Autor Tópico: Ciências e Tecnologias & Faça Você Mesmo  (Lida 197 vezes)

0 Membros e 1 Visitante estão vendo este tópico.

Offline JJ

  • Nível Máximo
  • *
  • Mensagens: 6.235
  • Sexo: Masculino
Ciências e Tecnologias & Faça Você Mesmo
« Online: 18 de Outubro de 2016, 09:40:52 »
Ciências e Tecnologias & Faça Você Mesmo


Tópico para apresentar e divulgar  projetos e práticas diversos(as) que utilizem  conhecimentos de ciências e tecnologias em áreas diversas como:  Siderurgia, Metalurgia, Mecânica, Eletrônica, Mecatrônica, Eletricidade, Eletromagnetismo, Termologia, Energia, Hidrostática, Pneumática,  Mecânica Quântica, Química, Biologia, Materiais (metais, madeiras,  sintéticos, plásticos, fibras, rochas, concreto ),  Acabamentos, Pintura, Marcenaria, Artes e Artesanatos, e outras, para fazer, e/ou modificar/incrementar  (ou mesmo recuperar/reformar)  algum objeto (ou material).   


Projetos e práticasque tenham propósito de uso pessoal (hobby/passatempo e até profissional) e/ou  para  divulgação científica particular  (mostre ciência na prática para filhos(as), sobrinhos(as), primos(as), tios(as), amigos(as), esposas(os),  namoradas(os) ), ou  em divulgações em eventos públicos como por exemplo em  feiras de ciências  e/ou em aulas.


Sugiro também que incluam  dicas de ferramentas e materiais, e também dicas de livros e apostilas úteis para  as finalidades aqui expostas.


Coloque aqui projetos (e práticas) seus  que você já fez ou planeja fazer,  e também projetos que  tenha encontrado pela internet mundo afora  (sempre citando as fontes e autores, obviamente desde que seja possível/que não sejam anônimos).


« Última modificação: 18 de Outubro de 2016, 15:24:53 por JJ »

Offline JJ

  • Nível Máximo
  • *
  • Mensagens: 6.235
  • Sexo: Masculino
Re:Ciências e Tecnologia & Faça Você Mesmo
« Resposta #1 Online: 18 de Outubro de 2016, 09:43:05 »
E para começar seguem um projeto de Solda Ponto e projetos de eletricidade e eletromagnetismo,  os quais  pretendo fazer e que encontrei na internet:


Gambiarras Maravilhosas
sábado, 18 de junho de 2011

Solda de Ponto


Essa é antiga, mas vale muito a pena ser mostrada. Depois que comprei minha solda de eletrodo revestido muitos problemas se resolveram, mas outros surgiram. A quase impossibilidade de encontrar eletrodos abaixo de 2,5mm, juntamente com minha insistente inabilidade para soldas tornava quase impossível trabalhar em peças mais delicadas, principalmente chapas finas. Pensando nisso parti para uma extensa pesquisa na internet, falei com um, falei com outro, peguei o embrião da ideia no Orkut e pesquisei muito até achar a receita definitiva para fazer uma ponteadeira (solda de ponto ou soldagem por resistência) inteiramente caseira.

A solda de ponto consiste em fazer passar pelos materiais a serem soldados uma tensão baixa com corrente muito alta, ao mesmo tempo em que é exercida pressão, isso faz com que as duas partes metálicas se fundam. Nesse processo nenhum material, como eletrodos, arames ou filamentos, é consumido.

Vamos ao processo: o coração da máquina é um transformador que fornecerá em torno de 3 volts com aproximadamente 500 ampères, para essa função foi providenciado um transformador de microondas.

ATENÇÃO, JAMAIS LIGUE UM TRANSFORMADOR DE MICROONDAS À REDE ELÉTRICA, A TENSÃO DE SAÍDA DELE É ALTA O SUFICIENTE PARA MATAR UMA PESSOA.

Dado o recado, aqui está o transformador em questão, comprado com facilidade em qualquer boa sucata por um preço entre R$10,00 e R$15,00.




O que nos interessa nele é apenas o enrolamento primário, que é o de fio mais grosso, os secundários originais serão descartados e substituídos por um novo. A menos que você seja ninja, a única maneira de fazer isso é abrindo a estrutura. Primeiramente prendi o transformador na morsa de bancada e usei a esmerilhadeira para cortar dois pequenos cordões de solda que unem as duas partes de aço, uma em forma de “E” e outra em forma de “I”, o que pode ser visto claramente na foto seguinte:




Como eu disse, os secundários foram descartados, um deles é apenas algumas voltas de fio encapado, o outro é uma bobina bem grande de fio fino; este sobre a bancada é o primário, que é útil e retornará ao seu lugar em breve.

O secundário novo fornecerá um volt para cada volta da espira, então 3 delas são suficientes, quanto à espessura do fio, dela depende a corrente disponível, quanto mais grosso o fio, mais corrente e mais eficiente a solda; isso, claro, respeitando as limitações físicas, não dá pra enrolar os cabos aéreos da Eletropaulo num espaço tão pequeno. Como estava difícil achar fio de cobre grosso eu apelei mais uma vez para a gambiarra, usei isso aqui:




“Ronaldo, isso é um pedaço do Sputnik?” Não, é parte do motor de arranque de uma caminhonete, gentilmente cedido pelo dono de um desmanche (sou cliente VIP, de vez em quando ganho essas regalias). Nele há fios de cobre de grosso calibre, que para me ajudar ainda são de seção retangular.




As quatro bobinas do motor foram desenroladas e novamente enroladas no formato e tamanho do núcleo do transformador, para dar a forma certa usei um pedaço de madeira como molde. As bobinas novas foram presas com abraçadeiras de nylon brancas (também chamadas de fita Hellerman, enforca gato ou tire-up) para não desenrolarem. E vale lembrar que para evitar contato, entre as espiras foi colocada uma fita de papel comum. Para ver se estava tudo do jeito correto arrumei as bobinas no núcleo do transformador; encaixou como uma luva:




Após isso as bobinas passaram por repetidos banhos de verniz próprio para enrolamentos de motores e transformadores. Esse verniz tem por objetivo proteger os fios de agressões externas, de umidade, evitar curto entre as espiras e não deixar que haja vibrações quando altas correntes circularem pelas seções de cobre. Ao todo foram aproximadamente 10 imersões para cada bobina, com meio dia de intervalo para secar.




Depois de secas, cada bobina recebeu um enrolamento de fita crepe para melhorar a segurança e o acabamento, e mais três camadas de verniz. Já o núcleo de ferro ganhou um acabamento em esmalte sintético azul.

Hora de fechar o transformador; recoloquei o primário original e o novo secundário, formado pelas quatro bobinas, e com o auxílio de três grampos C fixei as duas partes do corpo do transformador, aí foi só fazer uma nova solda com eletrodo revestido comum, de 2,5mm.




Uma solda bem porca, por sinal. Os terminais do secundário foram unidos por uma peça chamada split bolt, facilmente encontrada em lojas de material elétrico e que servem exatamente para isso, unir fios de bitola exagerada.




Depois de muito quebrar a cabeça e ver modelos comerciais, optei por uma configuração fácil de fazer e que me desse liberdade de fazer soldas em objetos de formatos variados. Já o alojamento para o circuito foi a caixa de um estabilizador de voltagem para PCs. Devidamente esvaziada e pintada.




Em máquinas comerciais de solda por resistência a refrigeração é feita por um radiador e água, na minha, bem mais modesta e feita para trabalhos menos exigentes, uma ventoinha de fotocopiadora foi instalada numa abertura no topo da caixa, puxando o ar quente para fora e forçando a entrada de ar novo que refresque todo o circuito.




Aqui apenas um detalhe do acabamento.




Como eu disse lá em cima, esse tipo de solda não consome nada, apenas faz passar corrente pelas chapas a serem soldadas, e esse contato deve ser feito por eletrodos que não se gastam. Esses eletrodos preferivelmente deveriam ser de cobre, pois o pulo do gato é o seguinte, o cobre conduz eletricidade melhor que o ferro, então quando as ponteiras se fecham e a corrente circula, há um curto circuito. Como o cobre conduz bem e o ferro conduz mal, é esse último que esquente, aí há a fusão. Sacou? “Mas Ronaldo, e se as ponteiras da máquina fossem de ferro e eu tentasse soldar chapas de cobre, não daria certo?” É isso aí, não daria certo de jeito nenhum. “Mas Ronaldo, essa sua invenção só solda ferro?” Isso, ferro, aço e algumas ligas.

Aí deu problema. Onde conseguir cobre no formato e na quantidade que eu queria? Foi uma Via Crúcis, só achei na capital e o envio era uma complicação, então optei pela segunda opção, latão, que é quase tão bom condutor quanto o cobre. Isso me facilitou a vida demais, pois achei o material certo e em forma de parafusos, o que foi perfeito para uma fácil e eficiente fixação. Os parafusos, mais duas porcas para cada, e dois conectores também de elétrica pesada e pronto, as duas ponteiras-eletrodos estavam feitas. Ah, como a área de contato tem que ser pequena e precisa, as pontas dos parafusos foram moldadas na lima.




Aqui o esqueleto já tomando forma. O fio que liga os terminais do secundário até os eletrodos são ligados diretamente com cabos cuja medida agora eu não lembro, mas são os mesmos usados em máquinas de solda de 250A. Não há chaves ou comutadores, todo o controle é feito no primário do transformador.




Falando em controle, vamos esmiuçar esta parte. Como no secundário as correntes são muito altas, seria impraticável colocar ali qualquer tipo de chaveamento, então isso ficou no primário, onde a corrente é baixa, pois a tensão é mais alta (110V). Para melhorar minha vida projetei a máquina de solda de forma que eu pudesse operá-la com apenas uma das mãos, assim me sobraria a outra para manusear o objeto a ser soldado. Com isso o controle de ligar e desligar a corrente foi instalado em um botão no manípulo que também controla a abertura e fechamento dos eletrodos, assim como a pressão sobre eles. Esse botão, no entanto, por limitações físicas não poderia ser uma coisa muito parruda, ou atrapalharia mais do que ajudaria. Então a ele foi dada a incumbência de controlar um pequeno banco de relês, e estes sim, controlariam a ligação do primário do transformador com a rede elétrica.




Fácil, não? E se você lê diagrama eletrônico, aqui está ele:




Onde:

F1 é a ventoinha;

D1 é um retificador de meia onda, que deixa passar apenas 60V;

C1 é um capacitor eletrolítico de filtro, com 1000 μf, que evita vibrações nos relês;

S1 é o botão no manípulo, que aciona a corrente de solda;

T1 é o transformador de microondas adaptado;

RL1, na verdade é um banco de cinco relês com bobinas de 12 volts em série para serem alimentadas por aqueles 60V que passaram pelo diodo D1 (12X5 = 60), e com os contatos em paralelo comutando a rede ao primário do transformador com uma boa folga no limite de corrente. Por que isso? Porque eu não tinha um relê para 110V, o espaço era pequeno para colocar uma fonte dedicada de 12V alimentando um relê forte, e eu tinha vários destes pequenos, lembre-se, gambiarra é trabalhar com o que você tem à mão.


Voltando ao assunto, tudo feito, estrutura montada, vamos aos pequenos detalhes: já que a caixa em que a montagem foi alojada era de um estabilizador, deixei uma tomada no lugar, assim se a ponteadeira estivesse ocupando a única tomada disponível, eu poderia ligar outro aparelho nela, como se faz com as portas USB. Toda entrada ou saída de cabo foi protegida por acabamentos de borracha que garantem a segurança e evitam possíveis contatos entre as partes metálicas.




Braçadeiras foram usadas para prender cabos, dando mais firmeza e melhor apresentação.




Aqui um dos eletrodos em detalhe:




Os braços da solda foram feitos com tubos de seção retangular retirados de uma mesa de escritório, acabamentos apropriados foram colocados para tampar as extremidades.




Aqui temos o manípulo onde é controlado praticamente tudo com apenas uma das mãos. Ele foi feito com um pedaço de cano de água um punho de borracha para bicicletas, uma chave NA comum, e duas cantoneiras para movelaria, tudo preso ao braço móvel com quatro rebites de repuxo. O fio de controle dos relês, assim como o de corrente, correm por dentro do tubo retangular e só saem na articulação, para fazer uma lira e evitar a quebra por fadiga.




O botão em close:




E ela finalmente pronta:




Ficou um chuchuzinho!


Matando a cobra e mostrando o pau (Ui!)


Por exigências do espaço dentro da caixa, acabei dando três voltas e meia nas bobinas do secundário, o resultado está aqui, 3,5V cravados.




A corrente superou as expectativas, 659 ampères. Não é um desempenho estrondoso, mas está ótimo para um improviso com materiais improváveis e atende perfeitamente às minhas necessidades. E como eu costumo dizer, a melhor ferramenta é aquela que te atende.




E como gambiarra que se preze tem que ter filminho, aqui está ele:


Postado por Ronaldo às 6/18/2011 12:08:00 PM 


http://gambiarrasmaravilhosas.blogspot.com.br/2011/06/essa-e-antiga-mas-vale-muito-pena-ser_18.html




« Última modificação: 18 de Outubro de 2016, 09:56:51 por JJ »

Offline JJ

  • Nível Máximo
  • *
  • Mensagens: 6.235
  • Sexo: Masculino
Re:Ciências e Tecnologia & Faça Você Mesmo
« Resposta #2 Online: 18 de Outubro de 2016, 09:45:55 »



Experimentos com Indução

(Transformador desmontável para fins didático)

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]

leobarretos@uol.com.br

Sobre os transformadores


Normalmente a energia elétrica não é gerada sob a forma e parâmetros apropriados a uma determinada utilização e, assim sendo, o problema de alterações nos valores de tensões e correntes apareceu logo nas primeiras aplicações industriais. Os aparelhos imaginados para resolver tais problemas são de concepções que datam de mais de um século.
Tais aparelhos recebem a denominação genérica de transformadores e são melhores conhecidos sob adjetivos que especificam mais acuradamente suas funções particulares, tais como: elevadores de tensão, abaixadores de tensão, de isolamento, casadores de impedância, de modulação, de acoplamento, de pulso, de saída, etc.

Transformador desmontável típico


Nessa mesma Sala 13 - Eletromagnetismo - há vários temas sobre transformadores didáticos. Vale uma consulta. Desta feita vamos nos restringir ao uso de um "transformador desmontável para fins didáticos". Eis um visual das partes que constituem esse 'kit', provavelmente já existente em muitas escolas e faculdades:



Para meu uso particular e demonstrações para alunos interessados utilizo-me desse 'kit', o qual recomendo como equipamento básico de eletricidade para todas as escolas. Eis algumas fotos:

 

 
 

 
Dimensões do núcleo 

 

Experimentos com o 'kit'
(A) - Modo para se obter altas intensidades de correntes - Aplicação: Solda elétrica.
Como primário usamos a bobina de 250 espiras (ou a de 300 espiras) e como secundário a bobina de tubo de cobre com 5 ou 6 espiras. Se a tensão aplicada é de Up = 120 VAC, a corrente no primário ficará ao redor dos 5 A (Ip = 5 A); se usarmos a bobina de 300 espiras no primário e a de 5 espiras no secundário teremos (veja cálculos abaixo, à direita):





  Ip/Is = Ns/Np
Is = Ip.Np/Ns =
  = 5.300/5 =
  = 300 A



Aplicação: Solda elétrica - O transformador acima ilustrado é utilizado para demonstrar o funcionamento de uma solda elétrica. O secundário é uma bobina de 5 espiras feitas com um tubo de cobre de parede espessa e cerca de 1 cm de diâmetro. Quando o secundário é posto em curto circuito a corrente assume valores de centenas de ampères. Dois pregos (ou pedaços de arame) são colocados na parte de soldagem e, quando entram em contato, esquentam até o rubro e, eventualmente, se fundem. Várias tiras pequenas de metal podem ser colocadas entre os pontos de solda; quando estes são apertados contra elas, soldam-se uma às outras. Há um tubo isolante (fibra) separando o núcleo de ferro das espiras do secundário.



(B) Anel de Thompson


O anel de Thompson ou vulgarmente anel saltitante, é essencialmente um transformador de núcleo aberto no qual a bobina secundária se reduz a uma única espira de fio grosso. Na prática, o secundário  é um anel metálico, normalmente de alumínio, de paredes grossas.



Quando a bobina primária (250 ou 300 espiras de fio de cobre esmaltado para corrente de 5 a 10 A) está conectada à rede elétrica (117 VAC), a corrente induzida na bobina secundária (anel metálico de parede grossa) é muito intensa (faça os cálculos!) e gera um forte campo magnético em seu interior.


A lei de Lenz aplicada ao sentido dessa corrente justifica a concordância das polaridades desses dois campos (o indutor e o induzido) e a conseqüente força de repulsão que surge no anel, fazendo-o saltar. Obviamente no sistema indutor (núcleo e bobina primária) aparece a reação dessa força de repulsão, comprimindo o sistema contra a mesa (ou sobre o prato de uma balança de molas, se o intuito do experimento é constatar o valor médio da intensidade dessa força, ou a validade da terceira lei de Newton).


É muito interessante observar o que ocorrerá quando o anel de alumínio (material mais utilizado) é resfriado em nitrogênio líquido. Tal resfriamento aumenta substancialmente a condutividade do material do anel, a corrente induzida adquire valores especialmente notáveis e o anel congelado saltará muito mais alto.

Se a bobina primária é 'energizada' e então abandonarmos o anel no centro do núcleo de ferro, ele irá levitar. Se tentarmos arrastá-lo para baixo, até o topo da bobina primária, iremos sentir uma força repulsiva muito intensa; talvez até consigamos levá-lo até lá --- mas, prepare-se para soltá-lo rapidamente pois o aquecimento que se manifestará será um bocado intenso. Não nos esqueçamos da lei de Joule! A energia desenvolvida sob a forma de calor é proporcional à resistência elétrica do anel, ao quadrado da intensidade de corrente nele induzida e do intervalo de tempo que dura a indução.

Para uma explicação rápida do fenômeno (para os jovens da 8a série, por exemplo) basta informar que a bobina primária e o anel secundário comportam-se como duas barras magnéticas cujos pólos de mesmo nome se defrontam.

   
Para que o anel salte, o campo magnético gerado pela bobina não pode estar confinado ao núcleo (o que acontece quando o núcleo está fechado, como na foto ao lado). Ele deve se 'espalhar', de modo que B (vetor indução magnética) admita um componente vertical (que é responsável pelo estrangulamento do anel) e um componente horizontal/radial (que é responsável pela repulsão do anel para cima).  Se substituirmos o anel rígido por uma espiral toroidal fechada de fio de cobre, pode-se verificar o estrangulamento do anel toroidal.
Nota: Quando o fluxo está crescendo, o sentido da força de Lorentz sobre o anel é o de repulsão e, quando está decrescendo, é o de atração. Este fato e a inércia do anel deveria impedir qualquer movimento, todavia, o desequilíbrio ocorre por conta da pequena indutância do anel, que atrasa um pouco a corrente e faz com que, numa pequena fração do ciclo, ocorra a concordância entre o sentido da corrente e o do campo, necessário para ocorrer a repulsão.
 

             
Obviamente nenhuma das explicações dadas para o anel saltador aqui apresentadas no texto acima é completa; o aluno do ensino médio ainda não tem os recursos necessários para o entendimento da não uniformi-dade de campo magnético que se origina no núcleo e seus efeitos sobre o anel. Se fecharmos o núcleo (como na ilustração acima) o anel não mais apresentará qualquer tendência de 'saltar'; o que justifica esse meu parágrafo sobre a 'não uniformidade do campo'. Com o núcleo fechado não ocorre considerável espalhamento do campo para fora do núcleo, o que é indispensável para o pulo do anel.

Nota: Estou construindo o anel que não para de saltar, fica saltando continuamente de um lado para outro do núcleo aberto.


Anel saltador ou saltitante: há um sistema que liga/desliga a corrente nos seus devidos tempos. Tudo em fase de construção.

(C) Modo de se obter muito alta intensidade de corrente - Aplicação: Forno de indução
Para esta experimentação usamos da "calha". Esta consiste de um aro metálico (cobre ou latão), que comporta uma canaleta (um rebaixo) no círculo médio, fixado a um punho de madeira. No fundo é uma chapa circular com um sulco na região central capaz de reter uma pequena quantidade de água. Montando o sistema como se ilustra e ligando-se a corrente primária esta água ferve em segundos (2 ou 3 segundos!). Em 5 s toda a água já terá se vaporizado. Colocando-se a cabeça de um palito de fósforo nesta calha (em substituição à água), o fósforo arderá em segundos. A calha passa a ser uma espira única e de resistência desprezível; a corrente induzida alcança a casa dos mil ampères facilmente.





(D) Modo de se obter alta tensão - Aplicação: Chifre elétrico
O transformador elevador de tensão apresenta como primário uma bobina de 150 ou 300 espiras e como secundário uma bobina de 12 000 ou 24 000 espiras. A razão de transformação é a mesma nos dois casos:

                          Up/Us = Np/Ns  , então,  110V~/Us = 150/12000 ==> Us = 8 800 V~
                          Up/Us = Np/Ns  , então,  110V~/Us = 300/24000 ==> Us = 8 800 V~

Nos terminais da bobina secundário, onde teremos disponível a alta tensão alternada, ligam-se duas varetas metálicas, dispostas na vertical, em forma de V, lembrando um par de chifres. Eis as ilustrações:





Os detalhes do funcionamento e as causas da subida da faísca nos chifres podem ser vistos, em detalhes, no trabalho: www.feiradeciencias.com.br/sala14/14_04.asp , que trata especificamente do "chifre elétrico".



(E) Circuito L-C - Variação da Impedância indutiva



(F) Linha de transmissão - Vantagens da alta tensão



(H) Verificar a relação entre número de espiras - Es = (ns/np).Ep

Material
Núcleo em U com armadura e dispositivo de aperto,
Bobina com 500 espiras (np),
Fio longo com pinos banana,
Multiteste ou voltômetro AC (0__10 V ou 0__3 V),
Interruptor.

Montagem



Procedimento

Após efetuada a montagem como ilustrada acima, a chave interruptora é aciona. Os alunos/expectadores poderão observar, pela leitura no voltômetro, que no laço feito com o condutor que envolve o núcleo foi gerada uma tensão induzida (cerca de 0,2 V --- na figura a chave seletora do medidor está em 'X2'; a tensão aparece multiplicada por 2).

A seguir, o condutor é enrolado duas voltas ao redor do núcleo e nova medida é feita; a tensão induzida dobrou. Em continuação, o apresentador dá 3 voltas do fio ao redor do núcleo, como ilustrado abaixo. E assim em diante, até que o comprimento do condutor permita.




Claramente a proporcionalidade entre a tensão induzida e o número de espiras é observada.

A expressão ideal (transformador ideal --- sem perda de fluxo magnético)  Es = (ns/np).Ep  pode ser facilmente constatada:

1 volta    ==> Es =(1/500).110 = 0,22 V
2 voltas  ==> Es =(2/500).110 = 0,44 V
3 voltas  ==> Es =(3/500).110 = 0,66 V

(I) A corrente no primário depende da carga no secundário

Uma lâmpada de 117V/40W colocada em série com o primário (250 ou 300 espiras) acende com fraco brilho quando o secundário (que contém uma lâmpada de automóvel de 12V/70W) está aberto. Ao se fechar o circuito secundário, a lâmpada de 12V brilha e a lâmpada da 110V/40W brilha mais intensamente, acusando um aumento da intensidade de corrente no primário.



(J) Sistema Edson de distribuição (três fios)

A bobina secundária de 300 espiras dotada de ´center tap´ (derivação central) dá margem a uma excelente apresentação didática do Sistema Edson de Distribuição de energia elétrica. É o conhecido Sistema de Três Fios ainda bastante usado nos campos, fazendas, etc., para distribuição monofásica e bifásica.

Adaptada a devida tensão elétrica no primário do transformador (na ilustração abaixo, 13,8kV proveniente da rede elétrica), no secundário teremos: entre o centro da bobina e cada extremo uma tensão de 110 VAC e entre os dois terminais extremos (enrolamento total) uma tensão de 220 VAC.



 Em relação ao center tap da bobina secundária, os potenciais elétricos dos dois extremos estão defasados de 180º.

(K) Motor com espira de sombra

1- Resumo teórico

Uma das maneiras mais simples de produzir um campo magnético que desloca sua posição de uma região de um pólo para outra é usar o recurso ilustrado a seguir.



Em cada um dos pólos do estator produz-se um entalhe, efetuado a cerca de um terço de distância da borda das lâminas do núcleo. Ao redor da menor das duas seções retangulares limitadas pelo entalhe é colocado uma bobina, de uma só espira de grosso fio (ou lâmina) de cobre, em curto-circuito. É a denominada espira de sombra; a região do pólo de ferro laminado que contém tal espira é denominado pólo sombreado. A porção livre deste pólo é a parte não-sombreada. A bobina de excitação, não mostrada na ilustração acima, abraça o pólo inteiro (não-sombreada + sombreada).

Quando o enrolamento excitador é conectado a uma fonte de corrente alternada, a linha central magnética é deslocada da parte não-sombreada para a parte sombreada. Este deslocamento do eixo magnético é, em efeito, equivalente a mover o pólo fisicamente; o resultado é que o rotor em gaiola-de-esquilo é solicitado a girar em sentido da parte não-sombreada para a parte sombreada. Para bem entender o processo considere a ilustração a seguir:



2- Formação do campo girante

Vamos assumir, de início, que a corrente de excitação siga uma onda senoidal e em tal sentido que no pólo em destaque tenhamos um Pólo Norte (N). A discussão será dividida em três partes, conforme a intensidade de corrente muda de 0 para a, depois de a para b e a seguir de b para 0.


Parte (1) - A intensidade de corrente sobe muito rapidamente ao longo da curva senoidal, de 0 para a; sob esta circunstância uma tensão será induzida na espira de sombra desenvolvendo uma alta intensidade de corrente na espira de baixa resistência. Esta corrente ocorrerá em um sentido que tenderá opor-se à rápida variação do fluxo que a originou (Lei de Lenz). Devido a isto o fluxo do campo é, em sua maior parte, deslocado para a parte não-sombreada; a linha central magnética ficará ao longo da seta, perto do centro da parte não-sombreada (A).


Parte (2) - A intensidade de corrente varia muito pouco no trecho de a para b percorrendo o topo da curva senoidal; sob tal condição, praticamente nenhuma tensão será induzida na espira curto-circuitante, nenhuma corrente, consequentemente, circulará pela bobina de sombra. O fluxo originado pela bobina de excitação terá seu valor máximo e estará uniformemente distribuído sobre a face total do pólo; a linha central magnética desloca-se, então, para o centro do pólo, como indicado pela seta (B).

Parte (3) - A intensidade de corrente diminui rapidamente de b para 0 ao longo da curva senoidal; sob esta circunstância uma tensão será induzida na espira sombra que produzirá uma alta corrente, devido sua baixa resistência. Tal corrente terá um sentido que tentará impedir que o fluxo diminua (Lei de Lenz), isto é, originará um forte Pólo Norte na parte sombreada do pólo. A linha magnética se deslocará do centro para a parte sombreada do pólo, como se indica pela seta (C).


Conclusão - A linha central magnética se deslocará de A a B a C, da parte não-sombreada à parte sombreada do pólo. Este deslocamento, na realidade, ocorre gradualmente, não em etapas, de um lado para outro e, como a metade negativa da onda senoidal será a seguir aplicada na bobina excitadora do pólo, um Pólo Sul se arrastará longitudinalmente. O efeito geral é como se os pólos girassem através do espaço, da esquerda para a direita, propiciando o devido torque para o rotor de gaiola.

Os motores simples, que funcionam deste modo, não podem inverter o sentido de rotação do rotor. Os motores especialmente projetados na técnica dos pólos sombreados, podem inverter o sentido de rotação, mas são demasiado complicados para o uso geral.

3- Parte experimental

Num pequeno núcleo de (4 x 4 x 5) cm foi efetuado um entalhe de 2 cm de profundidade e 3 mm de abertura; neste contorno foi curto-circuitado (soldada com ferro de 100 W) uma espira de fio de cobre de 2,5 mm de diâmetro.



Um rotor de gaiola, retirado de um velho motor de toca-discos, disposto horizontalmente sobre o pólo assim preparado gira velozmente ao ser ligada a alimentação de 127 Vac na bobina excitadora de 250 espiras. Uma lata de refrigerante com eixo longitudinal disposta sobre tal pólo também gira a mais de 2000 rpm.

Outra aplicação experimental interessante pode ser vista na Sala 22, motor 15; clique no link a seguir:

www.feiradeciencias.com.br/sala22/motor15.asp .

(L) segue experimentos ...

... segue mais experimentos …


http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_42.asp



 

Do NOT follow this link or you will be banned from the site!