5 mit

SENAI Belo Horizonte CETEL César Rodrigues
Máquinas Elétricas– Técnico em Eletrotécnica

MÁQUINAS ELÉTRICAS
• Conhecimentos:
• Princípios de eletromagnetismo
• Lei de Faraday
• Lei de Lenz

• Conhecimentos:
• Transformadores
• Características construtivas
• Dimensionamento
• Funcionamento: a vazio e com carga
• Tipos de fechamentos
• Diagrama
• Tipos: transformador monofásico e Trifásico
• TC e TP

• Conhecimentos:
• Motores CA de Indução (assíncrono)
• Características de placa
• Simbologia e diagrama
• Tipos: motor monofásico e Trifásico
• Motores de múltiplas velocidades.

• Conhecimentos:
• Motor e Gerador CA síncrono
• Tipos: de excitação.

• Conhecimentos:
• Motor e Gerador CC
• Tipos: Série, Paralelo, Composto e
independente
• Motor universal

Motor de Indução Trifásico

• Os motores de indução são hoje a principal
fonte de força motriz utilizada no mundo;
• Se comparado ao motor CC de mesma
potência, um MIT tem custo bastante inferior;
• A manutenção do MIT é mais simples e menos
onerosa.
• Atualmente o controle de velicidade é feito de
forma simples com a aplicação de dispositivos
eletrônicos.

Aspectos Construtivos
• O MIT pode ser divido em duas partes
fundamentais:
• Estator (fixo)
• Rotor (móvel)

• Estator:
• Na parte fixa, temos:
• Enrolamento de campo,
• Núcleo magnético;
• Carcaça;
• Caixa de ligação.

• Rotor:
• Na parte movel, temos:
• Eixo;
• Rolamentos;
• Enrolamento de armadura;
• Ventoinha.

• Considerações sobre o Estator:
• O estator é constituído de chapas de aço-silício,
as quais são de pequena espessura e que
apresentam baixas perdas no ferro (histerese
ou magnéticas e Foucault ou pelo efeito das
correntes parasitas).
• Pode-se dizer que o estator tem características
magnéticas semelhantes a de um
transformador.

• Tipos de enrolamentos:
• Meio imbricado: O enrolamento meio
imbricado é um dos mais empregados pelos
fabricantes de motores pequenos e médios.
• Sua montagem é muito simples e economiza o
tempo de execução de enrolamento, além de
permitir fácil ventilação.

• Tipos de enrolamentos:
• O enrolamento meio imbricado é aquele que
tem um lado da bobina por ranhura. O número
de bobinas que o enrolamento meio imbricado
possui é sempre a metade do número de
ranhuras do estator do qual faz parte.

• Considerações sobre o Rotor:
• O rotor dos motores de indução pode ser de
dois tipos básicos: rotor tipo gaiola de maior
quantidade de aplicações e rotor bobinado ou
de anéis, para aplicações especiais.
• O circuito elétrico do rotor só pode ser
acessado quando este é do tipo bobinado.

• Considerações sobre o Rotor Bobinado:
• A finalidade do motor bobinado é permitir um
ajuste da velocidade e do torque de partida
pela inserção de uma resistência variável
externa (reostato) nos enrolamentos do rotor,
através de escovas de grafite (carvão), as quais
deslizam e fazem contato elétrico com os anéis.

• Considerações sobre o Rotor gaiola:
• Consiste de barras de cobre, de grande seção,
unidas em cada extremidade por um anel de
cobre ou de bronze. Não há necessidade de
isolamento entre o núcleo do rotor e as barras,
porque as tensões induzidas nas barras do rotor
são muito baixas. O entreferro entre o rotor e o
estator é muito pequeno, para se obter a
máxima intensidade de campo.

• Enrolamento de Campo (estator):
• No estator são montos grupos de bobinas para
cada fase, responsável pela criação de um
campo magnético (girante).
• As bobinas são montadas de forma que
formem um ângulo de 120º entre si.

• Existem alguns tipos de formas de enrolar o
estator, os principais são:
• Meio imbricado;
• Imbricado;
• Concênctrico.

• Meio imbricado:
• Cada lado de bobina ocupa uma ranhura;
• O número de bobinas equivale à metade da
quantidade de ranhuras do estator;
• Todos os condutores presentes em uma
ranhura pertencem a uma mesma fase;

• Meio imbricado:
• Tem a vantagem de permitir isolamento mas fácil
e melhor ventilação.
• Todas as bobinas tem o mesmo tamanho e
mesma quantidade de voltas;
• Mais comum em motores de pequeno porte, para
que as bobinas tenham espessura reduzida.

• Meio imbricado:
• Exemplo:
• A primeira bobina ocupa as ranhuras 1 e 6, a
segunda 3 e 8, e assim por diante, até a 12a
bobina, que ocupa as ranhuras 11 e 4.

• Meio imbricado:
• Exemplo:

• Imbricado:
• Cada ranhunha é ocupada por dois lados de
bobina (camada dupla);
• O número de bobinas é o mesmo do de
ranhuras;
• Todas as bobinas são idênticas;

• Imbricado:
• As duas bobinas que compartilham a mesma
ranhura são separadas por um material
isolante, pois a ddp entre elas é considerável;

• Imbricado:
• Exemplo:
• LINK

• Concêntrico:
• Neste tipo de enrolamento, os lados de cada
bobina ocupam uma ranhura cheia;
• o número de bobinas é, portanto, igual à
metade do número de ranhuras.
• O enrolamento é constituído por grupos de
bobinas de formato geralmente oval.

• Concêntrico:
• Utilizado em motores monofásicos;
• Cada grupo é formado por duas, três e até
mais bobinas de tamanhos diferentes, e o
passo de cada bobina é diferente do outro.

• Concêntrico:
• Todas as bobinas possuem o mesmo centro;

• Enrolamento de Armadura (Rotor):
• No rotor bobinado pode ser possível escolher
o fechamento (estrela – triângulo) de acordo
com a aplicação.
• Os condutores são de menor espessura que os
do estator, pois as corrententes na armadura
são menores.
• Semelhante ao enrolamento do estator.

Funcionamento
• O princípio de funcionamento do motor de
indução trifásico é o mesmo de todos os
motores elétricos, ou seja, baseia-se na
iteração do fluxo magnético com uma corrente
em um condutor, resultando numa força no
condutor. Esta força é proporcional às
intensidades de fluxo e de corrente.

Funcionamento
• CAMPO MAGNÉTICO GIRANTE:
• Quando o estator de um MIT é alimentado
com tensão trifásica equilibrada surgem
campos magnéticos nas bobinas de cada fase.
• A interação entre estes campos da origem a
um campo resultante que gira no estator.

Funcionamento
• Considere a figura a seguir. A, B e C são as
bobinas das 3 fases;
• 1 e 2 indicam onde a corrente entra e sai desta
bobina respectivamente;
• Considere também que nas senoides os pontos
indicados com números representam instantes
em que uma das 3 formas de onda passam
pelo zero, ou seja, não produzem campo
magnético.

Funcionamento
• Considere também que quando cada uma das
formas de onda é positiva, gera um campo
magnético que aponta de 2 para 1 na sua
respectiva bobina.
• E que esse campo é proporcional ao valor
instantâneo da senoide (no pico é máximo).
• Se a senoide for negativa, o campo gerado por
ela vai de para 2.

Funcionamento

Funcionamento
• Note, portanto, que o campo resultante no
estator gira com determinada velocidade.
• É importante salientar que o módulo do campo
é constante, ou seja, tem a mesma intensidade
independente da direção em que se encontra.
• Esta velocidade é chamada de VELOCIDADE
SÍNCRONA.

Funcionamento
• A velocidade síncrona pode ser calculada pela
seguinte equação:
• Onde:
• F1 é a frequência da tensão de alimentação
• P é a quantidade de pólos do motor.

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Conforme já estudamos, em bobinas quando
percorridas por correntes elétricas surgem
polos magnéticos semelhantes aos dos ímãs.
• No motor não é diferente.
• Se o motor tem apenas uma bobina por fase,
dizemos que este motor é de dois polos (um
norte e um sul por fase).

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Motor de dois polos:

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Motor de quatro polos:
• No entanto, os motores
podem ter mais
bobinas, por fase,
formando mais polos
magnéticos.

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Motor de seis polos:
• No entanto, os
motores podem ter
mais bobinas, por
fase, formando mais
polos magnéticos.

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Passo polar:
• Passo polar é a distância entre dois polos
consecutivos ou a quantidade de ranhuras
ocupada por um polo. É também a região da
influência magnética do grupo de bobinas.

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Passo polar:
• O passo vale sempre 180º elétricos. Equivale,
em número de ranhuras, a:
• Onde:
• Yp é o passo polar;
• Nr é o número de ranhuras do estator;
• p é o número de polos do motor.
p
Nr
Yp 

Funcionamento
• POLOS DO MIT
• Passo polar:
• Exemplo para dois e quatro polos:

Funcionamento
• Na medida em que o CMG varre os condutores
do rotor é induzida fem nestes condutores.
• Confome sabemos, pela regra da mão direta,
se circula corrente em um condutor que se
encontra em um campo magnético, haverá
uma força agindo sobre esse condutor.
• No caso do MIT, o campo muda de direção
constantemente, assim acontece o mesmo com a
força, fazendo o motor girar.

Funcionamento
• O nome do motor de indução é dado devido
ao processo de indução que provoca o seu
movimento.
• É comum dizer que o motor de indução é um
transformador com segundário girante. Pois o
processo de indução no rotor é o mesmo que
ocorre em um transformador.

Funcionamento
• Velocidade do rotor:
• Para entender melhor a velocidade de giro do
rotor vamos analisar 3 casos:

Funcionamento
• CASO 1
• Primeiramente consideraremos um motor de dois polos com o
“rotor bloqueado”, isto significa que através de algum dispositivo
mecânico impediremos que o eixo do motor (rotor) gire. Nesta
condição, se aplicarmos tensão trifásica com frequência de 60Hz nos
terminais do bobinado do estator, este produzirá m campo
magnético girante com velocidade de 3600 rpm (item 5). As linhas
de indução deste campo magnético “cortarão” as espiras do rotor
com velocidade máxima induzindo assim a máxima tensão nas
espiras do rotor, e como estas estão em curto-circuito, circulará
também a máxima corrente por elas.

Funcionamento
• CASO 1
• Como toda a energia produzida no rotor tem de ser “induzida”
pelo estator, circulará no bobinado do estator uma corrente
elevada (6 a 8 vezes maior que a corrente nominal do motor).
Se esta condição for mantida por mais que alguns segundos os
fios do bobinado do estator irão esquentar de forma indevida,
podendo até danificar (queimar) o bobinado, pois não foram
projetados para suportar esta corrente por um período de
tempo grande.

Funcionamento
• CASO 2
• Agora vamos para o outro extremo. Vamos supor que o rotor
do motor possa girar exatamente à velocidade de 3600 rpm.
Neste caso as linhas de indução do campo magnético girante
produzido pelo estator “não cortarão” as espiras do rotor pois
os dois estão girando com mesma velocidade. Sendo assim
não haverá tensão induzida, nem corrente, nem geração de
campo magnético. Para a produção de energia mecânica
(torque) no motor é necessária a existência de dois campos
magnéticos, sendo assim, não haverá torque no eixo do motor.

Funcionamento
• CASO 3
• Vamos supor agora que, nas mesmas condições do Caso 2,
baixamos a velocidade do rotor do motor para 3550 rpm. O
campo magnético girante tem uma velocidade de 3600 rpm, é
assim que as linhas de indução do campo magnético girante do
estator “cortarão” as espiras do rotor com uma velocidade de
50 rpm (3600rpm – 3550 rpm = 50 rpm), produzindo uma
tensão e uma corrente induzida no rotor. A interação entre os
dois campos magnéticos, o do estator e o do rotor, produzirão
uma força, que pela sua vez produzirá torque no eixo do
motor.

Funcionamento
• O rotor NÃO pode girar na mesma velocidade
do CMG, pois se isso ocorrer, não haverá
movimento relativo entre eles, e assim,
também não haverá corrente induzida no rotor
e nem movimento de giro.

Funcionamento
• O rotor também não pode ficar parado, pois
dessa forma funcionaria como um
transformador com secundário em curto, e em
poucos segundos o aquecimento execessivo
destruiria o enrolamento do rotor.

Funcionamento
• O que ocorre na verdade é que o rotor
acompanha o CMG a uma velocidade pouco
inferior, dependendo da carga no eixo.
• O MIT também é conhecido como MOTOR
ASSÍNCRONO, pois não gira na velocidade
síncrona.

Funcionamento
• Essa diferença de velocidades entre eles é
chamada de ESCORREGAMENTO. E é dado em
termos percentuais da velocidade síncrona.
• Quanto maior a carga acoplada ao motor,
maior será o escorregamento. Pequenas
variações na velocidade do eixo causam
grandes mudanças na corrente (potência)
absorvida pelo motor.

Funcionamento
• O escorregamento é calculado da seguinte
forma:
• Onde:
• S(%) : escorregamento percentual, %;
• ns: velocidade síncrona (ou velocidade do campo girante), rpm;
• n: velocidade de funcionamento do motor (ou velocidade do rotor),
rpm.

Funcionamento
• Todo motor é fabricado para funcionar com
velocidade nominal.
• Se o rotor estiver a uma velocidade inferior a
esta, pode ser que o motor esteja funcionando
com sobrecarga no eixo,
• E se estiver mais rápido é possível que esteja
com carga inferior a nominal.

Funcionamento
• Frequência do rotor
• A frequência da corrente (tensão) induzida no
rotor é proporcional a velocidade relativa entre
o circuito rotórico e o CMG (escorregamento).
• Portanto ela é muito inferior à frequência
fundamental:
• Fr = s.Fn

Funcionamento
• Equação fundamental do torque:
• Onde:
• T: Torque do rotor (N.m);
• K: Constante que depende de fatores construtivos da
máquina.
• Φ: Fluxo do CMG do estator (Wb);
• IR: Corrente no rotor (A);
• Cos(ΦR): fator de potência do rotor;

• Curva típica de torque x velocidade
(escorregamento)

• Circuito equivalente do motor de indução (por
fase)

• Circuito equivalente do motor de indução (por
fase)
• Conforme dito anteriormente o motor de indução é
conhecido por ser um transformador com o secundário
girante.
• Por esse motivo, o circuito equivalente do MIT é bem
parecido com o do transformador.
• No circuito equivalente a carga é simulada por um
resistor variável, cuja resistência é inversamente
proporcional ao escorregamento.

Funcionamento
• A partir da figura anterior e da equação do
torque pode-se fazer algumas constatações
quando ao funcionamento do motor de
indução:
• 1) No instante da partida o rotor está parado,
portanto a tensão e corrente induzidas nele
são máximas. Pela equação do torque, pode-se
pensar que o torque seria máximo.

Funcionamento
quando ao funcionamento do motor de indução:
• 2) No entanto o fator de potência do rotor é
muito baixo, pois nesse instante o
escorregamento é 1 (rotor parado). E a reatância
rotórica é maxima, pois Fr=sFn.
• Com isso o fator de potência é muito baixo.

Funcionamento
• 2) A corrente de partida é de normalmente 3 a 9 vezes
o valor nominal (dependendo da máquina). Ocorre pela
característica de curto circuito no rotor na partida.
• 3) O torque de partida é normalmente superior ao
nominal (1,5 a 2,5 x Tn).
• O torque máximo normalmente ocorre com 80% da
velocidade.

Funcionamento
• 4) Na medida que o motor acelera:
• o escorregamento cai,
• a frequência, e portanto a reatância do rotor caem,
• E o fator de potência do rotor sobe.
• Assim o torque cai, como pode ser visto na curva de
torque x velociade.

Inserção de resistências adicionais no rotor
• Como foi visto, a principal causa de “baixo” torque
e alta corrente de partida no MIT é o baixo fator
de potência do rotor nessa situação.
• Nos motores de rotor bobinado, como os
terminais do circuito rotórico estão disponíveis
externamente, é possível conectar resistências em
série com o circuito do rotor (uma por fase).
• Com isso o torque de partida é aumentado
equanto que a corrente cai.

Inserção de resistências adicionais no rotor

Motores de Rotor de Barras Profundas e de Dupla Gaiola
• São motores de gaiola projetados para ter maior
resistência no circuito do rotor no momento da
partida. Isso é conseguido com diferentes arranjos
de montagem juntamente com a utilização de
materiais apropriados.
• Entretanto o motor não tem a flexibilidade da
máquina de rotor enrolado, logo para partidas
muito severas os motores de rotor bobinado são
mais indicados.

Classes de motores
• Para atender as necessidades da indústria
(conforme as suas características de conjugado
em relação à velocidade e corrente de partida)
os motores são classificados em categorias
(Classes), cada uma adequada a um tipo de
carga. Estas categorias são definidas por
Norma , e são as seguintes:

Classes de motores
• De acordo com a norma NBR 17094, definem-se as
seguintes categorias:
• Categoria N – Conjugado de partida normal, corrente
de partida normal, baixo escorregamento. Constituem
a maioria dos motores encontrados no mercado e
prestam-se ao acionamento de cargas normais, como:
bombas, máquinas operatrizes e ventiladores etc.

Classes de motores
• De acordo com a norma NBR 17094, definem-se as seguintes
categorias:
• Categoria H – Conjugado de partida alto, corrente de partida
normal, baixo escorregamento. Usados para cargas que exigem
maior conjugado de partida, como peneiras, transportadores
carregadores, cargas de alta inércia, britadores etc.
• Categoria D – Conjugado de partida alto, corrente de partida
normal, alto escorregamento (+ de 5%). Usados em prensas
excêntricas e máquinas semelhantes, onde a carga apresenta
picos periódicos. Usados também em elevadores e cargas que
necessitam de conjugado de partida muito alto e corrente de
partida limitada.

Classes de motores

Classe de isolamento
• As normas de motores, estabelecem um máximo para
a temperatura ambiente e especificam uma elevação
de temperatura máxima para cada classe de
isolamento.
• Deste modo, fica indiretamente limitada a
temperatura do ponto mais quente do motor. Os
valores numéricos e a composição da temperatura
admissível do ponto mais quente, são indicados na
tabela.

Classe de isolamento

Regime de serviço:
• Conforme a NBR 17094-1, os regimes de tipo e os
símbolos alfa-numéricos a eles atribuídos, são
indicados a seguir:
• a) Regime contínuo (S1):
• Funcionamento à carga
constante de duração
suficiente para que se
alcance o equilíbrio térmico .

Regime de serviço:
• b) Regime de tempo limitado (S2)
• Funcionamento à carga constante,
durante um certo tempo, inferior ao
necessário para atingir o equilíbrio
térmico, seguido de um período de
repouso de duração suficiente para
restabelecer a temperatura do motor
.

Regime de serviço:
• c) Regime intermitente periódico (S3 )
• Sequência de ciclos idênticos, cada
qual incluindo um período de
funcionamento com carga constante e
um período desenergizado e em
repouso. Neste regime o ciclo é tal que
a corrente de partida não afeta de
modo significativo a elevação de
temperatura.

Regime de serviço:
• Outros regimes:
• d) Regime intermitente periódico com partidas (S4)
• e) Regime intermitente periódico com frenagem elétrica
(S5)
• f) Regime de funcionamento contínuo periódico com carga
intermitente (S6)
• g) Regime de funcionamento contínuo periódico com
frenagem elétrica (S7).
• h) Regime de funcionamento contínuo com mudança
periódica na relação carga/velocidade de rotação (S8).
• i) Regime com variações não periódicas de carga e de
velocidade (S9)

Regime de serviço:
• Outros regimes:
• j) Regime com cargas constantes distintas (S10)
• k) Regimes especiais:
• Onde a carga pode variar durante os períodos de
funcionamento, existe reversão ou frenagem por contra-
corrente, etc., a escolha do motor adequado, deve ser feita
mediante consulta à fábrica e depende de uma descrição
completa do ciclo:

Efeitos da altitude
• Motores funcionando em altitudes acima de 1.000 m.
apresentam problemas de aquecimento causado pela
rarefação do ar e, consequentemente, diminuição do seu
poder de arrefecimento (esfriamento).
• Segundo as normas ABNT NBR 17094 e IEC 60034-1, a
redução necessária na temperatura ambiente deve ser de
1% dos limites de elevação de temperatura para cada 100 m
de altitude acima de 1.000 m. Esta regra é válida para
altitudes até 4.000 m.

Efeitos da altitude
• Exemplo:
• Motor de 100 cv, isolamento F com ΔT 80º, trabalhando
numa altitude de 1.500 m acima do nível do mar, a
temperatura ambiente de 40 °C será reduzida em 5%,
resultando em uma temperatura ambiente máxima estável
de 36 °C. Evidentemente, a temperatura ambiente poderá
ser maior desde que a elevação da temperatura seja menor
do que a da classe térmica.
• Tamb = 40 – (80 . 0,05) = 36º C

Efeitos da altitude
• Determinação da Potência Útil do Motor nas Diversas
Condições de Temperatura e Altitude :
• Associando os efeitos da variação da temperatura e da
altitude, a capacidade de dissipação da potência do motor
pode ser obtida multiplicando-se a potência útil pelo fator
de multiplicação obtido na tabela a seguir:

Efeitos da altitude

Efeitos da altitude
• Exemplo:
• Um motor de 100 cv, isolamento F, para trabalhar num local
com altitude de 2.000 m e a temperatura ambiente é de 55
ºC. Da tabela :
• Fator de correção = 0,83 logo P = 0,83 x Pn
• Portanto o motor poderá fornecer apenas 83% de sua
potência nominal.

Tempo de rotor bloqueado
• Tempo de rotor bloqueado é o tempo necessário para
que o enrolamento da máquina, quando percorrido
pela sua corrente de partida, atinja a sua temperatura
limite, partindo da temperatura em condições
nominais de serviço e considerando a temperatura
ambiente no seu valor máximo.
• Este tempo é um parâmetro que depende do projeto
da máquina. Encontra-se normalmente no catálogo
ou na folha de dados do fabricante. A tabela abaixo
mostra os valores limites da temperatura de rotor
bloqueado, de acordo com as normas NEMA e IEC.

Tempo de rotor bloqueado

Grau de proteção
• Os invólucros dos equipamentos elétricos, conforme
as características do local em que serão instalados e
de sua acessibilidade, devem oferecer um
determinado grau de proteção.
• Assim, por exemplo, um equipamento a ser instalado
num local sujeito a jatos d’água, deve possuir um
invólucro capaz de suportar tais jatos, sob
determinados valores de pressão e ângulo de
incidência, sem que haja penetração de água.

Grau de proteção
• A norma ABNT NBR-IEC 60034-5 define os graus de
proteção dos equipamentos elétricos por meio das
letras características IP, seguidas por dois algarismos.

Grau de proteção: Tipos usuais
• Embora alguns algarismos indicativos de grau de
proteção possam ser combinados de muitas
maneiras, somente alguns tipos de proteção são
empregados nos casos normais. São eles: IP21, IP22,
IP23, IP44 e IP55.

• Exemplo de carcaça IP-21:

• Exemplo de carcaça IP-55:

Motor de
Indução
Trifásico
Grau de proteção:
Tipos usuais

Fator de serviço
• Chama-se fator de serviço (FS) o fator que, aplicado à
potência nominal, indica a carga permissível que
pode ser aplicada continuamente ao motor, sob
condições especificadas. Note que se trata de uma
capacidade de sobrecarga contínua, ou seja, uma
reserva de potência que dá ao motor uma capacidade
de suportar melhor o funcionamento em condições
desfavoráveis.

Fator de serviço
• O fator de serviço não deve ser confundido com a
capacidade de sobrecarga momentânea, durante
alguns minutos.
• O fator de serviço FS = 1,0 significa que o motor não
foi projetado para funcionar continuamente acima de
sua potência nominal. Isto, entretanto, não muda a
sua capacidade para sobrecargas momentâneas. A IEC
60034-1 especifica os fatores de serviço usuais por
potência.

Operação do MIT
• Motor de indução a vazio:
• Escorregamento próximo de zero;
• Resistor de carga muito grande;
• Corrente que circula no rotor pequena;
• Conjugado desenvolvido suficiente para as perdas
rotacionais.
• Motor com carga:
• Escorregamento aumenta;
• Resistor de carga diminui;
• Corrente que circula no rotor aumenta;
• Conjugado desenvolvido suficiente para fornecer o
equilíbrio de potência à carga.

Operação do MIT
• As perdas, rendimento, corrente e fator de
potência variam com o carregamento do motor.

Operação do MIT

Operação do MIT
• Os motores de indução trifásicos são dimensionados
pela potência de saída, ou seja, potência nominal
mecânica disponível no eixo em velocidade nominal.
Esta potência é dada em cavalos (cv) e pode ser
convertida em potência elétrica pela seguinte relação:
• 1 hp = 745,7 W
• 1 cv = 735,5 W

Operação do MIT
• A potência (mecânica, de placa) de um MIT pode ser
calculada pela seguinte fórmula:
• Onde:
• P: Potência mecânica no eixo (kW);
• VL: tensão de linha (V);
• I: corrente de linha (A);
• Cos Φ : fator de potência
• η: Rendimento do motor

Operação do MIT
• A potência de entrada (elétrica) de um MIT pode ser
calculada pela seguinte fórmula:
• Onde:
• P: Potência mecânica no eixo (kW);
• VL: tensão de linha (V);
• I: corrente de linha (A);
• Cos Φ : fator de potência
• Para calcular a potência aparente basta retirar o fp da
equação acima.

Operação do MIT
• A corrente de linha absorvida (corrente no estator) é
calculada da seguinte forma:

Fechamento do motor de indução trifásico
• Dependendo da maneira como são conectados os
terminais das bobinas do estator, os motores de
indução trifásico podem ser ligados a rede de
alimentação que possui diferentes níveis de tensão.
• A maioria dos motores operam em circuitos trifásicos
de tensões de 220V, 380V e 440V. Normalmente cada
bobina é construída para operar em 220V.

• É fundamental respeitar a tensão máxima que cada
bobina suporta.
• Dependendo dpo fechamento a corrente do motor
pode mudar, mas sua potência permanece a mesma.

• Motor com uma bobina por fase fechadas com
Ligação em Estrela:

• Motor com uma bobina por fase fechados com
Ligação em Triângulo

• Motor com duas bobinas por fase 12 terminais: A
conexão é feita pelo usuário, podem ser ligados em
redes trifásicas de 220V e 380V, 440 V e 760 V.

• Motor com duas bobinas por fase 9 terminais:
Dependendo da ligação interna desses terminais, eles
poderão operar em Δ, e ΔΔ ou Y e YY.
• Cuidado com a polaridade das bobinas.

• Motor 6 terminais e uma bobina por fase:
• Podem operar em estrela ou triângulo.
• Normalmente são alimentados com VL = 220 e 380 V

PLACA

Perdas no motor de indução trifásico
• Devido as semelhanças entre o motor de indução
e um transformador, é de se esperar suas perdas
também sejam semelhantes.
• A diferença fundamental é que os motores têm
perdas mecânicas (atrito e ventilação).
• Portanto o rendimento dos motores são
usualmente inferiores que os dos trafos.

• O processo de conversão eletromecânica de energia
dentro de uma máquina, não é completo, pois existem
uma série de perdas durante esse processo.
• Efeito joule no estator e no rotor;
• Perdas no ferro (histerse e Foucault);
• Perdas por ventilação;
• Perdas por atrito;
• Perdas por dispersão (não classificadas e que
crescem com o carregamento da máquina);

Rendimento
• O rendimento do MIT é calculado da mesma forma que
nos transformadores:
• 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎í𝑑𝑎+𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠
• Ou seja:
• 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

Rendimento
• Em motores de uma mesma linha, normalmente os de
potência mais elevada tem rendimento superior aos de
potência menor.
• O rendimento dos motores são, normalmente,
inferiores aos dos transformadores, isso ocorre
principalmente devido ao entreferro existente entre
estator e rotor, que causa grande perda de fmm.

Ensaios
• Novamente, de forma semelhante ao transformador, as
perdas são determinadas por meio de dois ensaios:
• Ensaio a vazio, semelhante ao do transformador,
determina perdas no núcleo e entreferro além das perdas
rotacionais.
• Ensaio com rotor bloqueado, semelhante ao ensaio de
curto circuito do trafo, mas no caso do motor a forma de
curto circuitar o “secundário” é travar o eixo e forçar a
circulação de corrente nominal no estator. Determina as
perdas nos enrolamentos.

Ensaio à vazio
• Características:
• Estator alimentado com tensão nominal;
• Rotor fechado (caso seja bobinado);
• Eixo sem carga, escorregamento muito baixo.
• Medições: Potência ativa, correntes e tensões de
linha.

Ensaio à vazio
• Neste tipo de ensaio é interessante deixar o motor
funcionar por alguns minutos antes de se fazer as
medições para garantir que a as condições de lubrificação
sejam semelhantes às nominais, o que garante menores
perdas rotacionais.
• À vazio, a corrente do rotor é mínima, apenas suficiente
para suprir as perdas por atrito e ventilação, portanto o
escorregamento é o menor possível. Por isso, as perdas
nos enrolamentos do rotor podem ser desprezadas.

Ensaio à vazio
• Como no núcleo do rotor há entreferro, a corrente de
excitação tem valor considerável, portanto as perdas nos
enrolamentos do estator não podem ser desprezadas.

Ensaio à vazio
• Procedimento:
• 1) Primeiramente deve-se medir as resistências dos
enrolamentos do estator. Isso pode ser feito pelo método
da queda de tensão, com tensão CC.
• Isso é necessário para separar as perdas rotacionais das
perdas nos enrolamentos do estator e no núcleo.

Ensaio à vazio
• Procedimento:
• 2) De posse dos dados aferidos no ensaio:
• Pvz = potência à vazio
• Ivz = corrente de linha à vazio
• Vvz = tensão de linha à vazio (valor nominal)
• Calcula-se as perdas nos enrolamentos do estator devido
à corrente à vazio:
• 3*Ivz2*R1

Ensaio à vazio
• Procedimento:
• 3) Cálculo das perdas rotacionais (atrito e ventilação), que
equivalem a Pvz – as perdas no enrolamento do estator:
• Nesse caso Prot também inclui as perdas no núcleo (de
valor fixo, independente da carga). É possível separar os
dois valores com ensaios específicos.

Ensaio à vazio
• Procedimento:
• 4) Determinar as reatâncias do circuito equivalente:
• Como a corrente no rotor e o escorregamento são
muito pequenos (R2’ muito alto), nessa situação,
podemos simplificar o circuito equivalente.

Ensaio à vazio
• Procedimento:

Ensaio à vazio
• Procedimento:
Nesse caso determina-se uma
reatância que equivale a
soma da reatância de
dispersão do primário somada
à reatância de magnetização.

Ensaio de Rotor bloqueado.
• Características:
• Estator alimentado com tensão inferior à nominal,
suficente para forçar corrente nominal no estator.
• Rotor fechado (caso seja bobinado);
• Rotor bloqueado (impedido de girar)
• Medições: Potência ativa, correntes e tensões de
linha.
• Escorregamento igual a 1.
• Este ensaio fornece informações referentes às reatâncias
de dispersão e perdas no cobre em situação nominal.

Ensaio de Rotor bloqueado.
• Procedimento:
• 1) Fazer as medições das grandezas elétricas do ensaio:
• Vbl = Tensão de fase
• Ibl = Corrente de linha
• Pbl = potência trifásica total
• Interrompi o estudo dos ensaios por achar complexo
demais. Principalmente porque o ensaio de rotor
bloqueado deveria ser feito com frequência reduzida,
para simular a situação de funcionamento nominal.

Considerações sobre os ensaios
• Quando estudamos os transformadores, ensaios de cc e à
vazio eram suficientes para determinarmos todo o
circuito equivalente da máquina, e assim estimar
qualquer grandeza elétrica em qualquer situação de
funionamento.
• Já no caso dos motores, são necessários ensaios
adicionais, pois, por exemplo, no ensaio à vazio, a
corrente é alta o suficiente para impedir o desprezo das
perdas no cobre.
• Portanto seria necessário separa: perdas no núcleo,
perdas mecânicas e perdas no cobre do estator.

• Já no esaio de rotor bloqueado, se for feito com
frequência e tensão nominais, seria o caso de estimar as
perdas apenas no momento da partida.
• Para potência nominal, seria necessário excitar o estator
com tensão e frequência controladas, de forma a fazer
circular no rotor correntes semelhantes ao
funcionamento nominal. Com escorrengamento próximo
de zero.
• Por fim, têm-se ainda o problema da variação da
resistência, e por consequência, das perdas nos
enrolamentos, com a variação da temperatura.

• Portanto, apesar de precisarmos ter consiência da
importância desses ensaios no levantamento dos
parâmetros do motor, não entraremos em detalhes na
obtenção do circuito equivalente.

Rendimento
• Agora que conhecemos as perdas em um MIT, podemos
calcular o rendimento:
• 𝜂 =
Ps (mecânica)
P𝑠+𝑃𝑚+𝑃𝑒
• Onde:
• Ps: potência de saída (eixo),
• Pm: perdas mecânicas (atrito e ventilação)
• Pe: Perdas por magnetização e nos enrolamentos.

Rendimento
• Exemplo:
• Um motor de indução, trifásico, conectado em Y, 4 pólos,
30HP, 220 V, 60 Hz, solicita uma corrente de 77 A com
fator de potência 0.88, escorregamento de 3%. Nestas
condições de operação as perdas do motor são
conhecidas como: (Perdas no cobre do estator =1.033 W,
Perdas no cobre do rotor = 1.299 W, Perdas no núcleo do
estator = 485 W, Perdas rotacionais = 540 W).
• Determine :

Rendimento
• Exemplo:
• a) Potência Mecânica desenvolvida em W;
• b) Velocidade do motor
• c) Rendimento.

Rendimento
• Exemplo:
• a) Potência Mecânica desenvolvida em W;
• Pm = Pe – perdas
• Pe = √3.VL.IL.cos(Φ)= 25,82 kW
• Pm = 25,82-(485+1299+540) = 23,5kW
• b) Velocidade do motor
• 1800*0,97=1746 RPM
• c) Rendimento.
• 23,5kW/(23,5kW+485+1299+540)= 0,909

Motores de alto rendimento

• Os motores de alto rendimento são uma boa
alternativa, muito embora não sejam as soluções
definitivas, para problemas energéticos relacionados
aos motores de indução. A principal característica
destes motores é a melhoria em pontos vitais onde se
concentra a maioria das perdas. Como exemplo,
pode-se citar:

• Aumento da quantidade de cobre nos enrolamentos
do estator;
• Projeto otimizado das ranhuras;
• Superdimensionamento das barras do rotor para
diminuir as perdas por efeito joule;
• Diminuição da intensidade de campo magnético;
• Utilização de chapas magnéticas de boa qualidade
para reduzir as perdas no ferro e a corrente de
magnetização;

• Emprego de rolamentos adequados otimização do
projeto dos ventiladores para diminuir as perdas por
atrito e ventilação;
• Regularidade do entre-ferro;
• Melhoria no isolamento.
• Estas medidas podem acarretar uma redução de até
30% das perdas, o que significa uma real economia de
energia.

• Curvas de motores:
https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Motores-
El%C3%A9tricos/Trif%C3%A1sico---Baixa-
Tens%C3%A3o/c/BR_MT_3PHASE_LV

• Curvas de motores:
https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Motores-
El%C3%A9tricos/Trif%C3%A1sico---Baixa-
Tens%C3%A3o/c/BR_MT_3PHASE_LV
• Motores de indução trifásicos, 40 cv, 2p, 220/380 V.
• Linha W22 IR2 DATASHEET
• Linha W22 IR4 super premium DATASHEET

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