Conversao de Energia II N6CV2Prof. Dr. Cesar da Costa1.a Aula: Motores Eltricos de Induo

INTRODUO S MQUINAS ELTRICASAs mquinas eltricas podem ser classificadas em dois grupos:

Geradores: que transformam energia mecnica oriunda de uma fonte externa (como a energia potencial de uma queda dgua ou a energia cintica dos ventos) em energia eltrica (tenso);

Motores: que produzem energia mecnica (rotao de um eixo) quando alimentados por uma tenso (energia eltrica).

INTRODUO S MQUINAS ELTRICASExemplo de Gerador Eltrico

INTRODUO S MQUINAS ELTRICASExemplo de Motor Eltrico

Geradores e motores s se diferenciam quanto ao sentido de transformao da energia, possuindo ambos a mesma estrutura bsica.

Um elemento fixo, chamado estator:ESTRUTURA DO MOTOR

ESTRUTURA DO ESTATOR construdo com chapas de material magntico e recebe o enrolamento de campo, cujas espiras so colocadas em ranhuras, como mostra a Figura 7.7.

O enrolamento de campo pode ser mono ou trifsico. A maneira como esse enrolamento construdo determina o nmero de plos do motor, entre outras caractersticas operacionais. Suas pontas (terminais) so estendidas at uma caixa de terminais, onde pode ser feita a conexo com a rede eltrica de alimentao.

ESTRUTURA DO MOTOR

Um elemento mvel, capaz de girar chamado rotor:

ESTRUTURA DO ROTORAqui montado o enrolamento de armadura; no caso mais comum, le constitudo de condutores retilneos interligados nas duas extremidades por anis de curto-circuito, o que lhe d a forma de uma gaiola.

Existe um outro tipo de rotor, dito bobinado, onde os terminais das fases do enrolamento de armadura so ligados a anis deslizantes, permitindo a insero de elementos que auxiliam na partida do motor.Rotor tipo gaiola de esquilo Rotor bobinado

Elementos de um Motor Trifsico de Inducao

Tipos de Mquinas Eltricas

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAONa regio em torno de um m acontecem alguns fenmenos especiais, como a atrao de fragmentos de ferro ou o desvio da agulha de uma bssola. Diz-se que nesta regio existe um campo magntico, o qual pode ser representado por linhas de induo.Tambm ao redor de um condutor percorrido por corrente eltrica existe um campo magntico, cuja intensidade diretamente proporcional ao mdulo da corrente. Este campo pode ser intensificado se este condutor for enrolado, formando uma bobina ou enrolamento. Nesses casos, a intensidade do campo magntico diretamente proporcional corrente

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAOCampos magnticos so mensurados atravs de uma grandeza chamada induo magntica (simbolizada pela letra B), cuja unidade no SI o Tesla (T). O valor de B maior nas regies onde as linhas esto mais concentradas.

Denomina-se fluxo magntico (smbolo ) ao nmero de linhas de induo que atravessa a superfcie delimitada por um condutor (uma espira, por exemplo). Esta grandeza medida em Webbers (Wb), no SI.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAOEm 1831, Michael Faraday descobriu que quando o fluxo magntico em um enrolamento varia com o tempo, uma tenso u induzida nos terminais da mesmo; o valor desta tenso diretamente proporcional rapidez com que o fluxo varia. Ento, a Lei de Faraday (ou Lei da Induo Eletromagntica) pode ser expressa por:Nmero de espirasTaxa de variacao do fluxo magnetico

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAOSe os plos de um m forem postos a girar ao redor de uma espira, como representado na Figura, o fluxo nesta varia com o tempo, induzindo uma tenso entre seus terminais; se estes formarem um percurso fechado, haver neles a circulao de uma corrente induzida i.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAONo estudo do Eletromagnetismo, aprende-se que se um condutor estiver imerso em um campo magntico e for percorrido por uma corrente eltrica, surge uma fora de interao dada por:

Forca de interacaoCorrente no condutorComprimento da espiraValor da inducao magnetica esta fora que produz um conjugado nos lados da espira, fazendo-a girar (ao de motor).

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAOA Figura 7.5 mostra os campos magnticos formados pela alimentao trifsica em um motor, no qual os enrolamentos de campo esto localizados no estator.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAOO campo magntico de cada fase representado por um vetor e a soma vetorial dos mesmos d o campo resultante.

Observa-se que o efeito o de um m girando ao redor do rotor, produzindo a ao de motor, tal como descrita no pargrafo anterior. A velocidade com que esse campo girante opera chamada velocidade sncrona (ns), dada por:

Numero de polos do motorFrequencia da rede (Hz)

O motor de induo um motor que baseia o seu princpio de funcionamento na criao de um campo magntico rotativo.

A partir da aplicao de tenso alternada trifsica no estator, consegue produzir-se um campo magntico rotativo (campo girante), que atravessa os condutores do rotor.

Campo Girante

Este campo magntico varivel induz no rotor F.E.Ms (Fora Eletromotriz) que, por sua vez, criam o seu prprio campo magntico girante.

Este campo magntico girante criado pelo rotor, ao tender a alinhar-se com o campo girante do estator, produz um movimento de rotao no rotor.

Campo Girante

A velocidade de rotao do rotor ligeiramente inferior velocidade de rotao do campo girante do estator, no estando por isso o rotor sincronizado com esse campo girante Estator Rotor

Num motor de induo, a velocidade de rotao diferente da velocidade de sincronismo. Este fato deve-se porque existe uma diferena de velocidade entre o rotor e o campo girante do estator.

A esta diferena de velocidade d-se o nome de escorregamento e pode ser calculado por:

Onde:

Escorregamento (s):

Principais Falhas de Motores de Induo a) Impedncia dos enrolamentos e atrito dos rolamentos provocam aquecimento dos motores.

b) Falha de Rotor Bloqueado:Os enrolamentos se danificam pelo excesso de corrente na situao de rotor bloqueado. A corrente de Rotor bloqueado pode estar em uma faixa de 6 a 10 vezes a corrente nominal do motor.

c) Prejuzos da Sobretenso: Surtos de tenso danificam os enrolamentos.

d) Prejuzos da Sobrecorrente: Excesso de corrente danificam os enrolamentos.

e) Desbalanceamento de Tenso ou falta de fase: Danifica o enrolamento do Motor.

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS O motor trifsico tem as bobinas distribudas no estator e ligadas de modo a formar trs circuitos distintos, chamados de fases de enrolamento.

Essas fases so interligadas formando ligaes em estrela ou em tringulo, para o acoplamento a uma rede trifsica. Para isso deve-se levar em conta a tenso que iro operar.

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS Na ligao em estrela, o final das fases se fecham em s, e o incio se liga rede.

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS Na ligao em tringulo, o incio de uma fase fechado com o final da outra, e essa associao ligada rede.

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS Os motores trifsicos podem dispor de 3, 6, 9 ou 12 terminais para a ligao do estator rede eltrica.

Assim, eles podem operar em uma, duas, trs ou quatro tenses, respectivamente. Todavia, mais comum encontrar motores com 6 e 12 terminais.

LIGAO DOS MOTORES TRIFSICOS Os motores trifsicos com 6 terminais s podem ser ligados em duas tenses: uma a raiz quadrada de 3 maior do que a outra. Por exemplo, 220/380V ou 440/760 V.

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