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- 2. INTRODUÇÃO MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICO E MONOFÁSICO MOTORES ELÉTRICOS O QUE É O MOTOR DE INDUÇÃO? Motor de indução é um tipo de motor elétrico que possui dois campos magnéticos girantes. Também conhecido como motor de corrente alternada (AC) ou motor assíncrono trifásico. Esse dispositivo é composto por duas partes que funcionam simultaneamente: um rotor (elemento móvel do motor) e um estator (elemento fixo). IST/SENAI-AC 2
- 4. MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) 4 IST/SENAI-AC CONSTITUIÇÃO Um motor de indução é composto basicamente de duas partes: Estator e Rotor. O espaço entre o estator e o rotor é denominado entreferro. O estator constitui a parte estática e o rotor a parte móvel. O estator é composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente ou de aço silício para reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas (vista frontal) de tal maneira que possam ser alojados enrolamentos, os quais por sua vez, quando em operação, deverão criar um campo magnético no estator. O rotor também é composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente, com o formato também de anel (vista frontal) e com os enrolamentos alojados longitudinalmente.
- 5. MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) TIPOS Existem dois tipos de máquina de indução: Motor de indução trifásico, rotor curto- circuitado (tipo gaiola de esquilo) : No qual o rotor é composto de barras de material condutor que se localizam em volta do conjunto de chapas do rotor, curto-circuitadas por anéis metálicos nas extremidades. Motor de indução trifásico, rotor bobinado: No qual o rotor é composto de enrolamentos distribuídos em torno do conjunto de chapas do rotor. IST/SENAI-AC 5
- 6. MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) CONSTRUÇÃO • O motor de indução é o motor de construção mais simples. Estator e rotor são montados solidários, com um eixo comum aos “anéis” que os compõem. • O estator é constituído de um enrolamento trifásico distribuído uniformemente em torno do corpo da máquina, para que o fluxo magnético resultante da aplicação de tensão no enrolamento do estator produza uma forma de onda especialmente senoidal. • A onda eletromagnética produzida pelo enrolamento é uma função senoidal do espaço e do tempo. IST/SENAI-AC 6
- 7. 7 MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) IST/SENAI-AC A aplicação de tensão alternada nos enrolamentos do estator irá produzir um campo magnético variante no tempo que devido à distribuição uniforme do enrolamento do estator irá gerar um campo magnético resultante girante na velocidade proporcional à frequência da rede trifásica. O fluxo magnético girante no estator atravessará o entreferro e por ser variante no tempo induzirá tensão alternada no enrolamento trifásico do rotor. Como os enrolamentos do rotor estão curto circuitados essa tensão induzida fará com que circule uma corrente pelo enrolamento do rotor o que por consequência ira produzir um fluxo magnético no rotor que tentará se alinhar com o campo magnético girante do estator. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
- 8. 8 MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) IST/SENAI-AC Como o valor das tensões induzidas no rotor no caso de rotor bobinado dependem da relação de espiras entre o rotor e o estator, o estator pode ser considerado como o primário de um transformador e o rotor como seu secundário. Este tipo de motor quando acionado por uma turbina e operando com uma rotação acima da síncrona pode gerar potência ativa e entregá-la ao sistema onde está conectado, passando então a funcionar como gerador.
- 9. MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) • VELOCIDADE DE SINCRONISMO • Velocidade de sincronismo, também chamada de velocidade síncrona, é a velocidade de rotação do campo girante. O valor desta velocidade depende da maneira como estão distribuídas e ligadas as bobinas no estator do motor, bem como a frequência da corrente que circula no enrolamento do mesmo. • É calculada pela seguinte expressão: Ns=(120.f)/P • Onde: • Ns = velocidade do campo girante, em rpm. • f = frequência da rede de alimentação em hertz. • P = número de pólos. IST/SENAI-AC 9
- 10. MOTORES E GERADORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS (MIT) IST/SENAI-AC 10 Escorregamento O escorregamento é definido como a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real do motor, expressa pela fração da velocidade síncrona ou SLIP, é a diferença entre a velocidade do campo girante e a velocidade do rotor, expresso em percentagem. É calculado pela seguinte expressão: S (%) = (Vs-Vr) / Vs Onde: Vs é a velocidade síncrona (Velocidade do C.M.G - Campo Magnético Girante). Vr é a velocidade do rotor. O escorregamento tem influência direta na frequência da força eletromotriz induzida na barra do rotor. No instante da partida, ou seja, quando o rotor está parado, o escorregamento é máximo, ou seja, S=1 e a frequência é igual a da tensão de alimentação. Sabemos que a frequência rotórica depende da velocidade de corte das linhas de força do campo girante, e como o escorregamento é diretamente proporcional a essa velocidade, conclui-se que a frequência rotórica é diretamente proporcional ao escorregamento.
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- 12. MOTORES MONOFÁSICOS Os motores monofásicos de indução operam com tensão entre 220V e 127V, alimentados por uma rede monofásica de energia elétrica. Seus enrolamentos de campo estão diretamente conectados a rede monofásica, esse tipo de motor transforma a energia elétrica consumida rede em energia mecânica. 12 IST/SENAI-AC
- 13. 13 Os motores monofásicos possuem apenas um conjunto de bobinas e são alimentados por uma corrente alternada monofásica. Os motores elétricos são geralmente empregados em locais onde não tem a disponibilidade de uma rede trifásica, ou em cargas nas quais não necessitam de muita potência como por exemplo, ventiladores, furadeiras, impressoras, motores de geladeiras e entre outras aplicações. OS MOTORES MONOFÁSICOS COMO FUNCIONAM OS MOTORES ELÉTRICOS MONOFÁSICOS? Os motores monofásicos apresentam maior dificuldade para serem acionados que os motores trifásicos, pois, os motores monofásicos necessitam apenas de uma fase, apesar de haver uma variação do fluxo magnético entre os enrolamentos de campo e armadura do estator e do rotor da máquina, o fluxo não possui defasagem, já que o mesmo está alinhado com o campo magnético do estator e não gera o campo magnético girante, consequentemente não tem conjugado de partida. Para o motor monofásico gerar energia mecânica, deve haver uma defasagem angular, pois faz surgir o campo magnético girante e esse processo é realizado por alguns métodos, como enrolamentos de fase dividida, motores com capacitor de partida e permanente. IST/SENAI-AC
- 15. 15 IST/SENAI-AC MOTOR DE FASE DIVIDIDA Este tipo de motor possui um enrolamento principal e um auxiliar, ambos com defasagem de 90 graus, o principal serve para partida e regime permanente de trabalho, o enrolamento auxiliar tem utilidade somente na hora de dar a partida, com isso, quando o motor atinge uma determinada rotação o enrolamento auxiliar é desconectado da rede. Como o auxiliar é utilizado somente para dar partida a maquina, caso ocorra o seu não desligamento poderá provocar a queima do motor. O enrolamento auxiliar cria uma defasagem produzindo o torque essencial para iniciar a rotação, rompendo o conjugado de partida e a sua aceleração até se aproximar da velocidade síncrona. Este tipo de motor apresenta um conjugado de partida igual ou um pouco superior que o nominal, o que limita a sua aplicação em potências fracionárias e em cargas que exigem baixo conjugado de partida. É um motor indicado para aplicações específicas, como por exemplo em ventiladores, exaustores, máquinas de escritórios, entre outras.
- 16. 16 IST/SENAI-AC MOTOR DE CAPACITOR DE PARTIDA Este tipo de motor é o mais utilizado e conhecido, ele se parece com o de fase dividida, porém o que diferencia esse modelo é a introdução de um capacitor eletrolítico, ligado em série, como um enrolamento auxiliar para a partida dos motores monofásico. Com a inclusão do capacitor o ângulo de defasagem entre as correntes dos enrolamentos aumenta, com isso, proporcionando elevados conjugados de partida. Quando o motor atinge cerca de 75% a 80% da velocidade síncrona, o circuito auxiliar é desconectado, nesse momento o seu funcionamento é igual a um motor de fase dividida. Este motor monofásico possui um elevado conjugado de partida (entre 200% e 350% do conjugado nominal), o motor de capacitor de partida pode ser utilizado em uma diversidade de aplicações que precisam de um elevado conjugado de partida. Esse tipo motor é fabricado em potências que vão de ¼ cv a 15 cv.
- 17. 17 IST/SENAI-AC MOTOR COM CAPACITOR PERMANENTE Neste tipo de motor, o enrolamento auxiliar e o capacitor ficam energizados durante todo o tempo de funcionamento e não exclusivamente na partida, o capacitor é do tipo eletrostático. O efeito do capacitor é o de proporcionar condições em que o fluxo fique semelhante aos dos motores trifásicos, com isso, aumentando o conjugado máximo, o fator de potência e o rendimento do motor. Esse motor possui um conjugado de partida muito pequeno, cerca de 50% do conjugado de um motor de fase dividida, assim é crucial que haja conhecimento de onde ele será aplicado, é recomendado que este tipo de motor seja utilizado em aplicações com a partida leve. Motores monofásicos com capacitor permanente são normalmente fabricados para potências de 1/50 a 1,5 cv.
- 18. 18 IST/SENAI-AC MOTOR COM DOIS CAPACITORES (PARTIDA + PERMANENTE) O motor com dois capacitores é o modelo mais vantajoso e completo dentre os que foram abordados anteriormente, ele possui uma partida como a do motor de capacitor de partida, com elevados conjugados de partida e funcionamento em regime, igual ao do motor de capacitor permanente, com isso, exibindo um melhor desempenho e rendimento do que os demais motores monofásicos. Contudo, devido ao seu elevado custo de produção, os motores com dois capacitores são encontrados em potencias acima de 1 cv. É muito comum a aplicação desse tipo de motor no meio rural, onde são necessárias potências maiores em instalações monofásicas.
- 19. 19 IST/SENAI-AC DIFERENÇA ENTRE MOTOR MONOFÁSICO E TRIFÁSICO A principal diferença que se pode observar entre um motor monofásico e um motor trifásico, é que no motor trifásico pode induzir um campo magnético girante no rotor sem o auxilio de bobinas auxiliares, pelo fato de ser alimentado por uma rede em três fases defasadas em 120°. Os motores monofásicos são fisicamente maiores quando comparados aos motores trifásicos de mesma potência, isso ocorre devido os motores trifásicos serem alimentados por três fases, com isso, a potência é três vezes maior do que em um circuito monofásico. APLICAÇÕES PARA UM MOTOR MONOFÁSICO Os motores monofásicos são geralmente utilizados em locais onde não há disposição de rede de alimentação trifásica, como por exemplo em residências, zonas rurais, comércios e pequenas indústrias. Por ser um motor que opera em baixas potências, ele é recomendado para equipamentos de pequeno porte como ventiladores, furadeiras elétricas, impressoras entre varias outras.
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- 23. MAGEN SERVIÇOS TÉCNICOS 23
- 47. RESUMO A importância dos comandos elétricos é bem clara, pois é através dos comandos elétricos que são acionadas máquinas elétricas como os motores, que estão presentes em diversos tipos de segmentos industriais. Sem os comandos elétricos, não existiriam as grandes industrias automotivas, agrônomas, têxtil e etc. 47 IST/SENAI-AC
- 48. OBRIGADO ! JOELSON MENDES Coordenador Técnico IST-SENAI-AC 48 IST/SENAI-AC