Conversao de Energia II –
N6CV2
Prof. Dr. Cesar da Costa
1.a Aula: Motores Elétricos de Indução
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
As máquinas elétricas podem ser classificadas em dois
grupos:
a)
Geradores: que transformam energia mecânica oriunda
de uma fonte externa (como a energia potencial de uma
queda d’água ou a energia cinética dos ventos) em
energia elétrica (tensão);
b)
Motores: que produzem energia mecânica (rotação de
um eixo) quando alimentados por uma tensão (energia
elétrica).
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
Exemplo de Gerador Elétrico
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
Exemplo de Motor Elétrico
 Geradores e motores só se diferenciam quanto ao
sentido de transformação da energia, possuindo
ambos a mesma estrutura básica.
ESTRUTURA DO MOTOR
 Um elemento fixo, chamado estator:
ESTRUTURA DO ESTATOR
 É construído com chapas de material magnético e recebe o enrolamento de
campo, cujas espiras são colocadas em ranhuras, como mostra a Figura 7.7.
 O enrolamento de campo pode ser mono ou trifásico. A maneira como esse
enrolamento é construído determina o número de pólos do motor, entre outras
características operacionais. Suas pontas (terminais) são estendidas até uma
caixa de terminais, onde pode ser feita a conexão com a rede elétrica de
alimentação.
ESTRUTURA DO MOTOR
 Um elemento móvel, capaz de girar chamado
rotor:
ESTRUTURA DO ROTOR
 Aqui é montado o enrolamento de armadura; no caso mais comum, êle é
constituído de condutores retilíneos interligados nas duas extremidades por
anéis de curto-circuito, o que lhe dá a forma de uma gaiola.

Existe um outro tipo de rotor, dito bobinado, onde os terminais das fases do
enrolamento de armadura são ligados a anéis deslizantes, permitindo a
inserção de elementos que auxiliam na partida do motor.
Rotor tipo gaiola de esquilo
Rotor bobinado
 Elementos de um Motor Trifásico de Inducao
 Tipos de Máquinas Elétricas
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 Na região em torno de um ímã acontecem alguns fenômenos especiais,
como a atração de fragmentos de ferro ou o desvio da agulha de uma
bússola. Diz-se que nesta região existe um campo magnético, o qual pode
ser representado por linhas de indução.
 Também ao redor de um condutor percorrido por corrente elétrica existe um
campo magnético, cuja intensidade é diretamente proporcional ao módulo
da corrente. Este campo pode ser intensificado se este condutor for
enrolado, formando uma bobina ou enrolamento. Nesses casos, a
intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à corrente
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 Campos magnéticos são mensurados através de uma grandeza chamada
indução magnética (simbolizada pela letra B), cuja unidade no SI é o Tesla
(T). O valor de B é maior nas regiões onde as linhas estão mais
concentradas.
 Denomina-se fluxo magnético (símbolo  ) ao número de linhas de indução
que atravessa a superfície delimitada por um condutor (uma espira, por
exemplo). Esta grandeza é medida em Webbers (Wb), no SI.
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 Em 1831, Michael Faraday descobriu que quando o fluxo magnético em um
enrolamento varia com o tempo, uma tensão u é induzida nos terminais da
mesmo; o valor desta tensão é diretamente proporcional à rapidez com que
o fluxo varia. Então, a Lei de Faraday (ou Lei da Indução Eletromagnética)
pode ser expressa por:
d
uN
dt
Taxa de variacao do fluxo magnetico
Número de espiras
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 Se os pólos de um ímã forem postos a girar ao redor de uma espira, como
representado na Figura, o fluxo nesta varia com o tempo, induzindo uma
tensão entre seus terminais; se estes formarem um percurso fechado,
haverá neles a circulação de uma corrente induzida i.
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 No estudo do Eletromagnetismo, aprende-se que se um condutor estiver
imerso em um campo magnético e for percorrido por uma corrente elétrica,
surge uma força de interação dada por:
F  il  B
Forca de interacao
Valor da inducao magnetica
Corrente no condutor
Comprimento da espira
 É esta força que produz um conjugado nos lados da espira, fazendo-a girar
(ação de motor).
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
A Figura 7.5 mostra os campos magnéticos formados pela alimentação trifásica
em um motor, no qual os enrolamentos de campo estão localizados no estator.
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 O campo magnético de cada fase é representado por um vetor e a soma
vetorial dos mesmos dá o campo resultante.
 Observa-se que o efeito é o de um ímã girando ao redor do rotor, produzindo
a ação de motor, tal como descrita no parágrafo anterior. A velocidade com
que esse campo girante opera é chamada velocidade síncrona (ns), dada por:
Frequencia da rede (Hz)
120  f
ns 
(rpm)
p
Numero de polos do motor
Campo Girante

O motor de indução é um motor que baseia o seu
princípio de funcionamento na criação de um campo
magnético rotativo.

A partir da aplicação de tensão alternada trifásica no
estator, consegue produzir-se um campo magnético
rotativo (campo girante), que atravessa os condutores
do rotor.
Campo Girante

Este campo magnético variável induz no rotor F.E.Ms
(Força Eletromotriz) que, por sua vez, criam o seu
próprio campo magnético girante.

Este campo magnético girante criado pelo rotor, ao
tender a alinhar-se com o campo girante do estator,
produz um movimento de rotação no rotor.
 A velocidade de rotação do rotor é ligeiramente inferior
à velocidade de rotação do campo girante do estator,
não estando por isso o rotor sincronizado com esse
campo girante
Estator
Rotor
 Num motor de indução, a velocidade de rotação é
diferente da velocidade de sincronismo. Este fato devese porque existe uma diferença de velocidade entre o
rotor e o campo girante do estator.
 A esta diferença de velocidade dá-se o nome de
escorregamento e pode ser calculado por:
Escorregamento (s):
ns  n
s
.100%
ns
Onde:
ns  Velocidade de Sincronismo(estator )
n  Velocidade de rotação do rotor
Principais Falhas de Motores de Indução
a)
Impedância
dos
enrolamentos e atrito
dos
rolamentos
provocam aquecimento
dos motores.
b)
Falha
de
Rotor
Bloqueado:
Os
enrolamentos
se
danificam pelo excesso de
corrente na situação de
rotor bloqueado. A corrente
de Rotor bloqueado pode
estar em uma faixa de 6 a
10 vezes a corrente nominal
do motor.
c)
Prejuízos
da
Sobretensão: Surtos de
tensão danificam os
enrolamentos.
d)
Prejuízos
da
Sobrecorrente:
Excesso de corrente
danificam
os
enrolamentos.
e) Desbalanceamento de Tensão
ou falta de fase: Danifica o
enrolamento do Motor.
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
 O motor trifásico tem as bobinas distribuídas no estator e
ligadas de modo a formar três circuitos distintos, chamados
de fases de enrolamento.
 Essas fases são interligadas formando ligações em estrela
ou em triângulo, para o acoplamento a uma rede trifásica.
Para isso deve-se levar em conta a tensão que irão operar.
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
Na ligação em estrela, o final das fases se fecham em sí, e o início se liga à
rede.
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
 Na ligação em triângulo, o início de uma fase é fechado
com o final da outra, e essa associação é ligada à rede.
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS

Os motores trifásicos podem dispor de 3, 6, 9 ou 12
terminais para a ligação do estator à rede elétrica.
 Assim, eles podem operar em uma, duas, três ou quatro
tensões, respectivamente. Todavia, é mais comum
encontrar motores com 6 e 12 terminais.
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
 Os motores trifásicos com 6 terminais só podem ser
ligados em duas tensões: uma a raiz quadrada de 3 maior
do que a outra. Por exemplo, 220/380V ou 440/760 V.