Esta apresentação faz parte de um curso de diagnóstico de motores elétricos constituído pelas seguintes apresentações: 01 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Controlo de Condição - uma perspetiva 02 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Princípio de Funcionamento 03 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Modos de Falha 04 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Frequência das vibrações 05 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Tipos de anomalias elétricas e suas vibrações 06 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Tipos de anomalias mecânicas e suas vibrações 07 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Pata coxa 08 Diagnóstico de Motores Eléctricos - A Análise de Corrente 09 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Medição de tensão no Veio 10 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Medição de Temperatura 11 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Vibrações em motores DC O motor eléctrico de indução trifásico é o accionamento mais comum e uma avaria imprevista neste tipo de máquinas pode ter consequências económicas muito gravosas. Este facto leva a que hoje seja frequente a utilização da manutenção preventiva com base no tempo como aproximação à conservação destas máquinas. Sendo o MTBF deste tipo de máquina de oito anos na indústria petroquímica (para um funcionamento de 8760 horas/por ano) é comum utilizarem-se intervalos bastante mais curtos. Todavia também já são comuns as instalações onde a manutenção preventiva só é efectuada com base no conhecimento da condição de funcionamento da máquina. Esta última aproximação, decorrente de necessidades económicas e inserida também nas modernas filosofias de manutenção, resulta também do facto dos gestores de manutenção das instalações onde esta abordagem se pratica, se sentirem à vontade com as técnicas de controlo de condição mais comuns.

1. Principio de funcionamento do motor de
indução
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Diagnóstico de Motores Eléctricos 2

2. Índice
•Conceitos de Magnetismo
•O motor eléctrico
•Partes constituintes
•Modo de funcionamento
•Tipos de Motores

3. O íman
Polos
Atracção

4. O íman
Polos
AtracçãoRepulsão

5. O íman
Atracção
FERRO

6. O ELECTROIMAN
FERRO

7. O ELECTROIMAN
BOBINE EM TORNO DO NUCLEO DE FERRO

8. O ELECTROIMAN
+ -
N S
Quando se liga os fios a uma alimentação
eléctrica gera-se uma campo electomagnético

9. O ELECTROIMAN
SE A DIRECÇÃO DA CORRENTE MUDAR A POLARIDADE INVERTE-SE
-+
N S
+-
NS

10. CONCEITOS DE ELECTROMAGNETISMO
• Campo Magnético criado por uma bobina: Uma bobina é formada por um
condutor enrolado em forma de hélice cilíndrica ou por várias espiras em
serie, muito próximas entre si.
• O campo mágnetico resultante é similar ao de um iman, aparecendo um
polo norte no extremo da bobina por onde saem as linhas de força e um
pólo sul por ontre entra.
•O sentido do campo magnético obtem-se aplicando a regra do sacarolhas,
fazendo-lo girar no sentido da corrente que circule pelas espiras.

11. A corrente alterna muda de fase
50 vezes por segundo
Num íman electromagnético ocorrerá uma mudança
de polaridade 50 vezes por segundo

12. CORRENTE ELÉCTRICA TRIFÁSICA
-100,00%
-80,00%
-60,00%
-40,00%
-20,00%
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
0 90 180 270 360
ANGULO DE FASE
CORRENTE
Fase A Fase B Fase C
A corrente trifásica

13. INDUÇÃO MAGNÉTICA
•Um circuito eléctrico (espira) submetido a um campo
magnético variável sofre a indução de uma corrente
eléctrica.
•As leis da indução electromagnética conhecem-se como
Faraday e de Lenz.
•Faraday descobrio que quando um fio conductor se move
dentro de um campo magnético e corta as linhas de fluxo
magnético, é induzida nele uma força electromotriz
proporcinal à variação de fluxo.

14. Indução de corrente num condutor
+
-
Movimento de um condutor num campo magnético
>>>>>>>>>>>>>>>>

15. Indução de corrente num condutor
+
-
A direcção da corrente inverte-se se a polaridade se inverter
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

16. Lei de FARADAY
Indução de corrente num condutor
Anel de
fecho
Barras do Rotor
Se dois condutores estiverem
ligados e o rotor rodar no
campo magnético, resulta uma
corrente circular
A direcção da corrente muda
duas vezes por rotação

17. Gerador simples
Anel de
fecho
Barras do Rotor
Se dois condutores estiverem
ligados e o rotor rodar no
campo magnético, resulta uma
corrente circular
A direcção da corrente muda
duas vezes por rotação

18. Índice
•Conceitos de Magnetismo
•O motor eléctrico
•Partes constituintes
•Modo de funcionamento
•Tipos de Motores

19. Tipos de Motores Eléctricos
-Estima-se que de 70 a 80% da energia eléctrica consumida pelo
conjunto de todas as industrias seja transformada em energia
mecânica através de motores eléctricos.

20. Constituição de um Motor
de Indução AC
Um
electroíman
estático
uma
carcaça
um
rotor
montado
em
rolamentos
Ventoinha

21. •Na indústria as categorias mais
utilizadas são:
•Máquinas de indução (CA)
•Máquinas síncronas (CA)
•Máquinas de corrente continua (CC)
O MOTOR ELÉCTRICO

22. Máquinas de Indução
•O funcionamiento baseia-se nas propiedades
magnéticas da corrente eléctrica e na possibilidade
de criar, a partir delas, forças de atracção e repulsão.
•Lei de Faraday: num conductor que se move dentro
de um campo magnético gera-se uma diferença de
potencial nos seus extremos proporcional à
velocidade de deslocamento.

23. Máquinas de Indução
•Caso se tenha um circuito magnético externo, e se
estableça um fluxo mediante bobinas situadas nos polos
inductores.
N
S
V

24. N
S
V
•Na práctica não se move a parte
externa, e é suficiente um circuito
trifásico imóvil alimentado com um
sistema de tensões tambem trifásico.
Desta forma obtem-se um campo
magnético rotativo.
No circuito magnético interno, de forma cilíndrica, existe uma espira curto-
circuitada. Se giramos a parte exterior a uma velocidade ws, constante, gerar-se-
á na espira uma força electromotriz devida à variação do fluxo que fará circular
uma corrente cujo sentido será tal que tente opor-se à variação do fluxo.
A circulação da corrente pela espira, na presença do campo magnético, dará lugar a
um binário motriz que a fará girar no mesmo sentido do campo.
Máquinas de Indução

25. A alimentação de 3 fases produz um campo magnético rotativo
N
s
N
s
Fase A
Fase C
Fase C

26. Estator monofásico
A corrente alterna provoca uma mudança de polaridade a 50 Hz

27. Estator Trifásico
DE DOIS POLOS
A corrente alterna provoca uma mudança de polaridade a 50 Hz
Fase 1 Fase 2
Fase 3

28. Rotor
•A diferença fundamental entre o rotor de um motor de indução e o de um motor
síncrono radica-se em que o campo magnético do rotor no caso do de indução é o
resultado do fluxo de corrente induzida nas barras do rotor. Portanto, o rotor de gaiola
de esquilo num motor de indução não está ligado a nenhuma fonte de alimentação
eléctrica (excitatriz).
• O rotor do motor de indução é formado por uma pilha de placas isoladas entre si,
semelhantes às do estator, mas no interior das suas ranhuras não existem
enrolamentos de fios conductores, mas sim barras, normalmente de aluminio, que
vão de um extremo ao outro do rotor e que estão unidas mecanicamente e
eléctricamente aos anéis de curtocircuito.

29. Anéis de fecho Barras
O rotor é constituído por um núcleo ferromagnético, em segmentos
(ou fundido) no qual se inserem as barras, nas quais são induzidas
correntes provocadas pelo campo magnético gerado no estator.
Rotor Gaiola em Esquilo

30. Rotor (Sícrono)
•O rotor consiste num iman montado num veio que está centrado
no interior do estator e suportado sobre em rolamentos ou
chumaceiras.
•Este iman, no interior do campo magnético giratório do estator,
sofre forças magnéticas induzidas que o fazem girar à mesma
velocidade de rotação do campo magnético do estator.
•Este é o fundamento das máquinas síncronas, onde o iman do rotor
pode ser um iman permanente, mas normalmente será um
electroiman alimentado por corrente continua DC.

31. A folga do entreferro (distância entre o rotor e o estator) é
bastante reduzida, de forma a aumentar a eficiência do motor
O entreferro

32. Força magnética entre rotor e estator
2
2
g
I
KF =
F – força magnética
I – corrente no estator
G - folga do entreferros
K - constante
Em vazio a força magnética é muito fraca !
O principio fundamental do funcionamento de
um motor é o binário de forças induzidas
electromagnéticas.

33. O entreferro
•O elemento que oferece maior resistência ao fluxo magnético é o entreferro.
• Como consequência, é importante que o valor do entreferro seja pequeno
•É também importante que seja constante em toda a circunferência do
estator, para evitar:
• excentricidades magnéticas,
• distorsões de onda,
• vibrações
• aquecimentos.

34. Rotor em Gaiola de Esquilo
•O Rotor de Gaiola de Esquilo, é formado por condutores distribuidos uniformente
pelas ranhuras periféricas, formados por barras de cobre ou aluminio e unidas pelos
anéis de curtocircuito.
Anel de Fecho
Segmentos
do núcleo
Barras
condutoras

35. Estator
• Das duas partes que forman o motor o Estator é a parte fixa, é o inductor e
encontra-se separada do rotor por um espaço conhecido como entreferro.
• Este espaço de ar entre o estator e o rotor é constante em toda a
circunferência.

36. Estator
• O estator compõe-se básicamente de uma série de bobinas
conductoras dispostas no interior de ranhuras de um núcleo de ferro.
• O núcleo de ferro está fortemente fixo à estructura da carcaça do motor
• É formado por uma pilha de placas delgadas (stacks) de material
ferromagnético, isoladas entre si para evitar as perdas por correntes de
Foucault (correntes induzidas no material que reduzem a eficiência do
motor por aquecimento).

37. Bobines constituídas por espiras colocadas em
cavas (ranhuras) feitas num núcleo condutor
Estator

38. Estator
Bobines feitas de enrolamentos individuais de
arame de cobre enrolado
Cada bobine é isolada das outras bobines (esmalte)
Cada espira é isolada das outras espiras (esmalte)

39. O núcleo magnético é feito de segmentos de chapas
magnéticas
Cada segmento é isolada com uma camada de óxido (ou
verniz)
O núcleo magnético tornar-se-á nos pólos do electroíman
estatórico
Estator
•Os materiais magnéticos utilizados para o
núcleo também são condutores
•A tensão induzida produz corrente, que origina
subida de temperatura reduzindo a eficiência.
•O núcleo laminado reduz a circulação de
corrente.
Exemplo de Segmento
do Estator

40. As espiras são agrupadas em 3 circuitos eléctricos
separados (3 fases)
Quando os enrolamentos estão montados , o
conjunto do estator é impregnado com um verniz
Estator

41. Sistemas de Isolamento do Estator
Existem quatro sistemas de isolamento no
estator
Isolamento dos segmentos
Isolamento das espiras
Isolamento das bobines
Verniz de impregnação global

42. Enrolamento Trifásico
•Normalmente, o estator compõe-se de vários bobinados
independentes no interior das ranhuras (slots) do núcleo, e que são
alimentados pela mesma rede eléctrica, fazendo que o núcleo de
ferro do estator se converta num electroiman. A corrente alterna da
rede (50 Hz) induz no estator um campo magnético de polaridade
alternante na razão de 50 vezes por segundo.
2 polos 3.000 RPM
4 polos 1.500 RPM
6 polos 1.000 RPM
8 polos 750 RPM

43. Corte do Motor

44. Arranque do Motor-1
Quando o motor é alimentado.
Origina-se um campo magnético rotativo a partir das bobinas do
estator
Quando o polo norte do estator passa por diante de uma barra do
rotor, induz-se uma corrente na barra. O mesmo está a ocorrer no
polo sul do estator com a barra oposta, induzindo-se uma corrente no
sentido contrário.
O resultado é uma corrente circular no rotor através de uma barra, o
anel de fecho e a outra barra.
Este fluxo circular de corrente através do rotor em torno das laminas
converte o rotor num electroiman.

45. Arranque do Motor - 2
As forças electromagnéticas são máximas quando o rotor está
parado
O campo magnético do rotor tenta alinhar-se magneticamente
com o do estator.
O rotor vai aumentando de velocidade de rotação numa
tentativa de se alinhar com o campo do estator.
A intensidade de corrente no rotor diminui à medida que as
velocidades se aproximam. Também a intensidade do campo
magnético rotativo – o binário diminui.

46. Chega a uma altura em que o binário gerado pela diferença de
velocidades é igual à potência pedida ao motor – a velocidade de
rotação estabiliza.
O rotor nunca consegue alcançar a velocidade de rotação do
campo do estator – é esta diferença de velocidades que gera o
binário ( caso atingisse o binário gerado seria nulo)
Escorregamento
Arranque do Motor – 3
Quando o motor arranca , correntes até 10 vezes o normal
percorrem as três fases.

47. nns s −=
Velocidade de rotação
•Deste modo o motor de indução sempre girará a uma velocidade inferior à do
campo giratório, e dai o nome de assíncrono.
•Velocidade do campo de sincronismo (ns) depende dos seguintes parametros:
ns=120*f/P
f frequência de alimentação (Hz)
P numero de polos inductores
•Denomina-se de deslizamento a diferença entre a velocidade de rotação (n) e a de
sincronismo (ns):

48. Escorregamento
( FE )
Frequência de escorregamento=
= 3000-2800= 200 cpm
EXEMPLO
3000 RPM
N
S
2800

49. Velocidade de Rotação do Campo Electromagnético
50 Hz
Nº. Pares de Pólos
2 pólos – 3000 RPM
4 pólos – 1500 RPM
6 pólos – 1000 RPM
Etc.

50. Motores de Indução
• Os dados de velocidade de rotação do motor que se
indicam na sua placa de especificações referem-se a
condições de plena carga.
• Por exemplo, um motor de 8 polos, 1700 CV e 6000 volt
consumirá 140 amper a plena carga. Caso se reduza a
carga, o consumo diminuirá e o motor aumentará a sua
velocidade ligeiramente por cima da especificada na placa.
Neste tipo de motores a velocidade de rotação varia
sempre em função da carga.

51. Motores de Indução
• Quando um motor arranca desde repouso, a corrente
induzida nas barras do rotor é normalmente 6 vezes maior
que o consumo nominal indicada na placa para plena carga.
•Produzindo grande quantidade de calor,
•Razão pela qual os motores de grande dimensão têm
limitado o número de arranques por hora, a temperatura
máxima de estabilisação entre arranques, ou um sistema
estrela-triângulo temporizado para limitar o consumo no
arranque preservar o motor de um aquecimento excesivo
que danifique o isolamento do estator ou as barras do rotor.

52. Indice
•Conceitos de Magnetismo
•O motor eléctrico
•Partes constituintes
•Modo de funcionamento
•Tipos de Motores

53. Tipos de Rotor
Gaiola de Esquilo Rotor Bobinado
Anel de Fecho
Segmentos
do núcleo
Barras
condutoras
Bobines
Segmentos
do núcleo

54. Rotor Bobinado
• Consiste num cilindro formado por discos paralelos contiguos e isolados, providos
de ranhuras isoladas ao longo da sua superficie exterior sobre os quais se
encontram as espiras ou bobinados fechados por si mesmos.
• O objetivo das espiras, é o de fazer circular através de elas as correntes induzidas,
para criar um campo magnético em sentido contrário ao que é produzido pelo
estator.
• As três fases costumam-se ligar em estrela e os terminais livres ligam-se a três
anéis colectores isolados entre si do veio , sobre os quais deslizam escovas. A
missão destas escovas é unir o bobinado rotórico a um reóstato apropiado.
• O uso destes tipos de motores é menor que os anteriores e utiliza-se
especialmente para motores de grande potência e tamanho, em que a corrente de
arranque rotórica se regula desde o exterior.

55. Rotor Bobinado
• Condições constructivas do bobinado
rotórico relativamente ao estatórico:
•O nº de polos e de fases de ambos os
bobinados tem de ser igual.
•O nº de ranhuras do rotor e do estator
tem de ser distinto a fim de evitar pontos
mortos no arranque do motor.

56. Máquinas SINCRONAS
•A sua velocidade de rotação é constante e uniforme, sendo regulada
pela frequência da corrente de alimentação.
•Utilizam-se no caso de se necessitar grandes potências já que
apresentam maiores rendimentos.
•Aqui a velocidade será: (para 50 Hz)
ns=120.f/P
2 polos 3000
4 polos 1500
6 polos 1000
8 polos 750
10polos 600
12polos 500

57. Máquinas SINCRONAS
•A complexidade apresenta-se ao necessitar de uma corrente contínua que excita
o rotor (inductor), e uma alterna que excita o estator (induzido).
•O campo variável do estator faz girar o rotor a uma velocidade fixa e constante de
sincronismo que depende da frequência da tensão alterna aplicada.
•No caso de que a carga aplicada no seu veio ultrapasse o valor limite, o motor já
não poderia seguir as alternancias da corrente no estator, desacoplando-se, com o
que o rotor poderia imobilizar-se rápidamente. Neste caso, a corrente do induzido
poderia aumentar alcançando valores de intensidade alarmantes.

58. Máquinas de CORRENTE CONTINUA
• Nos motores DC, como o seu nome indica, é necessário aplicar ao induzido uma
corrente continua para produzir movimento, assim como no inductor (no caso em que
seja do tipo de electroiman) conhecendo-se esta última como corrente de excitação.
• Complexidade constructiva - maior fragilidade, pela presença do colector e das escovas.
• O Colector, é o que faz inverter o sentido de circulação de corrente nas bobinas do
rotor.
• As escovas que transportam a corrente externa para o Colector, geram sobretensões e chispas, que
vão degradando o conjunto Colector.

59. Pode ver um artigo sobre este tema neste link
www.DMC.com
https://www.dmc.pt/analise-de-vibracoes-
em-motores-eletricos/

60. OBRIGADO
Esperamos que esta
apresentação tenho
sido interessante