo . . . tais correntes deveriam se chamar de correntes de Faraday ou correntes de Arago.</p> <p>Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>na montagem de Faraday (esquerda) um cubo de cobre slido girava rapidamente com o eletroim desligado. Ao energizar este eletroim o cubo parava instantaneamente e depois recomeava a girar numa velocidade bem menor;</p> <p>na montagem de Mateucci (direita) este cubo era composto de lminas isoladas entre si. Se o cubo estivesse suspenso pelo gancho A nada acontecia enquanto que ao suspender o cubo pelo gancho B o comportamento descrito por Faraday se repetia;</p> <p>FaradayAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg</p> <p>FaradayA mesma montagem de Faraday, na forma descrita por Saxton em 1832 A descrio continua sendo dada a partir do dirio de Faraday.</p> <p>Ilustrao e trecho de seu dirio, 28/Outubro/1831:</p> <p>Como extrair parte da corrente interna (hidden current)? Duas tentativas adicionais foram feitas com a inteno de produzir uma mquina magneto-eltrica: experimentou discos de cobre de diferentes dimetros e discos de ferro, sem sucesso. Esta foi a primeira meno s mquinas magneto-eltricas. Faraday s teve sucesso em produzir corrente em 8/Fevereiro/1832 mas o relato ocial de Maio/1832</p> <p>. . . eu nunca fui capaz de produzir qualquer sensao na minha lingua quando interligava os os conectados na extremidade do disco giratrio com minha lngua . . . Tambm no fui capaz de esquentar um o no de platina, produzir uma fasca, convulsionar as patas de uma r. Tampouco consegui produzir nenhum efeito qumico associado eletricidade.</p> <p>FaradayAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Mquinas DC elementaresMotor desenvolvido por Joseph Henry/EUA em 1831</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Uma reconstruo moderna (VRML) do disco de Faraday, feita pela UFRJ/Brasil.</p> <p>Mquinas DC elementaresAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg</p> <p>Mquinas DC elementaresMquina de Pixii (tcnico francs), apresentada em 3/Setembro/1832, que inclui um comutador mecnico que retica a tenso AC gerada. Disponvel comercialmente com ims de 4 diferentes intensidades.</p> <p>Prottipo da mquina de Pixii (tcnico francs)/1832</p> <p>A notcia de que seria possvel produzir fascas a partir do dispositivo de Faraday foi mencionada em Dezembro/1831 em Paris, dando origem a uma srie de experincias, dentre as quais um gerador AC desenvolvido por Pixii.</p> <p>Mquinas DC elementaresAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Mquinas DC elementaresCharles Grafton Page, fsico americano, 1837. Motor DC.</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia</p> <p>Clarke, tcnico irlands residente em Londres, 1835. Esta mquina tomou como base os dispositivos de Pixii.</p> <p>o campo podia ser feito com ims permanentes (como mostra a gura) ou com eletroims</p> <p>Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>existe um comutador de dois segmentos logo acima do enrolamento de armadura</p> <p>Mquinas DC elementaresAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls</p> <p>Mquinas DC elementaresThomas Davenport/EUA, 1837. Motor DC srie.As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg</p> <p>Charles Grafton Page, fsico americano, 1842. Gerador DC.</p> <p>Ferreiro sem instruo formal alguma que se interessou por eletromagnetismo em 1833;</p> <p>O objetivo era conseguir transformar o movimento linear descontnuo num movimento rotativo contnuo, objetivo alcanado em 1834 com um prottipo de 1/50 CV. Solicitou uma patente em 1835 mas . . . o Depto. de Patentes pegou fogo, destruindo o prottipo e a documentao; Retomou seu pedido de patente que foi concedido em 1837; Morreu na misria em 1851.</p> <p>Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Fascinado pela capacidade de um eletroim de 3 libras ser capaz de erguer uma massa 150 libras trocou a carruagem, cavalo e mercadorias (do irmo) por este eletroim. Construiu um segundo eletroim, mais possante, usando o vestido de seda da esposa como isolante.</p> <p>Motores de relutnciaAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Motores de relutnciaBourbrouze/Frana - Data indeterminada</p> <p>Charles Grafton Page/EUA - 1844</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo</p> <p>inspirado nas mquinas a vapor, com 2 pistes o prprio virabrequim (lado direito) aciona o sistema de ignio (o comutador) das bobinas</p> <p>Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>o comutador, que corresponde ao sistema de ignio das bobinas, no aperece de forma clara na gura</p> <p>os pistes so acionados alternadamente</p> <p>Motores de relutnciaAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg</p> <p>Mquinas dnamo-eltricasA denominao de mquinas dnamo-eltricas (ou de forma abreviada dnamo) abrange um enorme nmero de mquinas desenvolvidas ao longo do sculo XIX. Wheatstone, Inglaterra, 1845.</p> <p>Allan/Inglaterra - 1852 - An engine should look like an engine</p> <p>motor de 4 cilindros</p> <p>grupos de 3 eletroims atuando em conjunto</p> <p>virabrequim na parte superior</p> <p>Mquinas dnamo-eltricasAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Mquinas dnamo-eltricasMquina de Gramme, Frana, 1871. O uxo produzido por chapas de ferro prviamente magnetizadas, sendo capaz de produzir at 2 Volts. A idia de usar um eletroim (um enrolamento de campo) foi apresentada em 1872.</p> <p>As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses</p> <p>Pacinotti, Itlia, 1860. Aparentemente j se sabia que poderia funcionar tanto como motor quanto gerador. Ou seja, as baterias no eram mais a nica fonte de energia disponvel!</p> <p>Mquinas dnamo-eltricasAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Cir...</p>