EXP 06
Motores Trifásicos de
Indução - MTI
Ensaios: Vazio e Rotor Bloqueado
Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
Objetivos:
Realizar
ensaios de vazio e rotor bloqueado no
MTI - Motor Trifásico de Indução - para determinar
os parâmetros do circuito equivalente;
Compreender
o comportamento das perdas em
vazio e das perdas em carga.
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Princípio de Funcionamento do MTI
Fa = N ⋅ ia = N ⋅ I m ⋅ sen ω t
Fb = N ⋅ ib = N ⋅ I m ⋅ sen(ω t − 120 0 )
3 Bobinas iguais
Fc = N ⋅ ic = N ⋅ I m ⋅ sen(ω t − 240 0 ) defasadas de 120 Gráus
MOTORES DE 2 PÓLOS
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Princípio de Funcionamento do MTI
MOTORES DE 2 PÓLOS
3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de
120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.
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Princípio de Funcionamento do MTI
3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de
120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.
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Princípio de Funcionamento do MTI
MOTORES DE 2 PÓLOS
Para motores de 2 pólos a
velocidade angular do campo
girante ωs é igual a velocidade
angular ωr da rede
Campo Girante: Módulo B e Velocidade angular ω constante
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Motores Trifásicos de Indução – Conceitos
Nr (rpm) = rotação mecânica do rotor;
Ns (rpm) = rotação do campo síncrono no estator;
p
= número de pólos;
f ( Hz )
= freqüência da rede ou do Inversor;
s (%)
Ns =
= escorregamento dos Motores, s ≈ 0,5 a 5 %
120• f
p
120• f • (1 − s)
N s − Nr
s(%) =
•100 Nr =
p
Ns
Motor 15 cv: 4 pólos / 60 Hz / s = 2,5 %
Ns = 1800 rpm /
Nr = 1.755 rpm
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Esquemas de ligação do estator para as ligações:
220 V/ ∆∆;
∆∆ 380 V / YY; 440 V / ∆; 760 V/ Y.
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Motor Trifásico de Indução - MTI
Catálogo GE
Rotor de Gaiola
Rotor Bobinado
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Motor Trifásico de Indução - MTI
Rotor de Gaiola
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Tipos de Enrolamentos do Estator
Rotor Bobinado ou de Anéis
Imbricado
Concêntrico
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Ensaio em Vazio
No ensaio de vazio o motor é acionado com as tensões
trifásicas da rede e nenhuma carga mecânica é aplicada
ao eixo;
A potência absorvida da rede é constituída por:
a) Perdas no Ferro do Estator ou PFE;
b) Perdas no Cobre dos enrolamentos do estator ou PCU10;
c) Perdas de Atrito e Ventilação ou PA,V.
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Perdas no Ferro do Estator - PFE
São
aquelas já estudadas nos transformadores pelos
fenômenos de Histerese ou Magnetização e de Correntes de
Foucault e são representadas pela resistência RM ou RP;
A corrente por fase portadora da energia das Perdas no
Ferro é IP = V1/ RP
As
perdas no ferro no rotor são desprezíveis, pois em
vazio a freqüência é reduzida (~1% de 60 Hz ou ~ 0,6 Hz) e
o valor do fluxo praticamente nulo.
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Corrente de Magnetização
A
corrente de magnetização é simulada pela
reatância de magnetização XM;
Pelo
fato de existir entreferro (espaço necessário
entre o estator e o rotor), no MTI a corrente de
magnetização é substancialmente superior comparada
com a corrente de magnetização do transformador;
A corrente de Magnetização é determinada por:
IM = V10 / XM
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Modelo do Motor Trifásico de Indução em Vazio
Circuito Equivalente por fase
r
r r
IO = I P + I M
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Perdas no Cobre do Estator – PCU10
A
principal
contribuição
é
da
corrente
de
magnetização IM, devido ao entreferro;
A
corrente de vazio, situa-se entre 20 a 30% da
corrente nominal do motor;
As perdas no cobre em vazio são determinadas por:
PCU10 = 3x Resx I02
Res = resistência ôhmica do estator por fase;
I0 = Corrente de Vazio, por fase.
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Perdas de Atrito e Ventilação – PA,V
As
perdas de atrito e ventilação referem-se aos
atritos existentes nos rolamentos do motor e do
movimento do próprio rotor com o ar;
Os motores quanto a ventilação são classificados:
a) Auto Ventilados, quando possuem no rotor um
ventilador para a própria refrigeração;
b) Ventilação Forçada, quando a refrigeração é
realizada por um moto ventilador externo ao motor;
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Perdas de Atrito e Ventilação – PA,V
Nos
motores Auto Ventilados, as perdas de
ventilação refere-se a potência do ventilador
existente no rotor;
As
perdas de atrito e ventilação dependem
apenas da rotação;
No
Ensaio de Vazio vamos considerar a
rotação constante, para qualquer valor de V10.
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Potência Absorvida em Vazio – Pabs0
As
perdas absorvidas em vazio são determinadas
por:
PABS0 = PFE + P A,V + 3x Resx I20
Como PA,V é constante no ensaio, determina-se
PFE + PA,V por:
PFE + P A,V = PABS0 - 3x Resx I20
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Gráfico PFE + PA,V
(PFE + PA,V)
PFE
PA,V
V 2es
V 2es nim
V 2es nom
Determina-se PFE extrapolando- se o gráfico até Ves = Zero
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DIGRAMA DE FASORES DO ENSAIO EM VAZIO
Determinadas as Perdas do Ferro e Perdas de Atrito e
Ventilação, por fase, é possível determinar RM e XM :
cos φ = PFE / Ves x I0
IP = I0 . cos φ
RM = Ves / IM
IM = I0 . sen φ
XM = Ves / IP
Ves
I0
IP
φ
r
r r
IO = I P + I M
IM
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Esquemas de ligação do estator para as ligações:
220 V/ ∆∆;
∆∆ 380 V / YY; 440 V / ∆; 760 V/ Y.
Ligação Ligação Ligação YY
Ligação Y
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ESQUEMA DE MONTAGEM
DO ENSAIO EM VAZIO
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VALORES MEDIDOS
Ligar o estator do motor na ligação 220 V/ ∆∆;
∆∆
A ligação do rotor é Y (estrela) e no ensaio deverá
permanecer em curto – circuito;
Medir a resistência ôhmica por fase do estator e rotor
Temperatura Ambiente = _____________ºC
Res = ____________Ohms
Rr = ____________ Ohms
Nota: Na medida da resistência ôhmica por fase deve ser
avaliada a ligação do motor.
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TENSÃO(Ves) V
CORRENTE (I0) A
WATTÍMETRO1 (W01) W WATTÍMETRO2 (W02) W
100
120
140
160
180
200
220
230
240
250
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Relação do Número de Espiras
Com o circuito do rotor aberto, anotar os valores da
tabela e determinar a relação do número de espiras
a = Nes/ Nr = Ves/ Vr
Ves (V) ∆∆
250
240
230
220
210
200
Vr (V) Y
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ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
Para
rotor
bloqueado
a
velocidade
é
nula
e
o
escorregamento é unitário (s = 1);
A tensão de alimentação do estator, Ves, é ajustada até a
corrente do estator atingir o valor nominal;
Com a tensão reduzida, é possível considerar desprezíveis
as perdas no ferro e a corrente de magnetização;
As perdas de atrito e ventilação são nulas pela condição de
rotor bloqueado;
O
modelo do transformador com rotor bloqueado é
semelhante ao do transformador em curto, ou seja, as
resistências e reatâncias do estator e rotor ligadas em série;
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REATÂNCIAS DE DISPERSÃO
As bobinas dos enrolamentos do estator e do
rotor apresentam fluxos de dispersão, simuladas
pelas reatâncias Xes e Xr e resistências ôhmicas
representadas por Res e Rr ;
Os parâmetros do rotor Rr e Xr podem ser
referidos ao rotor pela relação entre o número de
espiras por fase dos enrolamentos do estator e rotor:
a = Nes / Nr
Ou seja,
R’r = a2 . Rr e X’es = a2. Xes
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ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
Circuito Equivalente por fase
É possível definir: ZCC = Ves / Icc1
Re1 = Res + R’r = Res + a2 . Rr e
X2 e1
=
Z2cc1 – R2e1
Sendo, a = Nes/ Nr = Ves/ Vr (Valores por fase)
Para motores de rotor bobinado:
Xes = Xe1/2
e
X r = Xe1 / (2 . a2).
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ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
A potência absorvida é a soma das perdas Joule do
estator e rotor;
Nota: Para motores de rotor de gaiola não é possível
medir Rr ou a relação do número de espiras, a;
O valor de Re1 é determinado pela potência absorvida
por fase na condição de rotor bloqueado, Wcc1.
Onde:
Re1 = Wcc1 / I2cc1
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ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
Nos motores de gaiola, não é possível calcular o
valor de Xr por não ser possível determinar por
ensaio o valor de a;
Para o rateio de Xe1 em Xes e X’r, considera-se:
Xes = 0,6. Xe1 e X’r = 0,4. Xe1.
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ESQUEMA DE MONTAGEM DO
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
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VALORES MEDIDOS
Ligar o estator do motor na ligação 220V/ ∆∆ (duplo delta).
A ligação do rotor é Y (estrela) e no ensaio deverá permanecer
em curto circuito.
NOTAS:
1) O rotor deverá durante o ensaio permanecer bloqueado;
2) Verificar se o enrolamento do rotor está em curto circuito e
variar a tensão de alimentação, Ves, através do Variac e anotar
os valores da tabela.
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