Sitec Power – Soluções em Energia
MOTORES ELÉTRICOS
Princípios e fundamentos
1
Sitec Power – Soluções em Energia
Classificação
2
Sitec Power – Soluções em Energia
3
Sitec Power – Soluções em Energia
Estator
O estator do motor e também constituido por um núcleo ferromagnético laminado, nas cavas do
qual são colocados os enrolamentos alimentados pela rede de CA.
4
Sitec Power – Soluções em Energia
Classificação dos motores de indução de acordo com seu rotor
• Rotor Gaiola de Esquilo
• Rotor Bobinado
Rotor gaiola de esquilo
O rotor em gaiola de esquilo e constituido por um núcleo de chapas ferromagnéticas, isoladas
entre si, sobre o qual são colocadas barras de alumínio (condutores), dispostas paralelamente
entre si e unidas nas suas extremidades por dois anéis condutores, também em alumínio, que
provocam curto-circuito nos condutores.
As barras condutoras da gaiola são colocadas geralmente com uma certa inclinação para evitar
as trepidações e ruídos pela ação eletromagnética entre os dentes das cavas do estator e do
rotor.
5
Sitec Power – Soluções em Energia
Características Intrínsecas
• Mais robusto;
• Em sua forma mais simples apresenta conjugado de partida relativamente fraco e corrente
de partida ate 10x da IN;
• Para melhorar seu desempenho são equipados com rotores gaiola de barras altas, barras
de cunha ou barras duplas.
6
Sitec Power – Soluções em Energia
Motor com rotor bobinado
Difere do motor de rotor em gaiola apenas quanto ao rotor, constituido por um núcleo
ferromagnético laminado sobre o qual são alojadas as espiras que constituem o enrolamento 3º.
A utilização de reostatos podem melhorar o conjugado de partida e diminuir o pico de corrente de
partida.
O motor de indução com rotor bobinado em geral é utilizado para partir cargas de alta inércia ou
que exijam conjugados de partida elevados, ou ainda, quando o sistema de acionamento requer
partidas suaves.
O rotor é constituído por um núcleo de chapas de aço silício, isoladas entre si, sobre o qual são
alojadas as espiras que constituem o enrolamento. Os terminais livres de cada uma das bobinas
do enrolamento são ligados a anéis coletores e estes são ligados a um reostato constituído por
resistências variáveis cuja função é a de reduzir as correntes de arranque elevadas, no caso de
motores de elevada potência, conseguindo uma partida mais suave.
7
Sitec Power – Soluções em Energia
Rotor em gaiola x Rotor Bobinado
8
Sitec Power – Soluções em Energia
Constituição do motor de indução
Motores de indução monofásicos
Inconvenientes
• Custo mais elevado que um motor 3O de mesma potencia;
• Alcança apenas 60 a 70% da potencia do motor 3º do mesmo tamanho;
• Apresenta rendimento e FP menores;
• Não e possível inverter diretamente o sentido de rotação de motores monofásicos.
Motor monofásico com dois terminais
• Destinado apenas a um valor de tensão;
• Não e possível à inversão do seu sentido de rotação;
9
Sitec Power – Soluções em Energia
• Exemplo: motores de pequenas bombas d´agua, motores de ventilares grandes para o
meio rural, etc.
Motor monofásico com quatro terminais
• Dois valores de tensão (110/220V);
• Não e possível inverter o sentido de rotação desse motor.
Esquemas:
220V – LIGAÇÃO SÉRIE
110V – LIGAÇÃO PARALELO
Motor monofásico com seis terminais
• Permite dois tipos de alimentação diferentes;
• Pode-se inverter o sentido de giro desse motor.
Esquemas:
10
Sitec Power – Soluções em Energia
Motores de Indução Monofásicos
• Motor de polos sombreados (Shaded pole);
• Motor de fase dividida (Split phase);
• Motor de capacitor de partida (capitor start);
• Motor de capacitor permanente (permanente split capacitor);
• Motor com dois capacitores (two value capacitor).
Motor Universal
• Pode operar tanto em CA como CC;
• Velocidade variável (baixas velocidades para grandes conjugados e altas velocidades para
pequenas cargas);
• O conjugado de partida também e elevado;
• São usados comumente em pequenos eletrodomésticos como furadeiras e lixadeiras que
requerem conjugado elevado e liquidificadores, aspiradores de pó e bombas centrifugas
que requerem alta velocidade;
• Normalmente são fabricados para potencias fracionarias de ate. cv uma vez que para
potencias acima de alguns cv funcionam precariamente em CA gerando grande
faiscamento nas escovas e η e FP decrescem.
11
Sitec Power – Soluções em Energia
Identificação das Bobinas de um Motor Monofásico
Inicio da bobina
Final da bobina
Enrolamento principal
Enrolamento auxiliar
Para determinar os enrolamentos principais e auxiliar:
Com ohmímetro mede-se a resistência de cada bobina. A que apresentar maior valor e a auxiliar.
Polarização das bobinas principais:
Apos inverter uma das bobinas e medir a corrente novamente, deve-se aplicar os números 1, 2, 3
e 4, respectivamente, a ligação das bobinas que apresentar a menor corrente.
12
Sitec Power – Soluções em Energia
13
Sitec Power – Soluções em Energia
Motores Síncronos
A velocidade do seu rotor e sincronizada com o campo girante que e estabelecido no estator.
Sendo:
Ns = velocidade síncrona em rpm;
f = frequência em Hz;
p = numero de polos.
Como f e p são constantes, então Ns e constante.
Rotação síncrona em função do numero de polos, para a frequência de 60 Hz
14
Sitec Power – Soluções em Energia
Nestes motores, o estator e alimentado com CA, enquanto o rotor o e com CC proveniente de
uma excitatriz (dínamo).
Utilização do motor síncrono para correção do FP
• Devido a possibilidade de variação da excitação do campo, o motor síncrono possui a
característica de variação do FP;
• O FP e diretamente dependente da corrente de
excitação.
15
Sitec Power – Soluções em Energia
Variação do FP em função da variação da corrente de excitação
Desvantagens dos motores síncronos em relação aos de indução
• Precisam de uma fonte de excitação em CC;
• Manutenção constante;
• Não parte apenas com CA no estator, pois e necessário que o motor seja levado e uma.
velocidade suficiente, próxima da velocidade síncrona para que ele possa entrar em.
sincronismo com o campo girante.
Vantagens dos motores síncronos em relação aos motores de indução
• Podem corrigir o FP;
• Possuem η maiores do que os motores de indução equivalentes, quando trabalham com
FP = 1.
16
Sitec Power – Soluções em Energia
Motores Assíncronos
• Giram numa rotação menor do que a rotação síncrona;
• Nestes motores, ocorre um deslizamento ou defasagem em relação à rotação síncrona,
pois eles funcionam a uma velocidade menor que a síncrona.
Motores Assíncronos
Características
• A velocidade a plena carga pode ser de 5 a 10% menor que o valor da velocidade com o
motor sem carga;
• Os motores em gaiola absorvem, na partida, uma corrente que pode chegar de 5 a 7x a
corrente a plena carga, mas desenvolvem um conjugado motor cerca de 1,5x o de plena
carga, o que e muito conveniente para a demarragem das maquinas por eles acionadas.
17
Sitec Power – Soluções em Energia
Velocidade Motor Elétrico
Os motores elétricos trifásicos de corrente alternada são os mais utilizados porque na maioria dos
casos a distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada e também em função de
simplicidade, robustez e baixo custo, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas
encontradas, este tipo de motor é largamente encontrado na indústria. Possui velocidade
constante podendo variar em função de alguns fatores como cargas aplicadas a seu eixo.
Seu princípio de funcionamento é baseado no campo magnético girante, que surge quando um
sistema de correntes alternada trifásico é aplicado em polos defasados fisicamente de 120º.
Dessa forma, surge através desta defasagem um campo magnético em cada conjunto de bobinas
do motor, estes campos magnéticos gerados formam o que chamamos de Campo Magnético
Girante.
Velocidade motor elétrico trifásico
Velocidade Síncrona
O Motor de indução funciona normalmente com velocidade constante proporcionada pelo campo
magnético girante, logo a velocidade do campo é chamada de velocidade síncrona, e é em
função de, basicamente, dois fatores, são eles:
1. Polos Magnéticos gerados em função de sua construção física
2. Frequência da rede elétrica a qual está instalado
Portanto, dizemos que: A velocidade do motor elétrico de indução é diretamente proporcional a
frequência e inversamente proporcional a quantidade de pólos magnéticos.
Sendo assim podemos definir a seguinte equação
Veja um exemplo:
Um motor elétrico trifásico possui as seguintes especificações:
• Tensão: 220VCA – 3Ø – 60Hz
• Polos Magnéticos: 4 Polos
18
Sitec Power – Soluções em Energia
Aplicando os valores à formula:
Escorregamento
Alguns fatores faz com que a velocidade real no eixo do motor deixe de ser exatamente a
velocidade do campo magnético girante, por exemplo, esta velocidade varia ligeiramente com a
carga mecânica aplicada a seu eixo, etc.… Por natureza, o motor elétrico trifásico possui uma
diferença entre a velocidade do campo magnético girante (Ns) e a velocidade real em seu rotor
(N) este fato se dá em função de um fenômeno chamado escorregamento e é fornecido pelo
fabricante do motor podendo variar de motor para motor. Na maioria das vezes este fenômeno é
descrito pelo fabricante em porcentagem (%). Temos a seguinte fórmula para representar o
escorregamento do motor elétrico trifásico:
Vejamos a seguir um exemplo de cálculo de escorregamento:
1. Motor elétrico trifásico 220VCA
2. Velocidade síncrona: 1800 RPM (4 polos – 60Hz)
3. Velocidade medida no rotor: 1760 RPM
19
Sitec Power – Soluções em Energia
Calcular o escorregamento em porcentagem e RPM
Sendo assim a velocidade real no eixo do motor elétrico será a diferença entre a velocidade
síncrona e o escorregamento. Esta recebe o nome de Velocidade Nominal
A fórmula fica assim:
20
Sitec Power – Soluções em Energia
Fonte:
Manual de Motores Elétricos WEG (www.weg.net/br);
Sala da Elétrica (www.saladaeletrica.com.br);
Nishi Eletromecânica (www.nishi.com.br);
Instalações Elétricas – Creder, Hélio – 8º edição;
ABNT – NBR 7094, Motores de Indução;
21