Assincronas

Máquinas Elétricas – Motores de Indução

Máquinas Assíncronas
(Motores de Indução)


Principais Características

• Só desenvolve torque fora da velocidade síncrona;
• Máquina de excitação única;
• Escorregamento
• Amplo uso


Principais Limitações

• Máquina de velocidade essencialmente constante;
• Dificuldades inerentes na partida (elevada corrente de partida, baixo
torque de partida);


Formas construtivas

- Enrolamento Estatórico responsável pela formação do campo
magnético;
- Enrolamento Rotórico em curto-circuito com tensões e correntes
induzidas;
- Rotor e Estator formados por chapas de aço com ranhuras para
acomodação dos enrolamentos.


Rotor

- Bobinado: permite acesso aos enrolamentos rotóricos através de anéis
coletores para realização de, por exemplo, controle de velocidade do
motor;

- Gaiola: formado por barras de cobre curto-circuitadas, imersas nas
ranhuras do rotor e conectadas nas extremidades por anéis.


Rotor

- Bobinado: - Gaiola:


Possíveis alocações das barras no rotor tipo gaiola


Classificação quanto aos métodos de resfriamento:

• Máquinas Abertas: Ar de resfriamento passa no interior da máquina e o
calor é retirado por meio da convecção;

• Máquinas Fechadas: Ar de resfriamento passa somente na superfície
externa da máquina e o calor interno é conduzido até a superfície.


Escorregamento

• Representa a diferença entre a velocidade de rotação do rotor e a
velocidade síncrona:

• A freqüência das tensões e correntes induzidas fica definida pela
fórmula:


Exemplo
• Um motor de indução opera com freqüência de 60 Hz e possui 2 pares
de pólos. A velocidade de operação, com uma dada carga é 1760 rpm.
Calcule o escorregamento e a freqüência das tensões rotóricas:

s = 0,0227 ( ou 2,27%)
ou s = 40 rpm

f2 = 1,364 Hz


Circuito Equivalente
• Podemos obter um circuito equivalente para o estator e um para o rotor.
• Estator:

• Rotor:


• Podemos modificar o circuito equivalente do rotor introduzindo a
grandeza fictícia (R2/s) simplificar o circuito e podermos compará-lo
ao circuito equivalente do estator:



• Assim podemos apresentar o circuito equivalente completo:



• Verificamos a proximidade com o circuito equivalente dos
transformadores. Da mesma forma que nos transformadores podemos
representar a formação do campo magnético através do seguinte
modelo:


Conjugado na Máquina Assíncrona

• A característica de torque nas máquinas rotativas está intimamente
associada à grandeza corrente do rotor e ao fluxo magnetizante.

C = Conjugado Φm = Fluxo magnetizante
K = Constante cos ψ2 = fator de potência do rotor
I2 = Corrente do rotor


Conjugado na Máquina Assíncrona

• Dada a natureza da formação do torque no motor de indução, ele pode
ser representado como:


Resistência no Rotor Bobinado

• Como o Conjugado é uma função da corrente rotórica, sua curva é
fortemente influenciada pela variação da corrente rotórica.



• Efeito da variação da resistência do rotor



• Exemplo do uso de reostato em rotor bobinado durante a partida


Controle de Velocidade do Motor de Indução

Com a teoria vista até aqui, podemos citar algumas formas de realizar este
controle:

• Alterando o número de pólos do enrolamento estatórico;

• Alterando a tensão aplicada ao estator;

• Alterando a resistência do circuito do rotor.



• Alterando a tensão aplicada ao estator:



• Alterando a resistência do circuito rotórico:


Outra forma de realizarmos este controle de velocidade é realizando a
alteração da freqüência da tensão aplicada. Esse tipo de controle só foi
possível com o advento dos inversores de freqüência, com o
desenvolvimento da eletrônica de potência.

Contudo, ao realizarmos a variação da freqüência precisamos alterar
também a tensão aplicada ao motor, dado que não queremos perder a
característica de torque do motor:



• Curva característica do conjugado X rotação para vários binômios V/f:


Exercícios

1) Dado um motor de Indução de 5 CV (1 CV = 736 W), 380 V, f = 60
Hz, p = 3 e escorregamento (s) de 3%. Calcule:

a) Qual a rotação síncrona (n) em rpm?

b) Qual a rotação real com escorregamento?

c) Qual a corrente nominal de linha?


Exercícios

2) Considere um motor de indução de 7,5 CV, 380V, ns = 1800 rpm e s =
2,6%. Calcule:
a) Dado que a corrente de partida é de 7 vezes a nominal, qual é o valor
desta corrente?

b) Qual é o escorregamento (rpm)?


Exercícios

Hz, p = 3 e escorregamento (s) de 3%.

a)Quais as formas de exercer controle de velocidade neste motor?

b)Considere que será utilizado um inversor de freqüência para o controle
de velocidade. Dado que a freqüência aplicada no motor será de 20 Hz,
qual será a tensão aplicada para manter-se a característica de torque?


Exercícios

Hz, p = 4 e escorregamento (s) de 2%.

a)Qual a corrente nominal de linha deste motor?

b)Considere que será utilizado um inversor de freqüência para o controle
de velocidade. Dado que a freqüência aplicada no motor será de 15 Hz,
qual será a tensão aplicada para manter-se a característica de torque?


Exercícios

5) Dado o mesmo motor de Indução do exercício anterior, de 10 CV (1
CV = 736 W), 380 V, f = 60 Hz, p = 4 e escorregamento (s) de 2%.

a)Qual a rotação síncrona (rpm)?

b)Calcule as tensões que devem ser aplicadas para as seguintes
freqüências obtidas pelos inversores de freqüência: f = 6 Hz, f = 10 Hz
e f = 45 Hz.


FIM

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