-----.------~=~:zua~ll1~T~~:::!'!.Capitulo

MAQUINASELETRICAS.. ~}

II

o motor de con'ente continua nao deveria ser um mist~rio para ninguem,po is quase todos n6s, conscientemente au nao, maniplliamos um brinquedoquando crianya cuja forya motom era exemplo desses moton.:s. Quando nosreferimos a um motor, levamos em considerayao ° seu tipb de alimenta\yao,Obviamente os motores CC sao alimentados por COITcnte continua. Essa tensaoaplicada ao motor tem pOI' tinalidade energizar os enrolamemos no motor,produzindo p610s eletromagneticos que formarao a for<;a magnetomotriz.

Ha alguns anos pesquisadores e cientistas cia area de engenharia eletricadesenvolvem equipamentos e nOVO$ motores que podem, em mllitos casos,substituir as motores de CC. Em outras sitlla<;6es, ainda e compensador autiliza<;:lo desse tipo de maquina. A principal aplica<;ao do motor CC estaligada ao controle de velocidade com necessidade critica de torque, ista e,'motares de COITente continua sao excelentes escolhas quando necessitamosmanter urn torque consideravel, mesmo variando a velocidade.

Atualmente voce consegue variaI' a velocidade de motores CA cominvenmres de frequencia, mas em algumas siruayoes esse tipo de conjuntosirnplesmente nuo atencle as condi<yoes de torque exigidas e trazt:m outrosproblemas, como a poluiyao da rede, que talvez 0 futuro resolva.

Voc~ encontra motores CC abrindo e fechando vidros, partindo motores,no metro, em tr6lebus, enfim, em uma infinidade de aplica<;6es.

MOlOrCC 0.......................... ~ ; , ~

5.2. Principio de funcionamento tismo, eSsa cspira percorrida por uma corrente dc:trie3 produzira llllloutro campo magnt:lico em tomo da espira que caus3ra uma rea~ao d~lbobina denlro das linhas de fon;a do c:ampo tixo, l.klenninada pelaregra da mao direila para motores: 0 dcdo indicador aponta 0 senudllda corrente, 0 polegar a direyao do movimento, e os deaos resranres 11

sentido do t1uxo.

2) No segundo estagio a bobina girou no sentido detenninado e esta emuma posiyao em que t: poueo atingida pelas linhas de for~a, portantonao ha reayaO entre 0 campo fixo e 0 da bobina, mas esta continua agirar por ayuo da fon,:a anterior, att: atingir ° proximo estagio .

Para demonstrar 0 principio de funcionamento do motor CC, vamosredllZl-lo a lreS componentes basicos: bobina, campo magnelico tixo ecomuwdor (tigura 5.1).

Podemos apomar quatro estagios fundamentais para analisar 0 funciona-menta do motor Cc. Alem disso utilizaremos a regra da mao direita (tigura 5.2)para determinar a sentido de rotayao do motor.

opo{egar illdica 0 sell lido dajorr;a, 0indicador 0 senlido da correnle e 0

restanle 0 sell lido do call/pu.

. -J hobillil girou I/O sell lido il/rlicl/({o pelopo{egar, de ({conto com ({ regra ria mdo

dirt!ilCl. Obsent' ({ /llI/rci/fcio 110CO/llII/{u{or(1,2), ,Vo segulldo l'.){(igio a hu!Jilla ,1'I~ki:

pouca '/I;,io do campo, IIIl/S pl/s.wnt para 0pn)ximo esl(igio pOl' COlJlL/"a (/~·tio

(/II/enol',

3) No terceiro estagio houve uma inversuo da posiyuo da bobina, mas aie que entrou 0 comutador. Sua funyao neste casu e manter a correntecirculando sempre em um sentido. Se voce observar, 0 comutadorinverteu as pontas da bobina, fazendo com que 0 polo positivo fosscaplicado na extremidade superior como no estagio I. Corn isso temosuma repetiyao do estagio I, em que a corrente aplicada a bobina criaum campo magnetico ao seu redor e esse campo agindo com 0 campomagnetico fixo, produzira uma ayuo fisica da bobina na direyaoindicada pelo poJegar,

1) No primeiro estagio temos a bobina de uma espira posicionadaparalelamente ao campo, totalmente atingida pelo campo magn6ticocriado pelo ima fixo. A bobina esta sendo alimentada pelo comutadorcom polaridade mostrada. Sabemos que pelas leis do eletromagne-

~ Maquinas EM/ricas................... , , .

,'vIutor CC f87\. , ~

de alguns componentes eletr6nicos ~ evidente e proporcional il utiliza~ao Jossistemas.

A rnelhor maneira de conhecermos as partes cornponentes de umamaquina CC e visualizannos essas partes (figuras 5.6 e 5.7).

- , ••<- -\ "~.'''''"''''''''. ~.•.. ..:;,;~-' '~4: - ••• A. ~

4) No quarto estagio temos uma posiyao intermediaria em que a bobinaesta inc!inada com relayao ao campo em urn angulo de aproxima-damente 30°. Esse estagio servira para comentarmos a ayao continuasofrida peta bobina com a interayao dos campos, Essa a<;ao tem seumaximo no estagio I ou 3, e ate que atinja 0 estagio 2, tern sua fon,:are~uzida con forme 0 aumento do angulo, sendo 0 no estagio 2. 0I~olpr passa do estagio 2 ao 3, ou do 2 ao I, pois a forya produzida noesta(~io I ou 3 e suficiente para que ele tenha um deslocamento maiorque 90°.

Este e 0 funcionamento, descrito de forma simples, para os motoresde corre!1te continua de urn modo generico, Voce notara mals a frenteque nao e tao simples asslm, mas temos uma base estruturada paraaplicar nos desatios que surgirao, pois teremos que !idar com termosmais tecnicos e fenomenos um pouco mais complexos como a foryacontra-eletromotriz (FCEM).

Uma descri<;ao minima das partes envolvidas, completa de forma sucinta aapresenta<;iio do motor:

1) Estator: este e 0 nome dado a parte fixa do mOlOr, que pode conteI'urn ou mais enrolamentos pOl' polo, todos prontos para recebercorrente continua e proJuzir 0 campo magn~tico tho. 0 enrolamentono estator pode ser chamado de enrolamento de campo. Cada enrola-menta pOl' polo no estator pode canter um enrolamento de campoparaleto (Shunt), construido com fio de menor se<;iio e muitas espirase no interior do enrolamento shunt, podemos encontrar 0 enrolamentocampo s~rie, construido com fio de maior seyiio e poucas espiras.

2) Armadura: ~ um rotor bobinado cujas bobinas tambem receberiiocOlTente continua e produzirao campo magnetico.

3) Comutador: garante que 0 senti do da corrente que circula nas bobinasda annadura sera sempre 0 mesmu, garantido a repulsao continua entreas campos do estator e do rotor, 0 que matem a motor girando.

4) Escovas: geralmente feitas de liga de carbono, elas estao emconstante atrito com 0 comutador, sendo responsaveis pelo contatoelt~trico da parte fixa do motor com a parte girante. Pode-se deduzirque as escovas' sofI-em um desgaste natural com a tempo, neces-sitando de inspecyoes regulares e trocas peri6dicas.

5) Interp6los: enrolamento inserido no estator, tigado em sene com aannadura, para evitar a areac;iio da mesma quando percolTida por umacOlTente significati va.

5.3. Aspectos construtfvosOs motores de,colTente continua, em tem10S de manutenyao e pecyas, sao

bastante complexos, Eles exigigem conhecimento, habilidade e um programade manuten9iio eticiente. Sua aplica<;ao em sistemas de controle de velocidadeem que 0 torque e um item importantissimo, em alguns casos, ainda naoencontrou substituto tao diciente, como 0 caso de pontes rolantes em industriassiderurgicas, A eficiencia tem um pre90: as sistemas eletr6nicos de controle develoc~(~ade e. 0 pr6prio motor CC devem ter urn plano de manuten9aOespeclttco, pOlS 0 desgaste de algumas pe9as pertencentes ao motor e satura9ao

®- Maquinas Eletricase ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 0 ••••••••••••••••••••••••• 0 •••••••••••

MOlOrCC B..0 ••••• 0 ••••••••••••••••••••••••• 0 ••••••••••••••• 0 •••••••••••••••••••••• '·'.0.

5.4. Tipos de liga~ao e caracteristicas defuncionamento de motores CC

clisparar. Quanto maior a ayao da FEtvl na armadura maior a velocidade.Conclusiio: a velocidade em um motor de corrente continua esta relacionadacom a FEtvl aplicada a armadura e a FCEM gerada na armadura pelo campomagnetico do estatof cortando a annadura. Anote isso!Ligar um motor de corrente continua envolve um bom conhecimento da

aplicayiio que ele ira acionar e do proprio motor. Pudemos observar ate agoraque temos os enrolamentos de campo no estator (shunt e serie), que poderao serexcitados com tensao externa, e 0 enrolamento da armadura (figura 5.8). Aquest3.o e como conecta-Ios e com qual objetivo? 0 que acontece internamenteem se tratando de campo magnetico?

Shunt 5erie

. Figura 5.8

As bobinas de campo do estator alimentadas produzirao campo magneticono estator cujas linpas cortaram a armadura. Se houver uma for9a eletromotriz(FEM) na armadura, ela gira e suas bobinas atravessam constantemente as

, linhas de campo do estator, criando na armadura um for9a contra-eletromotriz(FCEfYl). No que isso e importante?

\ , . Medindo a resistencia 6hmica do enrolamento da armadura, poderiamos. tacJlmente calcular, com 0 auxilio da lei de Ohm, a corrente que atravessariaI esse enrolamento se fosse alimentado, isoladamente, com determinada tensao:)

1= FEM / R

Para que 0 motor gire, devemos fazer com que 0 enrolamento da armadura\ seja atravessado pOl' limn corrente. Essa corrente ca1culada nao condiz com a\ condiyao da maquina em funcionamento, pois grayas Ii forya contra-. -eletromotriz temos a equa9ao:

Importante

Se um motor estiver ligado e com determinada rota~o, essa rota9ao lem rela9ao com acorrente que circula na arrnadura. Como a corrente que circula na armadura 6 resultadoda diferen9a enlre FEM e FCEM, se perdermos 0 campo do eslalor e conseqiien-temente a FCEM, a corrente aumenlara signilicalivamente. 0 molor correra um granderisco de 'disparar" a solrer danos mecanicos em mancais, rolamenlos, buchas, al6m decolocar em risco as pessoas que trabalham com ale.

Note os terminais I e l/igados as escovas eem COn/atocom 0 comlltador da armadura.o ellro/amento sl/llllf do estator possui a

numerm;iio 5 e 6, e 0 .wirie a numerariio 3 e4. Lembre-se sempre de que 0 enro/amentoshunt eformado por l1IuitaS espiras de fiode menor se~'{io, enquallto 0 enro/amelltoserie liformado por pOI/cas espiras de um

fio de se~'ao maior.

T enha em mente:

• FEM-Forya relacionada com a tensao aplicada a mmaduraresponsavel pel a corrente que circula por ela e que resulta em foryamotriz. .

• FCEM-Tensiio induzida na annadura quando esta corta 0 campogerado 110estator que se opoe a FEM. Essa forya deve eSlar semprepresente no motor Cc.

Para evitar acidentes e prejuizos desnecessarios, eSludaremos as formas deliga<;ao do motor de corrente continua e suas aplicayoes. Sao tres os modos deligayao:

o s/umt estci em para/eto com a armadllra eesfiio /igw/os {(alimentar;iio. Pode-~'e

Vcc illserir Ulll reostato em serie com 0 ,,'hunt,para diminuir 0 jlw:o gemdo e aumenwr ave/ocidade, mas deve-se IeI' 0 cllit/ado de

nao eliminar 0 campo totalmeille.

1= (FEM - FCEM)/ R

, . . Se. aplicannos mais FEM, a corrente aumenta e a velocidade tambem. Sedlmll1Ulrnl0S a FCEM, a velocidade do motor tambem aumenta, podendo

Nesse tipo de liga<;3.o, tanto a armadura quanto 0 enrolamento Shunt doestator san ligados em paralelo com a alimentayao. Como normal mente aarmadura e construida com fio mais grosso e menos espiras que 0 enrol amen toshunt do estator, a annadura consumira mais corrente que 0 estator. 0

movir:1ento de rota<;ao e a torque sao resultados da intera<;uo do campomagnetlco no estator com 0 campo magnetico na armadura criado pela correntede almadura.

Como a annadura e 0 enrolamento "shunt" estao em paralelo com a alimen-ra<;ao, se a tensao de a~imentac;ao nao variar, podemos esperar uma rota<;aoconstante na p~nta. d~ elxo do motor, sem carga. Ao aplicarmos carga a essemotor, d~Vldo a reslstencla no enrolamento da armadura, ha uma pequena quedana velocldade e aqueclmento. Quanto menor a resistencia da am1adura men os~erda em velocidade Com aumento da carga havera. 0 aquecimento se da pelotato de lI~pOlmOs resistencia mecanica ao eixo, 0 que provoca redw;;ao na FCEMe consequentemente aumento da corrente na armadura para manter 0 torque.

. Conclusao: man tendo 0 campo shunt, a FCEM induzida na armaduralmp~de que 0 motor atinja _velocidades. perigosas sem carga e este e 0 grandeatratlvo desse tlPO de hga<;ao. Se reduzlrmos, atraves de urn reostato, a tensaono el1l'olul~ento shunt, terernos aumento de velocidade, mas isso e extrema-mente pengoso. Deve-se to mar 0 cuidado de nunca abrirmos 0 shunt sob 0

nsco de 0 motor atingir velocidade muito alta, impondo riscos desnec~ssarios,1spessoas.

Podem~ esperar tambem uma boa regulac;ao de velocidade, pois com 0

aumento d~ '9flrga, tem-se reduc;ao cia FCEM e conseqi.iente aumento dacorrente de arl1)adura, 0 que ajuda a manter 0 torque.

2) Motor Serie:

Se 0 motor e ligado sem carga, temos um campo magnerico no estaror quedependera da corrente absorvida. Se essa COlTente e baixa, 0 campo magneticoinduz llma baixa FCEM na armadura c temos uma velocidade considen'tvel porconta da cOlTente e da FEM na armadur;j. Se aumenramos a carga, aumentamosa cOlTente de annadura e tambem a campo do estator, sofrendo uma quedatambem consideravel na velocidade.

Em comparac;ao com a motor shunt, 0 motor sene tern um excelentetorque de partida, mas uma regulac;ao de velocidade ruim, pois to do aumentode carga resulta em aumento da corrente e consequente queda de velocidade.Isso e esperado, ja que os enrolamentos estiio em serie. Se aumentamos acorrente, a comportamento do campo nesses enrolamentos e extremamenteafetado. Quanta maior a corrente menor sera a velocidade, pois teremos umaFCEM mais atuante. A velocidade no motor serie, par observa<;:iio, estaintimamente ligada it cOlTente sob carga. Se um motor serie parte sem carga.corrente e FCEM baixas, a velocidade pode ser tao alta, que ele se auto-destruira, podendo causar serios danos a pessoas.

Conclusiio: 0 motor serie e excelente em aplica<;oes em que ha Lima altacarga de inercia, como trens e aplica<;6es com forte tra<;iio, tomando-se acuidado de opera-Io sempre com carga acoplada.

3) Motor Serie-Paralelo (Compound):

Siio dois as IIpOSde compoll/ld: aclImlil(/{ivo e a diferencial. {lido

depende da Iig(lI;iio do enrolamel/IO deshufli. Para /Illidar de 11111 lipo para a

Olliro. basta inverter a bobina dl: shul/I.

E allamen/e recoll1endado qlie mo{oresserie par/am com c(JJ·ga.pois com 0 {orqllee/evClclona partida. sem carga, e/es lenclema alil/gir velociclades qlie podem reslil{ar /1a

destruir;iio do mOlor.

Com 0 intuito de combinar a melhor da ligac;iio shunt com 0 melhor daliga<;ao serie, temos a liga<;ao compound. Conseguiremos a excelente regula<;aode velocidade do motor shunt, com 0 excelente torque de partida do Illotorserie. Os motores compound sao utilizados onde ha necessidade de velocidadeconstante com variac;oes extremas de carga. A id6ia do mOlar compound etornar possivel 0 aproveitamento do alto torque da liga<;ao serie, sem disparosde velocidade com cargas reduzidas au nenhuma carga e em seguida fazer usada baixa variac;ao de velocidade do motor shunt sob diferentes situa<;6es decarga.

Nesta liga<;ao temos a enrolamento da armadura e 0 enrolamento serie doestat~r conectados. em seric e ligados a alimenta9iio. Temos entao dois:nr~ldmentos ~om lio de certa sec;ao circular e poucas espiras, Iigados em serie.Estancia as dOlS enrolamentos ern serie, e certo deduzir que 0 campo magneticoen ado no estator dependera da mesrna corrente aplicada ao enrolamento da·.mnadura.

o motor e inicialmente conectado como motor sene, mas com 0

enrolamento shunt em paralelo com 0 conjunto "annadura e enrolamentoserie". 0 enrolamento shunt deve produzir campo magnetico com mesmadire(,:3o e sentido ao campo produzido no enrolamento serie. Temos agora urnmotor com torque alto na partida, mas com velocidade limitada, e conseguimostambem que ele tenha baixa variayao de velocidade, mesmo variando a carga.

Esse tipo denomina-se motor compound cumulativo. Em algumassituayoes, ap6s utiHzada a caracteristica do motor serie, 0 enrolamento senepocle ser curto-circuitado, para que nao interfira no trabalho de regulayao doenrolamento shunt.

Algumas aplicayoes requerem motores que aceitem uma quedasignificativa na velocidade com 0 aumento da carga. Podemos adaptar 0 motorcompound para atender a essa necessidade tambem, ligando 0 enrolamentoshunt de modo que produza urn campo magnetico contnirio ao campomagnetico no enrolamento serie. 0 enrolamento serie alivo no motor produzUll1 campo em oposiyao ao campo do enrolamento shunt, reduzindo 0 camporesultante, aumentando assim a velocidade, mas sofrendo a queda develocidade com 0 aumento da carga, caracteristica do motor serie.

,~Esta ~ecpica, quando utilizada, da ao motor 0 nome de compound

diferencial. Os motores compound diferenciais tem aplicayao limitada pelorisco de insta'bilidade. 0 motor pode disparar sob certas condiyoes: quando acorrente de armadura aumenta com 0 aumento da carga, 0 campo noenrolamento serie tambem aumenta. Como 0 campo nesse enrolamento esta emoposiyao ao can)po shunt, 0 fluxo totale reduzido, consequentemente temosum £lumento na velocidade e 0 motor pode disparar. Quando e indispensavel autilizayRo do compound diferencial, geralmente 0 fabricante produz motorescom um fraco campo do enrolamento serie, reduzindo os riscos, mas aindaassim a aplicayao e limitada.

Exemplo de aplica~ao: Vm elevador de carga utilizando motor CC, operacom ligayao serie para subir carga, torque elevado necessario. Para descer, naohavendo necessidade de torque mas controle de velocidade opera com ligayaoShunt. Quando sem carga ou com carga reduzida, opera com ligayaocompound.

mesmo, por comutar constanternente os p610s das bobinas, elt: exerce ~l mesmaatividade que diodos retilicadores, mas cit: fonna mec:inica, que e permitir acirculayao de corrente em apenas um sentido. 0 comutador esrabelece contatoentre as bobinas e 0 ll1eio externo pelas escovas, geralll1cnte de carbo no, queenquanto a m<'!quina permanece em rotayao, estao em constante atriro com 0

comutador.

Pode-se deduzir que ha urn desgaste natural das escovas e do propriocomutador com 0 tempo, a!em disso, em manutenc;:oes periodicas, precisamoslimpar 0 comutador, eliminando residuos depositados. As escovas possuem urnperiodo de troca que deve ser respeitado, evitando que a sua parte metalicaatinja 0 comutador, daniticando-o. Quando a manutenc;:ao peri6dica nao erespeitada, os residuos depositados sobre 0 comutador podem aumentar a suaresistencia de contato com as escovas. Os mesmos residuos podem se depositarentre as laminas do cOll1utador, causando um curto-circuito.

Para entender 0 ajuste da linha neutra, precisamos voltar ao funciona-mento do motor CC no item 5.1 e seus estagios. Existe um momento, quando abobina est<'!perpendicularmente posicionada com relayao ao campo tixo, quenao ha ayao do campo e, consequentemente, forya magnetomotriz. Nessemomento devemos "desligar" a bobina, em seguida mudar seus terminais. Issoevita faiscas em excesso no cornutador e desgaste desnecessario das escovas edo pr6prio comutador. Este e 0 principio e motivayao para 0 ajuste da chamadalinha neutra, momenta no qual a forc;:a contra-eletromotriz induzida ~ a menorpossivel, 0 que produzini menos faisca se realizada a comuta<;ao.

Alguns profissionais simplesmente nao se dao conta da importancia docomutador. Esse dispositivo e um retiticador rnecanico dentro do motor. Isso

0.L.................. '" ........................................................ -

.t/mor cc Q.............................................................................. ..::;::,;

5.7. Identifica~ao «os terminais das maquinas CCPara realizar ligayoes em uma maquina CC, e necessario ter conhecimento

de seu conteudo que possibilite reconhecer os tenl1inais das bobinas internas (1S

quais voce esta conectando.Nol1l1almente os motores CC saem de fabrica comesquemas de ligayao definidos no manual do fabricante. Para executar a ligayaodesejada, siga a risea a recomendayao do fabricante.

Se urn motor antigo chegar ate sua bancada para uma avaliayao, e nao 11<1qualqller sinal de marcayao de terminais com numeros e esquema de liga<;iio aser seguido, voce tera de marcar os tenninais e realizar os testes necessariospara atestar a contiabilidade do motor. A numerayao lItilizada deve ser a quelItilizamos ate aqui para a armadura e para os enrolamemos do estator.Identifique os terminais de acordo com 0 enrolamento. Lembre-se de que 0

shunt sac muitas espiras e fio de menor seyao, enquanto 0 serie possui poucasespiras e tio de maior seyao.

Note que optei pela idelltificayao numerica, mas podem ser utilizadasktras. Identifica<;uo:

Rotor Eslatoro~,o a 120 Vcc

o estalOr posslli lllna <!.I'calll 1/11paneji'onwl. Slispemo. jiea pre.l'() <I 1II11amola /III pllrte traseira qlle () impede

de girar COlli 0 1"0/01'.A j()/'~'a/lecesscirw para segllrar 0 (!.I'IIIIOr Ii

i/l(licada nll escala,

Objetivo: Estudar as propriedades e caracteristicas dos motores CC napratica. Trayar curvas torque x velocidade dos motores CC estudados. Observarna pn1tica como realizar conexoes decircuitos com motores e conexoesmedinicas com equipamentos auxiliares.

Armadura: (A;B) ou (l ;2)i~l.)11t:(C;D) ou (5;6)Ser~e: (E;F) ou (3;4)Interpolo: (G;H)

Os ensaios descritos em seguida loram realizados com um delerminado motorCC, Issonao quer dizer que voce tenha que realizar seu ensaio com uma maquina exatamenteigual, nem que tenha de obter os mesmos valores anotados neste ensalO.0 objetivoprincipal e a constatay30. Voce leu e releu a teoria, agora vai comprovar algunsaspectos seguindo um guia de procedimentos elaborado de forma que voce possacomparar seus resultados com os resultados esperados e com os anotados no livro.Registre seus resultados.

Para veriticar 0 cornportamento do motor CC com carga, necessita-se deequipamento auxiliar que possa fornecer e medir a carga aplicada. 0 equipa-mento utilizado e 0 eletrodinam6metro que possui um estator com enrolamentoe um rotor gaiola de esquilo. 0 estator nao e fixo a uma base, mas tica preso alima mola com tensao correspondente 11 escala de torque de 0 a 3 Kgf, tambempresa ao estator. Mas como ele funciona?

Observe na tigura 5.13 que 0 estator deve ser alimentado com tensao CCde 0 a 120 Y. Qua'ndo alimentado, 0 estator produz um campo magnetico queinduz no rotor outro campo magnetico. A a<;ao do campo do estator sobre arotor tenta segurar 0 rotor em uma posi<;ao fixa. Como 0 estator nao esta tixo auma base, ele tenta acompanhar 0 sentido de rotayao do rotor, mas e impediclopOl' uma determinada tensao cia mola que sera indicada na escala. A indicayaomostra a forya que 0 motor esta realizando para mante-Io girando mesmocontra a vontade do estator do dinam6metro. Pode-se encontrar dinamometroscom escala em lbf.in. A relayao e 1 Kgf.m = 8,68 lbf.in.

Equipamentos Utilizados: motor CC, fonte CC ajusul.vel 0 a 120Y 8A,eletrodinamometto com capacidade de aplicar cargas ate 3 Kgf.m, tac6metro,voltimetro e amperimetro para as correstes especiticadas, reostato de 500n.

Aten~iio

Estamos trabalhando com niveis de tensao que podem trazer risco a vida humana epartes mecanicas girantes que podem causar danos lisicos, portanto realizeos ensaiosapenas sob orientar;ao e supervisao de um prolissional habilitado e siga it risca todasas orieotar;oes de seguranya. Antes de ligar 0 equipamento para verificar 0luncionamento e tomar nota dos dados, peya ao prolissional citado que inspeclone 0circuito. Liga¢es e alterar;oes devem ser teitas com todos os equipamentoscompletamente desligados.

Caracteristicas da Maquina CC: 0,25 HP 1800 rpm 120Y 2,8A, Inenrolamento Shunt = O,JA, In enrolamento Serie = 3 A, In Armadura = 3 A.

®- ..................... ... .

5.10. Exercicios de fixa~ao ••••••••• !fIll.mjl!l·.'_.~ •••••~II1.-::"!CTtfjJ.rl'Iil.Capitulo

Descrcva 0 principio de funcionamento do motor Cc.'.Cite as partes principais de uma maquina Cc.

Qual a fUllyao das escovas em uma maquina CC?

Qual a funyao do comutador em uma maquina CC? .'f

Como podemos identiticar 0 numero de polos de uma maquina CCobservando 0 estator'?

6) Quais as diferen'1as entre 0 enrolamento serie e 0 shunt de umamaquina CC?

7) Quais as principais caracteristicas do motor serie?

8) Quni:; as principais caracterlsticas do motor shunt'?

9) Quais as principais caracteristicas do motor compound'?

10) q.uais as diferenyas entre 0 compound diferencial eo cumulativo?

11) t?~il a motivuyao principal para utilizar uma maquina CC em umsistema industrial?

Tudo que foi estududo para motor· CC vale, de certa maneira, para 0

gcrador CC, atinal os dois, mcsmo tendo funyoes diferentes, vem cia mesmamaquina Cc. A maquina corrente continua pode produzir for'1a meciinicarotativa, motor, ou gerar energia el<~trica CC a partir de uma forya mednicarotativa, gerador.

Este capitulo mostra as principais caracteristicas do gerador CC, tipos deligayao, vantagens e desvantagens de cada uma, seguindo a mesma tilosotiaadotada aqui: desenvolveremos uma teoria minima e realizaremos ensaioscomprobat6rios,

o processo de gerayao de energia esul ligado aos fen6menos eletro-·magne[icos estudados no capitulo I, especificamente a lei do eletromagnetismoque trala da difcn::n'1a de potencial resultante nas extremidades de urn condulorpeta tlc;:ao deste dentro de urn campo magnetico,

Um gerador ee, como 0 motor CC, possui tres componentes principais:enrolamento de estator, armadura e comutador. No gerador CC, 0 enrolamenrodo estator e alimentado com tensao ec para produzir um campo magneticotixo, Pelo fato de essa tensao clar origem ao campo magnclico do estator,recebe 0 nome de tensao de excitayao, Esse campo magnetico corta as espirasdo enrolamento cia arrnadura (ou vice-versa) quando este, par a'1iio mecanica,girar dentro do campo,

~ ................................ " ,. , , . , . , .. , , , . , , . , , . , . _, , , .. , .. , . , . ,?~~'~I~'.o,r,~,~,, . , , , . , , , , , , , , , . , , , ._.. , ,_, , . , .. .B

~~mpo magnetico mais espira em rnovimento resultam em indw;ao ektro-magnetica, que resulta em ddp a qual e levada ao rneio extemo pdo conjunto deescovas mais comutador. A figura 6.1 representa um gerador CC elementar: aoaplicannos fon;:a meciinica a manivela, rotacionamos a bobina que, cortada pelaslinhas de campo, produz uma diferenc;:a de potencial em seus tenninais.

No momento em que passa a t:xistir uma lklp emre as escovas e e\lste umacarga ligaJa a essas escovas, precisamos Jetemlinar n semidu lIa COlTente quepercoIT<: a carga antes de meJi-la. Para isso utillzaremos a regra da maoesquerda para geradores, que e parecida com a regra para mo[ores, 0 que l11udae a mao.

1cr=--- ,,...-----..,'==t" ---=; ~

For~a mectlOica t

..j ddp germ/" e.wi,elli/U ap/icad" a "I/W

carga reSISlil'a emedida com U

l'o/limelrD. Naligumpodemo, observar q/ll!

a bobilla eIlCOlllrCl-,epeipenicli/armellle em

re/a\:llo 110ClIIIl[iO.Temos lel/.\'(/II genli/"

o V indiwda 110I'O/Iimelro I! nil gnil/co

para esse eSlligio.

A figura 6.3 exibe a mao esquerdapreparaJa para a amilise, 0 indicador mostra 0

sentido da COlTenre, 0 polegar 0 sentido daton;:a aplicada e 0 restante dos dedosacompanha 0 sentido do tluxo. Utilize a regrae confimle 0 sentido da COlTente representadona figura. 0 sentido da ton;a aplicada estaindicado com pequenas seras pretas nabobina.

Como terceiro estagio poclemos observar 0 valor m~l.,imo de tensaoalcanyaclo quando a bobina esta totalmente imersa no campo. No gratico asen6ide atinge 0 seu apice.

A tensao 'gerada no estagio representado na figura e OV, mas contorme abobina vai assumindo llma posic;:uo mais proxima ao paralelismo com as linhasdo campo, maior 0 nivel da tensuo gerada. A figura 6.2 representa a bobil')a,sob ayilo de lima .forya, iniciando um giro no sentido anti-horario. Note que atensuo indicada ~o voltimetro ja nao esta mais em 0 c a 0 grafico senoidaltambem saiu do O.

ut~cr=-_~'--==-'I'--_~'==t"--<~="-+-l.~

Esses estagios sac repetidos sucessivamente, sendo tomecida na saida umatensiio continua pulsante. Continua porque a corrente, apesar de oscilar entre 0 eum maximo, circula sempre em urn mesmo senti do. Essa tarefa e responsa-bilidade do comutador, que neste caso funciona como urn retiticador mecanico.

8.. Maqltinas Eltilricas'0" •••• 1., ••••••••• 0 ••••••• I •••• , •••••••••••••••••••••••••••••••• ,., ••••••••• ....•............................. ?e~·~I~/.II.r.~.~' ............•.................... .B

Existem dois modos para aumentarmos a tensao gerada:

1) Aumentaro campo magnetico fixo;2) Aumentar if rota<;:30 mecanica aplicada a m{lqLl1na, aumentando a

freqiiencia dos pulsos e a tensiio media.

Se dobrarmos a velocidade, aumentamos a tensao induzida; se aumen-tarmos em 10% a excitay30, aumentamos tambem a tensao induzida.

Existe diferen<;:a entre 0 gerador funcionando a vazio e com caga. Aoaplicarmos uma carga ao gerador, teremos correntecirculando e conseqiien-temente queda de tensao gerada. Para suprir essa queda, a maquina que foroecepotencia mecanica ao gerador deve aumentar 0 torque aplicado e/ou devemosaumentar a tensao de excita<;:ao.

lixo. As bobinas da armadura, sob a<;iiode for<;a mec:inica extcma, cortam esseCJmpo gerado e induzem nessas bobinas uma tens:'io. (\)(110 dito antcriunnente,essa tensao tera relayao com a velocidadc aplicada a am1adura e a inrensidadede campo tixo produzida pela exciwyao.

Sem carga conectada a armadura, teremos tensao em seus tenninJis, masnenhuma corrente t1uindo nela, p0l1anto nenhuma oposiyao J rota<;:'io Impressapela forya mecanica. Sc unia carga e conectada a armadura, uma corrcnte t1uina armadura e um novo campo surge, interagindo com 0 campo lixo. criandouma for<;a resistente a fon;:a mecanica exteroa._A maquina respons:i\'d pelaforya meciinica deve suprir essa nova necessidade de torque para c\'irar quedade tensao gerada ou deve-se aumentar a intensidade do campo fixo.

Se voce relirar 0 comulador, que e 0 relilicador mecanico, ainda sim leremos nasextremidades da bobina uma tensao gerada, mas que sera alternada. No capitulo 9estudarmos alternadores, tera a oportunidade de perceber isso.

Se observar as figuras i1ustrativas 6.1, 6.2 e 6.3 utilizadas ate 0 momento, notara quefOI ulilizado um campo magnetico proveniente' de um ima. Podemos considerar eslecaso como excita9i:'10independente, ja que 0 campo magnetico no estator nao dependeda for9a meca.nica aplicada para existir e como vera mais a Irente a propria excila9aoiniclal de um gerador auto-excitado provem de magnetismo reSidual na maquina.

~.

1-".1 6.3. Excita~ao de campo ShuntComo os/aspectos construtivos do gerador CC sac os mesmos do motor

CC, vamos direto ao estudo cia excitavao de campo para geradores CC. Existemdais modos de produzir 0 campo magnetico tho no estator: excita<;:aoindependente e ,~/auto-excita<;:ao. Consideraremos excita<;:3o independente aalimentac;ao da bobina de campo pOl' tensao CC extema. Vamos tratar dogerador de campo shunt (figuras 6.5).

o gerador CC serie tem uma caracteristica peculiar: ele precisa cia cargapara trabalhar. Em outras palavras, se nao tivermos carga conectada, nao teremostensao gerada. Isso se deve ao faro de a armadura estar Iigada em serie com 0enrolamento sene e os dois em serie com a carga. Se nao houver carga, naohavera corrente circulando pelo circuito. Sem corrente no campo serie'l1<1o temosexcita<;:ao, sem excita<;:ao nao temos tensao induzida. Claro que, ao mediI: com 0

mu!timerro, podemos esperar uma pequena tensao de saida devido ao campog.erado pelo magnetismo residual. 0 gerador serie pode ser visto na figura 6.6:

+Vcc

A fonte CC prod/lz exciuu;ao no Shl/nl. Alorr;a molora e aplicmla ao eixo da

armadlll'Cl que. girando, lem SIU/.1·bobil/as,freqiienlemenle, corrando o· campo

indllzindo lima lellsao qlle pode WI' medidacom I/m voltimelro conecrado cis eSCOl'as.

Armadura Shunt

Figura 6.5

o gerador campo serie. COIllOpo de .IeI'observado. lem 0 aI/menlO da((1/lsao

gerada ligado Ii carga. QuWllO mel/or aimpeddncia de carga. maior a carrel/Ie ql/ecircliia I/Ocircl/ilO, maior 0 campu serie e

malOr a lellSiio geracia. Com 0 CirClliloaberlo jicamas redl/tidos a indl/~'iiocal/sac/a pelo magnelismo residl/al.

Figura 6.6

Esta clara a dependencia desse gerador com rela<;:ao a carga. Quandotemos uma carga com alta resistencia, a corrente no circuito e baixa e 0 tluxo

o gerador de campo shunt e 0 que mais se aproxima do que foi estudadosabre geradores ate agora. Para que ele opere adequadamente, e necessaria umafante externa para excitar 0 enrolamento shunt, produzindo campo magnetico

8-•• ••• 0 ••••••••••••• 0 •

•••• •••••• ••••• ••••••• 0 ••••••••••• ;0 •••••• ·••••• 0.' ••••••• •••••••..••..••. - ••••••••... .' ••••• ~~~·~I~~~ ~.~ •..•...•••••••.•.••••••••••••...• ..e

do campo magnetlco tambem e fraco, conseqi.ientememe a tensao gerada epequena. Reduzindo a resistencia de carga, elevamos a corrente e conseqi.ien-ternente a tensao de saida ate 0 limite em que haja satura9ao do campo e asperdas no circuito armadura enrolamento sene atinjam val ores inadequados.

carga, a tcnsao de armadura e na carga decrescem por dois motivos: 0 primciroa propria reayao entre campos cia :.!rmadura e campo tixo, :.!outr:.! pcbs pcn1asinternas no cobre que aumcntam com 0 aumento da corrente.

Perceba que se a tensaQ de saida, tensao na armadura, decrescc, aexcitayao do campo shunt tambem decresce, 0 que favorece ainda mais a quedana tensao de saida. Pode-se compensar essa queda na tensao com ajustes noreostato do campo shunt, aumentando a tensao para 0 shunt, 0 que aumenta atensi:io de saida, desde que esse valor ja nao esteja no maximo. Ajustesautomaticos podem ser instalados, vigiando a tensilo de saida e atuando nocampo shunt. ~ 0 0

-Ii' 0 magnetismo residual, ignorado nos geradores com excita9ao Illdepen-dente, torna-se agora peya fundamental. Ele e responsavel pelo pequeno tluxoinicial cortado pe!as bobinas da armadura. Uma pequena tensao sera induzidanas bobinas da armadura que realimentarao a com:~nte no enrolamenlO shunt,produzindo UI11 tluxo maior. Essa a9ao e reayao siio continuas, ate que a tensaoatingida nos terminais cia armadura seja sutkiente para manter a e.,\(.;itaifaoexigida para sustentayao do nive! dcsejado de tensi:io de saida.

Para que esse fen6meno ocorra satisfatoriamente, ~ necessario que 0

magnetis!TI() r~sidual seja somado ao campo magnetico que sera criado noenrolamento shunt. Portanto, depende da polaridade do campo shunt,(ieterminada pela ligayuo do enrolamento a armadura. Se 0 campo shunt eSliverem oposiyao ao magnetismo residual, podeni anul<i-lo; Uma simples inversiiona ligayao do shunt pode corrigir esse eventual problema.

o gerador compound auto-excitado pode ser montado como compounddiferencial ou como compound cumulativo. Tudo depende de como 0

enrQlamento serie e ligado com relayao ao shunt, se em oposiyao ou adi.;ao.Quando temos as dois t1uxos, do campo serie e do campo shunt em adi~ao,temos 0 compound cumulativo. Se os dois t1uxos estilo em sentidos opostos,temos 0 compound diferencial.

Q numero de espiras do enrolamento sene da ao gerador compoundcaracterist.t9'i~E:..l,';.~P-~9i<!is.Se0 enrolamento serie possui muitas espiras, teremos

.urn gerat{or em que a tensao' de saida e maior a plena c31r~a do que sem carga("6vercompounded). Tor outro lado, se 0 enrolamento serie possui poucas espiras,a tensao sem carga e maior que a tensao com cargal (undercompounded). Asituayao 'inrennediaria sena a ideal em que 0 enrolamenro serie prove umasituayao em que as..tens6es com carga e sem carga sao iguais (tlatcompounded).

Quando conec_tado como compound cumulativo, se a corrente de cargaaumenta, a corrente atraves do 'campo shunt diminui, diminuindo 0 campo shunt,

6.5. Tipos de geradores CC auto-excitadosAlem dos geraq.ores com excitayao independeme temos os geradores auto-

-excitados. 0 gerador shunt auto-excitado e 0 gerador compound SaD exemplos.No gerador auto-excitado nao necessitamos de fonte externa para ge.xar 0

campo no estator. A energia para gerar 0 campo vem da propria tensiio geradanos terminais de saida da annadura. Mas como e produzido 0 campo magneticoinicial? l'vlesmo que as bobinas de campo do estator nao tenhum alimentayao,como ern toda maquina eletromagnetica, temos um magnetismQ residual noestator, produzindo um campo magnetico residual fraco, mas suticiente paragerar a tensiio de auto-excitayao inicial.1

As l'iguras 6,7 e 6.8 mostram 0 diagrama eletrico simpliticado dos gera-dares shunt e compound auto-excitados respectivamente.

j.;; " ~ E F

( 3

Nota

No compound, 0 enrolamento serie tambem pode ser Iigado diretamente em serie coma armadura depois em paralelo com 0 shunt. Sao pequenas as diferenyas resullarjles.

"--'-_ •.... __._._.. . .. .. .. ~·l//·-// '/;-;

8erador shunt auto-excitadq ~ urntregulayao de tensao deficiente pOI'ser totalmente dependente do tluxo no campo shunt, que e realirnentado pelapropria tensao gerada na annadura. Se houver urn aumento na corrente de

,mas a mesma corrente de carga em aclive eleva a corrente no enrola~ne_nto serie eocampo serie aumel1ta. Essa interayao garante uma variayao peCLuef\a,quandonao irris6ria, cia tensae na carga (regulayao de tensao). - ----

Ri Ri=lmpedancia d"280hm.._____ Linha+ Himerna

Geradores CC ~ao utilizados quando necessitamos de corrente continua apartir de forya meciinica. Este e 0 caso de dinamos e geradores CC embar-cados. Encontramos geradores CC em navios, barcos, bicicletas, aurom6veis eate em submarinos para recan-egar as baterias dos motores CC de propulsao:

A questao e definir tecnicamente, com 0 gerador em maDs e seu manualdisponivel, que tipo de instalayao e liga<;ao providenciar para ele para 0 melhoraproveitamento dentro cia aplicayiio. Para isso voce pode seguir as orientayoesde um protissional experiente, sem contestayao, ou argumemar com de, tendocomo base suas experiencias pessoais com geradores Cc. E necessario,ponamo, que conheya 0 comportamento de um gerador nas fonnas de liga<;aoexistemes.

,.,:'

Os geta'q.ores de excitayilo independente normalmente sac utilizadosquando 0 ge;ador deve responder rapidamente e com cena precisao a urncontrole exter~o de aumento ou reduyao da tensilo de saida ou quando se desejaurn range consideravel da ten silo de saida. 0 inconveniente eque temos umoutro dispositivo s~parado do motor que exige aten9ilo: a fonte cle excita9ao,que pode ser um ~onjunto de baterias.

Os geradores auto-excitados, pOl' dependerem apenas deles mesmos,. tomam-se solu90es melhores em algumas aplicayoes. Nao tendo fonte externa

para excita<;ao do campo obtem-se uma reduyilo com custos de manutefil;aoconsideniveis, mas limitamos a a<;ao sobre 0 gerador, pois temos apenascontrole parcial do campo de excitayao.

o gerador serie tem uma aplica<;ao extremamente tecnica. Observe 0

sistema em que temos uma fonte alimentando uma carga e essa fonte POSSU!uma detenninada resistencia interna (tigura 6.9) e somada a isso temos aimpediincia da linha de transmissilo. Conforme 0 aumento da corrente de carga,observe 0 que acontece com a tensuo na carga:

I RL(n) 1(:\) VRL(V)

i Ab<:l1o () 120-:-00 0,l7 115,4

-100 0,2~ 112,1

300 0,37 ! 110

I 100 09-1 , 93,7, I

70 1.22 i 85,7

6.6. Aplica.;oes dos geradores CC '\CargaHL

Ri28 Ohm

Quem ja eS[UdOll circuitos e1etricos sabe que com 0 allmento cia correntesolicitada pela carga ha urn aumento da queda de tensao na resistencia imernada fonte e, conseqiientemente, redu9ao na tensao de saida. 0 gerador CC seriepode ser utilizado para au men tar a reglllac,:ao de tensao nesse circlli!O. Com 0

aumento da corrente solicitada pela carga 0 gerador serie produz mais tensaoinduzida, 0 que compensaria as perdas na tensao transmitida a carga (figura6.10).

o gerador serie tern side utilizado, portanto, em sistemas de distribuic,:aoCC como um buster de tensilo de Iinha, melhorando a regula<;ao. Devido adependencia da carga, 0 gerador serie e uma escolha nao recomendada paraservir como fome CC pOl' sua regulac,:fio ruim.

Veremos quatro ensaios com geradores CC com conclus6es obvias eperguntas para que voce responda com suas proprias observayoes. Execute osensaios a seguir com declicayao e total aten<;ao. Anote todos os resultados eprocure resposta para todas as quest6es que surgirem pelo caminho.Finalmente, formule seus proprios questionamentos que, com pesquisa e tempode trabalho com essas macjuinas, serao respondidos.

8.. Maquinas Eliitricas~ - - --

d) OyerCompound-SobreCompound

c) UnderCompound-SubCompound

f) FlatCompoLffid-Compound Normal

6.8. Exercicios de fixa~aof

o que ~ gerador'?

Qual 0 componente que detine se urn gerador sera CC ou CA'?

Descreya 0 principio de funcionamento do gerador.

Quais sac os dois grupos prindpais de geradores CC?

Descreya as vantagens e desyantagens dos geradores com excitac;:aoindependente com relac;:aoaos geradores auto-excitados.

Descreya as caracteristicas do gerador shunt com excitac;:aoindependente. '

Cj'~'r caracteristicas do gerador shunt auto-excitado.

Desqeva as caracteristicas do gerador compound.

De as caracteristicas do gerador serie.

1)

2)

-=-3-)

4)

5)E reconhecido como motor monofasico'qualquer urn que nao seja ligado a

lima linha tritasica. Tecnicamente avaliando, urn motor tigado a uma rede220V, corrente alternada, fase-fase, na realidade recebe duas fases, estandoconeclado a lima rede bifasica. POl' outro lado, se conectannos 0 motor a umarede nOY, fase neutra, teremos lima alimentac;:ao monofasica para 0 motor.Tratando-se de maquina, nomeamos 0 motor de acordo com a modo de tratarcom a tensao de alimentac;:ao internamente. Como as fases sao defasadas de1200 e analisa-se a resultante aplicada ao motor e seus efeitos, chamamos demotor monofasico aquele cujo funcionamento esul baseado em uma fase.

o mais importante e que estamos cercados par esses motores, principal-mente na vida domestica. A bomba d'agua do condominio, 0 aspirador de po, 0

processador de alimentos, 0 condicionador de ar, 0 ventilador, todos essesaparelhos/equipamentos podem ter ou tern como elemento 0 motor monofasico.Os'molOres monofasicos sao encontrados geralmente com pOlencias menoresque IOcy.

Esle capitulo aborda as caracteristicas elementares do molor monofasicode fase diyidida eu fase auxiliar, com e sem capacitor de partida, motor de fasedividida com capacitor pennanente e do motor de campo dislorcido ou polodiyidido. Para 0 motor de fase dividida e feita uma demonstrac;:ao de ensaiopratico, executando testes fundamentais para auxiliar na compreensao dofuncionamento dessa maquina. Yoce fica com a tarefa de associar os moloresestudados com os motores presentes no seu dia-a-dia e chegar a conclusao deque na industria 0 dominio do motor trifasico e toral, mas em elelricidadepredial e residencial, 0 molor monofasico e soberano.

Mo{ores Monojasicos CA G............................................................ _ ~

7.2. Motor de fase dividida -Caracteristicas constru tivas

Basicamente 0 motor de fase dividid:l possui quatro componentesprincipais: enrolamento principal, enrolamento auxiliar ou de partida, rotorgaiola de esquilo e interruptor centrifugo (tigura 7.1).

oInterruptorgentrifugo

Rotorll"iola

PrinCiPal/, !, Fig/ll'll 7./

o illiermplOf cell/fiji/go deve estar sempfe/igado 110 enrolall1elllo aw:i!iar pi/ra des/igci·

·10 I/p6s a partida. 0 ellfo/amenlO allxiliarniio slIporra 1/ lellsc/o lIomif/al do mOlOr pOl'

ml/is de pollCOS seglllldos e precisa set'desligado ap6s 1/ parlida.

7.3. Principio de funcionamento do motorde fase dividida

Para en tender 0 funcionamento do motor de fase dividida, e preciso saberUll1 poueo de an,llise de circuitos CA e eletrornagnclismo para aplic~lImos 0

principia da indlll;:ao ao rotor, em que uma corrente e induzida nele pelo campomagnetico criado no estator. Analise de circuito CA para entender como a fasee dividida.

Temos dois enrolamentos com caracteristicas eletricas diferentes. 0enrolamento principal ou de trabalho, por ter mais espiras e lio de maior seyaoque 0 enrolamento auxiliar, possui menor resistencia e maior reatanciaindutiva. Par outro lado, 0 enrolan:ento auxiliar possui maior resistencia ereatiinlCia menor ou proxima a reatancia do enrolamenlo principal. 1550 provocadUllS defasagens angulares de corrente com relayao it tensao da reele se osenrolamentos forem conectados em paralelo com a rede.

A tigura 7.4 mostra a ligayao do motor de fase divielida. A representayaoeletrica e apresentada na figura 7.5. Note que 0 interruptor centrifugo (lC) estaacionado. Colocando em numeros, considere os seguimes valores:

Raux = 6,50, Rprin = 2,90, ZLaux = 100, ZL prin = 8 0, sendo Rmedida com 0 ohmimetro e Z encol1trado no ensaio com COITente alternada.

o principal e 0 enrolamento de trabalho do mOlor, 0 qual mantem 0 motorfuncionando. Ele e constituido com muitas espiras de fio mais grosso que 0

utilizado para 0 e9folamento auxiliar./o enrolamento auxiliar e 0 responsavel pela partida do motor. Ele ajuda a

proporcionar 0 torque inicial para que 0 motor saia da inercia. 0 tio utilizadonesse enrolamento tern seyao menor que 0 tio utilizado no enrolamentoprincipal.

o interruptor centrifugo tern a responsabilidade de desligar 0 enrolamentoauxiliar ap6s a partida. Esse interruptor inicia ligado, permitindo a energizayaodo enrolamento auxiliar. Ap6s a partida, 0 enrolamento auxiliar deve serdesligado, entao 0 "interruptor centrifugo, que fica preso ao rotor, sob ayao dafor9!l centrifuga, abre 0 contado eletrico, desligando 0 enrolamento auxiliar.

Orator gaiota de esquilo, pronto (tigura 7.3), nao parece uma gaiola deesquilo. Quando analisamos a sua construyao ou construimos urn experimental(tigura 7.2), notamos a semelhanya. Nesse rotor seraq induzidas as correntesque formarao p610s magnelicos que seguirao 0 campo girante no estator.

0l .......................................................... , , .

Fisicamente 0 enrolamento auxiliar esta posicionado, em um motor dequatro polos, a 45° do enrolamento principal (180° / n~ de polos). Sabe-seagora que a divisao de fase permite que criemos um polo no enrola'mentoauxiliar e em seguida, alguns graus depois, um polo no enrolamento principal.

No rotor gaiola sao induzidas correntes por esses I.:ampos magneticos, quecriam campos magneticos opostos, tem-se entao polos conrrnrios no estator e norotor. Como polos contrarios se atraem, 0 rotor e fon;aJo a acompanhar 0

deslocamento de 45° Jos polos auxiliar para 0 principal, iniciando 0 movimentodo rotor. Vcr figuras 7.6 e 7.7.

Interruptorcenlrifugo

IT

IC

-<>

VCA

Rprin Raux +VCA"v

11 12

XLprin XLauxRotorgaiola

Principal Auxiliar

Figllra 7,4 Figltra 7.5 ~Princ

S ~A.UX

z = ) R 2 + Xl2 (Pitagoras) e trigonometria, encontra-se 0 valor das

°e por lei de Ohm, considerando U = 120L:OoV, tcm-se asimpediincias angularescorrentes anAulares:~>/° ,0

11=12L:-6SoA Il=12L:-49,SoAConsiderando (j tensao de lin/Ill a I)':

calculando a corrente angular no aw:iliar eno enrolarnento principal. pode-se verificar (j

defasagern de corrente entre os doisenrolarnen/os.

Com esse a/rasa entre as dois enroiarnenlOstemos dllas fases criadas que sao

de/erminantes naformar;c/o do campo gimn/e.

Nota

Observe as setas nas liguras 7.6 e 7.7, as quais indicam a direyao dos polos e mostrama soma vetorial de loryas entre os polos e a resultante que define a proxima posiqao dorotor Grosseiramente pode-se lazer uma analogia em que um ima gira em circulo e tazcom que 0 rotor 0 acompanhe.

laux < -45. 9Q

Iprinc < -682

Note que temos duas correntes que ocorrem em momentos e fasesdiferentes. 0 angulo entre elas e menor que 900

, mas suticiente para produzirpol os magneticos em momentos diferentes no estator, dando inicio ao campogirante. Resta saber como funciona a a<;30 do campo girante_

Analisando os angulos das correntes e aplicando alguma teoria, chega-seno modo como 0 campo girante trabalha e faz 0 rotor girar. Se a corrente noenrolamento auxiliar aparece primeiro, e correto presumir que um p610magnetico sera criado nesse enrolamento e alguns graus depois inicia-se acria<;ao do polo no enrolamento principal.

Claro que isso se tom a uma sequencia e 0 rotor nao volta para 0 polo iniciaJ,pois e mais tacH, devido a dire<;ao do movimento, ir para 0 polo auxiliar seguintea 90°. Outro ponto e que 0 polo formado provem de uma corrente senoidal quecria 0 campo 0 qual varia com 0 tempo e inverte a polaridade. Isso faz parte dofuncionarnento do motor, mas cria urn problema: a frequencia da rede e 60Hz.Como 0 motor aproveita os dais semiciclos dessa tensao, (emos intemamente urncampo girante a 120Hz. Dobrada a freqtiencia, ouvirernos urn ruido caracte-ristico do motor, mas incomodo para algumas aplica<;oes.

Quanta maior 0 iingulo entre a corrente no auxiliar e a COrrente noprincipal, mais a COlTente no auxiliar tern sua defasagem reduzida Com relalfao

~ Maqui/las Eli?tricas....~ .

a ten suo e maior sera 0 torque de partida do motor. Ap6s a partida 0

enrolamento auxiliar e desligado pelo interruptor centrifugo e 0 rotor segue 0

campo girante produzido pelo enrolamento principal. Inverter a rota<;3o esimples, basta inverter a liga<;uo do enrolamento auxiliar.

A corrente de partida do motor de fase dividida e aproximadamente cincovezes a corrente nominal desse motor e 0 torque do motor e proporcional aoseno do ungula de dehlsagem dessa corrente.

o capacitor de partida pode ser calculado aproximadamente com aequa<;ao:

7A.Motor monofasico com capacitor de partida

• Inp == corrente do enrolamento auxiliar (In x 2)

• f == freqiienciaU == tensao

o capacitor de partida eleva 0 torque na partida e e retirado do circuitojuntamente com 0 enrolamento auxiliar quando 0 interruptor centrifugo abre.

o motor monofasico de fase dividida tem torque limitado pelo iingulomaximo dedefasagem entre as correntes dos enrolamentos auxiliar e principal.Para aplical;6es sem exigencia de torque, pequenos exaustores e ventiladores,pode ser uma boa opyao, mas para movimentar uma bomba de recalque, pOI'exemplar necessitamos de um torque maior. Como a torque e proporcional aoseno do {\I1gulo, se aumentarmos 0 angulo, aumentamos 0 torque.

Para aumentar 0 ilngulo de defasagem entre as correntes, temos queaproximar ainda mais a corrente do enrolamento auxiliar da tensao de linha,reduzinclo tA~gulo de defasagem negativo. Um capacitor de partida instaladoem serie com 0 enrolamento auxiliar e 0 intenuptor centrifugo pode resolver 0

problema. A reatilncia capacitiva anula parte da reatiincia indutiva, reduzinclo 0

{\ngulo cia corrente no auxiliar.

7.5. Motor monofasico com capacitor permanenteEncontrado popularmente em ventiladores de conelicianadores de ar e

ventiladores de teto, matores monofasicos com capacitor permanente tern umagrande vantagem sobre os motores de fase dividida com au sem capacitor departida: a menor vibra<;ao e excelente Coscp.

Apos a partida 0 enrolamenw alD:ililirdeve ser destigado pelo il/terrl/ptorcentrifilgo. pais esse enrolamenlO

niio sllporta a tensc/o nominalpar lempo prolongado e /flleimllra

se contillllllr tigado.Como em toda partida de motor, as

anrolamenlOs COnsomem II(/W correnleinstantanea sliperior a sila correnle

nominal. portanlO se a motor nc'ioparte,par 11mdeleilo no cenlrijilgo. terell/D.I·aqllecimenlo e a motor poc/era soji-er

danos.

Nesse mulOr lemus dois e/lroiall/('fI(()sprtllicamenle igllais /10eSICilor.Se slia igllais,

lem os' mesmos valores de imped,iflcill edejilsagem, esta II/lima pralicamellie 0°.

t onde enlra a capacilor em serie COllilIfll dosenrolamenlos. prodlizilUlo 0 c/esiocamellio de

filse nece.\·sdrio pllra 1/ parlida ejimcionumenlo do molor.

Rotorgaiola

o motor ele capacitor permanente possui dais enrolamentos comcaracteristicas semelhantes e que permanecem conectados a rede todo () tempoem que 0 motor estiver ligado. Podemos nomea-los como enrolamentoprincipal e enrolamento principal 2 0 que (em urn capacitor em serie.

8-................................................................ ~ . ............................ ~~~~I~':~S.~(~'~~~i~.\:i~·~~.~':~ ~

f-fa dois campos trabalhando no motor com defasagem proxima a 90°devido ao capacitor," Como 0 capacitor nao e desconectado do motor emnenhum momento, podemos considerar que 0 motor trabalha com duas nlsespara determinada con'ente de carga, pais as reatancias indutiva e capacitivadepend em cia corrente. Em outras palavras, pode-se projetar 0 motor paratrabalhar com duas fases internas a determinada carga, reduzindo vibra<;ao eaumentando a fator de patencia.

1) Descreva 0 funcionamento do motor de fase dividida e citeaplica<;6es.

2) Explique a funcionamento do motor de fase auxiliar com capacitor departida e cite aplica90es.

3) Descreva 0 funcionamento do motor com capacitor permanente e deexemplo de aplica90es.

4) Qual dos tres motores desenvolveu 0 maior torque e por que?

5) Qual dos motores possui a melhor fator de potencia e par que?

~ .................... ' , ..

•• a;,~I§t!fK31!!I1§._!!l1Iillii£Uftlm~·~~loii:;'--..!I1/~,~~~~.~'!.Capitulo

IIQutros lVIotores Ligados it Rede iVIonof,isica

Este capitulo trata dos motores que podem ser ligados a rede monofasica,mas nao foram mencionados ate 0 momenta. Sao des 0 motor univers::t1, motorde repulsao e 0 motor de campo distorcido. Os dois primeiros possuem ..:aracte·risticas trazidas dos motores CC, mas como veremos, possuem tinalidade ecomportamento diferentes. 0 ultimo tern caracteristicas completamentediversas.

Dos tres motores sera dificil encontrar 0 motor de repulsao e 0 de campodistorcido em aplica90es atuais, mas 0 universal e muito utilizado em detrodo-mesticos e ferramentas e1etricas portateis. 0 motor de campo dis£Orcido pode serencontrado como bomba d'gua em algumas lavadoras de roupa.

8.2. Motor universal: Aplica~oes

o motor universal e uma adapta9iio do motor CC serie para que trabalhetanto em CC como em CA. Se urn motor serie CC e conectado a uma rede CA,po de ate partir, mas com extrema limita<;:ao, ja que em CA a reatancia indutivapresente nos enrolamentos apareceria e lirnitaria a corrente neles.

Como estudamos, a Corrente que circula nos enrolamentos e extremamenteimportante para 0 desenvolvirn<::nto dos fen6menos eletromagneticos internos,que neste casa estariarn comprometidos. As perdas por histerese e correntesparasitas se tornariam relevantes devido ao t1uxo magnetico alternado no ferromagnetico solido do estator, e a transforma~iio de tensao entre a arrnauura e osenrolamentos de campo produziria efeitos indesejados sobre as escovus e acomuta<;:ao.

o enrolamento de compensa~Jo tamb~m pode ser instal ado slmpksmentccomo 0 secuncbrio de um transfonnador em cuno-clrcuito, desta forma aarmadura age como primario e 0 campo induzido no secund,lrio cstara emoposiyJO ao campo da annadura. Essa compensuyiio 0 chamada de indutiva e 0necessaria urn cuidado especial com 0 enrolamento de compensayao comrelayao as suas caracteristicas eleuieas.

De um modo geral, 0 processo que taz 0 motor universal imprimir rotalfiioe 0 mesmo que 0 motor CC, com a diferen<;a de que os polos no estator sealternam, acompanhando 0 cicio da tensiio da rede. Temos entao a il1\'asao dacorrente na armadura provocada pela corrente alternada, mas 0 polo no estatortambem inverte, portanto a rea<;iio da armadura continuanl a mesma C 0 motorse mantem girando.

Um I\OVO projeto, com caracteristicas pareciclas, mas adapwdo paratrabalhar com CA sem que seus efeitos afetem negativamente 0 motor, foiconcebido. 0 motor universal, presente numa inlinidade de eletroclomesticoscomo: batedeiras, liquiditicadores, furadeiras, etc., pode operar em CA, maswmbem em Cc. A alta velocidade, a potencia com relalfJO as dimensoesreduzidas sao as motiva<;oes de suas aplica<;oes.

8.3. Motor liniversal: Principio de funcionamentoo motor universal apresenta caracrerisricas construtivas semelhantes as do

motor CC. Ele possui annadura, coletor, escovas e um enrolamento de campotixo ao estator. A tigura 8.1 !TaZ a representalfao eletrica de um motoruniversal.

EscovasT

8.4. Motor de repulsao: Aplica~oesUIII£ljlll'</IIt:ira. 1/11/ IiqllidUic'(/dOI'VII 1/11/11

baledeim iado esses CO/llpOllell/es e es/c/opres£'l1/es elll 1l0SS0dia- a·dia:

dlws bobitws de CWllpl>, I/II/a III"I/l(U/Ur£I.

escovas e cornlllm/or. Idell/Uil/I/e essescomponefl/es elll 1/111ilia/or ulliversa/.

Urn eflro/arnenlo de campo e chanwdoprinc/lxtl 01/ serie e 0 VlIIro, elll'o/amenlV de

compensw;do.

o motor de repulsao e ideal para aplicalfoes em que se tem uma carga altade inercia e 0 motor precisa imprirnir torque, absorvendo certa corrente da rededurante 0 periodo de partida da maquina. 0 torque de panida alto e 0 grandeatrativo desse motor, mas tem-se a desvantagem de urn equipamento comescovas, coletor e 0 desgaste e manutenyao que vem com esse conjul1to.

A diferenc;'a fundamental, mas nao unica, e que 0 material que constituio terromagnetico nao e maciyo, evitando que a varialfaO de i1uxo produzaperdas muito grandes com correntes parasitas. Como se trata de um motor comcaracteristicas construtivas semelhantes as do motor CC, pode-se presumir queteremos realfoes semelhantes, mas com tratamento diferenciado devido acorrente alternada.

Para que 0 motor universal, que e uma moditicayuo do motor serie CC,trabalhasse adequadamente, procufOu-se reduzir a reatancia indutiva queaparece com a corrente alternada utilizando um enrolamento de compensayaono estator. Esse enrolamento servini tambem para impedir uma possivel reayaodu unlludura, da mesrna forma que 0 intcl'P0lo no motor CC, Conectado emserie com a armadura, mas de fonna que seu t1uxo se oponha ao da annadura,reduz a corrente na annadura, reduzindo indiretamente a reatancia indutiva.Neste caso temos uma compensa'f3o condutiva.

Armadura coIn escovasinterligadas

Esse torque, em comparaC;3o com um motor de capacitor de partida, e umpouco maior, mas a corrente que ele absorve da rede na pal1ida, mesmo comtorque maior, e bem menor. Colocando no papel os custos operacionais de ummotor de repulsao com relalfao a um motor de capacitor de partida, eSle ultimovence, e em muitas aplicalfoes tornou 0 lugar do mowr de repulsao. Emaplica<;oes que precisam do torque elevado do: partida com reduzida eOITente, 0

motor de repulsao e a op<;ao mais indicada, par apresemar a melhor relac;ao

8-. .. . . . . . . . . ..~~ .

orquc. corrente dos motores monofasicos. T,ritu:adores e m~)edores antigos em'·azcndas ainda utilizam esses motores, mas e dlhcd encontra-los. 8.6. Motor de campo distorcido

o motor ue campo distorcido possui como principal caracteristica aneis decobre curto-circuilando parle Jo eSlatol' (tigul'as 8.3 e SA), senuo pOl' issoconhecido tambem como motor de polo subdividido. A tinalidade do anel emcurto e promovel' a concentra~ao de linhas de fon,:a em uma t.?xtremidadc.

No semiciclo positivo da tens,lo da l't:de, analisando em duas etapas, 0

tluxo magnetico no estatol' do mOlol' de campo dislorcido, de 0 a 90° em cresci-mento, corta as 311t\isde cobre, cl'iando neles um campo magnelico cOlltdl'io aotluxo que 0 gt:rou. 0 resultado e a redw;ao da dcnsidade nas extremidade comaneis (menos linhas de t1uxo) t: a concentra~i'io de linhas na outra cxtrel11idadt:(ligllra 8.3). De 90° a 180°, dedllz-se 0 eteito (;ontrario, quando 0 l1uxo reduzsua il1[ensidade acompanhando a tensi'io da rede, 0 campo magnetico criado nosaneis se soma as linhas do estator. tendo densidade resllilante maior que naoutra eXlremidade. Nota-se 'um deslocamento polar na sllperficie das sapalasque sera acompanhaJo pdo rotor gaiola pelo ekito da indu((do.

o motor de repulsao possui annadura como 0 motor ee, um comutador e'::scovas que, por a~aofcentrifuga, curto-circuitam todas a barras do comutadorquando 0 motor atinge vclocidacle proxima a nOI:1inaL 0 ~stator de um ~otorde repulsao e semelhante ao estator do motor de tase dIVI~ld~, com exce~~o da<lusencia do enrolamento auxiliar. que no molar de repulsao e desnecessano. 0torque de partida e obtido pdo principio cia repulsao.

o sistema de escovas do motor de repulsao e parte tundamental no seuruncionamenlo. Tem-se pares de escovas interligadas, divididas em espa',:os de9ll", que podem ser deslocadas para inversao de rota~i'io e ~juste de torque111l1ximo.Ao alimentar as bobinas do estator, 0 campo prodUZldo encontra, emllma dcterminada regiao,um Jado da armadura com as escovas interligaJas einJlIz corrente nesse segmenlO da annadura.

Essa ccriepte induzida fani surgir um campo muito forte nos enrolamentosnao curto-circuitados na armadura nesse momento. Ele reage com 0 campoproduzido no ~slator. produzindo torque. Em outras palavras: 0 campo ger~dono estator atinge a al111adura, mas ela "enxergani" esse campo de duas manelrasdevido ao curto-circuito em um segmento. Tem-se virtualmente uma divisao docampo no estalOr .. Parte do enrolamento e considerada de indu<;ao, pois induzcorrente na parte curto-circuitada da armadura e a outra parte e chamadaapenas de enrolamento de campo, porque sofre a rea<;ao do campo que aparecena armadura.

Reescrevendo: 0 enrolamento de inducyao induz correnle na parte curto-·Gircuitada da armadura, que reage Com 0 campo magn6tico produzido noenrolamento de campo, produzindo torque. Essa repulsao da armadura da aomotor seu nome.

Quando 0 motor atinge uma determinada velocidade, cerca de 80% danominal, 0 comutador e todo curto-circuitado pOI' a<;ao centrifuga e a armaduraadquire caracteristicas de urn rotor gaiola de esquilo. Nesse momento amaquina passa a trabalhar com caracteristicas semelhantes a um motor de fasedividida.

Campo criado no ami! Densidadesdiferentes

Figura 8.3

. ~sses motores san utilizados em pequenos aparelhos como agitadores paraqUlmlca, ventrladores de pequeno porte e antigas vitrolas para discos de vinil.A aphcayao desse tipo de motor esta limitada a sua baixa pOlencia (cerca de nomaximo, 300W) e veJocidade limitada pelo numero de palos e frequencia (900a 3.600 RPM). Por outro lado, sua simplicidade deve ser considerada tatorimportante na produ<;ao de equipamentos sem exigencia de torque.

~ ................................................ ,., , ' . Q. ~

_________ III'lIl!1__ .~~;SO;:: IJlI~.·~I·;:!1..Capitulo

•

o principal obj~tivo dest~ capitulo e introduzir conceitos b,bicos deCOITente altcmada, monotasica e trifasica, atraves da compreensao da gera9aodesse tipo de energia. Os geradores de com:nte alternada sao os resp()nsaveispela gera930 de energia eletrica que movimenta nosso pais, que chega asnossas casas, qu~ nos servem diariamente. E dincil imaginal' um pais nomundo, cuja industrializa<;:3o est a presente, viver sem u energia e1etrica providaPOl' essas maquinas.

1) Quais as partes fundamentais de um motor universal? Descreva afun<;ao delas.

2) QuaI' a fuw;:ilo do enrolamento de compensa<,:ilo no motor universal?

3) 0 motor universal apresenta maior rendimento Iigada em CC au CA'!POI' que?

-t) Quais as vanta gens e desvantagens do motor de repulsao com rela<;iioao motor com capacitor de partida?

5) Como e possivel reconhecer um motor de repulsiio?

Um gerador CA passui um rotor bobinado, como a ulmadura do geradorCC, mas sem 0 comutador qu~, como lido anteriormente, e 0 retiticador meca-nico do gerador Cc. Sem 0 retiticador a corrente passa a circular num sentidodurante 1800 e em outro sentido nos outros 1800 de uma rota93o do eixo.

Num gerador aplica-se um dos fundamentos do e1etromagnetismo em quetemos uma bobina movim~ntada dentro de um campo magnetic() ou 0

contnirio, onde 0 elemento excitador, que produz 0 campo magnetico. gira ecolhemos a tensao induzida nas bobinas da parte tixa no estator da maquina.Portanto, 0 rotor bobinado pode girar dentro de um campo magnetico quenormal mente e produzido pela excita9ao de bobinas montadas no estator damaquina ou 0 mais comum, ond~ se aplica tensao de excita9ao ao rotor e este,ao girar, faz com que 0 campo magnetico criado nele, corte as bobinas doestator, possibilitando 0 surgimento de tensiio induzida nessas bobinas .

8- Maqllincts Eletricas................................................................................ ............ . , , ,~e,l'.a.~~,:~S.~:'~ B

Para coneetar a parte girante do gerador ao meio extemo, utilizam-se aneis( ti:\Os ao eixo do rotor que, atraves de escovas, tern contato com tenninais

exremos. 0 cletalhe desses al1i.~ise que sac completamente diferentes de UI11comutador. 0 contato de cada anel com sua respectiva escova e continuo e 0nLlmero de aneis equivale ao numero de fases geradas au, no easo de excita<,:aono rotor (mais utilizado), existem dois aneis para conexao .do .positivo e donegativo da fonte de i1xcita\yao. Detalhe dos aneis na tigura 9.1.

E"dta<;ilo aplicada aorotor alraV~:i do conjunlo de

anei::i e eSCQvas.

o funcionamento eletromagnetico do gerador CA difere pouco do geradorCC. A diferen\ya/esta na corrente eletrica gerada e seu sentido devido itausencia do cOlTiutador. Vamos a um exemplo ilustrativo em que temos atensao gerada na parte tixa do gerador (bobina do estator). Tem-se umeletroirna, excitado por fonte CC, girando sob a93.0 de uma forc;a exrema, quepode ser um motor diesel, e cujas linhas de campo atingem a bobina fixa noestator. Quanto maior a densidade magnetica, maior a tensao induzida, pOl1antoo pico da tensao gerada ocorrera nos polos do ima. Como os polos magneticosrem os sentidos das linhas de campo diferentes, a corrente induzida tedlsemidos diferentes,para os dois p610s, e conseqi.ientemente, a tensao medidatera polaridade diferente.

Numa rotayao completa, 3600, tem-se a tensao indicada no galvan6metro

sa indo do 0, dirigindo-se ao pica positivo com a aproximm;ao do p610 norte eem segllida, com a pas sag em do polo norte, 0 retorno do ponreiro aq O.Continuando a rota930, com a aproximayao do polo suI 0 ponteiro se move emdirec;ao ao maximo negativo, atingindo 0 pieD com 0 polo suI do eletroimii afrente a bobina (figura 9.3). Esse cicio se repete, por exemplo, em nDssa rede

~ Maqllinas Elbricas•••••••••••••.•••••.•••••••••••••••••••••••••..• '0' •••••..•..•.••..•.••••••.••

cletrica, 60 vezcs por segundo, 60Hz, para uma rotac;ao da bobina de3600 RPM.

311.12V

220V155.6V

-311.12Vo

As Ii"lltls de mil/po c'ruulas' I/Oelerroillullllill.\J1.'11I CUIl.\·UII/II.'II/l.'lIle abobi"a. QIWtllO /fIaiur " "':1I51"IIIIe •

mClglletica maior a tells'du ill "/I::i"a ..Vajigllra tlOla-se q/le 0 pulo .Vproduz 11mpieD posirim e 0 S

produzirri pico negilli\'u.

o

?_- _ _- , Eletroima

II"I;-"\I"~

/ I \ \

I I

t',T• I, ', ' ,

\.:::.-' 'I., •.•.../ ,,/

+Excita~ao

Figura 9.3

~um voltimetro convencion~1 a tensao medida e a tensao ~ficazrep~e.sentada na figura 9.2 pela Iinha pontilhada. A tensao de pieD, tantoposltlva quanto negativa, e a tensao eficaz multiplicada por .J2.

o gerador C~ tambem e conhecido como altemador. Encontramosaltemado.res 7m velCulos automotivos produzindo tensao CA, que e retificadalogo em segUlda, para manter a carga da bateria do autom6vel.

o gerador trifasico aproveita melhor os 3600 de uma t ~b b' . . ro a9ao, e com° Inas poslclOnadas a cada 1200, trabalha tres ciclos distintos sendo a

resultante lI1stantfmea dos tn3s igual a zero. '

.................................c:.~~~~~~~s.~~ ~

·Upo

Obser\'t.~ a PUsl('iIU 9Uo e SOllie asIreS lel/soes. remos em R VI/Hi.l".

em 5 -Vm(ix/2 e em r -Um(ixl2 .

.-l reslI!lwlIe il/s!ill//(inea e Ii t·Sub eS!il ubservac;ciu e cunslmidoo condlllor chamadu .Velllro. qllee WI/il (/Ilido de Ires POI/IiIS das

bobil/as do gemdor.

Em uma aplica~5u pnitica 0 quasc impussivd lermos um clJui!ibriupert'c.ilo entre as fases, portanlo circula cena corrente no neutro. Atc:rrando 0

neutro, possibilitamos um caminho t'<ici!para essa COITente em dire~,lo a tcrra.

As bobinas tambem podem ser ligadas em triangulo, mus teremos apenas220 V de tensiio de linha e a tensao de t~lse sera iguul tl de linha .

Num gerador a diesel quanto maior a corrente absor\'ida pda carga. maiortera que ser 0 torque para rOlacionar 0 rotor do gerador e maior 0 consumo dediesel. Sob circunslancia extrema de carga, 0 gerador sotre uma ljLI\:da detensao e exige da maquina que fomece for~a motriz maior pUl~l1cia.Normalmente os geradores a diesel possuem um sistema automatizado quemonitora e controla a corrente de exciteH,;aoe a acelcra~iio da maquina motriz,para manter 0 mesmo padrao de tensiio e l'omecer a palencia exigida.

Em uma hidreIetrica, quanto mais consumimos energia, mais ,igua senlutilizada para manter a rota~ao nas turbinas. POl' isso, em tempos de sec<.l,aumentam os prograrnas educaeionais que trabalharn 0 uso racional da cnergia,j,i que no Brasil a maior parte da energia gerada provem ck hidrcletricas, qucaproveitarn a for~a das aguas para 11lovimenta;- as turbinas e 0 rotor do geradorpreso a ela.

Uma parte rundam~ntal de uma t1uiquina geradora 0 a sua excila~:ju. Emlaboratorio utiliza-se uma fome de corrente continua para tllfnecer a tcnsao deexcita~ao, mas na pratica, tirar proveito maximo da energia mecanica Jplicadaa turbina se loma essencial para eficiencia do sislema de· geray30.Normalmente tem preso ao eixo da turbina do gerador UI11geraclor CC auto--excitado, que provera a tensao de ex.citay30 para 0 gerador.

No. inStanle t, de posic;uo angular igual a 90°, par exemplo, temos as tens6esneuativas de SeT somadas e subtraidas da tensao em R. A resultante e zero.Pa7-a cada bobina temos uma tensao gerada independente e entre as tensoesuma ddllsagem de 120° (tigura 9.4). Se medilmos a tensao gerada ernquaisquer d~s bobinas individualrnenle, leremos uma tensiio dieaz, pOI'exemplo, 210Vef. Com urn oseilose6pio pode-se mediI' a tensao de pico daonda, que 'i,ale,.ulada seria 220 Vel' x .fi. 0 proble~a e que para utilizar ~ssegerador terimnos que levar os seis condutores, dOls de cada bobll1a, ate as~argas. Foi at que alguem observou que em qualquer instante a soma das tresfases resulta em 0 e que tres pontas de cada bobina poderiam ser unidas,forrnando urn condutor neutro.

Observe a fi91fra 9.5:

,,,,,,,,,

: ~

r~T......'.:.~ :Neutro

o condutor newro resulw da Imido de IresptJ1Itas das rres bobinas. Agora lemos mJsfases e 11111 newro. C/lI£uro COl/dl/IOres. ell/\'C' de seis COlldwores. ElIlre ,!uu/qllerjilseeo lIculro le/ll-.~e 220 VeJ:0 que Ii dUlI/wdo

le1l5(/0 de lase. en Ire lases rem-se

220 Vef x.J3Esse lipo de ligac;do Ii chamado eSlrela

(COII/O vislO em lramj'omllu/ores) ec:osllllnu-se alerrar 0 neulro.

A fonte de energia que utilizamos, que libera pOlencia para movimentar aindllslria, nao provem de uma lll1ica fonte. De fato sabernos que em nosso paislemos algumas hidreletricas interligadas, suprindo a energia necessaria paradeterminada regiao. E importante saber como SaD inrerligadas duas fontesgeradoras de energia a urna rede sern ocasionar urn cUr1o-circuito e daniticaruma delas.

Para coneetar duas fontes geradoras de energia, elas devern estar sincro-nizadas e possuirem a rnesma tensiio gerada, ista e, devem gerar J mesmatensao sob a mesma freqi.iencia e detasagem.

~ . . .. . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . ..... . . . . . . . . . . . . . . ~. . . ... . . . . . . . . . . . . . . .Germ/ores CA 0

............................................................................... ~

N" JiguJ"(/, C 1 ell/II geradorjcl ligwlo esill('/"olli::(/(Iu ci rede e Cl J II'" segll/ldo

genIC/or (/ ser ligculo (/ redr!.

3) Quando as lampadas cstiverem compklamcnte apagadas, 0 geraJor e arede estao em lase, e 0 gerador pode ser hgado em paraldo com a redc.

Para acenar as lases, invenem-se duas das fases do gerador, para acenar addasagem, ajusta-se a velocidade do motor que lomece ton;a mOlriz. Esseprocedimento e realizado de modo que as tres lampadas pisquem juntas e vagaro-samente ate que apaguem completamente. 0 ajuste na velocidade do motor deveser tino, isto e, a velocidade pre-ajustada para 60Hz com um motor de quatropolos e 1800RPM. Ao ajustar a fase, sera feita uma pequena aiteralfJO nessavelocidade, enfim, continuaremos teoricamente com 1800RPM.

Em outras palavras, se a rede opera com uma treqi.iencia de 59,8Hz, 0

gerador deve estar com 59,8Hz e nao com 60Hz. Felizmente, depois de ligada arede, 0 gerador fica amarrado eletromagneticamente a ela e qualquer aitera9aona forc;:amotriz nao atingira' mais a tj'equenci;l e sim a potencia disponibilizada.

Quando 0 gcrador est3 em sincronia c.om a rede, cle pode ser conectado ada. A COITente absorvida pelo gerador ,nessc inslantc deve ser a menorpossivd. Quanto melhor a quulidade da sincronizac;:iio menos corrente eabsorvida pdo gcrador ao ser coneclado a rede e esle entrara em tlutuac;:ao,I gerador = 0 A, se nao houver necessidade de potencia.

Na tigura 9.6 pode-se observar urn exernplo de ligac;:ao.entr~ duas fontes aLima linha tritasica. Para que a chave trifasica seja fechada Il1terhgando as duasfontes G I e G2, e necessario que as tres Ifunpadas sinalizadoras estejamapagadas, indicando~ que as fases nos dois sist~mas tem 0 ~esmo niv~1 detensao, treqi.iencia e estao em fase. Quando ha diferenc;:a de mvel de ten:ao a~liimpadas ticam acesas confonne 0 diferencial de tensao. 9uando nao hasincronia na rede, as liimpadas acendem e apagam com vdocldade de acordocom a diferenya eJltre as freqih~ncias. Quanto maior a diferenc;:a entre asfreqiiencias mais rapido as lampadas piscam.

RsT

Aten9iio

o gerador pode sofrerserios danos se ligado11rede fora da mesma sequenciadefase, ou se nEW esliverem fase com a rede.Os geradores em sincronia, trabalhando juntos, devem possuir urn sistema

de controk individual que garanta 0 controle do nivel de tensao e da freqiiencia,.gerada. /

Para realizar a sincronizayao, deve-se executar as elapas:

1) Ajustar 0 niveJ de tensao.

2) Acertar a sequencia de fase.

3) Corrigir eventual defasagem/freqiiencia.

As liirnpadas de sincronizayao tem urna indica9ao para cada etapa:

1) Sc as W.~padas piscam aiternadamente e nao juntas, e necessarioacertar a sequencia de fase.

2) Se a luminosidade das tres lampadas e intensa, a defasagem entre asfases do gerador e da rede esta pr6xirna a 1800

. Se por outro lado asJarnpadas acendem com luminosidade fraca, a gerador e a rede estaoquase em fase.

9.5. Disponibiliza~ao de potenciaUm gerador tern como funyao disponibilizar potencia para a rede. Assim

que de e conectado a ela, ap6s a sincroniza9ao, se nao for cxigida pO£encia dosistema, a corrente de saida sera pr6xima a zero (flutuac;:ao). Podemos esperar,ao fechar a chave de Iigayuo entre 0 gerador e a rede, uma corrente pequena depico, que depende da qualidade da sincronizayao, e em seguida corrente ticapr6xima de zero. Note que, ao concclar 0 gerador a rede, sera afetado 0

gerador, se porventura estiver com tensao ou freqiiencia diferentc da rcdc.A partir desse momento 0 gerador esta amarrado a rede, devido ao t1uxo

constante no estator (campo girante), resultante da tensao e frequencia fixas darede aplicadas ao estator. Interagindo com esse campo, tem-se fluxo criado pelacorrente de excita9ao, possibilitando ao rotor do gerador acompanhar esse campogiral1te no estator. Para manter essa interayao entre rotor e campo girame, e como

@ ~~.~/~i~~.S.~:~t~~~~~ _ . Ceradores CA Q......................................... , ..:s...:..;;

n:sultado a te:nsao e: l1·eqi.iencia, 0 gerador pode fomecer potencia reativa e ativaao sistema ou absorvcr potencia reativa e ativa do sistema.

Aumentanclo a corrente de excitayao a partir da tlutuayao, aumenta-se 0

t1uxo no rotor e conseqi.ientemente, teremos corrente no estator, resultante dapotencia reativa inclutiva imposta a rede. Por outro lado, se reduzirrnos a correntecle excita<;iio do rotor, reduzimos 0 campo nele e, para manter a interayi'io com 0

campo girante no estator, sera absorvida potencia reativa cia rede.

Tratando de potencia ativa, para que 0 gerador contribua com esta para arecle, e necess~irio torque aplicado ao rotor. Quanto maior a potencia ativasolicitada ao gerador maior teni de ser 0 torque aplicaclo pel a maquina mot!'izao rotor. Se a maquina nao puder disponibilizar 0 torque necessario, 0 geradorpassara a consumir potencia ativa da rede com forte inclinayao a trabalharcomo motor sincrono ligado a rede.

Deve-se observar que a transformayao de energia em um sistema degera<;i'io e I.:onsrante e I.:omplexa. Cada parte do ge:rador e respons<\vel pOl' parteda energia a ser fornl.:cida. a torque: apli<:ado ao rotor sllst..:ntanl eventuaisdemanclas de potencia ativa (trabalho). A COITente de fase meclida na saida dogerador repr~senta a potencia aparente (soma vetorialda potencia ativa ereativa) libi;lrttqa pdo gerador.

!

s 0 walfimetra indica a patenciaariva disponibilizada para a rede

pe/o geradar all absorvida darede pdo germ/or. A aparrlllr

pade ser extraida IIlUltip/iClllldoa corrente e a tensilo /ida.

Considcrando 0 gerador em 1111111a<;ao,Igerac;:iio = 0 para deto:rminadacorrente de eXl.:ita<;ao, a indica<;ao nos wattimetros ser.l 0 t:llnbem. 0 quo: esperarse aumentarmos um pouco a corrente de e:xcitac;:iiodo rotor do !!e:rador" Pode-seesperar que 0 gerador aplique potencia reativa a rede. Te~-se e:nt~io umapotencia aparentc que pode ser calculada com a equa<;iio: S = lJ . Igerac;:iio· .J3 .Como a potencia ativa aplicada pelo gerador neSse momenta 0 0, ,1 potenciaaparente tambem e a potencia reativa liberada pelo gerador para a reck que neste:I.:aso e negativa ueativa inclutiva).

Se a COlTente de excitayao for reduzida, partindo-se da tlutua<;iioIgerayi'io = 0, pode-se notal' que a corrente: indicada no amperimetro Igera<;aoaumentara tambem, indicanclo a existencia de pote,l1l.:ia reativa, mas desta vez 0

ge:raclor esta absorvendo potencia reativa da rede, componando-se C0l110 1I111capacitor, fomecendo potencia reativa positiva (reativa capacitiva).

Conclusi'io quanto a excita<;iio clo rotor: atuando sobr..: a t:xcita<;iiu do rotorpartindo da tlutuac;:ao. 0 gerador pode fornel.:er putc::nl:ia reativa indutiva sesobn:-excitado e reativa I.:apacitiva se subexl.:itado. Essas pot2ncias siloohscnadas na t()rma de potencia aparente atraves do amperimetro e \ (lltimetro.

Para trabalhar a potencia ativa, cleve-se atuar sobre a maquina motriz.Partindo da tlutll<lyao, se aumentannos 0 torque aplicado pela maquina motriz,tcremos indicac;::io no wattimetro da potencia ativa disponibilizada pelogerador. :--.Joteque foi aumentado 0 torque para produzir potencia ati\u.

Por outro lado, se recluzirmos 0 torque aplicado pela mclqllina motl'iz, 0

gcrador tentara manter 0 rotor com a mcsma velocidade do campo girante eabsorvera potencia ativa da rede.

No experimento sugerido pela t1gura 9.7, temos um wattimetro para medire:xclusivamente a potencia ativa disponibilizada ou absor\'ida cia redt:. Quandotrabalhamos com a potencia ativa no gerador, passamos a consicle:rar outrosa$pectos como a potencia aparente e 0 fator de potencia.

Urn experimento complexo em equipamentos pode demonstrar a rela<;ao¢ntre potencias e corrente no estator e de excita<;ao:

Objetivos; Estudar as propriedades e caracteristicas do geradOr tritasicoCA na pratica. Observar na pnitica como realizar conexoes de circuitos comgeradores e conex6es mecfmicas com equipamentos auxiliares. Obter a curvade satura<;ao sem carga do gerador. Estudar as caracteristicas cle regulayiio dogerador CA. Observar 0 efeito de cargas nao balanceadas aplicadas ao gerador.Nota

Umwattimetromonalasico pade ser utilizado,entre lase e neutro, medindo patenciade fase e sua potencia multiplicadapor 3, para sistemas trilasicosequilibrados.

,01.•••••••••••• 0 ••••••••

1, ••••••••••• 0, ••• II ••• w, •• , •••••••••••••••••••••••.••••• 0

i1&~~n-:!!':"!'!J.Il1~Capitulo

•\°que ~ gerador'? Um gerador pode funcionar como um mowr'?

Cite as partes principais de um geradur c.\,

°que ~ "excitatriz"'?

Qual a finalidaJe das escovas no gerador'~

Qual a difcrcn<;a entre um gerador CA IlHlIlOt~bico c um geral!or C\tri raska','

Como ~ produzida a excita~ao em um gerador e para que sene'?

Que tipos de m[lquina ou equipamentos p~)dell1 fornecer for~a morrizpara um ger11dor CA?

A maior pane da energia consumida no Brasil pro\'0m de que tipo deusina'? 0 que produz a for~a motriz nessas usinas')

0iiutJ aconteceria se ligassemos um gerador trif,isicu nao sicronizado, d/,)are e.

A partir da tlutua9iio, se alterannos a excita<;ao do geraJor. que tipade potencia e negociado com a redc? Cite excmplo de cansumo efornecimento desse tipo de potencia pOI'parte do gerador.

Como devemos proceJer para que 0 gerador Jisponibilize potenciaativa para a rede'? Explil)ue.

Foi realizado 0 ensaio 10 com um wanimetro trifasico insralado. Nllmdetenninado momento no ensaio a gerador estava fornecendo 90\.V depotencia ativa e 120VA de potencia reativa. Qual 0 fator de potenciano gerador nesse instante'? Como poderiamos melhorar esse fator semaltt:rar a potencia ativa fomecida? Explique.

o motor trifasico com rotor gaiola possui, basicamente, um estalOr comenrolamento trifasico e urn rotor gaiola de esquilo, 0 enrolamento tritUsico eresponsavel pelo campo girante, 0 rotor gaiota sofre indu<;iio do campo e tentaacompanhar 0 campo girante.

No estator SaD montaJos grupos de bobinas para cada fase, responsaveispelo campo magnetico girante trifasico dentro da maquina. As bobinas saoposicionadas estrategicamente de modo que as bobinas de entrada das fasesten ham defasagem de 1200 entre elas, A montagem do enrolamento, de acordocom 0 numero de ranhuras, numero de p610s e potencia desejada, pode ser

Neste capitulo estudaremos as caracteristicas dos motores que1110vimentam as industrias: os rnotores trifilsicos de indu9ao, que sao divididosem duas categorias principais: os assincronos e os sincronos. Primeiramentevamos 110S dedic'll' aos motores trifasicos assincronos que sao largarnenteempregados na indllstria pOl' serem robustos, de filcil manllten<;iio e teremtorque de partida que atende a maioria das necessidades.

Boa pane dos equipamentos, maquinas e sistemas na arualidade tem comofor<;a motom um motor trifasico assincrono, par isso a importancia de en tendersell funcionamenro, tel' conhecimento de dados tecnicos clo motor ecompreender as limita<;oes desse tipo de m,lquina para algumas aplica<;i)es.

10.2. Aspectos construtivos: Motor trifasicocom rotor gaiola

irnbricudu ou meio imbricada. 0 enrolamento imbricado possibilila, com arncsma carcayu. obler um aumenlo na potencia do motor.

o rotor ~ do tipo gaiola de esquilo montado sabre um eixo que gira dentrodo campo magnetico girante suportado por rolamentos instal ados nascx.trcmidades do cixo. Instalada no eixo, na parte traselra do motor, geralmenteencontramos uma ventoinha, que direciona ar entre as aletas na carcar;a domotor, ajudando a resti"ia-Io.

I

Exlernamente a mOlOr Irifasico deindlu;do e a molar de daisenrolamenlOs se parecem.

portanlO serill inleressanle\ierificar os dados de p/aca domolor para idenlifica-/o com

precisc/o.

Os alleis st/o /igadm' ao "nrO/Wllentodo rotor" conectam-no ao meio"xlemo pOl' e.I"COI'IIS.. Vole ,/lle 0

ellro/wllclilO do rolor e /igado deformll a re.\·Wrem 110fin III apelills In1s

pOlilas. que st/o /igadas aos <llIds.

o rotor bobinado possui Uma impedancia maior que a impedancia do rotorgaiola de esquilo, par constituir-se de enrolamento de tio de cobre. Com issopodemos esperar uma corrente de partida menor para desempenhar 0 mesmotorque que um motor com rotor gaiola. 0 mais importante e que esseenrolamento, disponivel na saida pelos aneis, permite a inserr;ao de resistenciasem serie, possibilitando 0 aumento da impedancia do rotor a valores desejados.Com isso podemos ter 0 controle da velocidade do motor na partida,suavizando-a, sem prejudicar de maneira extrema 0 conjugado. Como veremos,o motor de rotor bobinado tem uma boa relar;ao torque de partida por correntede partida.

E possivel, como podemos imaginar, extrair tensao do rotor se, em vez defecha-lo, instalarmos um vo,ltimetro e aplicannos forr;a rotativa ao eix.o. Umfato interessante e que 0 sentido des sa forr;a deve ser contnirio ao sentido docampo girante no estator, fazendo com que as bobinas no rotor cortem 0

campo. Se as bobinas acompanharem 0 sentido e a velocidade de rotay:lo docampo girante, a tens:lo lida no voltimetro sera proxima a zero.

External1J,ente 0 motor tritasico se apresenta como na figura ID.1. Na partedianteira tenfos/'t> eixo do motor para acoplamento mecanico. Na parte traseiratemos uma tan1pa que protege eventual contato com a ventoinha do mo~or. Acarcar;a e construida com felTo fundido e em um dos lados tem-se a cUlxa deligayoes, em que se efetua a liga9ao eletrica do motor. A base do motor eextremamente importante, primeiramente para a sua fixar;ao, mas tambem porpermitir determinjlr a potencia do motor, efetuando certas medidas ecomparando COm 0 catalogo do fabricante. 0 tipo de base ou tixar;ao do motordetermina 0 seu tipo de carcar;a. Existem diversos tipos de carcar;a, cujaescolha esta ligada ao tipo de aplicar;ao e como 0 motor sera tlxado a maquina.

10.3. Aspectos construtivos: Motor trifasicocom rotor bobinado

o motor trifasic~ com rotor bobinado foi'desenhado para atender a umanecessidade de partida suave necessaria naindustria. A tinalidade do rotorbobinado e permitir que sejam inseridas resistencias ern serie com 0

enrolamento trifasico do rotor bobinado, controlando a velocidade irnprimida.Tem-se, portanto, um enrolamento trifasico no estator e um enrolamento comtres saidas no rotor. 0 contato entre 0 rotor e 0 meio externo e feito par escovasconectadas a tres aneis tixos no eixo do rotor, aos quais estao ligadas as tresterminac;oes do bobinado do rotor (figura 10.2).

Opr;6es de velocidade em um motor podem ser conseguidas COm ainstalay:lo de um inversor de ii·eqi.iencia, mas ern alguns casos, em que nao hanecessidade de varia9ao de velocidade linear, mas apenas duas op<;6es develocidade, e possivel utilizar motores com duas velocidades.

Existem dais motores que atendem a essa solicitayao: os motoresdahlanJer e os motores de do is enrolamentos.

@...............................................................................

:--.10motor dahlander obtemos duas velocidades com um so enrolamento,alterando a lil!at;;}o de modo a obter p610s ativos au p6los consequences. Uma\clocidade se7-a 0 doQ.fo da outra. E extremamente dit1cil as primeiros estudoscom relat;ao il contagem de palos em um motor, mas vamos simplificar.Considere 0 instante t de um gnifico senoidal trifasico em que R esteja comm,lximo valor de tensiio positiva, SeT com metade do valor negativo.Suponha UI1l enrolamento de um motor tritasico em que cada fase possui duasbobinas, alimentado por esse sistema trifasico. No instante T referido teriamos:

Sendo:

Si2 - polo sui produzido pela fases T e S na metade do semiciclonegativo.

R T S R T 5

P610 P6105 5

P610 A P610N N

5/2 5/2 52

).

~

Figura 10.3

Importante:

Este esquema de motor mostra apenas as posiq6es das bobinas tornadas pelo seucentro em urn enrolarnenlo concentrico, nao considerando as ranhuras em que suasextrernidades estao acamadas.

Os palos criados nas fases SeT ajudam a fonalecer os dois palos da faseS. TelTIos agora dois p610s finais resultantes, pOl1anto um motor de do is palos3600 RPM.

Esta e a base da diferen<;a de palos entre mot()n~s e esta e a ()p~O deliga<;ao no motor dahlander. Vista de uma outra forma:

As cluas bobiRas da fase R, no instante T representado, recebem 0 picamaximo da tensao na fase R, enquanto as bobinas das fase SeT recebemmctade do pica negativo da tensao nas respectivas fases. Isso justifica os p610snone fortes nas bobinas cia fase R e os p610s sui enfraquecidos nas bobinas dafase S e nas bobinas cia fase T. Temos entao dois p610s N ativos e dois palos SconseqLientes formados pela soma clos palos sui das fases SeT, portamo ummotor cle quatro p610s, 1800 RPM.

Se alterarmos a Iigac;ao das bobinas, criando p610s diferentes em cadabobina de cada fase, teremos:

Sendo:

N/2 e S/2 - p6los norte e sui produzidos pelas fases T e S na metadedo semiciclo negativo.

No lugar dos numeros pode-se enconlrar lerrlls:I)i\ ~ 1 Ub ~ qVa" 2 Vb" 5Wa ~ 3 Wb" 6

o motor de dois enrolamentos, como 0 proprio nome sugere, possui doisenrolamentos separados no mesmo estator, com numero de palos difcreme.

e.- Maquinas Elelricas•••••••••••••••••••••••••••• 0 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 0 ••

PoJc-s.: cncontrar 1l10lOres com dois enrolamentos de 4/6 p610s e 8, 11 p610s,nllnnalmente com n:lat;3o I: 1,5. Para selecionar a velocidade de trabalho, bastaalimentar 0 enrolamcnto correspondente e deixar 0 outro aberto e isolado.Normalmente os do is enrolamentos san fechados intemamente em estrela,portanlO sao construidos para uma unica tensao nominal. lamais confunda ummolOr Jahlander com um motor de dois enrolamentos, pois normalmeme nao enecessario fechamento extemo em estrela no motor de do is enrolamentos e sefor feito por enganQ,'pode causar danos ao motor.

As liga<;oes que podem ser executadas sao as mesmas descritas para 0transformador trifasico, exceto a ligay30 zlguezague. Para cscolherdeterminado esquema de liga9ao, por exemplo estrela ou triangulo, deve-seobservar a tensao da rede it qual 0 motor ser,l ligado e se orientar pelos dadosde placa do motor. Normalmente na placa do motor constam as liga~oespossiveis de serem efetuadas de acordo corn a tens,lo de alimental;aodisponivel. Exemplo:

10.5. Frenagem eletromagnHica de motoresEm algumas aplicayoes, associado a OpyaO de velocidade (emos urn

sistema de frenagem para 0 motor. 0 sistema de frenagem utilizado com menorClisto de manutenyaO e 0 de frena gem eletromagnetica. Nesse sistema, quandopressionado 0 botao de frenagem, desliga-se a alimenta'Tuo do motor e eaplicada ao motor uma tensao continua a duas das fases, que transforma abobina do estator em urn eletroima que freia 0 rotor.

Pode-se. tj'ear 0 motor invertendo repentinamente 0 sentido de mtayao eclesligando~'6 :t>istema logo em seguida. Desse modo a frenagem e brusca eIt:mos um pico de corrente alto no momento da inversao de rotu<;:ao. r\ote que ainvcrsao da rota9ao e feita de modo que 0 motor nao desenvolva rota<;:ao emsentido contrario, mas apenas um impulso reverse e a fonte de energia edesligada.

Com 0 adveilto dos inversores de freqtiencia, a frenagem eletromagneticase tornou parte do conjumo, ja que esses equipamentos podem ser programadospara executar uma parada rapida do motor.

yepepTriimgulo

220VE5trela380V

Figlll'l/ /0,6

Nesle e.remplo lemo.> 21U Vcomo lel/sao maximu para 0

grl/po de bobinas de limafase. pOl' isso 110 V na

liglll.:(iO Iridl/gulo. No motordispol/ivel p{/ra en saw lenlOS

bobil/as que sllporwmIlpel/as 120 V. parlwllO para

ligar a tensaa de lJO V darede fee/wnIDs em <,slrela.

Nota:

120 V x 1,73 = 208 V. se ligarmos em 220 V excedemos a tensao nominal do motorem quase 6%, 0 que e aceilavel denlro das especificayoes do fabncante.

Alguns motores vem de fabrica corn nove terminais extemos para liga~ao.Eles possuem tres dos 12 terminais conectados intemameme, restanda novepara liga9ao extema.

Urn motor trifasico tem seu funcionamemo totalmente dependente de algadenominado campo girante. 0 campo magnetico de uma bobina depende daintensidade de corrente que passa par ela. No motor trifasico de indw;ao, essacorrente e truto da tensao de rede aplicada aos enrolamentos. Como a tensaonas tres t~ses da rede nao ocorre ao mesmo tempo, pode-se deduzir que ascampos cnados nos enrolamentos do estator nao tern a mesma intensidade noinstante t, mas essa intensidade varia e h<i inversao de polaridade con formesegue 0 cicio da (enSao da rede.

10.6. IdeIltit1ca~ao das bobinas10.7. Campo girante

Comercialmente os motores tritasicos sao vendidos com ate 12 terminaisde liga9ao identificados com numeros. Esses numeros correspondem anumera9ao clas bObinas das fases, como a numera9ao dos enrolamentos dotransfonnador tritasico, e obedecem ao seguime padrao:

(1;4) (7;IO)-bobinas da fase R

(2;5) (8; 11 )-bobinas da fase S

(3;6) (9; 12)-bobinas da fase T

Q Maqllinas EltJiricas~ . G............... _-~

E Importill1lc pcrceber que '10 redor dos enrolamentos do motor 0 campomagn~lico nas bobinas ira circular de acordo com a forma de onda trifasicaaplicada. Acompanhe':""

• A 90° tem-se urn campo magnetico intenso na fase R e menos intensoe com polaridade oposta nas fases SeT, pois a fase R esta nomaximo positivo e SeT na metade negativa.

• A 210° intenso na fase S e menos intenso e com polaridade contnirianas fases R e T.

Seguindo a analise (a cada 120°) e feitos novos desenhos, como 0 datigura 10.7 para cada posiyao, tomando nota da forma9ao dos polos, pode-senotar 0 movimento do campo girante.

-UpI)

Aumentando 0 numero de bobinas par fase, podemos Ir:.ll;aI' linhasimaginarias e demonstrar a intera9<10 entre os palos magn~ticos do eSl:llor e dorotor em um instante t.

Na tigura 10.8, 0 polo predominante no momento, polo mais tone, induzno rotor uma corrente que gera palos magneticos opostos a 90° dos p6los doestator. Esses p610s irao de encontro aos p610s no estator detenninando 0

sentido de rotayao. Os 90° de defasagem se devem a perpendicularidade entre acorrente eletrica e as linhas do campo.

Campo magnetico,---'' / noesl31or

;:)..W.<,"y~""'\'" ' ',51,

'~' ,I ,. \

I . I \ \

Campo rnagn,itico --t> ~,-- - S -$ - N -.... ~mduzldo no f~Olor , :

~ ~0://m ".-- -- - --- - - --II,,,,,I,[., 0~1 3 ~2 5

: 5,~---- -----------------_:

7 : 10~--~-

R2

Cada fase ligada a uma bobina produz um campo magnetico na mesmaproporyao da intensidade da fase de acordo com 0 grafico senoidal. Quandouma bobina tem intensidade maxima, as outras duas tern intensidade menor econtraria, de acordo corn as fases. Quando a fase R atinge 0 pico maximo, asfases SeT tern tens6es menores contnirias. 120° adiante a fase S atingira sellvalor maximo eRe T tenio valores menores. Mais 120° e sera a fase T aatingir seu valor m~ximo, e as fases ReS terao valores menores. Percebe-sec1aramente que temos um campo magnetico, produzido pela corrente nasbobinas, que gira.

Esses campos magneticos criados no estator induzem no rotor gaiolacorrentes que geram um campo magnetico cuja polaridade e oposta ao campooriginal no estator. A tendencia e de 0 rotor ten tar acompanhar 0 movimentocircular do campo criado no estator.

Ob.wrvt: 1/(( ji!Jl/I'<I 'Il/t: uClllllil/llo 1I1C1!5l/elic(I /IIais

fiici/ pam 0 CillI/PO aiadu I/O

I.!Slator e () rO(or

o .·all/po /II((ljl/elico criac/o

I/O rowr le/ll COli/() CUlI/il/ll0

o eS!alOr. prOll1O ",'!ulo iI

illler(/~'ci{) do:; dOls ('<iII/pas .

10.8. Torque e potencia dos motores trifasicosTratando-se do motor mais utilizado na indllStria, todo conhecimento

adquirido e uma vantagem diante de um problema pratico. Os motorestrirasicos sac adquiridos pela patencia, tensao, forma de montagern e outros •fatores mais especiticos, mas dentre estes a palencia pode imerferir nofuncianamento Oll naa do motor e no desperdicio de energia se incorrelamentecalculada.

a....................................... , .

L m motor Jeve ter torque suficiente para movimentar uma carga, pOI1antol) .:onjugaJo do mowr deve ser superior ao conjugado resistente da maquina.Conjugadu, torque, m?mento ou binario, sao palavras diferentes que tratam clamesma for<;a necessariil para girar 0 eixo. Se ao eixo esta presa uma carga, essaton;a necessaria cleve veneer a inercia do proprio eixo e 0 peso da carga.

o torque e produto da forya aplicada pela distfincia. Quanto maior adistancia em l,lril sistema de alavanca, menor a forya necessaria a ser aplicada,mas 0 torque e 0 mesmo. Exemplo classico: um sistema de guincho comtambor rotativo e utilizado para elevar um peso de 100 Kgf, sabe-se que alilmbor tern raio igual a 0, I m, portanto 0 torque necessario para elevar a cargasera T = 100 Kgfx 0,1 m = 10 Kgf.m.

Para determinarmos a rota<;ao com uma cena velocidade de transmissaopodemos utilizar a seguinte equa<,:ao:

N=~rcxd

For~a aplicada

~Alavanca--- Alavanca com 60cm

60cm . IOcm '" SOcm

sendo:

• Y - velocidade em metro pOl' minuto da aplica<,:ao

• d - diametro do eixo a qual e aplicada a rota<;ao

Claro que, na pratica, para dimensionamlOs a potencia do motor detrieopara uma determinada apliea<,:ao, necessitarnos de varios dados com rda<,:ao ~I

opera<;ao e instala<;30 do motor, isto e, urn estudo mais profunda antes deaplicarmos qualquer formula. Como potencia e trabalho ao longo de umdeterminado tempo, quanto menor 0 tempo para realiza<;ao de uma tarefa,maior a potencia necessaria a ser aplicada. Nas equayoes a seguir, seaumentarmos a velocidade N, aumentaremos a necessidade de potencia.

De acordo com as unidades utilizadas no ~quacionamt:nto, a fOrmula deveser reajustada. Isso acontece pOl'que 0 tisico que montoll a equa<;au I.lriginalutilizou unidades proprias do pais de origem e utilizadas l1a epoca. Observe asequa~6es em seguida:

lOcmde mio

,,', <-/

P CY = T(Kgf·m)xN() 7160

P(HP) == T(lbf· in)x N x 1,59100000

P(K T(Kgf· m) x Nw)=------97~0

Se no tambor fosse instalada uma alavanca com 60 em, aumentariamos adisUil1cia, necessitando de menos forya para produzir 0 mesmo torque: T = 20Kgf x 0,5 m = 10 Kgf.m. Em outras palavras, a forya aplicada e menor com 0

aumento da alavanea, mas a esfor<;o, torque au canjugado continua sendo de 10Kgf.m.

A equayao seguinte de.termina a potencia necessaria em CY em fun<;ao dotorque e da rota<;ao do motor em RPM:

Algumas literaturas tem como unidade de torque 0 mKgl em vez do Kgtm. Normalmenle ISSO

acontece quando ha representa~ao da unidade de energia mecanlca no mesmo volume.

Pode-sa utilizar uma equa9ao, abler 0 resultado em CV e converter esse resultado em W ouHP.

p=TxN7160

& ....................... ................ .

No capitulo 9, a maquina sincrona estudada trabalha como gerador e nocapitulo 6 utilizamos a mesma maquina para fornecer velocidade constante aogerador CC shunt. Temos certeza de que uma maquina sincrona pode trabalharcomo motor e como gerador, mas como motor, ela deve receber atenc;aoespecial em sua operac;aoe tem aplicac;aodiferenciada e muito interessante nocontrole do fator de potencia, alem de ser uma das poucas maquinas cujavelocidade na ponta do eixo e a mesma do campo girante magnetico(sincronia).

o motor sincrono, quando a tecnologia de capacitores ainda nao haviaatingido 0 ponto satisfat6rio, foi muito utilizado para absorver potencia reativada rede, melhorando 0 fator de potencia. Atualmente, e diffcil encontra-lo nessetipo de aplicac;aoe nao sao muitas as industrias que 0 mantem em atividade,mas toda a tecnologia nesse motor ajudou e pode ajudar a desenvolver outrasideias e deve ser estudada com dedicac;ao,alem de auxiliar no entendimento daffiaquina sincrona como gerador que e 0 corac;ao da produc;ao de energiaeletrica.

Como visto anteriormente, a maquina sincrona possui um enrolamentotrifasico no estator (parte fixa) e um enrolamento corrente continua no rotor(parte m6vel). Como gerador, excitamos a rotor e aplicamos forc;amecfmicapara que a campo magnetico no rotor corte as bobinas no estator, tendo atensao alternada trifasica gerada. Como motor tennos que aplicar tensao

trifasica ao estator, em que sera produzido urn campo girante com frequenciadetenninada pela rede e velocidade de acordo com a frequencia e 0 nfunero dep610s do enrolamento. Ao rotor aplicamos tensilo continua para produzir urncampo magnetico fixe que acompanhara 0 campo girante fielmente.

r-------oR

: NIJ +Neutrot- ~-

I S S SIIIIII II I___ ~ J

Existem dois pOZos no rotor criadospela excitQl;iio em corrente continua

aplicada e um campo magneticogirante no estator com velocidadedeterminada pelafrequencia darede e pelo numero de polos da

maquina. Essa separar;iio promovea p,ossibilidade de aumentarmos a

forr;a magnhica nos polos do rotor,man tendo a sincronia dele com 0

campo no estator sob situar;oes comcarga, mas tambem traz uma

importante desvantagem.T

Figura 11.1

o problema do motor sincrono e a incapacidade de atingir a velocidadesincrona, partindo da inercia, sob carga, sem procedimentos especiais.

Nos motores em que os p610s sao induzidos no rotor, temos esses p6loscomo resultado das linhas de campo dos p6los no estator, portanto ha urnarelayao natural entre os pOlos do rotor e do estator. Por exemplo, para ummotor trifasico, quando temos tres p610s no estator, temos tres pOlos no rotor.No motor sincrono, 0 induzido, quando pOl'ele passa corrente eletrica continua,cria apenas dois p6los que deverao acompanhar 0 campo girante. A vantagemdessesp6los, que independem do estator, e que eles podem tel' seus camposmagnetic os controlados pela excitayao do rotor.

A desvantagem e que, inicialmente, nao e possivel para esses dois p6losno rotor, ou para 0 rotor, acompanhar a velocidade do campo magnetico girantetrifasico no estator. Conclusao: 0 motor sincrono e incapaz de partir sem ajudasob certas situay5es de carga, em vazio talvez, mas sob carga, diffcil.Nonnalmente se uti1iza urn outro motor acoplado ao motor sincrono paraimprimir velocidade ao motor sincrono e a 90% da velocidade do campogirante no estator, 0 motor auxiliar e desacoplado e 0 motor sincrono busca asincronia com 0 campo magnetico no estator e toma 0 controle da situayao.

Percebemos najlgura 11.2 que amaquina sincrona necessita de umequipamento azcdliar para atingir

certa velocidade, pois como veremosnos ensaios, 0 torque de partidadessa maquina Iibaixo. 0 motorauxiliar deve ser desacoplado do

sistema mecdnico assim que 0 motorsincrono atingir determinada

velocidade e esteja apto a entrar emsincronia com 0 campo girante no

estator.

I Motor aux. ~"""

Maquina cliente ~- - --

Reostato paraajuste daexcita<;ao

A excitac;aodo motor sincrono e 0 ponto-chave do estudo desse motor.Urn motor sincrono sobrexcitado pode fomecer potencia reativa it rede(capacitor). Sobrexcitando0 rotor, isto e, aumentandoa corrente de excitac;aodo rotor de maneira que 0 campo produzido nele seja maior que 0 necessariapara que 0 rotor acompanhe 0 campo girante, fomecemos potencia reativacapacitiva it rede. Urn motor sincrono subexcitado pode absorver potenciareativa da rede (indutor), ja que necessitani desse tipo de potencia (reativaindutiva)para manter 0 rotor em sincroniacom 0 campo girante.

Em uma analogia nipida podemos tomar como exemplo 0 triangulo daspotencias, no qual potencia reativa indutiva e parte de maquinas indutivas epotencia reativa capacitivae a fomecida por capacitores:

Observa~ao

A potencia aparente e resultado da soma vetor/al da potencia ativa com a reativa epode ser calculada multiplicando a corrente med/da com a tensilo aplicada.

o motor sincrono, quando conectado a rede sem carga e nao excitado, agecomo urn indutor trifasico conectado a rede consumindo energia reativa esendo determinante para urn pessimo fator de potencia. Ao excitarmos 0 rotor,fomecemos parte da energia necessaria para interac;ao entre 0 campo magneticorotativo e 0 campo do rotor, portanto 0 estator passa a drenar menos energiareativa da rede. Ao aplicarmos carga, 0 motor passa a fornecer potenciamecanica, consumindo potencia ativa da rede.

Os ensaios propostos trazem alguns experimentos que visam a observa9aodesses fenomenos e a comprovac;ao prMica desses conhecimentos te6ricos.Com base nesses conhecimentos iniciais resta nos aprofundarmos nos estudos eestabelecermos novos horizontes para as maquinas sincronas, quem sabeplantando ideias para urn novo tipo de maquina.

11.4. Exercicios de fixa~io1) Desenhe urn esquema eletrico de urna maquina sincrona como

gerador.

2) Desenhe urn esquema eletrico de urna maquina sincrona ligada comomotor.

3) Por que 0 motor sincrono nao consegue partir como motor sincronosob carga?

4) Com 0 rotor aberto, com resistor entre os terminais do rotor, ou comuma fonte CC ern 0 V ligada aos terminais, 0 motor sincrono partiucom caracteristicas de que tipo de motor?

5) 0 que pode ser feito para partir 0 motor sincrono sob carga?

6) Qual a grande vantagem de urn motor sincrono acionando uma cargacom relac;ao a outros motores assincronos?

• __ ._. __ .l!i·_._IIl!~""-~61J~ ~!';;;.l;'LCapitulo

1) Qual 0 tipa de ligac;ao utilizado no motor trifasico de induc;ao paraliga-Io ,\ fonte trif<lsica de 220 V?

2) Se Iig,lssemos 0 motor tritasico de induc;ao em triangulo, qual deveriaser a tensao da fonte tritasica?

No ensaio do motor tritasico de induc;ao, qual 0 torque maximo. I

desenvolvldo pelo motor sem que a COlTcnte nominal sejaultrapassada?

Descreva como se forma 0 campo girante de um motor tritasico.

Quais os dois tipes de motores de duas velocidades mais conhecidos?Quais as diferen<;:as entre eies?

Quais as diferenc;as fisicas e elt~tricas entre 0 rotor gaiola e 0 rotorbobinado?

Fac;a uma !ista de itens para manutenc;ao(troca) nos motores gaiola erotor bobinado e compare os custos de manutenc;ao dos dois. Quais asvant~gens e desvantagens de urn motor com relac;ao ao outro?. ./

A evoluc;uo tecnol6gica nao para. Maquinas SaD desenvol\idas comaspectos cada vez mais condizenres com as necessidadt:s industria is t: para iS50

novos motores foram criados. Na industria automoliva bra~os roboticl)S soldame parafusam com precisao, maquinas de prodw;ao injetarn a quanridade quascexata de deterrninado produto nas embalagens. cirurgias sao feitas a dist<inciacom auxilio de instrumentos rob6ticos sotlsticados.

POl' estas e outras razoes 05 motores de passo e 05 st:fvomotores saoestudados no ultimo capitulo. Eles estao presentes nas ferramentas e maquinas"high tech" citadas. Ainda san mitquinas extremamenrc inlriganlcs e suamanutenc;ao, muitas vezes, e realizada fora de nosso pais. E imponantecompreender 0 seu funcionamento e estudar alguns aspectos para quepossamos adquirir um minimo conhecimento e nos adcquarmos asnecessidades protissionais presentes e fu£uras do mercado.

A principal motivac;ao para a cria<;:ao do motor de passo provavelmemc foia necessidade de um equipamento para posicionamemo angular com melhorprecisao do que os sistemas com realimentac;ao e correc;iio de respostasaplicados a posicionadores, utilizando motores de corrente continua aliados aservomecanismos.

o posicionamento de motores de corrente continua exige sistemaseletr6nicos sofisticados com U50 extrema de eletr6nica analogica ecomplicados equacionamentos pat.l calibrar os sistemas de controle. Com 0

@ Mclquinas £Ielricas.... , , .

Mowres de Pano e Servomolores @. _ ,'. . .. ', .

aJn:mo dl)S l11otores de passo, realizar 0 posicionamento angular e tarefa.n~Ih'S complicaJa. :\Iiado j detrGoica digital 0 motor de passo se tomou um1~[~l11apr~clso de posi~iooamento, se comparado aos antigos posicionadores.

'\:iu ~\lSle a necessidade de realimentac;ao e 0 trabalho com eletr6nica digital( d' 1 I"sllnplitica a l)peray,10 se cOl11para 0 com os sIstemas com contro e ana OgICO.(

Existem treS tipos de motores de passo: motores de lma permanente,( .IHlwres de relutiincia variavel e motores hibridos, Alguns aspectos SaD comuns( llS [res mowres, como:"

12.3. Motor de passo de ima permanenteo mOlOr dt: ima permanente e eonstituido de 11111mlur que, como II prllpl'lO

nome diz, e urn ima permanente de Jlla qualidadc. e UI11estator, de ayO siliciolaminado, em que estao instaladas as bobinas \.juc n.:eebt:r5o os pulsos.

o motor de ima permanente possui as segull1[cs caraetalsticas:

• Todas as bobinas podem ser eoneelJdas a urn ponto eomum.• Movimentando manualmente 0 rotor. no[a-se que de tende a agarrar,

devido ao ima permanellle.

• 0 teste definitivo e abrir 0 motor e \'enliear nek a auseneia deranhuras e que ele e um imiL

o funcionamento do motor de ima perrnancnte e cxtremamente simples:

A intenc;ao primaria e energizar as bobinas uma a uma de modo que clasatraiam 0 rotor, t~lzendo com que de gin~ no mesmo sentido ou seqliencia deenergiza<;i:io das bobinas. Observe a figura seguintc

o passo angular determina a precisao de deslocamento do motor.eomo passo angular podemos traduzir 0 angulo de deslocamentoprovocado por urn unico pulso aplicado ao motor.:\ vdocidade de deslocamento e proporcional a freqi.iencia deaplicayao dos pulsos 16gicos ao motor.Normalmente 0 motor se mantem inerte, sem a necessidade de th:ioadicional devido ao imi:ipennanente.

• 0 motor pode girar em baixa velocidade mesmo com carga.

Os angulo:> de passo mais comuns encontrados no mercado e 0 numero de( IJassos ncceSS{lr10Jpara completar lima rotayao podem ser observados na wbela( ~gllil1£e: '(

(

(

(

I .-\.lIgula de Passu Passos para 360°

I 0,72 500

1,8 200

2,0 180I

') - 144-,)

I 5,0 72I 7,5 48

I 15 24

Para lima volta comp(eta, 360°, com wnmotor de passo de 0.7]0 por passo. serao

necessarios 500 passos. isto e, 500 impu(sosnas bobinas do motor.

Quanto menor 0 lingulo de passo maispreciso 0 mOlOr.

.,/uollwlclo Wi !JohillilS <!/Il seqiieliclti.lilre/llos

CO/ll ,/,/(' 0 illli; p.-/"m(/llenle 110 rO/Or

LlCO/llpI/IIhe (/ sl!qliJllcia de LlCIOIlWllellto.

SOle I/I/I! IUdils <IS nobl/las possl/<!m 1/11/

lerll/illill C COII//IIII 'II/I! pode se/" IlIla/lg(/du e

llo/"/Il<l(lI/l!lIte \'(;11/ l/It.!r!Jgculo Illterllilmellle.

3 C

Na tigura notamos que 0 polo S criado na bobina alraini 0 N do rotor erepelira 0 5, de modo que ocorrera um pas so no scntido hon1rio.

Tendo em mente que os sistemas de acionamento desses motores SaDdigilais e que para os sistemas digitais c1assicos s6 existem duas possibIlidadesou dois niveis 16gicos, 0 (0 volts) e I (5 volts), podemos montar uma tabela16gica de acionamento desse tipo de mowr de passo confonne a seguir:

( A vclocidade de ponta de eixo do motor de passo depende da veiocidadecom que SaD aplicados os pulsos ao motor e do angulo de passo que esse motor

(I,Jssui. Um motor com 0,720 por passo, por exemplo, necessita de 500 passos( ira uma volta completa. Se aplicada uma velocidade de 100 fiS por pas so,("sa volta completa dar-se-a em 50s.

(i

! \

(~ ..................... ...... .. - - .

Bobina I Sobina 2 Bobina 3 Bobina 4

1 0 0 0

'. I) 1 0 0

0 0 I 0

0 0 0 I

Circuitos integrados especificos disponiveis no mercado pod em ['acilitar aconstru<;ao de circuitos de controlt: para motores de passo, Podernos ciLlr comoexemplos: ULN 2003, SAA 1027, L297 I L298 e 0 TL 376,

12.4. Motor de passo de relutancia vari.ivel

Bobina t Bobina 2 Bobina 3 Bobina 4

I I 0 0

0 I I 0

0 0 I 1

I 0 0 1

Os rnotores de relutanCl<l sao constituidos de um rotor (It: <lyll siliciolaminado de alta qualidade e urn estator em que ticam instaladas as bobinasque formarao 0 campo magnetico ao serem acionadas. 0 rotor desses !Dotoresnao e um ima pemlanente, A caracterlstica principal e que possuern sulcos ouranhuras com a tinalidade de dar uma relutelncia diferente J detenninadas areasda supert1cie do material.

Vamos a um exemplo nao veridico, apenas para explicar J tinalidade ciavaria<;ao da relutancia ao longo do rotor Supondo Ull1 motor, ..:onforrne atigura, no qual nao foram desenhadas as bobinas entre as bobinas I e 2 . .2 e 3, 3e 4,4 e I para facilitar a visualizayao,

Fisicamente 0 motor de passo de ima pennanente po de se apresentar comoa tigura seguinte.

Uma 'lllldanyJ na tabela e na seqi.iencia de acionamento pode au mental' 0

.orque U, ::wolvido pelo motor:

Equiparn6'l~S domesticos, c~mo impr~ssoras: ..fossuem m~tores de passole irna permanente b\polares (hgura), cliJa sequencia de aClOnamento dasbobinas exige um circuito eletr6nico mais complexo. Sao compostos por duasbobinas que sao responsaveis pelos passos do motor, mas exigem que a

( .::orrente nelas seja invertida, necessitando de um circuito que injete corrente( ';01 urn senticlo e no .sentido contnirio em uma bobina de cada vez (veja a tabela

a seguir),'(

(

ITI Ranhuras para ImporRe,~[anCla, d,ferente.dependendo da area doi N rotol allnglda peto campo

~

;;;/: 2'"'"

4 ::: Comum

.Yo I!xell/p/u do /igllra 1c'1I/0' 11111 II/UW!'

de olIO hobulfIs. '!lIll1rll lUlU dl.' ,,-I/Iull/as,.~s /JObillas COlli lerl/I/fwi I l' 3 seriiu

aciollar/asjllllliis. ilSSUI/ ('011/0 ilS

BubillflS :: •..•-I . .Ic)rll/wlllo II/II rlw:o deI/ol'le iI .111/

Bobinu I Bobina 2

I 0 0 0

0 I 0 0

0 0 l 0

0 0 0 l

Pares: (1;3) e (2:4)

o tluxo magnetico no estator dad\ prcferencla, C0l110 a corrente erneletricidade, a men or relutancia. As ranhuras ou dentes no rotor allll1entam arelutancia nessa regiao, ja que 0 ar ¢ 0 pial' condutor magn¢tico. 0 campomagn¢tico criado no estator fon;a 0 rotor a se posicionar mais acleqlladamentepara a passagem do campo (observe 0 posicionamenlO do rotor nn tigura),alinhando 0 rotor. Os pares de bobinas em sequencia exccutam a mesma tarefa,inclUSive as nao desenhadas, e temos a rota<;:io do motor por passos.

o motor de passo de ~elutancia variitvel, pOl' nao possuir ima permanente,pode ser reconhecido pela menOr resistencia do eixo ao tentarmos gira-Iomanualmente, mas para saber com certeza, teriamos de abri-Io e veriticar asaspectos construtivos descritos.

A tabela de acionamento desse tipo ll1otor mostra que uma bu :~cebecorrente em um sentido (1 ;0) e logo em seguida 0 sentido e invertido \u; i):

@ _ _ ~~a_~l~i~.a.s.~:~~r~~~~_ _ __ .

] _s"_'r'_'U_f"~UfC"

b-=~\

Bornes doS~rvocontrolador

~

Objctivo: IJl:ntiticar u sequencia de acil)namento das bobinu,; Jt: ummotor de passo c vcrificar.a forma prim~ria de aplica~3o dc passos ao motor,

Equipamentos Neccssarios: Um mOlor de passo e uma pilha tamanho i\A,

Procedimentos

I) 0 motor da tigura possui cinco terminals: cOll1um(c). terminal I,tcrminal 2, terminal 3, terminal .:t e terminal 5, Confonne pudl:mosobservar, estamos energiz<lndo <.:oma pillia \) terminal 2:

,-j [('1/(!c;IlCi([ "" !>o/ww do lIlowr

reprn<:!llUdo pel" lig/ll'/I ,; ,ilr"lr ()rotor d(~l1/(ulo 'I'U.: eft: rO[(,'t'JUIlt' (!

din:i{{l. Jet qut' 110 ,,!i!J1t.:'IlI,i·/u COlli "

pillw, CI'II/II/(), 1I1/1/)()/() III/II" !J()/IIIW,

a MaC/ulnas E/e/ricas-- , , ~. , " ~ . ,@

2) S-: l) mowr s-: mov~r, der um passo, marque 0 sentido desse passo,marqu~ 0 terminal de modo a idemificar mais tarde 0 prim~iro[~rminal da s~quencia e prossiga para 0 item 3, senao, alimente outrabobina com a pilha ate que 0 motor execute um passo(iteml).

J) Em seguida voce tera de obter outro passo do motor no mesmos~ntido que 0 passo anterior. Mantenha 0 comUiu da pilha conectadoao comum do motor e tente outro terminal. 0 passo obtido deve tel' 0

mesmo sentiClo de rotayao do primeiro.

4) Obtenha quatro passos consecutivos, sempre marcando as bobinas ernseqi.iencia.

5) Execute 0 teste final fazendo, refazendo a energiza<;ao de todas asbobinas na seqi.iencia marcada para testar a motor.

Qual a rnotiva<;ao para a aplicayao ou utilizayao de urn motor depasso?

Qu~'s sao os tipos de motores cle passo existentes?/'

Qual a cliferen<;a entre os motores de passo cle imil permanente erdutancia vari<\vel?

Deti na servomotor.

Em que caplcteristica 0 motor de passo se assemelha ao servomotor'!

Qual a finalidade clo resolver instalado no servomotor?

@J .... . .