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  1. 1. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 3CPM - Programa de Certificação de Pessoal de ManutençãoElétricaMateriais e Equipamentosem Sistemas de BaixaTensão
  2. 2. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST4 Companhia Siderúrgica de TubarãoMateriais e Equipamentos em Sistemas de Baixa Tensão - I - Elétrica© SENAI - ES, 1997Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão)SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialDAE - Divisão de Assistência às EmpresasDepartamento Regional do Espírito SantoAv. Nossa Senhora da Penha, 2053 - Vitória - ES.CEP 29045-401 - Caixa Postal 683Tel: (27) 334-5774Fax: (27) 334-5783CST - Companhia Siderúrgica de TubarãoAHD - Divisão de Desenvolvimento de Recursos HumanosAV. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro - Serra - ES.CEP 29160-972Telefone: (027) 348-1322Telefax: (027) 348-1077
  3. 3. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 5SumárioMáquinas Elétricas Rotativas ................................................. 05• Noções Gerais Sobre Motores Elétricos ............................ 05• Motores de Corrente Alternada.......................................... 09• Defeitos nas Ligações dos Motores de C.A. ...................... 19• Defeitos Internos nos Motores Assíncronos....................... 20Alternadores........................................................................... 25• Noções Sobre Alternadores............................................... 25• Alternadores com Indutor (rotor) de Pólos Salientes.......... 25• Alternador com Indutor de Pólos não Salientes ................. 26• Funcionamento do Alternador............................................ 26Motor Síncrono Trifásico ........................................................ 29Gerador de Corrente Contínua............................................... 31• Dínamo.............................................................................. 31Motor de Corrente Contínua................................................... 35• Princípio de Funcionamento .............................................. 35• Tipos de Motores de Corrente Contínua............................ 39• Instalações de Motores de Corrente Contínua................... 41• Defeito nas Ligações dos Motores de Corrente Contínua.. 45• Defeitos Internos nos Motores de Corrente Contínua........ 46Transformador ....................................................................... 49• Princípio de Funcionamento .............................................. 49• Transformadores com mais de um secundário.................. 52• Relação de Transformação ............................................... 53• Tipos de transformador quanto a relação de transformação 55• Relação de Potência em Transformadores........................ 57• Potência em transformadores com mais de um secundário 59Transformador Trifásico......................................................... 61• Acessórios do Transformador............................................ 64• Resfriamento dos transformadores.................................... 65• Transformadores a óleo..................................................... 66• Ligação ziguezague........................................................... 73Aterramento ........................................................................... 75• Escolha do Condutor de Proteção ..................................... 78• Conecção com Terminais .................................................. 84• Solda de Cabo à Haste de Aterramento ............................ 85• Determinação do que aterrar............................................. 86• Utilização do Neutro como Condutor de Proteção ............. 89
  4. 4. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST6 Companhia Siderúrgica de Tubarão• Condições para Uso do Neutro no Aterramento................. 91• Classificação dos Sistemas ............................................... 92• Sistema de Aterramento .................................................... 92• Valor da Tensão em Sistemas de Baixa Tensão................ 96Pára-Raios Prediais................................................................ 97• Eletricidade Atmosférica .................................................... 97• O pára-raios e sua atuação................................................ 99• Classificação dos pára-raios .............................................. 100• Pára-raios comum.............................................................. 102• Pára-raios Ionizantes ......................................................... 106• Resistência de Terra.......................................................... 111Quadro de Distribuição........................................................... 113• Quadros de Luz ................................................................. 113• Quadros Gerais de Força................................................... 113• Quadros de Comando e Controle ...................................... 115Disjuntores ............................................................................. 117Capacitor................................................................................ 121• Capacidade de um Capacitor............................................. 121• Energia potencial no capacitor........................................... 122• Constante dielétrica ........................................................... 122• Capacitor plano.................................................................. 123• Capacidade equivalente a uma associação de capacitores126• Associação em série de capacitores.................................. 127• Associação em paralelo de capacitores............................. 128• Capacitores utilizados para correção de fator de potência. 132• Fator de potência e seus efeitos ........................................ 133Interruptor de Corrente de Fuga............................................. 141Relés de Tempo ..................................................................... 143Lâmpadas............................................................................... 145• Classificação...................................................................... 145• Vida Útil e Rendimento Luminoso nas Lâmpadas.............. 166• Emprego de Ignitores......................................................... 167• Luminárias ......................................................................... 168• Segurança Fusíveis Tipo NH e Diazed .............................. 170• As Características dos Fusíveis Tipo Diazed e NH ............ 173• Chaves Auxiliares Tipo Botoeira ........................................ 177• Relés Térmicos.................................................................. 179• Contatores ......................................................................... 183Exercícios............................................................................... 186
  5. 5. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 7Máquinas Elétricas RotativasNoções Gerais Sobre Motores ElétricosOs motores elétricos são máquinas que transformam energiaelétrica em energia mecânica; assim, ao ligarmos um motor àrede, ele irá absorver uma dada quantidade de energia elétrica,e em troca aciona uma carga, por exemplo, um bonde.Este processo de conversão da forma de energia é análogo aoque se verifica num motor a gasolina. Neste motor, também ditomotor a explosão, aproveita-se a energia proveniente da queimade combustível para movimentar o veículo. Num motor elétrico ocombustível é a energia elétrica.Os motores elétricos em geral se compõem de duas partes: orotor que é a parte móvel e o estator ou carcaça que é a partefixa.Estator ou Carcaça RotorPodemos classificar os motores, quanto à energia elétricaabsorvida, da seguinte maneira:Motores eletricosde CAmonofasicotrifasicode CC
  6. 6. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST8 Companhia Siderúrgica de TubarãoOs motores elétricos de corrente alternada funcionam quandoligados à uma rede de tensão alternada; são monofásicos outrifásicos se necessitam de tensão monofásica ou de tensãotrifásica.Os motores elétricos de corrente contínua funcionam quandoligados à uma rede de tensão contínua.Os motores de CA são hoje os mais utilizados; podemosencontrá-los em refrigeradores domésticos. em máquinasferramentas etc. Os motores de CC são de emprego maisrestrito, sendo encontrados na tração elétrica, grandeslaminadores etc.Vamos estudar com maior profundidade os motores de CA. Elespodem se classificar, segundo o sistema elétrico de alimentaçãoe o princípio de funcionamento ou arranque, em:Motores trifásicosMotores monofásicosExistem outros tipos de motores de CA, que se encontram maisraramente. Os motores de indução (tanto trifásicos comomonofásicos) possuem no estator um jogo de bobinas queproduzem um campo magnético. No interior do motor, apoiando-se sobre mancais, encontra-se a parte móvel, ou rotor. Esterotor dispõe de um enrolamento constituído por simplescondutores ou barras postas em curto-circuito entre si (rotor emcurto ou em gaiola de esquilo) ou podem também possuir umoutro tipo de enrolamento, cujos extremos são levados a anéiscoletores eletricamente isolados do eixo e entre si e sobre osquais se apoiam escovas de carvão, fixas ao estator, que nospermitem ligar o motor a um circuito externo.de indução ou assincronode rotor emcurto ou gaiola de esquilode rotor bobinadosincronode indução ou assincronosériede arranque capacitativoe marcha indutiva (fase dividida)de arranque por repulsãode pólo dividido
  7. 7. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 9Rotor Gaiola Rotor BobinadoO motor de indução possui velocidade praticamente constante.Os motores de indução de pequena potência são, na maioriadas vezes, monofásicos, com rotor em curto; para a partidanecessitam de dispositivos especiais, uma vez que não temarranque próprio.Já os motores trifásicos de indução são de maior potência e temarranque próprio. Como exigem grande corrente da rede, noinstante de partida, usam-se dispositivos especiais para diminuí-la.No motor monofásico série ou universal o enrolamento do rotoré levado às escovas, por intermédio de um comutador (coletorconstituído por lâminas isoladas entre si), e ligado ao estator.Este tipo de motor funciona tanto com CC como com CA. Possuivelocidade variável. No motor à repulsão o enrolamento do rotoré levado às escovas que estão ligadas em curto circuito. Possuivelocidade variável, sendo usualmente empregado como motorrepulsão indução. Na partida funciona como motor de repulsão(que tem arranque próprio) e, posteriormente, por um dispositivocentrífugo, as lâminas do coletor são colocadas em curto-circuito, passando a funcionar como motor de induçãomonofásico.Os motores de corrente contínua podem ser classificadossegundo o modo de excitação em:Motores de CCauto excitadosmotores seriesmotores paralelosmotores mistos oucompoundcom excitaç ao independenteNum motor de CC distinguimos o estator com pólos indutores, orotor com enrolamento induzido e o comutador.
  8. 8. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST10 Companhia Siderúrgica de TubarãoEles são empregados em razão de terem suas velocidadesvariáveis, conforme a corrente no campo indutor.De acordo com as normas brasileiras de eletrotécnica NB-3,todos os motores elétricos devem possuir uma placa metálicafirmemente presa ao estator, na qual são marcadas, de maneiralegível, pelo menos as seguintes características:• nome, marca comercial ou símbolo identificador docomerciante;• tipo, série e número de fabricação;• espécie de corrente (alternada ou contínua);• Espécie de motor ( indução, paralelo, etc.);• O número de fases ou freqüência em ciclos/seg.(motores de CA);• potência nominal em KW, HP (1 HP = 0,746 KW), ou em c.v.(1 c.v. = 0,736 KW);• tensão nominal ou tensões nominais de operação;• corrente nominal à plena carga;• velocidade angular nominal à plena carga (rotações p/min.);• tensão e corrente do circuito secundário (motores de induçãocom rotor bobinado de anéis).Todos os motores devem trazer, ainda, na mesma ou noutraplaca, o esquema das ligações.As placas de características podem ainda indicar:• fator de potência nominal à plena carga;• espécie de serviço (contínuo, de pequena duração; quandofalta esta indicação, o motor é de serviço contínuo);• o aumento permissível da temperatura dos enrolamentos epartes adjacentes, em graus centígrados;• O fator de serviço (sobrecarga que o motor pode suportar emserviço contínuo).
  9. 9. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 11Motores de Corrente AlternadaMotor UniversalO motor elétrico universal é um motor que permite ligação, tantona corrente contínua como na corrente alternada, pois o seurotor bem como seu estator são formados por chapas de ferro-silício, que reduzem ao mínimo os efeitos caloríficos originadospelas correntes induzidas nas massas metálicas, quando sob aação de um campo magnético variável.Nas ranhuras do estator são alojadas as bobinas de campo(geralmente duas), necessárias para a formação do campoindutor. Nas ranhuras do rotor são enroladas diretamente asbobinas induzidas, cujas pontas terminais são ligadasdevidamente nas lâminas que formam o coletor.O induzido I e o campo indutor C, são ligados em série, comomostra o diagrama. Para a mudança do sentido de rotação,basta inverter as ligações nos porta-escovas, ou as ligações dasbobinas do campo indutor, quando a colagem de ligações aocoletor, são equivalentes aos dois sentidos.
  10. 10. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST12 Companhia Siderúrgica de TubarãoOs motores universais apresentam um alto conjugado departida, desenvolvem alta velocidade, são construídos paratensões de 110V e 220V CC ou CA e normalmente a suapotência não vai além de 300W, salvo em casos especiais.Este tipo de motor é aplicado na maioria dos aparelhos portáteiseletrodomésticos e em algumas máquinas portáteis usadas naindústria.Motor Monofásico de Anel em CurtoO motor monofásico de anel em curto é um motor de indução derotor tipo gaiola de esquilo e seu estator é de pólos salientescom cavidades, onde são colocados anéis de cobre ou latão,que abraçam pouco menos da metade de cada pólo.É criado pelos anéis, um fluxo, devido as correntes induzidasproduzida pelo fluxo variável, defasado em atraso do fluxooriginado pelas bobinas dos pólos indutores, surgindo com aresultante, um campo giratório. O rotor dentro dele é forçado agirar no mesmo sentido devido ao campo produzido pelascorrentes induzidas nas barras alojadas nas ranhuras do rotor.São construídos para tensões de 110V e 220V, 50 ou 60 Hz,25W a 120W e normalmente para 2 - 4 e 6 pólos paravelocidades de 900 a 2800 R.P.M. em 50 Hz e 1000 a 3400R.P.M. para 60 Hz. tem velocidade constante não admiteregulagem e nem reversibilidade.
  11. 11. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 13A aplicação desses motores se faz em pequenas máquinas taiscomo: toca-discos, relógios, servo-mecanismos, etc; porque éum motor de baixo conjugado de partida e baixo rendimento.Motor Monofásico de Fase AuxiliarO motor de fase auxiliar é um motor de indução constituído deum rotor tipo gaiola de esquilo e um estator formado por coroasde chapas isoladas de ferro-silício, com ranhuras na parteinterna, fixadas numa carcaça.Os enrolamentos, principal e auxiliar são alojados nas ranhurasisoladas, deslocadas de um ângulo de 90º elétricos um do outro.Os motores monofásicos de indução sem dispositivos departida, não tem arranque próprio, por não produzir camporotativo, daí a necessidade, de se utilizar a fase auxiliar comcaracterísticas diferentes do principal, para que os camposmagnéticos defasados entre si, produzam uma resultanterotativa, que por indução movimente o rotor tipo gaiola colocadodentro dele.O enrolamento principal é calculado de modo preciso, mas oauxiliar é conseguido de maneira empírica, mas sempre emrelação ao principal, isto é, o auxiliar vai de 34% a 80% donúmero de condutores do principal e a seção do condutor variade 30% a 50% do condutor empregado no principal, calculadopara 110V.Para duas tensões, basta desdobrar o enrolamento do principalcalculado inicialmente para 110V em duas vezes o número decondutores, com sua seção reduzida pela metade, dividido emdois circuitos, para que possibilite ligar em paralelo para 110V eem série para 220V.
  12. 12. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST14 Companhia Siderúrgica de TubarãoO enrolamento auxiliar não deve ser modificado para 220V, masseus terminais deverão ser ligados um num dos extremos e ooutro no centro da ligação série do principal, para que ocondensador que fica ligado em série com o auxiliar, não recebauma tensão além de 110V.Geralmente é usado o enrolamento auxiliar somente para oarranque, depois, por intermédio de um interruptor comandadopor um dispositivo centrífugo o auxiliar é desligado,permanecendo o campo rotativo pela ação do sentido derotação do rotor e pela componente de campo criada pelascorrentes induzidas nas barras do tipo gaiola (rotor em curto).Atualmente estes motores são fabricados para duas tensões.110V e 220V, para as freqüências de 50 Hz ou 60 Hz, para aspotências, de 1/6 a 2 c.v.Sobre o motor é colocado um condensador eletrolítico com suaproteção conforme a figura abaixo.
  13. 13. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 15Nas tabelas abaixo temos as características principais dosmotores monofásicos de fase auxiliar.C.V. 110V (A) 220V (A)1/61/41/23,24,67,41,62,33,73/411 1/210,213,018,45,16,59,22 24,0 12,0Número de Velocidade aproximada em R.P.M.50 Hertz 60 HertzPólos Em vazio À plena carga Em vazio À plena carga2 3.000 2.920 3.600 3.5004 1.500 1.435 1.800 1.7306 1.000 960 1.200 1.140Para velocidade em vazio foi tomada a velocidade desincronismo, embora, na prática, essa velocidade sejaligeiramente menor.A velocidade marcada na placa dos motores refere-se àquelamedida à plena carga.Os motores monofásicos de indução tem os seguintesinconvenientes:• Pequena capacidade para suportar sobrecarga;• Baixo rendimento;• Baixo fator de potência;• Manutenção de custo elevado.Os motores monofásicos de indução de fase auxiliar sãoutilizados em máquinas de lavar roupas, em eletrobombas, emgeladeiras, enceradeiras de potência elevadas, etc.A tabela ao lado dá o valorda corrente em ampèresdos motores monofásicosem geral, nas diversaspotências relacionadas coma tensão de alimentação.
  14. 14. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST16 Companhia Siderúrgica de TubarãoO condensador aplicado nos motores de fase auxiliar tem duplafinalidade:• dar maior conjugado no arranque;• produzir maior defasamento entre os campos magnéticosprincipais e auxiliar.A capacidade dos condensadores de partida, determinadaexperimentalmente pelos fabricantes de motores, varia ao variara potência do motor, conforme a tabela abaixo com limitemáximo até 1 c.v.Condensadores de PartidaC.V. microfarads (µµµµF)1/6 de 161 até 1931/4 de 216 até 2591/3 de 270 até 3241/2 de 340 até 4083/4 de 430 até 5161 de 540 até 648Motor Trifásico AssíncronoO motor trifásico se compõe de um estator com ranhuras no seuinterior, onde são alojadas várias bobinas perfeitamente isoladasda massa estatórica e entre si, devidamente distribuídas eligadas formando três circuitos distintos e simétricos chamadosfases.Estas fases deverão estar ligadas em triângulo (∆) ou estrela (Υ)a uma rede trifásica para que suas bobinas produzam umcampo resultante giratório de valor invariável.O motor trifásico de aplicação mais comum tem seu rotor do tipogaiola de esquilo, podendo também ser do tipo bobinado comanéis para controlar o arranque por intermédio de reostato.O campo giratório ao passar pelas barras ou condutores produznestes correntes induzidas, fazendo com que o rotor crie umcampo magnético que acompanhe seu sentido de giro.Pode-se enunciar o seguinte princípio de funcionamento: trêsenrolamentos idênticos A, B e C simetricamente colocados comos respectivos eixos a 120º entre si, percorridos por trêscorrentes alternadas de igual freqüência e valor eficaz, masdefasadas uma da outra de 120º elétricos ou de 1/3 de período,produzem um campo magnético rotativo φ R com amplitudeconstante, igual a 1,5 vezes o valor máximo de cada um dostrês campos componentes φA, φB e φC.
  15. 15. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 17φ R = 1,5 x φ B, onde φB = máximo no instante considerado.O campo magnético rotativo gira com velocidade uniforme,fazendo uma rotação em cada período da corrente dealimentação.O sentido de giro está subordinado à seqüência de fases dascorrentes nos três enrolamentos das fases do motor que paragirar ao contrário é preciso inverter-se a corrente de doisenrolamentos. Em geral, os três enrolamentos são ligados emestrela ou triângulo, para receber ligação de uma linha trifásicacom três fios. O sentido de giro do campo poderá ser invertido,trocando-se simplesmente dois fios da linha ligados aosterminais do motor.O gráfico abaixo mostra uma curva senoidal que é arepresentação da f.e.m. da corrente alternativa, e do campomagnético variável produzido por uma corrente que variaperiodicamente seu sentido e sua intensidade.
  16. 16. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST18 Companhia Siderúrgica de TubarãoO motor trifásico de indução tem rotação de campo girante deacordo com a freqüência da rede e do número de pares depólos: n =120 xPf, onde: f = frequência de rede elétrica e P= número de pólos do motorEscorregamentoA diferença entre a velocidade do campo girante e a do rotor dá-se o nome de escorregamento. Geralmente o escorregamento éexpresso percentualmente em relação à velocidade desincronismo. Seu valor é baixo quando o motor funciona à vazio.O escorregamento é calculado pela relação:sn nnxss=−100onde:s = escorregamento, em %;ns = velocidade síncrona;n = velocidade do rotor.O rotor do motor à plena carga dá um escorregamento que variade 3% para os motores potentes até 6% para os de pequenapotência.Estes motores levam vantagem sobre o motor síncrono, pelofato de poder partir com carga.Há dois tipos de motores de indução, conforme a forma doenrolamento do seu induzido:• Motor de rotor gaiola de esquilo;• Motor de rotor bobinado.Rotor com Gaiola de EsquiloO enrolamento do induzido deste tipo de motor é formado porbarras de alumínio ou cobre, colocadas dentro das ranhuras dorotor e tendo suas extremidades reunidas através de anéis decurto circuito; as barras, quando de cobre, são soldadas aosanéis. Este motor é também chamado rotor em curto circuito.
  17. 17. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 19A velocidade do motor é praticamente constante, pois oescorregamento varia pouco com a carga.O fator de potência aumenta com a utilização do motor atépróximo à plena carga nominal, quando alcança o seu máximo;a partir de então elevando-se a carga, diminuirá o valor de cosϕ.O rendimento cresce, com a carga, até determinado ponto,também vizinho à plena carga nominal quando as perdas fixas evariáveis se equivalem; além deste ponto o rendimento passa abaixar. As características acima podem ser observadas nográfico seguinte, onde 3 curvas relacionam o rendimento, avelocidade e o fator de potência com a potência solicitada aomotor.O conjugado que vem relacionado com o escorregamento, nográfico seguinte é baixo no início do funcionamento, sendopróprio para arranques sem carga. Quando se necessita maiorconjugado no início do funcionamento eleva-se a resistência doinduzido usando-se rotores com dupla ou tripla gaiola, ou aindacom ranhuras profundas.O motor de indução com o rotor em curto circuito é próprio paracomando de eixo de transmissão, acionando bombascentrífugas, compressores de ar, ventiladores, tornos mecânicosetc.
  18. 18. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST20 Companhia Siderúrgica de TubarãoRotor BobinadoO enrolamento do induzido é constituído por condutores decobre isolados entre si e montados nas ranhuras do rotor. Oconjugado no arranque, deste tipo de motor, é bem melhor queo anterior porque podemos inserir resistores em série com asfases do enrolamento do rotor. Há tipos em que os resistoressão montados no rotor e eliminados, quando a máquina atinge asua velocidade normal, através de mecanismos centrífugos.Outro tipo de rotor bobinado é aquele em que seusenrolamentos se ligam à anéis coletores sobre os quais apoiam-se as escovas. Para entes tipos usam-se reostatos, em estrela(Υ), ligados em série com os enrolamentos do rotor através deescovas e anéis coletores. A medida que o motor aumenta ausa velocidade, manobra-se o reostato a fim de retirargradativamente os resistores do circuito até ligar osenrolamentos em estrela. Em alguns tipos de motores, para queas escovas não fiquem desgastando-se durante a marchanormal, elas são suspensas e, através de alavancas, os anéissão curto circuitados.Com a adição de reostatos além de se melhorar o conjugado domotor pode-se variar a velocidade do mesmo, porém com oinconveniente de aumentar a perda por efeito Joule nosresistores, diminuindo o seu rendimento.O motor com rotor bobinado é usado quando se necessitaarrancar com carga e ainda quando se precisa variar avelocidade, como no caso das gruas, elevadores, etc.Os motores de indução, gaiola ou rotor bobinado, apresentamas seguintes vantagens: São simples, robustos, de arranquepróprio e bom rendimento.O tipo gaiola de esquilo deve ser utilizado em todos os locaisonde haja perigo de explosão, visto não produzir faíscas, poisnão contém contatos deslizantes (coletor, escovas, etc.).O tipo com rotor bobinado é empregado quando há necessidadede arranque e paradas freqüentes (serviço intermitente) queexige maior conjugado inicial. Além disso, com reostatos se temvelocidade regulável.Como desvantagens dos motores assíncronos citamos: o fatorde potência não igual a unidade, sendo baixo nos motores depequena potência, salvo no caso de serem bem construídos. Otipo gaiola de esquilo apresenta um baixo conjugado inicial,exceto nos de gaiolas especiais, e sua velocidade não pode serregulada por meios comuns.Quando for necessário a velocidade na proporção de 2 para 1ou vice-versa, usa-se efetuar enrolamentos especiais de estator.
  19. 19. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 21Defeitos nas Ligações dos Motores de C.A.Trataremos apenas dos defeitos externos mais freqüentes dosmotores de CA.O Motor Não ArrancaInterrupção de uma ou mais fases da redeCom o auxílio de um multímetro, pode ser verificado se há fiosinterrompidos, conexão solta, contato frouxo, fusível queimado,ou falta de tensão em uma ou mais fases da rede. Com exceçãoda última, que depende da rede da distribuição externa, asoutras causas podem ser facilmente reparadas.Reostato de arranque interrompidoCom o auxílio de um multímetro, pode se verificar acontinuidade do circuito dos resistores ou o mau funcionamentodos contatos. Este defeito é de fácil reparação.Motor não permanece com sua velocidade nominal comcargaTensão baixaCom a diminuição da tensão, à velocidade decresce, pois apotência é proporcional a ela. Com um voltímetro devemosconferir o valor da tensão e ajustá-la ao devido valor, quandopossível.Ligação trocadaCorrige-se o defeito trocando-se as ligações.Aquecimento anormalInterrupção de uma das fasesO motor funciona como se fosse monofásico, sua velocidadebaixa e apresenta um ruído característico, consome umacorrente muito maior que a de regime e, no caso de estar comcarga, acaba por queimar o enrolamento. Deve-se parar amáquina imediatamente, localizar o defeito com um multímetro erepará-lo, sempre que possível.Ligação trocadaCorrige-se o defeito, mudando-se as ligações. Caso se mude asligações e o motor continue apresentando o problema, é por queo defeito é interno.
  20. 20. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST22 Companhia Siderúrgica de TubarãoDefeitos Internos nos Motores de C.A. AssíncronosO Motor Não ArrancaInterrupção numa das fases do estator trifásicoA interrupção numa das fases dos motores trifásicos transformao enrolamento em monofásico e o motor não arranca. oconsumo de corrente será excessivo e o enrolamento, como éóbvio, se aquecerá demasiadamente, podendo até queimar omotor. Com um multímetro, procura-se a fase interrompida e aseguir, usando-se o mesmo processo, verifica-se qual a ligaçãoou bobina defeituosa. Encontrando-se o defeito, o reparo ésimples.Interrupção do circuito de trabalho ou auxiliar dos estatoresmonofásicosA interrupção na alimentação de uma das bobinas (ou naspróprias bobinas), no condensador ou no interruptor centrífugofaz com que o motor não arranque.Localize o defeito como anteriormente e repare.Rotor roçando no estatorO entreferro de motores de pequena e média potência é muitoreduzido e qualquer desgaste de mancais ou defeitos nosrolamentos desloca o rotor que entra em contato com o estator;tem-se então o rotor bloqueado em razão da atração magnética,o que faz com que o rotor permaneça parado. Constatado odefeito, proceder o reparo dos mancais ou rolamentos.Interrupção em uma das fases do rotor bobinadoHavendo interrupção em uma das fases do rotor, o motor não dápartida. Com um multímetro observar os defeitos que podem serdevido à falta de contato das escovas com os anéis, ligaçõesnão executadas ou bobinas interrompidas. Constatado o defeito,proceder o reparo.O Motor Não Mantém CargaFase interrompida no enrolamento do rotor bobinadoA interrupção de uma fase no rotor bobinado, durante ofuncionamento sob carga provoca perda de velocidade domotor, gradualmente, até parar; essa anomalia é verificadatambém por um ruído característico. A localização deste defeitose efetua ligando-se três amperímetros em série com as fasesrespectivas do rotor. No funcionamento à vazio, as correntesassinaladas nos aparelhos são iguais; a medida que se carregao motor, há diminuição da velocidade e um desequilíbrio nasfases do rotor que se observa nos amperímetros. Num dosaparelhos a corrente cai a zero e nos outros dois, ela se eleva,indicando a fase interrompida naquela em que a corrente seanula. Procurar o defeito e efetuar o reparo.
  21. 21. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 23Defeito de fundição ou de solda no rotor gaiola de esquiloPode acontecer que, na fundição, o alumínio não enchacompletamente as ranhuras, ficando as barras defeituosas, ouainda, partirem-se devido ao esforço a que o rotor estásubmetido. Em se tratando de barras de cobre, ligadas ao anelde curto circuito, com solda fraca, podem elas, por aquecimento,dessoldarem-se. Essas irregularidades trazem consigo aumentode resistência do rotor, o motor se aquece e a velocidade seráinferior à do regime. Inspecionando-se o rotor, constata-se odefeito e substitui-se o induzido ou refaz-se a solda conforme ocaso.É sempre preferível usar a solda forte ao invés da solda fraca,pois o ponto de fusão da solda forte é mais elevado que o dafraca.Aquecimento AnormalInterrupção numa fase do estatorDurante o funcionamento, ocorrendo a interrupção numa fase doestator, o motor passa a trabalhar como monofásico,absorvendo maiores correntes e aquecendo exageradamente.Deve-se parar o motor, verificar a fase interrompida, com ummultímetro e efetuar o conserto.O interruptor centrífugo não desliga (motores monofásicos)O circuito auxiliar dos motores monofásicos não sendointerrompido durante o funcionamento , provoca aquecimento domotor podendo queimar o enrolamento. Verificar o interruptorcentrífugo e repará-lo.Ligações erradasEngano nas ligações das fases ou nos grupos de bobinas deuma fase, ou ainda desigualdade do número de espiras nasfases dão lugar a desequilíbrios de correntes. Comumente acorrente resulta ser superior a do regime e o aquecimento seráanormal. Com três amperímetros inserido em série nas fases domotor verificam-se as diferenças das correntes.Também pode ocorrer dissimetria devido a curto circuito entreespiras de uma fase.Localizar o defeito, com instrumento adequado e conferir asligações. Refazer as conexões conforme esquema ou trocarbobinas com espiras em curto.
  22. 22. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST24 Companhia Siderúrgica de TubarãoCurto circuito no rotor bobinadoContato entre espiras ou entre bobinas do rotor, provocam maiorconsumo de corrente do estator, principalmente no arranque, eforte aquecimento. Localizar o defeito com instrumentoadequado e efetuar o reparo.Contato defeituoso entre barras e anéis de curto circuitoA f.e.m. induzida nas barras do rotor é muito pequena e acorrente, dada a baixa resistência da gaiola, é grande. Oscontatos, quando imperfeitos, provocam aumento de resistência,havendo, pela Lei de Joule, aquecimento suficiente paradessoldar as barras de anéis (quando se trata de solda fraca).Com este defeito o motor perde velocidade. Com gaiola dealumínio fundido sob pressão ou com barras de cobre unidasaos anéis, com solda forte, estes inconvenientes não semanifestam.Umidade ou óleo nos enrolamentosUmidade ou óleo nos enrolamentos baixa a resistência doisolamento, provocando aquecimento anormal na máquina.Quando este fica depositado em lugar pouco arejado e comvapor de água os enrolamentos adquirem umidade. É de boanorma efetuar um teste de isolação antes de colocarmos amáquina em funcionamento. No caso do óleo lubrificanteescorregar dos mancais, penetrando nos enrolamentos; énecessário efetuarmos um teste de isolação, pois tanto aumidade como o óleo lubrificante estragam o verniz dosenrolamentos. Para repararmos estes inconvenientes énecessário colocarmos a máquina em estufa, tendo o cuidadode retirar as partes que podem se danificar com a temperaturaque vai aproximadamente a 100ºC.Em alguns casos torna-se necessário aplicar nova camada deverniz nos enrolamentos.Enrolamento do estator ou do rotor ligados à massaCom um megôhmetro, verificar se há contato entre condutores emassa. localizar as bobinas defeituosas e isolá-las ou substituí-las por outras novas, conforme a necessidade.Mancais ou rolamentos gastosVerificar a folga nos mancais e rolamentos e proceder areparação do mancal ou substituição dos rolamentos.
  23. 23. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 25Defeitos de lubrificação (falta ou excesso)Verificar os mancais e reparar caso haja excesso ou falta delubrificação.Funcionamento RuidosoRotor desequilibradoO defeito se manifesta com um ruído periódico, tanto maisacentuado quanto for o desequilíbrio do rotor e excessivavibração da máquina.Essa irregularidade pode ser proveniente de um enrolamentomal distribuído. Deve-se restabelecer de imediato, o equilíbrioestático, com máquina apropriada; o desequilíbrio faz com que aparte mais pesada do rotor se desloque para baixo. Adiciona-se ou retira-se um contrapeso, que pode ser de chumbo, naparte diametralmente oposta.A fixação deste contrapeso deve ser firme para evitar que sesolte sob a ação da rotação.Desgaste dos mancais ou rolamentosO desgaste dos mancais ou dos rolamentos provoca um roncono motor que pode ser contínuo ou intermitente. Reparar osmancais ou substituir os rolamentos quando comprovada essaanomalia.Indução excessivaSobre carga, tensão superior à normal, e freqüência inferior a deregime fazem com que a indução se eleve, provocandoaquecimento do motor e funcionamento ruidoso.A sobrecarga eleva a corrente acima do normal, aumentandopor conseguinte o número de ampère-espiras, o que determinaexcesso de indução. A tensão superior à normal e a freqüênciainferior à do regime produzem o mesmo efeito da sobrecarga.A indução excessiva se elimina fazendo com que o motortrabalhe dentro de suas características que estão indicadas naplaca fixada na carcaça.
  24. 24. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST26 Companhia Siderúrgica de Tubarão
  25. 25. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 27AlternadoresNoções Sobre AlternadoresTodas as máquinas que geram corrente alternada sãochamadas de alternadores.Durante cinqüenta ou sessenta anos tem-se fabricado diferentestipos de alternadores, quanto às suas formas e tamanhos queforam se modificando dentro da linha evolutiva do progressoindustrial.Atualmente se fabricam alternadores de dois tipos: o de pólosindutores salientes que é acoplado a um motor de baixavelocidade e o turbo-alternador de pólos indutores não salientesque é acoplado a uma turbina que gira a alta velocidade.Os dois modelos são bastantes parecidos e possuem uminduzido fixo e um indutor móvel.Dá-se também à parte fixa de uma máquina de CorrenteAlternada o nome de estator e à parte móvel o nome de rotor.Alternadores com Indutor (rotor) de Pólos SalientesÉ formado por um núcleo polar fixado na superfície de umvolante de aço fundido.Cada núcleo é envolvido com uma bobina fixada na sua partesuperior por uma sapata polar constituindo o que chamamos depeças polares.As bobinas são ligadas em série e tem seus terminais presos aanéis coletores, isolados e fixos ao eixo do indutor. Esses anéispermitem a sua excitação por uma fonte de corrente contínua.As bobinas são ligadas alternadamente formando os pólos nortee sul nas peças polares.Os pólos formados são sempre em números pares.
  26. 26. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST28 Companhia Siderúrgica de TubarãoO estator se compõe de um anel fixo onde são alojadas asbobinas que formam o enrolamento do induzido.Esse anel é constituído de um empilhamento de chapas de açosilício isoladas entre si e que formam quando prensadas umbloco maciço. As bobinas que constituem o enrolamento, sãoencaixadas em ranhuras ou canais que podem ser fechados ouabertos situados na periferia interna do anel chamado estator.Alternador com Indutor de Pólos não SalientesÉ uma máquina de alta rotação própria para fornecer potênciaselevadas. Esse tipo de alternador, geralmente é acoplado aturbinas hidráulicas ou a vapor.O indutor ou rotor é construído com diâmetro relativamentepequeno e grande comprimento para não sofrer asconseqüências da força centrífuga. O cilindro de aço maciço éformado pelo empilhamento de chapas prensadas e fixadas porprocessos diversos. Na periferia são abertos os canais onde sealojam as bobinas que, devidamente ligadas constituem oenrolamento.Esses canais após receberem o enrolamento são fechados portalas de bronze fixadas por processo especial.O induzido desse tipo de alternador pouco difere do de pólossalientes, existindo apenas pequenos espaços entreempilhamento das chapas para favorecer a ventilação doalternador.Funcionamento do AlternadorA energia elétrica produzida no alternador se baseia no princípiode que todo condutor quando cortado por um campo magnéticoe desde que haja movimento relativo entre este campomagnético e o condutor é induzida nele uma força eletro-motriz(Lei de Faraday).
  27. 27. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 29Não há variação de fluxonão há tensão induzidaHá pequena variação defluxo aparece umapequena tensãoMáxima variação de fluxomáxima tensão induzidaA senoide ao lado representada, éo gráfico de uma f.e.m. alternadagerada numa rotação completa dabobina acima.Se uma bobina rodar num campo magnético as variações defluxo do pólo norte e do pólo sul sucedem-se na rotação,gerando na bobina uma f.e.m. alternada senoidal.O alternador, conforme descrito anteriormente, para cumprir asua finalidade (produzir energia elétrica) necessita, dentreoutras, das partes seguintes: indutor, induzido, excitação emovimento.O indutor é excitado por uma fonte de corrente contínua que criaum campo magnético polarizado no bobinado do indutor.Esse indutor recebe em seu eixo um movimento de rotação queo faz agir dentro do induzido.Com o movimento de rotação o campo magnético do indutorcorta os enrolamentos do induzido fazendo gerar uma correnteelétrica alternada com característica trifásica, ou monofásica,conforme a construção do alternador.A freqüência é determinada em função do número de pares depólos e da velocidade angular. Sua medida é o ciclo porsegundo, verificando-se a seguinte relação:onde:f =p x n120f = frequencia em ciclos / segundo ou Hertz (Hz)p = numero de polosn = velocidade angular, em r.p.m.
  28. 28. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST30 Companhia Siderúrgica de TubarãoAs freqüências mais usadas no Brasil são de 50 Hz e 60 Hz.As indicações gerais de um alternador são:1. Freqüência em ciclos por segundo;2. Número de fases;3. Potência aparente nominal, em voltampères ou múltiplos;4. Tensão nominal, em volts ou múltiplos;5. Corrente nominal em ampères ou múltiplos;6. Velocidade angular em r.p.m;7. Tipo de serviço;8. Tensão e corrente da exicitatriz.A variação da tensão pode ser efetuada variando o fluxo porintermédio da variação da tensão de excitação ou variando avelocidade da máquina motriz.
  29. 29. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 31Motor Síncrono TrifásicoMotor Síncrono TrifásicoO motor síncrono é constituído por um estator, ligado à rede deCA e um rotor, alimentado por c.c. No estator forma-se umcampo girante, o qual arrasta em seu movimento o rotor, emvirtude de nele se ter formado um campo magnético pelapassagem da c.c. em seus enrolamentos como se vê na figuradada a seguir.O motor síncrono trifásico tem um estator semelhante ao estatorde um motor de indução trifásico; a diferença fundamental é queo rotor é equipado com pólos salientes, que são excitados emgeral por c.c.A velocidade com que gira o rotor é a mesma do campo, e éexpressa pela fórmula n =120 x fp, onde: f = frequência darede elétrica, P =número de pólos, n= velocidade angular, emRPM.O motor síncrono tem velocidade constante sob qualquercondição de carga. Outra característica importante do motorsíncrono é que, para uma determinada potência, à correnteabsorvida pelo motor depende da corrente de excitação, sendoesta dependência representada pelo gráfico.
  30. 30. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST32 Companhia Siderúrgica de TubarãoEstas curvas são chamadas curvas V. Como sabemos:W = E x I x cos ϕW = cteE = cteApenas os valores de I e de cos ϕ variam. Quando ie é baixo I égrande e o cos ϕ tem valor baixo, sendo a corrente atrasada datensão. Quando se aumenta ie, o valor de I diminui e cresce ovalor de cos ϕ, até que no ponto A, I passa por um mínimo e ocos ϕ por um máximo. Isto é, cos ϕ = 1; a corrente está em fasecom a tensão.Aumentando-se ainda mais o valor de ie, a corrente aumenta eadianta da tensão, diminuindo o cos ϕ ; portanto o motorsíncrono pode funcionar com qualquer fator de potência, sendopor isso, empregado para correção do cos ϕ .Entretanto, o motor síncrono não tem arranque próprio,devendo-se empregar dispositivos especiais para iniciar omovimento.Vários são os métodos empregados para a partida dos motoressíncronos, entre os quais podem citar-se os seguintes:• o emprego de um motor auxiliar;• fazendo-o funcionar inicialmente como motor de indução.Além da desvantagem do arranque, o motor síncrono necessitade uma fonte de C.C. para excitar o campo; em virtude disso, osmotores síncronos tem seu emprego restrito quase queexclusivamente à melhoria do fator de potência de umainstalação ou sistema de C.A.vaziomeia cargaplena cargamotor subexcitadoF.P. indutivo (em atraso)motor sobre-excitadoF.P. capacitativo (em vanço)F.P. UnitárioA
  31. 31. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 33Gerador de Corrente ContínuaDínamoA corrente contínua encontra aplicação em vários setoresindustriais, como, por exemplo: Instalações de eletroquímica,carga de baterias de acumuladores, tração elétrica, eletroímãsde aplicações industriais, solda elétrica a arco voltáico, etc.Nas instalações de eletroquímica a corrente contínua é obtidapor meio da retificação da corrente alternada por meio deretificadores tungar, de selênio ou de silício, porém em muitasinstalações deste genero a corrente contínua é produzida pordínamos, isto é, por máquinas que geram energia elétrica decorrente contínua utilizando energia mecânica produzida pormotores térmicos ou por motores assíncronos.A base de funcionamento dos dínamos é a mesma que a dosalternadores, ou seja: para que uma bobina gere uma f.e.m. épreciso que a mesma sofra uma vairação de fluxo (Lei daIndução eletromagnética) f.e.m. =t∆∆φ.Não há variação de fluxonão há tensão induzidaHá pequena variação defluxo aparece umapequena tensãoMáxima variação de fluxomáxima tensão induzidaA senoide ao lado representa, ográfico de uma f.e.m. alternadagerada numa rotação completa dabobina acima.Se uma bobina rodar num campo magnético as variações defluxo do pólo norte e do pólo sul sucedem-se na rotação,gerando na bobina uma f.e.m. alternada senoidal.
  32. 32. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST34 Companhia Siderúrgica de TubarãoÉ evidenciada ai a impossibilidade de se gerarem f.e.m.contínua diretamente por intermédio de bobinas que girem numcampo magnético.Para retificar as f.e.m. alternadas no induzido dos dínamos, usa-se o coletor formado por lâminas de cobre isoladas entre si,também chamado comutador.As figuras seguintes mostram de modo simplificado como asf.e.m. alternativas podem ser retificadas por um coletor de 2lâminas e uma bobina.A figura mostra uma bobina que no instante considerado estáproduzindo a f.e.m. máxima com o condutor escuro na frente dopólo N e o branco na frente do pólo S.A escova B será sempre positiva e a A sempre negativaenquanto for mantida a rotação indicada pela seta circular e formantido o sentido de campo, mesmo quando o condutor brancotrocar com o preto.O dínamo se compõe de um indutor formado pela carcaça,sapatas polares e pelas bobinas de campo.
  33. 33. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 35As sapatas e as bobinas de campo podem ser 2, 4, 6 ou mais,de acordo com o número de pólos da máquina. Compõe-se deum induzido formado por um pacote de chapas circulares deferro-silício isoladas, com ranhuras na sua periferia onde sãoalojadas as bobinas com as pontas terminais devidamenteligadas as lâminas do coletor.Numa das tampas, tem-se o porta-escovas fixo através debuchas isolantes, onde são colocadas as escovas que ficamapoiadas sobre o coletor, exatamente naquelas lâminas queestão com as bobinas sem produzir a f.e.m.Abaixo uma vista ampliada do porta-escova de carvãoespecialmente fabricado para esse fim.Quanto à ligação do indutor, os geradores classificam-se em:1. Excitação separada (Independente)2. Auto- excitação, sendo sub-divididas em:a) série b) paralelo c) mistaExcitação separada (independente)
  34. 34. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST36 Companhia Siderúrgica de TubarãoNa excitação separada a corrente que circula pelo sistemaindutor é procedente de uma fonte exterior, enquanto que naoutra a corrente vem da própria máquina.A auto-excitação é possível tendo em vista a presença domagnetismo remanescente. A rotação do induzido no interiordesse pequeno campo faz nascer uma corrente induzidabastante fraca. Esta, circulando pelo indutor, reforça o campomagnético, o que torna a corrente mais intensa. A corrente vaiaumentando pouco a pouco, e em alguns segundos a máquinafornece a tensão nominal.As indicações gerais de placa do dínamo são:• Potência nominal em Watts;• Tensão nominal em Volts;• Corrente nominal, em Ampères;• Tipo de serviço;• Tipo de excitação.Com um reostato colocado em série com o indutor pode-sevariar a tensão do gerador, para valores inferiores ao valormáximo obtido, quando ligado diretamente.Liga-se: 1 - A1 - L1A2 - F2 - L2O gerador de corrente contínua permite a sua reversibilidade,isto é, pode funcionar como motor desde que na alimentaçãodas bobinas de campo, se tenha o cuidade de não inverter osentido da corrente para não perder o magnetismoremanescente.
  35. 35. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 37Motor de Corrente ContínuaPrincípio de FuncionamentoNum motor de c.c., tanto o indutor como o induzido sãoalimentados por corrente contínua.O motor de corrente contínua se compõe dos mesmoselementos ou órgãos constituintes dos geradores de correntecontínua (dínamo); isto é, do ponto de vista de construçãonenhuma diferença existe entre o dínamo e o motor. As ligaçõesentre o campo indutor e o induzido também são as mesmas.O campo magnético, originado nas bobinas do induzido, pelapassagem da corrente elétrica, deforma o fluxo indutor dandolugar a forças que obrigam os condutores a se deslocarem nosentido que há menor número de linhas de força.ColetorNuma das extremidades do eixo do motor e isolado dele, acha-se o coletor sobre o qual apoiam-se as escovas. O coletor éconstituído por lâminas de cobre isoladas entre si. Os extremosdas bobinas do induzido são ligados às lâminas do coletor.ConjugadoTambém chamado “par motor”, é o momento da força que seexerce tangencialmente à polia do motor em relação ao seueixo.O par motor, pela ação eletromagnética, é diretamenteproporcional ao fluxo indutor e à corrente que circula peloinduzido.
  36. 36. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST38 Companhia Siderúrgica de TubarãoSendo:C = K x ϕ x I;C = conjugado em metroquilograma;K = constante de proporcionalidade que depende dos fatores;ϕ = fluxo indutor em maxwell;I = intensidade da corrente em ampères.Força contra-eletromotrizOs condutores do induzido ao entrarem em rotação cortam ofluxo indutor. Pelo princípio de Faraday nasce nos condutoresuma f.e.m. induzida cujo sentido, dado pela Lei de Lenz, (aplica-se a regra do saca-rolha), é inverso ao da tensão aplicada nomotor. A tensão induzida nos condutores recebe o nome deforça contra-eletromotriz. (f.c.e.m.) por se opor a tensãoaplicada ao rotor.O valor da f.c.e.m. é calculada pela expressão:E =x n x Z60 x 10pa8ϕxSendo:E = força contra-eletromotriz, em volts;n = velocidade angular em r.p.m.;Z = número de condutores eficazes;p = número de pólos;a = pares de ramais internos que dependem do tipo de enrolamento.É evidente que no início da marcha, devido à pouca velocidadeda máquina a f.c.e.m. é baixa, subindo gradativamente até onormal, quando o motor atinge a velocidade de regime. Deve-senotar que o valor da f.c.e.m. deve ser inferior ao da tensãoaplicada ao motor.Como a tensão aplicada às escovas do induzido e a f.c.e.m. sãoopostas, resulta que a tensão na armadura ou induzido é dadapela diferença das duas ou seja:u = U - ESendo:
  37. 37. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 39u = queda de tensão na armadura, em volts;U = tensão aplicada às escovas do induzido, em volts;E = força contra-eletromotriz, em volts.A corrente do induzidoExpressa pela Lei de Ohm, será:I =urU - Er=Onde:r = é a resistência do induzido.Esta fórmula nos mostra que no início de marcha, quando aforça contra-eletromotriz, é baixa a corrente atingiria um grandevalor uma vez que a resistência interna do induzido é pequena.Por isso para limitarmos a corrente de partida são utilizadosreostatos de arranque, colocados em série com o induzido.Velocidade do motorDa expressão de força-eletromotriz podemos fazerconsiderações sobre a velocidade do motor.E =x n x Z x p60 x 10 x a8ϕdonde: n =a x E x 10 x 60p x x Z8ϕPorém, na corrente do induzido vimos que I =U - Erdonde: E = U - ( I x r )Substituindo E na equação, resulta:( )( )n =U - I x r x apϕ x Z xx 108x 60
  38. 38. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST40 Companhia Siderúrgica de TubarãoNuma primeira aproximação supõem-se invariável a tensãoaplicada U, e despreza-se a queda da tensão na armaduraI x r = u; Z, p e a são constantes. A velocidade dependerá entãosó do fluxo, sendo inversamente proporcional ao seu valor.Normalmente os motores estão providos de um reostato decampo, em série com o indutor, a fim de regular o fluxomagnético, ajustando-se assim o valor da velocidade ao pontodesejado. Há motores em que a velocidade é regulada variando-se as espiras do campo.Reação do induzidoAlém do campo magnético indutor há o campo criado pelacorrente do induzido. Estes fluxos estão defasados de 90º.O fluxo total é dado pela soma geométrica destes dois campos,com nova direção. Há portanto uma distorção de fluxo.A linha neutra onde devem se apoiar as escovas, determinadopela perpendicular ao fluxo resultante, está situada, com relaçãoa velocidade, atrás da linha neutra teórica, normal ao fluxo doindutor.A velocidade neutra é determinada onde a f.c.e.m. é nula, isto é,os pontos onde os condutores não cortam linhas de força por sedeslocarem paralelamente a elas.
  39. 39. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 41Tipos de Motores de Corrente ContínuaO campo e o induzido dos motores de c.c. podem serconectados de três maneiras distintas, dando origem a três tiposde excitação:1. Motor com excitação série;2. Motor com excitação paralela;3. Motor com excitação mista.A tensão U aplicada às escovas, se divide em duas partes; umaparte dela é anulada pela f.c.e.m E , enquanto a outra u = U - Enos dá a queda de tensão nos condutores do induzido. Apesarda tensão aplicada no induzido ser U, a tensão que impulsiona acorrente nos condutores será u.Por esse motivo nos esquemas aplicativos aqui considerados,mostramos um resistor fictício que provoca uma queda E (querepresenta a f.c.e.m) ligado em série com o resistor querepresenta o enrolamento do induzido e produz a queda u,ambos os resistores representarão o induzido ao qual se aplicaa tensão U nas suas escovas.Motor com excitação sérieNeste tipo de motor o induzido e o campo são ligados em série,portanto toda a corrente do induzido circula também pelocampo. Esquematicamente à máquina série é assimrepresentada:Sendo:u = queda de tensão no induzido;E = f.c.e.m (aplicada a resistência fictícia);U = tensão aplicada às escovas;ucs = queda de tensão no campo série;uL = tensão da linha aplicada no motor.O par motor é dada pela expressão C = K x φ x I . Como nestetipo de motor o fluxo depende diretamente da corrente doinduzido, pode-se afirmar que o conjugado varia diretamentecom o quadrado da corrente C = Kl2. O motor série possuiportanto um grande conjugado inicial.
  40. 40. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST42 Companhia Siderúrgica de TubarãoA velocidade do motor é dada pela expressão:( )n = KU - I x rφDesprezando a queda I x r e se a tensão for invariável, resultaque o numerador permanece constante. O denominador,formado pelo fluxo, varia com a carga. Com o crescer da cargaaumenta o fluxo e a velocidade baixa, por outro lado, se a cargabaixa decresce o fluxo e sobe a velocidade. Para este tipo demotor deve-se ter o cuidado de não deixar a carga baixardemasiadamente, pois sendo o fluxo muito pequeno, há o perigoda máquina disparar com desastrosas conseqüências para osmancais e o induzido.Quando a carga for constante e necessita-se regular avelocidade o campo série que possui diversas derivações e quepermite variar o número de espiras controlando-se assim, ofluxo. Há ainda outros processos para controlar a velocidade deum motor série.O rendimento do motor série, como também do paralelo e misto,cresce rapidamente no início, alcança seu máximoaproximadamente com 2 da carga nominal para depois baixar.O rendimento alcança sua máximo valor quando as perdas joulese eqüivalem às perdas por atrito e no ferro. Os motores comexcitação série são usados onde se exige grande conjugadoinicial: tração elétrica, gruas, pontes rolantes, guinchos, etc.Os motores série de pequena potência que possuem o campolaminado servem para funcionar com C.A. e são chamados demotores universais. Dispensam reostatos de arranque.
  41. 41. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 43Motor de excitação paraleloNeste tipo de motor o campo e o induzido são ligados emderivação, a corrente da linha bifurca-se passando parte pelocampo e o restante pelo induzido.A corrente do campo independente da corrente do induzido.Esta por sua vez, é uma função da carga.Esquematicamente o motor com excitação paralelo érepresentado como mostra-se abaixo:A fórmula do par motor, como já vimos, é: C = K x φ x I.O fluxo é invariável pois, como dissemos acima, a corrente docampo independe, praticamente da carga, resulta que o parmotor é diretamente proporcional à corrente, C = K x I.A velocidade( )n = KU - r x Iφé praticamente constantecom a variação da carga. O numerador, pelas mesmas razões,vistas no motor série, permanece invariável. O fluxo tambémnão varia por ser independente da carga.Quando for necessário variar a velocidade do motor derivação,adiciona-se um reostato em série com o campo; manobrando-seo reostato consegue-se ajustar a corrente do campo queproporciona um fluxo adequado à velocidade desejada.
  42. 42. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST44 Companhia Siderúrgica de TubarãoOs motores com excitação paralelo são usados onde se requerpequeno par motor inicial e uma velocidade praticamenteconstante, como nos ventiladores, bombas centrífugas,máquinas ferramentas, etc.Motor com excitação mistaEste tipo de motor possui dois campos: um em série e o outroem paralelo com o induzido.Esquematicamente a máquina com excitação mista pode serrepresentada por:O par motor e a velocidade são valores intermediários aosmotores séries e paralelo. Quando se necessita controlar avelocidade age-se sobre o campo paralelo através do reostato.Os motores mistos são usados em máquinas que necessita ummoderado par motor inicial. Por exemplo: guindastes.Instalações de Motores de Corrente ContínuaMotor com excitação em derivação
  43. 43. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 45O diagrama mostra a maneira mais simples de ligar um motorderivação com reostato de arranque (Ra) e com o reostato deregulação de campo (Rc) que serve também para ajustar arotação nominal do motor, ou variá-la dentro de certos limitespróximos à nominal.Ao se ligar a chave de faca, o cursor do reostato de arranque(Ra) deverá estar apoiado sobre o contato nº 1 ficando oinduzido (i) desligado. O reostato e campo (Rc) deverá ficar como cursor entre “a” e “b” ou um pouco mais próximo de “a”, paraque o campo (c) tenha um fluxo mais forte ao se dar o arranquedo motor. Isto se dará na passagem do cursor do reostato “Ra”para o contato nº 2. Espera-se o induzido acelerar egradativamente vai-se retirando a resistência “Ra” até chegar noúltimo contato “n”.Para aumentar a velocidade do motor move-se o cursor de “Rc”lentamente para o lado de “b” diminuindo “Ic” e o fluxo do campoC, com isto o induzido terá que aumentar a sua velocidade paraalcançar um valor de f.c.e.m. próxima da tensão aplicada.Para diminuir a velocidade do motor move-se o cursor para olado de “a” aumentando Ic e o fluxo do campo (c), com isto oinduzido terá que diminuir a sua velocidade, para que o valor desua f.c.e.m. fique abaixo e próximo ao valor da tensão aplicada.Motor com excitação em sérieNo motor de excitação em série, a corrente absorvida peloinduzido produz também o fluxo magnético indutor.Este tipo de motor é ligado conforme o diagrama abaixo.
  44. 44. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST46 Companhia Siderúrgica de TubarãoNo arranque o valor da corrente (I) é elevado e porconseqüência o fluxo magnético também será elevado, assim oconjugado desta máquina resulta proporcional ao quadrado dacorrente, adquirindo valores elevados, concluindo-se daí que omotor série é indicado nos casos em que o mesmo devearrancar com carga.No funcionamento à vazio a torção resistente é muito pequena eem conseqüência, a sua corrente e o fluxo magnético tambémsão pequenos, podendo a rotação alcançar valoreselevadíssimos, para produzir a f.c.e.m. capaz de se aproximardo valor da tensão aplicada.O motor série funcionando à vazio, a única oposição ao seumovimento é constituída pela torção resistente devido às perdase aos atritos, que nos motores pequenos pode limitar a suavelocidade, impedindo que esta alcance valores destrutivos, nãoacontecendo o mesmo com as máquinas grandes.Motor com excitação mistaEste tipo de motor de corrente contínua, permite aproveitar asvantagens dos motores de excitação em derivação e em série.Estas vantagens consistem na velocidade constante do motorderivação, reunida com um grande conjugado no arranque domotor série.O diagrama abaixo, mostra como são ligados os componentesnecessários para o arranque e para o ajuste de velocidadedeste tipo de motor.Com a presença do campo derivação não há possibilidade dedisparo, mesmo quando a carga é pequena ou ausente.
  45. 45. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 47Defeito nas Ligações dos Motores de CorrenteContínuaIntroduçãoComo nas máquinas de CA, trataremos, nesta informação,apenas dos defeitos externos mais freqüentes nos motores deCC.O motor não arrancaInterrupção nas linhas ou falta de tensãoCom o auxílio de um multiteste pode ser verificado o ponto falhoda instalação, como fusível interrompido, maus contatos, fiointerrompido, defeito nos reostatos etc.As anomalias são de fácil reparação, salvo a falta de tensão quedepende da rede de distribuição externa.Erro de ligação do reostatoCom um esquema, verificar as ligações e corrigir as conexões.Aquecimento anormalVerificar a corrente do campo. Se for excessiva, reduzir aexcitação.Faiscamento das escovasExcesso de cargaA sobrecarga provoca um grande faiscamento das escovas.Com um amperímetro se verifica o excesso de corrente. Retirara carga excedente.Excitação baixaA diminuição da excitação, além do valor normal, provocafaiscamento. Manobrar o reostato para o valor da excitação deregime.Aumento de velocidadeO excesso de velocidade pode ser causado, nos motores série,pela falta de carga e, no motor paralelo, pela interrupção docircuito de excitação. Localizar o defeito e reparar.
  46. 46. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST48 Companhia Siderúrgica de TubarãoDefeitos Internos nos Motores de Corrente ContínuaFaiscamento nas EscovasEscovas fora da linha neutraVerificar as escovas e ajustá-las no plano de comutação.Isolamento defeituoso entre escovasDesmontar o porta-escovas, verificar a isolação e polircuidadosamente ao trocar os isolantes que separam as escovasda máquina.Pressão irregular das escovasVerificar o porta-escovas e regular a pressão das escovas.As escovas são responsáveis na maioria das vezes pelofaiscamento que se origina entre elas e o coletor.Caracteriza-se uma boa escova a sua resistência ao desgaste,ao aquecimento e à fricção e sua condutibilidade elétrica. Asmáquinas que trabalham com baixas correntes e tensão nãomuito elevada suportam escovas semiduras de carvão quecontém pouco gravite, são de baixo preço. Para máquinas degrande potência e alta velocidade, a construção será comelevada percentagem de grafite. Seu preço é caro.Em máquinas de grandes correntes e baixa tensão usam-seescovas compostas de uma mistura de carvão e cobrecomprimidos. Há ainda outros tipos de escovas.Mau contato entre escovas e coletorVerificar a superfície de contato das escovas. Colocar sobre ocoletor uma lixa fina e sobre ela apertar as escovas sobpressão. Girar o eixo com a mão, procurando, ajustar asescovas para que toda sua superfície apoie-se sobre o coletor.Coletor sujo ou com superfície irregularO faiscamento neste caso é intermitente. Quando sujo,desengraxa-se com benzina ou dá-se um polimento com lixafina. No caso de ser a superfície rugosa, desmonta-se amáquina e leva-se a um torno para dar-lhe um breve desbaste.Deve-se ter cuidado para que as lâminas do coletor não setornem muito finas. O melhor é retificar com rebolo decarburundum de grãos finos.Enrolamento do induzido com solda defeituosa ou com soldasolta do coletorO faiscamento devido a solda defeituosa provoca umescurecimento nas lâminas correspondentes. Quando as pontasforem dessoldadas aparece em outras duas lâminasconsecutivas, o faiscamento.
  47. 47. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 49Desmonta-se o induzido e faz-se a prova de continuidade. Estase faz enviando-se corrente contínua de baixa tensão naslâminas onde deveriam estar as escovas. A seguir mede-se commili-voltímetro a tensão entre duas lâminas adjacentes e assimpor diante. as leituras devem ser iguais, salvo nas pontasdefeituosas em que a tensão venha a ser diferente do zero.Refazer ou efetuar a solda.Curto circuito no induzidoEste defeito pode ser provocado devido a um aquecimentoexcessivo ou por um isolamento fraco ou defeituoso. O curtocircuito do induzido além do faiscamento provoca um consumode corrente maior que o normal que pode provocar queima doenrolamento. A localização deste defeito se faz com a provaeletromagnética (com o eletroímã). Substituir as bobinasdefeituosas ou se necessário refazer o enrolamento.Enrolamento do induzido ligado à massaCom megôhmetro, verificar se há contato entre condutores emassa. Localizar a bobina defeituosa e refazer o isolamento ousubstituir por outra nova conforme necessidade.Curto circuito no indutor ou dissimetria do fluxoA extra corrente de abertura devido ao fenômeno de autoindução é a maior responsável pelo curto circuito provocado noindutor. O curto circuito nos indutores também pode serprovocado por causas acidentais como umidade, excesso deaquecimento, etc.A dissimetria do fluxo pode ter como origem curto circuito entrealgumas espiras ou desigualdade de espiras nos pólos. Estedefeito é mais acentuado nos motores com o enrolamento doinduzido em paralelo.Verificar o defeito com instrumento adequado e efetuar o reparo.Excesso de velocidadeBobina de campo interrompida. Localizar o defeito e reparar.Mica salienteProvoca falta de corrente contínua entre coletor e escovasprovocando além de faiscamento funcionamento ruidoso.Rebaixar a mica.Aquecimento AnormalMancais ou rolamentos gastos.Verificar a folga nos mancais e rolamentos e efetuar reparo outroca.
  48. 48. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST50 Companhia Siderúrgica de TubarãoDefeitos da lubrificaçãoVerificar os mancais e reparar caso haja excesso ou falta delubrificação.Defeito de ventilaçãoVerificar o funcionamento da ventilação e efetuar reparo.Umidade ou óleo nos enrolamentosUmidade ou óleo nos enrolamentos baixam a resistência deisolamento, provocando aquecimento anormal na máquina.Quando esta fica depositada em lugar pouco arejado e úmido osenrolamentos adquirem umidade. É bom efetuar um teste deisolação antes de colocarmos a máquina em funcionamento.No caso do óleo lubrificante escorregar dos mancais,penetrando nos enrolamentos; é necessário efetuarmos umteste de isolação pois tanto a umidade como o óleo lubrificanteestragam o verniz dos enrolamentos. Para repararmos estesinconvenientes é necessário colocarmos a máquina em estufa,tendo o cuidado de retirar as partes que podem se danificar coma temperatura que vai aproximadamente a 100ºC.Em, alguns casos torna-se necessário aplicar nova camada deverniz.Curto circuito no induzidoContato entre lâminas ou entre elas e a massa provocada pelafalta ou má isolação ou ainda por material condutor interpostoprovocando elevado aquecimento em todo o enrolamento.Também espiras em curto circuito podem ser a causa doaquecimento. Verificar o defeito com instrumento adequado eefetuar reparo.Curto circuito nos enrolamentos do campoum curto circuito mesmo pequeno, no enrolamento do campoprovoca aumento da corrente de excitação. Com instrumentoadequado localizar defeito e reparar.Motor Não ArrancaMancais ou enrolamento gastosA folga existente nas partes que suportam o eixo do motorprovoca atração do induzido contra as expansões. Verificar odefeito e reparar.Interrupção ou curto circuito no induzido ou no indutorCom instrumento adequado localizar defeito e reparar.
  49. 49. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 51TransformadorPrincípio de FuncionamentoO transformador é um dispositivo que permite elevar ou abaixaros valores de tensão ou corrente em um circuito de CA.A grande maioria dos equipamentos eletrônicos empregatransformadores, seja como elevador ou abaixador de tensões.Quando uma bobina é conectada a uma fonte de CA surge umcampo magnético variável ao seu redor.Aproximando-se outra bobina à primeira o campo magnéticovariável gerado na primeira bobina “corta” as espiras dasegunda bobina.
  50. 50. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST52 Companhia Siderúrgica de TubarãoComo conseqüência da variação de campo magnético sobresuas espiras surge na segunda bobina uma tensão induzida.A bobina na qual se aplica a tensão CA é denominada deprimário do transformador e a bobina onde surge a tensãoinduzida é denominada de secundário do transformador.É importante observar que as bobinas primária e secundária sãoeletricamente isoladas entre si. A transferência de energia deuma para a outra se dá exclusivamente através das linhas deforça magnéticas.A tensão induzida no secundário de um transformador éproporcional ao número de linhas magnéticas que corta abobina secundária.Por esta razão, o primário e o secundário de um transformadorsão montados sobre um núcleo de material ferromagnético.
  51. 51. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 53O núcleo diminui a dispersão do campo magnético, fazendo comque o secundário seja cortado pelo maior número de linhasmagnéticas possível, obtendo uma melhor transferência deenergia entre primário e secundário. As figuras abaixo ilustram oefeito provocado pela colocação do núcleo no transformador.Com a inclusão do núcleo o aproveitamento do fluxo magnéticogerado no primário é maior. Entretanto, surge um inconveniente:o ferro maciço sofre grande aquecimento com a passagem dofluxo magnético.Para diminuir este aquecimento utiliza-se ferro silicoso laminadopara a construção do núcleo.Com a laminação do ferro se reduzem as “correntes parasitas”responsáveis pelo aquecimento do núcleo.A laminação não elimina o aquecimento, mas reduzsensivelmente em relação ao ferro maciço.A figura abaixo mostra os símbolos empregados pararepresentar o transformador, segundo a norma ABNT.
  52. 52. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST54 Companhia Siderúrgica de TubarãoOs traços colocados no símbolo entre as bobinas do primário esecundário, indicam o núcleo de ferro laminado. O núcleo deferro é empregado em transformadores que funcionam embaixas freqüências (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz).Transformadores que funcionam em freqüências mais altas(KHz) geralmente são montados em núcleo de FERRITE. Afigura abaixo mostra o símbolo de um transformador com núcleode ferrite.Transformadores com mais de um secundárioÉ possível construir transformadores com mais de umsecundário, de forma a obter diversas tensões diferentes.Estes tipos de transformadores são muito utilizados emequipamentos eletrônicos.
  53. 53. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 55Relação de TransformaçãoA aplicação de uma tensão CA ao primário de um transformadorresulta no aparecimento de uma tensão induzida no seusecundário.Aumentando-se a tensão aplicada ao primário, a tensãoinduzida no secundário aumenta na mesma proporção.Verifica-se através dos exemplos das figuras acima que, notransformador tomado com exemplo; a tensão do secundário ésempre a metade da tensão aplicada no primário.A relação entre as tensões no primário e secundário dependefundamentalmente da relação entre o número de espiras noprimário e secundário.Num transformador com primário de 100 espiras e secundáriode 200 espiras a tensão no secundário será o dobro da tensãono primário.
  54. 54. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST56 Companhia Siderúrgica de TubarãoDenominando-se o número de espiras do primário de NP e dosecundário de NS pode-se escrever:VV20V10VSP= = 2NNSP= 2(lê-se: saem 2 para cada 1 que entra)Verifica-se que o resultado da relação NS/NP é o mesmo darelação VS/VP. Logo, pode-se escrever:VVNNSPSP=Matematicamente pode-se escrever que, para o transformadorusado como exemplo:VVSP= 0 5,Onde:VS = tensão no secundário;VP = tensão no primário.o resultado desta relação (VS/VP) é denominado de relação detransformação.VVSP= Relação de TransformaçãoA relação de transformação expressa a relação entre a tensãoaplicada ao primário e a tensão induzida no secundário.Um transformador pode ser construído de forma a ter qualquerrelação de transformação que se necessite. Por exemplo:Relação deTransformadorTensões3 VS = 3 x VP5,2 VS = 5,2 x VP0,3 VS = 0,3 x VP
  55. 55. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 57Tipos de transformador quanto a relação detransformaçãoQuanto a relação de transformação os transformadores podemser classificados em três grupos:• transformador elevador• transformador abaixador• transformador isoladorTransformador elevadorDenomina-se transformador elevador todo o transformador comuma relação de transformação maior que 1 (NS > NP).Devido ao fato de que o número de espiras do secundário émaior que do primário a tensão do secundário será maior que ado primário.Transformador Elevador NS > NP ⇒ VS > VPA figura abaixo mostra um exemplo de transformador elevador,com relação de transformação de 1,5.Se uma tensão de 100VCA for aplicada ao primário nosecundário será de 150V (100 x 1,5 = 150).Transformador abaixadorÉ todo o transformador com relação de transformação menorque 1 (NS < NP).Neste tipo de transformadores a tensão no secundário é menorque no primário.Transformador Abaixador NS < NP ⇒ VS < VP
  56. 56. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST58 Companhia Siderúrgica de TubarãoA figura abaixo mostra um exemplo de transformador abaixador,com relação de transformação de 0,2.Neste transformador aplicando-se 50 VCA no primário a tensãono secundário será 10 V (50 x 0,2 = 10).Os transformadores abaixadores são os mais utilizados emeletrônica, para abaixar a tensão das redes elétricas domiciliares(110 V, 220 V), para tensões da ordem de 6 V, 12 V e 15 Vnecessárias para os equipamentos.Transformador IsoladorDenomina-se de isolador o transformador que tem uma relaçãode transformação 1 (NS = NP).Como o número de espiras do primário e secundário é igual, atensão no secundário é igual a tensão no primário.Transformador Isolador NS = NP ⇒ VS = VPA figura abaixo mostra um exemplo de transformador isolador.Este tipo de transformador é utilizado para isolar eletricamenteum aparelho da rede elétrica.
  57. 57. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 59Os transformadores isoladores são muito utilizados emlaboratórios de eletrônica para que a tensão presente nasbancadas seja eletricamente isolada da rede.Relação de Potência em TransformadoresO transformador é um dispositivo que permite modificar osvalores de tensão e corrente em um circuito de CA.Em realidade, o transformador recebe uma quantidade deenergia elétrica no primário, transforma em campo magnético econverte novamente em energia elétrica disponível nosecundário.A quantidade de potência absorvida da rede elétrica peloprimário do transformador é denominada de potência doprimário, representada pela notação PP.Admitindo-se que não existam perdas por aquecimento donúcleo, pode-se concluir que toda a potência absorvida noprimário está disponível no secundário.Potência Disponível no Secundário = Potência Absorvida no PrimárioA potência disponível no secundário é denominada de potênciado secundário PS. Se não existem perdas pode-se afirmar:PS = PPA potência do primário depende da tensão aplicada e dacorrente absorvida da rede:Potência do Primário ⇒ PP = VP x IP
  58. 58. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST60 Companhia Siderúrgica de TubarãoA potência do secundário é produto da tensão e corrente nosecundário:Potência do Secundário ⇒ PS = VS x ISConsiderando o transformador como ideal pode-se, entãoescrever: PS = PPVS x IS = VP x IP ⇐⇐⇐⇐Esta equação permite que se determine um valor dotransformador se os outros três forem conhecidos.A seguir estão colocados dois exemplos de aplicação daequação.Exemplo 1Um transformador abaixador de 110 V para 6 V deveráalimentar no seu secundário uma carga que absorve umacorrente de 4,5 A. Qual será a corrente no primário?VP x IP = VS x IS ⇒ I =V x IVPS SPI =6 V x 4,5 AVI =27 W110 VI = 0,24 AP P P110Relação de potências notransformador
  59. 59. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 61Exemplo 2Um transformador elevador de 110 V para 600V absorve, noprimário, uma corrente de 0,5 A. Que corrente está sendosolicitada no secundário?VP = 110 VVS = 600 VIP = 0,5 AIS = ?VP x IP = VS x IS ⇒ I =V x IVSP PSI =110 V x 0,5 AVI =55 W600 VI = 91,67 mAS S S600Potência em transformadores com mais de umsecundárioQuando um transformador tem apenas um secundário apotência absorvida pelo primário é a mesma fornecida nosecundário (considerando que não existem perdas poraquecimento).Quando existe mais de um secundário, a potência absorvida darede pelo primário é a soma das potências fornecidas em todosos secundários.
  60. 60. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST62 Companhia Siderúrgica de TubarãoA potência absorvida da rede pelo primário é a soma daspotências de todos os secundários.Matematicamente pode-se escrever:PP = PS1 + PS2 + . . . . . + PSnOnde:PP = potência absorvida pelo primário;PS1 = potência fornecida pelo secundário 1;PS2 = potência fornecida pelo secundário 2;PSn = potência fornecida pelo secundário n.Esta equação pode ser reescrita usando os valores de tensão ecorrente no transformador.VP = IP = (VS1 x IS1) + (VS2 x IS2) + . . . . + (VSn x Isn)Onde:VP e IP = tensão e corrente no primárioVS1 e IS1 = tensão e corrente no secundário 1VS2 e IS2 = tensão e corrente no secundário 2VSn e ISn = tensão e corrente no secundário n.
  61. 61. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 63Transformador TrifásicoOs transformadores trifásicos tem as mesmas funções que osmonofásicos, ou seja, abaixar e elevar a tensão. Mas trabalhamcom três fases, ao invés de apenas uma como os monofásicos.Enquanto o transformador de seu televisor tem a função dereduzir 220 volts para 110 volts, ou estabilizar a tensão, otransformador que você vê nos postes tem por finalidade adistribuição da energia elétrica para os consumidores. Existemvários tipos de transformadores trifásicos de força.Existem transformadores de grande potência e alta tensão.Você poderá ver transformadores de força de grande potência ealta tensão nas subestações.Nas subestações, os transformadores não tem a mesmafinalidade que os pequenos transformadores domésticos. Elessão distribuídos e tem maiores capacidades.Mas tem, basicamente, o mesmo princípio de funcionamento eexecutam o mesmo trabalho: transforma tensões.Transformar, por exemplo, 120 KV em 13,8 KV.Os enrolamentos do transformador trifásico nada mais é queuma associação de três enrolamentos monofásicos.O núcleo dos transformadores trifásicos é constituído de chapassiliciosas a exemplo dos monofásicos.
  62. 62. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST64 Companhia Siderúrgica de TubarãoPossuem três colunas.Cada coluna servirá de núcleo para uma fase, como se cadacoluna fosse um transformador monofásico.Então em cada coluna você terá duas bobinas, uma primária eoutra secundária.Portanto, o transformador trifásico tem, no mínimo seis bobinas:três primárias e três secundárias.Veja a figura onde as seis bobinas estão montadas no núcleo.O conjunto é colocado em um recipiente próprio, denominadotanque.
  63. 63. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 65Fora do tanque, existem seis terminais: três para entrada darede trifásica e três para a saída.Note que, no lado da tensão mais elevada, os terminais sãopróprios para alta tensão: tem muitas “saias” e são bem maislongos.O isolador para a tensões mais baixa é bem menor emcomprimento, tem menos “saias” e os seus terminais (parafusosde fixação do condutor) tem maior diâmetro, pois a corrente,nesses terminais, é bem maior que a existente no lado de altatensão.As bobinas das três fases (fases 1, 2 e 3) devem serexatamente iguais.Nos transformadores de alta tensão, o enrolamento de altatensão fica do lado externo, para facilitar a isolação.Vejamos algumas particularidades do transformador trifásico.• O transformador trifásico difere do transformador monofásicona construção do núcleo e na disposição das bobinas dasfases.• Cada fase funciona independentemente das outras duasfases. É exatamente como se fossem três transformadoresmonofásicos num só. Tanto que, numa instalação, trêstransformadores monofásicos, exatamente iguais, podemsubstituir um transformador trifásico.• Os primários e secundários são isolados entre si, como nostransformadores monofásicos.• O transformador trifásico pode alimentar cargas monofásicase trifásicas.
  64. 64. Espírito Santo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________CST66 Companhia Siderúrgica de TubarãoAcessórios do TransformadorAcessórios Normais1- Bucha TS 15 ou 25 KV 15- Bujão para drenagem de óleo2- Bucha TI e neutra 1,2 KV 16- Dispositivo para amostra de óleo3- Secador de ar 17- Indicador de nível de óleo4- Janela de inspeção 18- Bujão para drenagem e retirada de amostra do óleo5- Olhal de suspensão 19- Válvula para drenagem e ligação do filtro-prensa6- Suspensão da parte extraível (interna) 20- Tubo de encher7- Olhal de tração 21- Tubo para ligação do filtro-prensa8- Apoio para macaco 22- Bujão para drenagem do conservador9- Suporte para ganchos 23- Radiadores11- Rodas bidirecionais 24- Bolsa para termômetro12- Fixação de tampa 25- Previsão para relé Buchholz13- Mudança de derivações (interna) 26- Terminal de aterramento14- Acionamento do comutador 27- Placa de identificaçãoAcessórios Opcionais28- Relé Buchholz 30- Indicador magnético do nível de óleo29- Termômetro com contatos

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