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MOTORES SÍNCRONOS

Marco Bartulihe nº 05132-3Michel Angelo Ferreira nº 05140-3Natanael Magno nº 05143-3

Principio de Funcionamento Estator – Alimentado por tensão alternada trifásica produz um campo girante

Rotor – Alimentado por tensão continua produz um campo constante

S

BR

BS

Funcionamento em sincronismoO fluxo do estator gira a frente do fluxo produzido no rotor

Funcionamento em sincronismoVelocidade :

Número de pólos

Freqüência da corrente do estator

][.120

rpmpólos

fn es

Problema da Partida

Campo girante muito rápido:Para 2 pares de pólos, 1800 RPM.

Inércia do rotor não permite que acelere tão rapidamente.

Rotor não sai do lugar.

O Motor vibra a 60Hz.

Problema da Partida

Campo girante versus rotor parado.

Soluções para Partida

Motor auxiliar:Usado na partida até que o motor tenha

atingido rotação próximo da síncrona(geralmente 95% da rotação síncrona), então energiza-se o Motor. O motor buscará condição de sincronia.

Controle da freqüência de alimentação, através de inversores:

Alimentando com uma freqüência suficientemente baixa para que o rotor consiga responder ao campo girante.

Soluções para Partida

Instalação de enrolamentos amortecedores

Fazendo ranhuras na sapata polar do rotor, instalando barras de cobre curto-circuitadas formando uma gaiola de esquilo, transforma-se o Motor Síncrono em um Motor Assíncrono. Assim temos torque inicial diferente de zero.

Em motores com enrolamentos amortecedores devemos fechar um circuito no enrolamento principal do rotor através de uma resistência na partida, pois se ficar em aberto terá altas tensões induzidas devido à variação de fluxo causado pelo campo girante.

Quando o motor estiver em sincronia, não haverá corrente induzida nas barras de cobre.

Diagrama fasorial

RALS

VA Vfase

RF

LFVF

IAIF

Circuito Equivalente por Fase:

Vetorialmente:

rotor Estator por fasefcem

Quadrantes de Potência

Fornece Q Consome Q

( VA cos > Vfase ) ( VA cos < Vfase )

VA em atrasoface a Vfase

Consome P

MOTOR Vfase Vfase

VA VA

IA

IA

sub-excitaçãosobre-excitação

Conjugado máximo

campodoCCoenrolamentdoFMMF

entreferronopóloporfluxo

senFpólos

T

f

r

rffr

_____

____

...)2

.(2

2

Desse modo, temos um funcionamento como motor para ângulos entre -180º e 0º.

Conjugado máximo para o ângulo de 90º

Parada

Durante a parada do motor síncrono é necessário dissipar a energia cinética do rotor, porém não é possível apenas desligar a alimentação, pois assim expõe-se o motor e o equipamento a ele conectado a altas tensões induzidas. Sendo assim para parar um motor síncrono ligam-se as bobinas trifásicas a um banco de resistores para que o motor funcione como gerador até que toda a energia cinética tenha sido dissipada. Depois que o motor parar desliga-se a alimentação CC do campo do rotor.

Características Construtivas

Anéis Coletores (Excitatriz Estática)

Características Construtivas

Excitatriz Brushless

Características Construtivas

Excitatriz Brushless

Características Construtivas

Rotor

Pólo

Observar ranhuras nos pólos para gaiola de esquilo

Características Construtivas

Estator

Sem Enrolamentos

Por que utilizar Motores Síncronos?O uso de motores síncronos, na maioria das vezes resulta em vantagens econômicas e operacionais.

Principais vantagens:

1. Alto rendimento.2. Obter correção do fator de potência.3. Manutenção reduzida.4. Manter a velocidade constante.5. Alta capacidade de torque.6. Maior estabilidade na operação com inversores de

freqüência.

$

Em poucos anos, a economia de energia elétrica pode igualar ao valor investido no

motor!

1. Alto rendimento:

A performance de um motor síncrono na conversão da energia elétrica em mecânica é mais eficiente, gerando economia de energia.

Rendimento do motor é uma consideração básica, um motor síncrono com FP unitário geralmente é a solução.

Potência reativa mínima (nula no caso do MS FP 1). corrente na linha é minimizada. menor perda no enrolamento do estator.

Corrente de campo requerida é a mínima praticável menor perda no enrolamento de campo.

1. Alto rendimento:

Rendimentos típicos à plena carga para motores de alta rotação.

Rendimentos típicos à plena carga para motores de baixa rotação.

2. Obter correção do FP:Plantas industriais geralmente possuem predominância de cargas reativas indutivas, tais como motores de indução de pequeno porte ou de baixa velocidade de rotação as quais requerem considerável quantidade de potência reativa (KVAR) consumida como corrente de magnetização.

É possível usar capacitores para suprir a necessidade de potência reativa, mas havendo a possibilidade, é freqüentemente preferível a utilização de motores síncronos para este objetivo.

Fp unitário

Em vazio

A abaixo mostra a quantidade de KVAR em avanço corretivo fornecido pelos motores com FP 1.0 e 0.8 quando a excitação é mantida constante e a potência útil (KW) requerida do motor pela carga é diminuída.

2. Obter correção do FP:

Variação da Potência Reativa (KVAR) Corretiva com a Carga.

3. Manutenção Reduzida:

Por não necessitar de contatos elétricos deslizantes para seu funcionamento, os motores síncronos BRUSHLESS não possuem escovas e anéis coletores e com isso eliminam a necessidade de manutenção, inspeção e limpeza freqüente nestes componentes.

4. Manter a Velocidade Constante:

Motores síncronos operam com a velocidade rigorosamente constante com a freqüência da rede elétrica, tanto em vazio quanto em carga.

Os pólos do rotor acompanham o campo girante do estator (velocidade diretamente proporcional à freqüência da rede) fazendo com que a velocidade do motor seja exatamente a mesma do campo girante (velocidade síncrona).

A velocidade é constante nas situações de sobrecarga e de oscilações na tensão.*

*respeitando-se os limites do conjugado máximo (pull-out).

5. Alta capacidade de torque:

Os motores síncronos possuem alto torque em regime, mantendo a velocidade constante mesmo em aplicações com grandes variaçoes de carga.

6. Maior estabilidade na utilização com inversores de freqüência:Podem atuar em uma ampla faixa de velocidade, mantendo a estabilidade independentemente da variação de carga.

Aplicações de Motores Síncronos:Praticamente em todos os seguimentos da indústria:

britadoresmoinhos

correias transportadoraslaminadoresventiladores

bombas e compressoresextrusoraspicadores

desfibradoresmoedores

descascadoresrefinadores

misturadores

Mineração

Siderurgia

Papel e celulose

Saneamento

Química e petroquímica

Cimento

Borracha.