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Campos girantes

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
leobarretos@uol.com.br

Campos rotativos
Uma das propriedades mais características de sistemas formados por correntes alternadas defasadas (sistemas polifásicos) é a de gerar, em determinadas condições, um campo magnético de intensidade constante, cuja direção roda num plano, em movimento uniforme, isto é, gera campos magnéticos rotativos perfeitamente iguais aos que se produzem por meio da rotação física de ímãs permanentes.
A descoberta dessa propriedade de extraordinária importância, deve-se a Galileo Ferraris, em 1885.

Campos rotativos bifásicos
Imaginemos dois eletroímãs idênticos, com eixos de 90o entre si, como se ilustra abaixo, e enviemos aos mesmos duas correntes alternadas de igual freqüência e igual valores eficazes, mas defasadas uma da outra de 90o. Assim, no primeiro eletroímã teremos a corrente i1 = imáx.sen
wt, e no segundo, a corrente defasada de 90o (por exemplo, em atraso em relação à primeira) i2 = imáx.sen(wt - 90o).

O primeiro eletroímã gera no ponto 0 um campo magnético H1, alternado e dirigido ao   longo do eixo X1X1, proporcional à intensidade da corrente i1 e representado pela expressão H1 = Hmáx..senwt. O segundo eletroímã gera um campo magnético H2, dirigido ao longo do eixo X2X2, defasado em atraso sobre o primeiro de 90o, e representado pela relação H2 = Hmáx..sen(wt - 90o).

O valor do campo resultante da superposição desses dois campos magnéticos, defasados de 90o entre si, é dado por:

Isto quer dizer que, em cada instante, a superposição dos dois campos magnéticos H1 e H2 formam um outro campo magnético, de valor constante, igual ao valor máximo de cada um deles (no caso exposto).
Com isso, temos demonstrado que o campo resultante, produzido pela superposição dos campos H1 e H2, possui um valor constante (no ponto considerado). Devemos agora demonstrar que este campo resultante Hres.,além de possuir um valor constante no decorrer do tempo, gira em torno do ponto 0. Para isso montamos o diagrama ilustrativo abaixo:

Nessa ilustração destacamos as duas senóides que representam os valores instantâneos dos dois campos magnéticos alternados H1 e H2 e, sob estes, a composição, nos eixos ortogonais X1 e X2, dos dois valores instantâneos que se sucedem em cada oitavo de período. Os diagramas indicam claramente que o campo resultante Hres. , em cada oitavo de período, desloca-se angularmente de 45o. A amplitude do campo magnético resultante é, constantemente, igual ao valor Hmáx., o que pode ser demonstrado, pois nos instantes T/8, 3T/8, 5T/8, 7T/8 as intensidades dos campos componentes são:

Pode-se, então, enunciar o seguinte princípio:

Lançando-se duas correntes alternadas de igual freqüência e valor eficaz, mas defasadas de 90o entre si, em dois eletroímãs (ou bobinas) idênticos, simetricamente deslocados, com os eixos normais entre si, gera-se um campo magnético rotativo com amplitude constante, igual ao valor máximo constante de cada um dos dois campos alternados. O campo magnético rotativo gira com a velocidade uniforme de uma rotação por período.

O sentido de rotação do campo rotativo depende das correntes magnetizantes e inverte-se quando se inverte a corrente em um dos circuitos. Pode-se constatar este fato invertendo-se o atraso das senóides ilustradas acima.

Um experimento interessante e didático para observar o efeito do campo girante é o ilustrado abaixo, onde se dispõe de dois eletroímãs para 117 VAC, um capacitor de 5 a 10 µF x 250 VAC (usado em motores de indução de ventiladores) e uma bússola:

Outro dispositivo didático que se apóia no princípio dos campos girantes pode ser visto na Sala 22 -- Motores Gerais -- sob o título "Motor de Yoke" -- clique aqui para acessá-lo.

 


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