1. Máquinas de indução monofásicas
Gil Marques
2005
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Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005
Conteúdo
• Introdução
• Constituição
• Princípio de funcionamento
• Circuito equivalente
• Características
• Métodos de arranque
– Condensador de arranque
– Enrolamento de arranque simples
– Espira de sombra
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2. Introdução
• O motor de indução monofásico é o motor
mais usado em aplicações domésticas como
frigoríficos, máquinas de lavar, relógios,
compressores, bombas, etc.
• A potência vai até 10 HP
• Acima de 1HP têm menor binário de
arranque, são mais caros e mais ruidosos
que os motores trifásicos
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Introdução (cont.)
• Tem dois enrolamentos no estator colocados
perpendicularmente
– Um é o principal
– O outro é o auxiliar ou de arranque
• Consoante o tipo de arranque tem
designações diferentes e características e
aplicações diferentes
• É difícil obter correntes desfasadas de 90º a
partir de uma fonte monofásica
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3. Constituição:
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Constituição do estator
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4. Constituição do rotor
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Constituição
• É na realidade um motor bifásico
Estator com ferro
Cavas com os
laminado enrolamentos
Rotor com
ferro
Enrolamento laminado
principal +
+ Barras
_
_ Anel que curto-
Enrolamento de circuita as barras
arranque
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5. Princípio de funcionamento
• O enrolamento principal monofásico produz
um campo pulsante
• Matematicamente o campo pulsante pode
ser decomposto em dois campos girantes
rodando em oposição
• A interacção entre estes campos e as
correntes induzidas no rotor produzem
binários opostos
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Decomposição do campo pulsante
Fluxo do enrolamento principal
-ωt +ωt
Enrolamento
princital
Enrolamento de
arranque
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6. Escorregamentos
N sin − N N
s pos = s = = 1−
N sin N sin
N sin + N N
sneg = = 1+ = 2−s
N sin N sin
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Circuito equivalente
Ista Xsta/2 Rsta/2 Xrot/2 Rrot/2
Campo girante Ipos
R c/2 Xm/2 Rrot(1-spos)/(2spos)
positivo
Vsta
Xsta/2 Rsta/2 Xrot/2 Rrot/2
Campo girante I neg
negativo
R c/2 Xm/2 Rrot(1-sneg)/(2sneg)
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7. Expresões
– Potência de entrada:
S in = Vsta I *
sta
– Potência de saída:
2 Rrot 1 − s pos 2 Rrot 1 − s neg
Pdev = I pos + I neg
2 s pos 2 s neg
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8. Binário versus velocidade
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Potência de entrada Ps e de saída Pm
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9. Binário versus velocidade
1.6
1.4
1.2
1
Mem [Nm]
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0 50 100 150 200 250 300
wm [rad/s]
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Potência de entrada e de saída
2500
2000 Ps
Ps e Pm [W]
1500
1000
500
Pm
0
0 50 100 150 200 250 300
wm [rad/s]
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10. • Nas condições de circuito monofásico o
motor não arrancará.
• Se o motor for accionado para fora da
velocidade nula ele arrancará no sentido da
velocidade inicial
• Para que o motor possa arrancar é
necessário dispor de um circuito auxiliar
disposto a 90º no espaço em relação ao
principal e alimentado por uma corrente
também desfasada de 90º no tempo
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Métodos de arranque
• A diferença de fase é obtida através de:
– uma resistência,
– uma indutancia, ou
– Um condensador
Em série com o enrolamento de arranque.
• O mais vulgar é usar um condensador em
série com o enrolamento de arranque.
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11. Motor de indução monofásico
Quando o motor
alcançar a velocidade Interruptor centrífugo
I
de operação, um
interruptor centrífugo
Enrolamento
de arranque
desliga o circuito do
Enrolamento
enrolamento de V principal
arranque.
C Rotor
Figura: Esquema do motor de indução
monofásico.
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Motor de indução monofásico
• É necessário o interruptor
ncentrífugo porque a I Interruptor centrífugo
maioria dos motores utiliza
um condensador
electrolítico barato que
Enrolamento
de arranque
pode ser percorrido por
correntes alternadas Enrolamento
durante apenas um curto
V principal
espaço de tempo.
• Um condensador
apropriado produz
C Rotor
aproximadamente uma
desfasagem de 90º e Figura: Esquema do motor de
consequentemente um indução monofásico.
grande binário de
arranque.
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12. Motor de indução monofásico
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( )
T sm nm 10
Binário total
N⋅ m
( )
T m nm 8
O enrolamento
N⋅ m auxiliar é
( )
T nm 6 desligado
N⋅ m Binário
4
produzido pelo
T nom
enrolamento
N⋅ m principal
2
Ponto de
funcionamento
0
0 500 1000 1500
nm
rpm
Figura: Característica Binário velocidade de um motor de
indução monofásico pequeno
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Rendimento vs. Carga
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13. Variação do rendimento com a tensão
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Motor de indução monofásico de espira de
sombra tem dois pólos
• O motor
salientes que irão ser
percorridos por fluxos
alternados.
Espira em
CC
• Cada pólo tem uma espira Pólo de
em curto-circuito. som bra
Pólo R otor em Pólo
principal gaiola de principal
esquilo
Pólo de
sombra
Espira em
CC
Enrolamento principal
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14. Motor de indução monofásico de espira de
sombra
Motor de espira
de sombra para
ventilador
doméstico.
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15. Motor de indução monofásico de espira de
sombra
• É um método menos eficiente, mas mais económico e
usa pólos com espira de sombra
• O motor tem dois pólos salientes excitados por fluxos
alternados.
• Cada pólo inclui uma pequena parte que tem uma
espira em curto-circuito. Designa-se esta parte do
pólo por pólo com espira de sombra.
• O enrolamento principal produz um fluxo pulsante
que é ligado com o circuito do rotor.
• O fluxo principal induz uma Fem na espira de
sombra que por sua vez é percorrida por uma
corrente.
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Motor de indução monofásico de espira de
sombra (cont.)
• Esta corrente gera um fluxo que se opõe à variação
do fluxo principal no pólo com a espira de sombra.
• O resultado é que o fluxo na parte com espira de
sombra e na outra parte serão diferentes.
• Tanto a amplitude como o ângulo de fase serão
diferentes.
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16. Funcionamento do motor de espira de
sombra
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Motor de fase auxiliar simples
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Motor com arranque por condensador
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Motor com condensador
permanente
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Motor de dois condensadores um para o
arranque e o outro permanente
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Característica do motor de bobina de sombra
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