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O mistério dos campos magnéticos rotativos: quem descobriu este fenômeno maravilhoso?
Um campo magnético rotativo (RMF) é um campo magnético gerado por um sistema de bobinas colocadas simetricamente que são alimentadas por corrente multifásica. O campo magnético rotativo pode ser gerado por uma corrente multifásica (duas ou mais) ou, no caso de uma corrente monofásica, por duas bobinas projetadas com diferença de fase. Este fenômeno tem uma ampla gama de aplicações, especialmente no campo de máquinas elétricas, como motores de indução, geradores e reguladores de indução.
Em 1824, o físico francês François Arago propôs pela primeira vez a existência de um campo magnético rotativo em um experimento usando um disco de cobre giratório e uma agulha, que ele chamou de "rotação de Arago".
A história dos campos magnéticos rotativos remonta ao século XIX, quando vários cientistas estudaram o fenômeno. Os pesquisadores britânicos Charles Babbage e John Herschel descobriram que podiam fazer a placa de cobre de Arago girar simplesmente girando um ímã em forma de ferradura abaixo dela. Mais tarde, o cientista britânico Michael Faraday atribuiu esse fenômeno à indução eletromagnética.
Em 1879, o físico britânico Walter Bailey demonstrou um motor de indução primitivo substituindo o ímã em forma de ferradura por quatro eletroímãs e acionando manualmente um interruptor. Essa inovação lançou as bases para pesquisas subsequentes sobre campos magnéticos rotativos.
O conceito de um campo magnético rotativo em um motor CA foi amplamente explorado na década de 1780 pelo físico e engenheiro elétrico italiano Galileo Ferraris e pelo inventor sérvio-americano Nikola Tesla. Ferraris construiu um modelo de demonstração de ensino em 1885, embora não tenha descrito publicamente o princípio até 1888. Tesla construiu um protótipo bem-sucedido em 1887 e recebeu uma patente nos EUA em 1888.
Com base no princípio do campo magnético rotativo de Ferraris, Friedrich August Hazelwand desenvolveu o primeiro gerador trifásico CA em 1887. Mais tarde, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky desenvolveu a primeira fonte de energia trifásica usando o gerador Hazelwand e, em 1891, construiu a primeira usina de energia trifásica do mundo em Frankfurt, Alemanha. fábrica.
Como funciona um campo magnético rotativo
Campos magnéticos rotativos são o princípio fundamental por trás da operação de máquinas de indução. Um motor de indução consiste em um estator e um rotor. No estator, as bobinas fixas são dispostas de maneira específica para que o campo magnético gerado pela corrente bifásica gire a uma velocidade angular determinada pela frequência CA. O rotor é composto por bobinas enroladas ao longo de ranhuras, que são colocadas em curto-circuito e nas quais a corrente é induzida pela mudança do fluxo magnético produzido pelo estator.
Embora sejam necessárias apenas duas bobinas acionadas 90 graus fora de fase para produzir um campo magnético rotativo simétrico, na prática, três conjuntos de bobinas são quase sempre usados para acomodar um sistema de corrente senoidal CA trifásico simétrico. A diferença de fase entre esses três conjuntos de bobinas é de 120 graus. Neste caso, o campo magnético é tratado como uma função linear, e três ondas senoidais com uma diferença de fase de 120 graus são aplicadas para formar um vetor rotativo com magnitude constante.Para o rotor, o fluxo magnético gerado inicialmente reagirá aos polos magnéticos do estator, fazendo com que o rotor gire em uma determinada direção.
Neste campo magnético rotativo, o rotor continuará a manter um campo magnético constante e se moverá sincronizadamente com o campo magnético do estator. Quando um ímã permanente é colocado neste campo magnético, ele mantém o alinhamento com o campo externo. Esse efeito foi usado antigamente em motores CA.
Aplicações e desenvolvimento modernos
As aplicações de campos magnéticos rotativos não estão mais limitadas a motores elétricos. Os motores de indução atuais geralmente têm rotores em curto-circuito em vez de ímãs, o que permite que o rotor siga o campo magnético rotativo de um estator multienrolamento. As bobinas em curto-circuito no rotor desse tipo de motor criam correntes parasitas no campo magnético rotativo do estator, que por sua vez geram uma força de Lorentz para impulsionar o rotor. Este design revolucionário torna os modernos motores de campo magnético rotativo mais eficientes e confiáveis.
Embora os princípios dos campos magnéticos rotativos sejam atemporais e a tecnologia continue a avançar, os descobridores e suas contribuições para esse campo ainda são motivo de discussão e controvérsia. Quando olhamos para essa história cheia de inovação e trabalho duro, podemos definir claramente quem foi o primeiro descobridor a revelar o mistério do campo magnético rotativo?
