Apresentação motores de indução

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MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO
Centro de Ensino Superior dos
Campos Gerais
ALUNOS: DEISE CAMPOS
FELIPE RAUTTER
GILNEI SOUZA
MARCELO C. GOMES
SADI SCHIAVON
DISCIPLINA: CONVERSÃO DE ENERGIA
PROF: PAULO
7° Período Noturno - 2011

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Introdução
O ano de 1866 pode ser considerado o ano do
nascimento da máquina elétrica, pois foi neste ano
que o cientista Werner Siemens inventou o primeiro
gerador de corrente contínua auto-induzido.
E o Motor de indução existe desde 1885, quando foi
inventado quase simultaneamente, por Galileu
Ferraris e Nicolas Tesla.
Atualmente o motor de indução (ou motor
assíncrono) trifásico tem um campo de aplicação
ilimitado, e é o mais utilizado na industria,desde
frações de CV até milhares de CV. Estima-se que
90% dos motores fabricados sejam de indução.

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Introdução
Evolução do Motor Elétrico Peso x Potência

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Introdução
O desenvolvimento de condutores esmaltados, dos
papeis, filmes isolantes sintéticos, chapas
magnéticas, ligas de alumínio e dos materiais
plásticos contribuíram notoriamente para a redução
da relação peso x potência dos motores elétricos.
Observando-se o peso de um motor de mesma
potência no decorrer do tempo, podemos verificar
que o motor atual tem apenas 8% do peso de seu
antecessor em 1891.

5
Introdução
Esta evolução tecnológica é caracterizada
principalmente, pelo desenvolvimento de novos
materiais isolantes, os quais suportam temperaturas
mais elevadas. Atualmente os motores elétricos
estão presentes em praticamente todas as
instalações industriais,comerciais e residenciais.
Exemplos são os minúsculos motores que acionam
os discos rígidos dos computadores, a infinidade de
motores que acionam nossos eletrodomésticos e os
gigantes motores que movimentam bombas,
compressores, ventiladores, moinhos, extrusoras e
outras infinidades de aplicações.

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Introdução
Universo Tecnológico dos Motores elétricos

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Características Construtivas
Todos os motores elétricos têm em comum vários
elementos construtivos. Adicionalmente, cada tipo
de motor possui certos elementos específicos que o
caracterizam.
Entre os elementos comuns a todos os tipos de
motores, estão as partes estruturais como: carcaça,
estator, tampas, mancais, rotor, guias de ar,
ventiladores externos e internos, trocador de calor),
caixas de ligação principal e dos acessórios, flange,
acessórios, etc.

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Partes Principais do Motor de Indução

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ESTATOR
 Carcaça
 Núcleo
 Enrolamento
ROTOR
 Núcleo
 Enrolamento
 Eixo

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Carcaça Soldada

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Carcaças Fundidas

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O núcleo é constituído por um pacote de
chapas de ferro de alta permeabilidade e
baixas perdas isoladas entre si.

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O enrolamento do estator é constituído por
bobinas de fio de cobre esmaltado que ficam
alojadas nas ranhuras existentes na periferia
interna do núcleo do estator. Este
enrolamento pode ser projetado para alta ou
baixa tensão, dependendo da potência do
motor.

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Enrolamento do estator

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O rotor é a parte girante da máquina,
composta de núcleo, enrolamento e eixo. O
núcleo do rotor desempenha as mesmas
funções magnéticas que o núcleo do estator
e também é constituído por lâminas de ferro,
formando um cilindro com ranhuras na sua
periferia externa.

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O número de ranhuras do estator e do rotor são
diferentes e as ranhuras do rotor são inclinadas
em relação ao eixo.
Através destes dois artifícios impede-se que
dentes do estator e do rotor confrontem-se,
proporcionando um ponto de mínima relutância
para o fluxo, o que dificultaria a partida nesta
posição e produziria um toque não uniforme
com zumbido de origem magnética durante o
funcionamento do motor.

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Entre o núcleo do estator e do rotor existe
uma pequena região de ar, o entreferro, que
permite ao rotor girar livremente.
Quanto a forma do enrolamento do rotor, os
motores podem ser de dois tipos:
 Rotor de gaiola de esquilo (rotor em curto
circuito);
 Rotor bobinado (rotor de anéis).

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ROTOR DE GAIOLA DE ESQUILO
É o rotor mais utilizado, possui enrolamento
de barras condutoras, geralmente de cobre
ou alumínio alojadas nas ranhuras do rotor.
Estas barras estão permanentemente curto-
circuitadas por anéis existentes em cada
extremidade. O conjunto de barras e anéis
se assemelha a uma gaiola de esquilo.

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Rotor de Gaiola de Esquilo

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Rotor de alumínio injetado

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Rotor de Barras

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Rotor de barras com canais radiais de ventilação

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O rotor bobinado possui um enrolamento de fio de
cobre esmaltado, semelhante ao do estator, distribuído
nas ranhuras do núcleo do rotor.
Os terminais são conectados a três anéis condutores
isolados entre si e do eixo. Estes anéis estão em
contato através de escovas a um reostato trifásico
externo.
A função do reostato de arranque ligado aos
enrolamentos do rotor, é a de reduzir as correntes de
arranque elevadas, no caso de motores de elevada
potência.

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Rotores Bobinados

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Rotores Bobinados

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Princípio de Funcionamento
Para o perfeito funcionamento de um motor
de indução trifásico, além do motor
necessitamos de um sistema de corrente
alternada trifásica. Este sistema é formado
pela associação de três sistemas
monofásicos de tensão V1, V2, V3, tais que
a defasagem entre elas seja de 120°.

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Sistema Trifásico

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Campo Girante
Quando uma bobina é percorrida por uma
corrente elétrica, é criado um campo
magnético dirigido conforme o eixo da
bobina e do valor proporcional da corrente.

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Campo Girante

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Campo Girante Trifásico
O enrolamento trifásico é formado por três
enrolamentos monofásico espaçados em
120°, quando este sistema é alimentado pelo
sistema trifásico, as correntes I1,I2 e I3
criarão do mesmo modo campos magnéticos
H1,H2 e H3 espaçados entre si de 120°.
Além disso, como são proporcionais, as
respectivas correntes serão defasadas no
tempo também em 120°

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Campo Girante Trifásico

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Campo magnético resultante

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Quando um enrolamento trifásico é alimentado por
correntes trifásicas, cria-se um "campo girante", como se
houvesse um único par de pólos girantes, de intensidade
constante. Este campo girante, criado pelo enrolamento
trifásico do estator, induz tensões nas barras do rotor
(linhas de fluxo cortam as barras do rotor) as quais
geram correntes e, conseqüentemente, um campo no
rotor, de polaridade oposta à do campo girante.
Como campos opostos se atraem e o campo do estator
(campo girante) é rotativo, o rotor tende a acompanhar a
rotação deste campo. Desenvolve-se então, no estator,
um conjugado que faz com que ele gire, acionando a
carga.

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Velocidade Síncrona
A velocidade síncrona do motor é definida pela
velocidade de rotação do campo girante, a qual
depende do número de pólos (2P) do motor e da
freqüência (f) da rede, em ciclos por segundo
(Hz).
O campo girante percorre um par de pólos (P) a
cada ciclo. Assim a velocidade de campo será:

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Fórmula para cálculo da rotação síncrona

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Cálculo da Velocidade Síncrona
Calcule a rotação síncrona de um motor de 6
pólos, para rede de 60 Hz.

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Rotação Síncrona
O número de pólos do motor terá de ser
sempre par, para formar os pares de pólos.
A tabela abaixo demonstra algumas
velocidades síncronas usuais:

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Rotação Síncrona
Para motores de dois pólos, o campo percorre
uma volta a cada ciclo. Assim, os graus elétricos
equivalem aos graus mecânicos.
Para motores com mais de dois pólos teremos,
de acordo com o número de pólos, um giro
“geométrico” menor.
Por exemplo, para um motor de seis pólos em
um ciclo completo, um giro de 360° elétricos
2/6 = 120° geométricos.

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Fator de Serviço
O fator de serviço é aplicado à potência
nominal, indica a carga permissível que a
pode ser aplicada continuamente ao motor,
sob condições especificadas. Este fator trata
de uma sobrecarga contínua, ou seja, uma
reserva de potência que dá ao motor uma
capacidade de suportar melhor o
funcionamento em condições desfavoráveis.

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Fator de Serviço
O fator de serviço não deve ser confundido
com capacidade de sobrecarga momentânea
durante alguns minutos, pois geralmente os
motores suportam até 60% de sobrecarga
durante 15 segundos (WEG).

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Escorregamento
Se o motor gira a uma velocidade diferente da
velocidade síncrona, ou seja, diferente da velocidade
do campo girante, o enrolamento do rotor “corta” as
linhas de força magnéticas do campo e, pelas leis do
eletromagnetismo, circularão nele correntes induzidas.
Quanto maior a carga, maior terá que ser o conjugado
necessário para acioná-la. Para obter o conjugado, terá
que ser maior a diferença de velocidade para que as
correntes induzidas e os campos produzidos sejam
maiores. Portanto, a medida que a carga aumenta, cai
a rotação do motor.

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Escorregamento
Quando a carga é zero (motor em vazio) o rotor girará
praticamente com rotação síncrona. A diferença entre a
velocidade do motor (n) e a velocidade síncrona (ns)
chama-se escorregamento (s), que pode ser expresso
em “rpm”, como fração da velocidade síncrona ou como
porcentagem desta.

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Escorregamento
 EXEMPLO: Qual o escorregamento de um
motor de indução de 6 pólos, sabido que a
rotação de seu eixo e de 1170rpm?
Conforme demonstrado: ns = 1200.

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Rendimento
 O motor elétrico absorve energia elétrica da
linha e a transforma em energia mecânica
disponível na ponta do eixo.
 O rendimento define a eficiência com que é feita
esta transformação.

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Fator de Potência
 O fator de potência, denominado por cos é o
ângulo de defasagem entre a tensão e a
corrente. É a relação entre a potência elétrica
real ou potência ativa e a potência aparente.

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O Circuito Equivalente
 Para conduzir os cálculos de análise de operação e
facilitar o cálculo de desempenho é desejável ter um
circuito equivalente:

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Categorias
 A ABNT, através da NBR – 15628, classifica os
motores de indução trifásicos de rotor em gaiola
nas categorias abaixo conforme a sua curva de
torque;
 CAT N – Rotor de gaiola de simples de baixa
resistência;
 CAT D – Rotor de gaiola simples de alta
resistência;
 CAT H – Rotor de dupla gaiola;
 Sem categoria – Rotor bobinado.

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Categoria N
São caracterizados por:
 um conjugado de partida baixo (0,65 a 2Tn);
 alta corrente de partida (5 a 9xIn);
 pequeno escorregamento (Sn<5%) em regime
permanente;
 ótimo rendimento.
Ex: ventiladores, compressores, bombas
centrífugas e outros.

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Categoria D
São caracterizados por:
 torque de partida elevado (Tp ≥ 2,75Tn);
 corrente de partida normal (4 a 6xIn);
 alto escorregamento (Sn entre 5% e 15%);
 baixo rendimento;
 grande regulação de velocidade.
Ex: tesouras, guilhotinas, britadores e outros

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Categoria H
 um alto torque de partida (Tp = 2 = 2Tn);
 alta corrente de partida (5 a 9xIn);
 pequeno escorregamento (Sn < 5%) em
regime permanente;
 alto rendimento.
Ex: elevadores, esteiras transportadoras,
guindastes, pontes rolantes e outros.

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Classes de Isolamento
 As classes de isolamento utilizadas em
máquinas elétricas e os respectivos limites
de temperatura conforme NBR-7094, são:
 Classe A (105°C)
 Classe E (120°C)
 Classe B (130°C)
 Classe F (155°C)
 Classe H (180°C)

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 As classes mais comuns são A, E e B;
 A classe F é a comumente utilizada em
motores de alta tensão.
 Os motores com carcaça de alumínio quase
sempre são classe H.
Classes de Isolamento

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Vídeo – Campo Girante
Demonstração da existência do campo girante
no motor de indução trifásico

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Referências Bibliográficas
 www.weg.com.br
 TAVARES, Adilson. Máquinas de corrente
alternada. 1ª Ed. ETFPEL: Autores Associados,
1997
 FILHO, Guilerme Fillipo. Motor de indução. Ed.
Érica,
 Fitzgerald, Kingsley E Umans. Máquinas
elétricas. Bookman

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