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7/21/2019 Maquinas Eltricas.pdf

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ESCOLA TCNICA ESTADUAL FERREIRA VIANA FAETECProfessora: Margareth N. SilvaDisciplina: Mquinas Eltricas

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Sumrio

1 REVISO DE ELETROMAGNETISMO 8

1.1. Lei de Ampre 81.1.1 Lei de Ampre e mquinas eltricas? 9

1.2. Fora Magntica 9

1.2.1 Fora Magntica e mquinas eltricas? 9

1.3. Fora Magnetomotriz (Fmm) 10

1.3.1 Fora magnetomotriz e mquinas eltricas? 10

1.4. Permeabilidade 10

1.4.1 Permeabilidade e mquinas eltricas? 11

1.5. Relutncia 111.5.1 Relutncia e mquinas eltricas? 11

1.6. Fluxo Magntico 12

1.6.1 Fluxo magntico e mquinas eltricas? 12

1.7. Densidade de Fluxo Magntico 12

1.7.1 Densidade de fluxo magntico e mquinas eltricas? 13

1.8. Intensidade do Campo Magntico ou Fora Magnetizante 13

1.8.1 Intensidade de campo magntico e mquinas eltricas? 14

1.9. Conceito de Domnio Magntico 141.10. Classificao Magntica dos Materiais 15

1.11. Curva de magnetizao. 15

1.11.1 Curva de Histerese e mquinas eltricas? 17

1.12. Fora eletromotriz induzida (fem) 18

1.13. Indutores 19

1.14. O parmetro da indutncia 19

2 CONVERSO ELETROMECNICA DE ENERGIA 202.1 Induo eletromagntica e fora eletromagntica 20

2.2 Lei de Faraday da induo eletromagntica 20

2.3 Como variar a fora eletromotriz (fem)? 21

2.4 Sentido da forca eletromotriz induzida Regra de Fleming 22

2.5 Lei de Lenz 22


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2.6 Geradores Elementares 23

2.7 Fora Eletromagntica 24

2.8 Sentido da fora eletromagntica e regra da mo esquerda 24

2.9 Fora contra-eletromotriz 252.10 Ao Motora x Ao Geradora 25

2.11 Torque Eletromagntico 26

2.12 Campo girante e campo pulsante 28

2.12.1 Campo pulsante 28

2.12.2 Campo girante 29

2.13 Tenso, Corrente e Potncia Nominal da mquina 30

3 CONSTITUIO DAS MQUINAS ELTRICAS 323.1 Placa de caracterstica de uma mquina eltrica 38

4 MQUINAS ASSNCRONAS 43

5 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUO 49

5.1 Freqncia, Tenso e Reatncia do Rotor 51

5.2 Circuito Equivalente 52

5.3 Operao do motor de induo como gerador. 565.4 Tenso Nominal 57

5.4.1 Efeitos da variao de tenso 57

5.5 Corrente do motor 58

5.5.1 Corrente nominal 58

5.5.2 Corrente de partida 58

5.5.3 Corrente estatrica ou de armadura 59

5.5.4 Corrente rotrica 59

5.6 Freqncia Nominal 595.6.1 Conseqncias da variao da freqncia da rede para motor com

tenso e potncia constante 60

5.7 Potncia do Motor 61

5.7.1 Potncia nominal 61

5.7.2 Potncia aparente 62


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5.8 Fator de Potncia 63

5.9 Velocidade do Motor 64

5.9.1 Velocidade nominal 64

5.9.2 Velocidade a vazio 645.10 Variao de velocidade de motores de induo com rotor gaiola de esquilo 64

5.10.1 Variao do n de plos 65

5.11 Escorregamento 65

5.12 Torque 65

5.12.1 Classificao dos torques 66

5.13 Fator de Servio 67

5.14 Letra-Cdigo e Cdigo de Partida 67

5.15 Perdas hmicas 685.16 Rendimento 68

5.18 Vida til 69

5.19 Classe de Isolao 69

5.20 Ventilao 69

5.21 Grau de Proteo 70

5.22 Temperatura de Servio 70

5.23 Regime de Funcionamento 71

5.25 Categoria 715.26 Ligao dos terminais do motor 72

5.27 Dados de placa 77

5.28 Folha de dados do consumidor 78

5.29 Tabela para escolha de motores 79

5.30 Motor Monofsico 79

6 CLCULO DE MOTOR PARA CARGAS ESPECFICAS 81

6.1 Caractersticas das cargas acionadas 826.1.1 Bombas 82

6.1.2 Elevadores 82

6.1.3 Ventiladores 82

6.1.4 Compressores 83

6.2 Avarias, mais freqentes, no motor assncrono 84


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7 SISTEMAS DE PARTIDA DE MOTORES DE INDUO 85

7.1 Motor de induo trifsico com rotor em curto-circuito 85

7.2 Chave de partida direta 867.2.1 Roteiro para clculo de chave de partida direta 86

7.3 Chave de partida estrela-tringulo 90

7.3.1 Comparao Estrela-Tringulo 90

7.3.2 Partida estrela-tringulo 93

7.3.3 Roteiro para clculo de chave de estrela-tringulo 94

7.3.4 Exemplo de dimensionamento de chave estrela tringulo 96

7.4 Chave de partida compensadora 97

7.5 Chave de partida soft stater 1037.6 Partida com chave srie-paralelo 110

7.7 Inversor (conversor) de freqncia 110

8 VARIAO DE VELOCIDADE DE MOTORES ASSNCRONOS TRIFSICOS 114

8.1 Mtodos de variao de velocidade 114

8.1.1 Variaco de velocidade por reduo de tenso 114

8.1.2 Variao da resistncia rotrica em motores de rotor bobinado 115

8.3 Motor Dahlander (motores com comutao do nmero de plos) 1168.4 Motores com enrolamentos independentes para trs ou quatro velocidades 119

8.5.1 Principais funes dos variadores de velocidade 121

8.5.2 Qual a diferena entre CONVERSOR de freqncia e INVERSOR

de freqncia? 121

9 MTODOS DE PARTIDA DO MOTOR MONOFSICO 124

10 MQUINAS SNCRONAS 133

11 MOTOR SNCRONO 137

11.1 Excitao do rotor do motor sncrono 138

11.2 Aplicao dos motores sncronos 143

11.3 Conjugados do motor sncrono 145


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11.4 Custos dos motores sncronos 148

11.5 Compensador sncrono 149

11.6 Caractersticas especiais de partida 154

11.7 Velocidade constante 15411.8 Entreferro de grande dimenso 154

11.9 Motores de alta velocidade 155

11.10 Motores de baixa velocidade 155

11.11 Cargas e sobrecargas 156

11.12 Aplicao dos motores sncronos 157

11.13 Manobra dos motores sncronos em paralelo com uma rede 157

12 GERADORES SNCRONOS OU ALTERNADORES 15912.1 Vantagens da operao em paralelos de alternadores 165

12.2 Condies necessrias para ligao de alternadores em paralelo 165

13 MQUINAS DE CORRENTE CONTNUA 168

13.1 Excitao das mquinas de corrente contnua 170

13.2 Motor universal 171

13.3 Gerador de corrente contnua 172

13.4 A funo do comutador 17313.5 Motores de corrente contnua 174

13.5.1 Princpio de funcionamento 174

13.5.2 Tipos de motores de corrente contnua 175

13.5.2.1 Motor srie 175

13.5.2.2 Motor de excitao em separado 176

13.5.2.3 Motor shunt 177

13.5.2.4 Motor compound 177

ANEXOS 179

GRAFIA DOS NOMES DAS UNIDADES 179

GRAFIA DOS SMBOLOS DAS UNIDADES 180

Unidades Eltricas e Magnticas do SI 181

Prefixos decimais 182


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7

Glossrio de termos tcnicos 183


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1REVISO DE ELETROMAGNETISMO

1.1.Lei de Ampre

J conhecemos o efeito do campo magntico sobre cargas em movimento e sobre correntes em

circuitos eltricos. Sabemos, tambm, que uma das fontes de campo magntico so os ms permanentes,

como a magnetita. Em 1819, Oersted descobriu que uma corrente eltrica produz um campo magntico, e

que para o caso de um fio retilneo, as linhas de campo so crculos em planos perpendiculares ao fio. O

sentido do campo dado pela regra da mo direita: com o polegar no sentido da corrente, os outros dedos

do o sentido de B, como ilustra a figura 1.

Logo aps a apresentao do trabalho de Oersted, Ampre realizou outras experincias e

formalizou a relao entre corrente eltrica e campo magntico. Ele mostrou que o campo produzido pela

corrente, I, dado pela lei que recebeu seu nome.

A lei de Ampre, considerada uma das leis fundamentais do Eletromagnetismo, descreve a

produo de campos magnticos por correntes eltricas e foi proposta originalmente por Andr-Marie

Ampre e modificada por James Clerk Maxwell (por isso chamada tambm de lei de Ampre-Maxwell).

Ela relaciona campos eltricos variveis no tempo com campos magnticos.

Figura 1 - Sentido do campo


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1.1.1Lei de Ampre e mquinas eltricas?

Nas mquinas eltricas, como ser estudado mais adiante, o condutor (da Lei de Ampre)

representa o enrolamento que quando percorrido por uma corrente eltrica produz um campo magntico

ao redor dele.

1.2.

Fora Magntica

O campo magntico capaz de exercer foras no apenas sobre ms, mas tambm sobre

condutores percorridos por correntes eltricas. A fora gerada a soma das pequenas foras que o campo

magntico exerce sobre cada eltron em movimento. No , porm, necessrio que os eltrons estejam

dentro dos condutores para que sofram a ao do campo magntico. Isso tambm ocorre quando eles esto

no exterior e se movem livremente.

1.2.1Fora Magntica e mquinas eltricas?

A fora que um campo magntico exerce sobre um condutor percorrido por corrente pode ser

utilizada para realizar trabalho. o que ocorre nos motores eltricos, que transformam energia eltrica em

Figura 91 Rendimentos tpicos

plena carga paramotores de altarotao

Figura 2 Campo magntico produzidopela passagem de corrente eltrica numfio.

O arranjo da figura 2 consiste em um

condutor de comprimento l, conduzindo uma

corrente com mdulo constante, I. As linhas de foraso crculos concntricos, sentido dado pela regra da

mo direita e mdulo dado por

r

irB

2)( 0=

Sendo:B densidade de fluxo magntico existente na regio onde esto condutor em webers/metro2 (W/m2) ou tesla (T);


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A permeabilidade relativa, por vezes escrita com o smbolo r e frequentemente apenas com , a

razo entre a permeabilidade absoluta e a permeabilidade do espao livre (vcuo) 0:

onde 0= 4 10-7N/A-2.

1.4.1Permeabilidade e mquinas eltricas?

A permeabilidade magntica exprime a diferena magntica entre os diversos materiais. Tem um

valor muito grande para os materiais ferromagnticos (apresentam a propriedade de aumentar o campo de

induo magntica que os atravessa, ampliando os efeitos magnticos) e um valor muito baixo para o ar.Por este motivo as mquinas eltricas so construdas com material ferromagntico.

1.5.Relutncia

Corresponde dificuldade oferecida pelo meio ao estabelecimento de um campo magntico. A

relutncia magntica uma grandeza magntica correspondente nos circuitos magnticos resistncia nos

circuitos eltricos. diretamente proporcional fmm e inversamente proporcional ao fluxo magntico:

onde l comprimento do caminho do

campo magntico e A a rea da seo reta do material em questo. Sua unidade [rel ou A/Wb]. Matrias com alta

permeabilidade possuem baixa relutncia.

1.5.1Relutncia e mquinas eltricas?

Tanto as bobinas da armadura quanto as do rotor de uma mquina eltrica so enroladas sobre

ncleos de ferro que reduzem a relutncia magntica ao fluxo que as enlaa. Devido ao ferro da armadura

ser submetido tambm s variaes do fluxo magntico, nele, por sua vez, so induzidas correntes que no

contribuem para o desempenho da mquina, pelo contrrio, so perdas que aquecem a mquina e afetam o

R = fmm/ ou R = l / (.A)


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seu rendimento. Os ncleos so montados como pacotes de chapas de ao de espessura reduzida que

diminuem os efeitos dessas correntes chamadas correntes de Foucault ou correntes parasitas.

O espao entre o rotor e a armadura ou estator chamado de entreferro (interrupo de um circuito

magntico) e, por ser de ar, nele se concentra a maior parte da relutncia do circuito magntico no interior

da mquina.

1.6.Fluxo Magntico

Chama-se fluxo magntico ao nmero de linhas usadas na representao de um campo magntico.

Representa-se o fluxo pela letra .

1.6.1Fluxo magntico e mquinas eltricas?

Na prtica, o conhecimento da variao do fluxo magntico muito mais importante do que o

conhecimento da variao do fluxo eltrico. Porque a variao do fluxo magntico responsvel pelo

importantssimo fenmeno chamado induo eletromagntica, essencial para o entendimento da converso

eletromecnica de energia.

1.7.Densidade de Fluxo Magntico

Induo magntica ou densidade do fluxo magntico (B) o nmero de linhas de fluxo por

unidade de rea que permeiam o campo magntico. uma quantidade vetorial, sendo a sua direo em

qualquer ponto do campo magntico a direo do campo naquele ponto.

B = /A


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A densidade magntica, no Sistema Internacional de Unidades (SI) expressa em webers por

metro quadrado (wb/m2). Essa unidade de intensidade do vetor induo magntica recebeu o nome de

tesla (T), de modo que: 1 T = 1 wb/m. Uma unidade antiga de induo magntica, ainda muito usada, o

gauss; 1 gauss = 10-4tesla.

1.7.1Densidade de fluxo magntico e mquinas eltricas?

Quanto maior a densidade de fluxo magntico maior ser a tenso induzida gerada por uma

mquina eltrica.

1.8.Intensidade do Campo Magntico ou Fora Magnetizante

A fora magnetizante (H) em um ponto qualquer prximo do condutor que conduz corrente

depende diretamente da intensidade de corrente que produz o campo magntico e inversamente

proporcional ao comprimento do caminho magntico que est sendo considerado (caminho representado

por uma linha de fora).

H = I / l (A/m)

Onde:

I = intensidade corrente (A) e,

l = comprimento em metros do condutor (m)

No caso de uma bobina, tem-se:

H = N . I / l

Como, geralmente, o condutor tem seo circular, o campo magntico pode ser representado por

linhas de fora circulares, ou seja,

Weber (smbolo Wb) a unidade do SI para fluxo de induo magntica.

Equivale ao fluxo que, ao atravessar uma espira, produz nela uma fora eletromotriz

igual a 1 volt, se reduzido uniformemente a zero em 1 segundo. A unidade leva seu

nome de Wilhelm Eduard Weber, fsico alemo (1804 - 1891).


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l = 2 . . r

r = raio do condutor

1.8.1Intensidade de campo magntico e mquinas eltricas?

comum, em clculos de circuitos magnticos, trabalhar com a grandeza H que independente do

meio no qual o fluxo magntico est imerso, em situaes tais como as que so encontradas nas mquinas

eltricas, onde o fluxo comum penetra diversos materiais diferentes, inclusive o ar.

1.9.

Conceito de Domnio MagnticoSo regies que apresentam magnetismo espontneo. Os domnios so entidades isoladas, isto ,

cada domnio independente dos domnios vizinhos.

Em uma pea no-magnetizada de um material magntico os domnios esto distribudos de forma

aleatria e o campo magntico total em qualquer direo zero, como mostrado na figura 3. Quando esse

material sofre a ao de uma fora magnetizante externa, os domnios que esto aproximadamente

alinhados com o campo aplicado crescem custa dos outros domnios. Se o campo externo aplicado for

suficientemente intenso, todos os domnios se orientaro nessa direo e, da em diante, qualquer aumentodo campo externo no causar nenhum aumento na magnetizao da pea. Nesse caso diz-se que o

material atingiu a saturao.

Quando esta fora magnetizante externa removida, alguns domnios podem voltar a desalinhar e

os domnios alinhados remanescentes so os responsveis pela existncia dos ims permanentes.

Figura 3 - Representao dos domnios.


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1.10.Classificao Magntica dos Materiais

Fisicamente, os materiais podem pertencer ao grupo dos materiais FERROMAGNTICOS,DIAMAGNTICOS e PARAMAGNTICOS. A grandeza magntica que orienta esta classificao

permeabilidade magntica (). A permeabilidade desses materiais comparada com a permeabilidade

do vcuo (o). Os materiais que no so magnticos (cobre, alumnio, madeira, vidro, ar, etc.) tm

permeabilidade igual do vcuo.

Ferromagnticos (vem da palavra latina para ferro: ferrum) - caracterizam-se por uma magnetizao

espontnea, que totalmente independente de campos magnticos externos. Possuem uma permeabilidade

magntica CENTENAS ou MILHARES de vezes, maior que a do vcuo, exemplos: ferro, nquel, cobalto,

ao;

Diamagnticos - a direo do campo adicional (formado atravs da teoria dos domnios) oposta do

campo externo fazendo com que o campo resultante seja menor que o campo externo. Possuem uma

permeabilidade magntica MENOR que a do vcuo, exemplos: hidrognio, prata e cobre;

Paramagnticos-nesses materiais a direo do campo adicional a mesma do campo externo, portanto,o campo resultante MAIOR que o campo externo. Possuem uma permeabilidade magntica

LIGEIRAMENTE MAIOR que a do vcuo, exemplos: alumnio e platina.

1.11.Curva de magnetizao.

A curva de magnetizao representa o comportamento de determinado material quando submetido

a um processo de magnetizao. Tem no eixo das abscissas a grandeza intensidade de campo magntico

(H) e, no eixo das ordenadas, o valor da magnetizao (I) ou a densidade de fluxo magntico (B).

Quando se deseja estudar o comportamento dos materiais magnticos usa-se como base a curva de

magnetizao. Por isso ela freqentemente encontrada em manuais e folhetos distribudos pelosfabricantes desses materiais.


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A curva da figura 5 descreve ento a trajetria de o at a. Se a fora magnetizante H continua a

aumentar at o valor Hs, a curva descreve a trajetria de a at b. Nesse ponto a curva entra em saturao e

a densidade de fluxo deixa de aumentar, embora a fora magnetizante continue a aumentar. Reduzindo-seagora a fora magnetizante at zero, a curva segue a trajetria b at c. Nesse ponto, embora a fora

magnetizante seja nula, existe uma densidade de fluxo denominada de BR (densidade de fluxo

remanente). a existncia dessa densidade que torna possvel a existncia de ims permanentes.

Se a corrente eltrica for, agora, invertida, causando o aparecimento de uma fora magnetizante

H, o campo diminuir medida que a intensidade da corrente aumentar.

A densidade de fluxo atingir o valor zero quando H tiver atingido o valorHd (trecho cd da

curva). Essa fora Hd recebe o nome de fora coerciva . O valor mximo da fora coercitiva chamado de

coercitividade. Se aumentarmos o mdulo de H at atingir novamente a saturao e depois invertermos

seu sentido at atingir novamente o valor zero, a curva descrever a trajetria def. Se aumentarmos o valor

da fora magnetizante no sentido positivo (+H) a curva descrever a trajetria de f at b.

interessante notar a curva de histerese apresenta uma simetria pontual em relao origem, ou

seja, a parte da curva esquerda igual a parte da curva que aparece direita, com os mesmos valores.

A rea interna da curva representa a dissipao de energia, dentro dos materiais, cada vez que

esses materiais so levados a percorrer o ciclo completo de magnetizao, ou seja, refletem a dificuldade

que a fora magntica (H) encontra em orientar os domnios do material em questo. Reflete, portanto o

trabalho realizado por H para obter B. Assim, essa perda pode ser medida e dada em watts [W].

Derivado do termo grego HYSTEREIN que significa estar atrasado ela mostra que o fluxo

magntico B est sempre atrasado em relao fora magnetizante H.

Inicialmente, o ncleo do material da figura 4 no

est magnetizado e a corrente no enrolamento nula,

portanto a magnetizao tambm nula. Quando a corrente

no enrolamento aumenta, o fluxo e a densidade de fluxo

tambm aumentam.

Figura 4 - Circuito Magntico emsrie utilizado para obter a curva dehisterese.


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1.11.1Curva de Histerese e mquinas eltricas?

Os ncleos de ferro de indutores, transformadores, motores e outros dispositivos, devem possuir amenor histerese possvel, por causa da perda de energia e do aquecimento, quando o campo sofre

inverses repetidas na presena de correntes alternadas. Em tais casos, a magnetizao remanente e a

coercitiva devem ser as menores possveis. Nestes materiais, a curva deve ter a menor rea e, quanto

maior a freqncia, mais elevadas sero as perdas. Materiais de pequenos valores de remanncia e

coercividade so denominados de MAGNETICAMENTE DOCES enquanto que os que possuem altos

valores so chamados de MAGNETICAMENTE DUROS

O material com o qual os ncleos do estator e do rotor das mquinas eltricas so construdos deve

apresentar as seguintes propriedades:

- Alta permeabilidade magntica relativa;

- Baixa coercitividade magntica;

- Alta resistividade ou resistncia eltrica;

- Alta induo de saturao.

Figura 5 - Curva de histerese.

c

d

ef

b


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Soluo

O sentido da corrente no condutor AB pode ser encontrado atravs da regra da mo esquerda para fora

magntica.

1.13.Indutores

Um indutor uma bobina composta por um fio isolado (geralmente fio de cobre esmaltado)

enrolado sobre um ncleo de ar ou de material ferromagntico (por exemplo, ferro doce ou ferrite). Os

ncleos de ferro e de ferrite tm como objetivo reduzir a disperso magntica das linhas de campo, pois

esses materiais apresentam baixa relutncia (resistncia passagem do fluxo magntico), ou seja, alta

permeabilidade .

1.14.O parmetro da indutncia

A indutncia uma caracterstica dos campos magnticos e foi descoberta por Faraday. Pode ser

caracterizada como uma propriedade de um elemento do circuito pela qual a energia pode ser armazenada

num campo de fluxo magntico. A indutncia aparece num circuito apenas quando h uma corrente

varivel ou fluxo.

V

B

FM

A

B

V

B

R= 2

e

FM

Sentidoreal

Sentidoconvencional

B= 101Tvolte

VLBe

smV

mcmL

TB

Dados

3,01010310

10

10330

10

11

1

1

===

=

==

=

AiR

ei

R

VeDados

15,02

3,0

2

3,0

=

==

=

=

Onde:

L Indutncia da bobina indutora, [Henry, H];A rea das espiras da bobina [metros quadrados, m2];l comprimento longitudinal da bobina, [metros, m];- permeabilidade magntica do meio no ncleo da bobina [Henry por metro, H/m];N nmero de espiras


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2CONVERSO ELETROMECNICA DE ENERGIA

Em todos os sistemas fsicos a energia no criada nem destruda, ela simplesmente muda de

forma. Juntando este principio com as leis de campo magntico e eltrico, de circuitos eltricos e a

mecnica Newtoniana tem-se como determinar as relaes caractersticas do acoplamento eletromecnico.

A converso eletromecnica relaciona as foras eltricas e magnticas do tomo com a fora

mecnica aplicada matria em movimento. Esta converso de energia no totalmente reversvel, jque produz outras formas de energia tal como calor e luz.

Michael Faraday, em 1831, acenou com a primeira possibilidade de intercmbio entre energia

eltrica e mecnica, dando incio ao gerador e motor eltrico e a vrios outros dispositivos de converso

de energia.

Os dispositivos que funcionam como intermedirios na converso de energia eltrica em mecnica

e vice-versa so as MQUINAS ELTRICAS.

2.1Induo eletromagntica e fora eletromagntica

Para entendermos a converso de energia, faz-se necessrio conhecermos os fenmenos naturais

que regem esta converso, pressupondo que a mesma seja completa.

Os efeitos eletromagnticos mais importantes envolvidos na converso eletromecnica de energia

so: Induo e Fora eletromagnticas.

2.2Lei de Faraday da induo eletromagntica

Antes da descoberta de Faraday s tnhamos tenso gerada num circuito por ao qumica. Faraday

gerou uma tenso atravs do movimento relativo entre um condutor de eletricidade e um campo

magntico.


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Como a tenso gerada s acontecia quando havia movimento relativo entre o campo e o condutor

sem contato fsico entre eles, Faraday a denominou de tenso induzida, figura 6.

2.3Como variar a fora eletromotriz (fem)?

Nas mquinas eltricas rotativas a quantidade de fluxo concatenado no e to facilmente

mensurvel.

Para que uma fem seja induzida necessrio que haja uma variao continua das ligaes do fluxo

e isto exige um movimento, de modo que novas linhas de fora concatenem o condutor ou vice-versa.

evidente que a fem s variar com a variao da densidade de fluxo ou da velocidade relativa

(ou ambas), variando desta forma o fluxo concatenado.O aumento do comprimento do condutor no variar a fem, j que o comprimento que nos

interessa e o comprimento ativo.

O valor da tenso induzida em uma simples espira de fio proporcional razo da variao das linhas de fora que passam atravs daquela espira

(ou se concatenam com ela).

Figura 6 - Condutor de comprimento l movendo-se em um campo magntico B, para gerar uma fem.


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2.4Sentido da forca eletromotriz induzida Regra de Fleming

A relao entre o sentido da fem induzida, do campo magntico e do movimento do condutor e

representada pela regra de Fleming (regra da mo direita).

Esta regra pressupe que o campo est estacionrio e que o condutor se move em relao a estecampo.

Observe que o sentido da fem, na figura 8 oposta a da figura 7 devido ao fato de se ter invertido

seu sentido.

2.5Lei de Lenz

O sentido da fem e da corrente induzida no condutor guardam uma relao definida com a variao

no fluxo concatenado que a induz, relao esta estabelecida pela Lei de Lenz.

No essencial as leis de Lenz e Faraday dizem que: sempre que um condutor ou espira se

movimenta dentro de campo magntico, cortando as linhas de fora, surge nos seus terminais uma fora

eletromagntica (f.e.m.) induzida, que tende a opor-se causa que lhe deu origem. Se os condutores ou

espira forem ligados a uma carga, o circuito ser percorrido por uma corrente eltrica induzida.

A causa que origina a f.e.m. obviamente a variao do fluxo atravs do condutor ou espira

provocada pelo seu movimento no campo magntico.

Figura 7 - Regra da mo direita, de Fleming, para osentido da fem induzida (corrente convencional)

Figura 8 Inverso do sentido da fem induzida


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A lei de Lenz implica uma causa e um efeito opondo-se causa.

2.6Geradores Elementares

Quando uma corrente eltrica atravessa um condutor criado em redor do mesmo um campo

magntico. Se colocarmos esse condutor no seio de um campo magntico fixo aquele ficar submetido a

uma fora eletromagntica que ter como efeito fazer com que o condutor se desloque.

Costuma-se representar o comportamento das mquinas eltricas a partir de uma bobina elementar

de uma espira nica girando no sentido horrio num campo bipolar, embora as mquinas comerciais

tenham muitas bobinas consistindo de muitos condutores individuais e espiras ligadas em srie, figura 9.

Ex. No caso de um gerador elementar, a energia eltrica e consumida apenas quando uma carga

completa o percurso, de modo que a corrente circula devida fem induzida. O campo produzido por estacorrente de carga atua de modo a reagir com o campo magntico do gerador. Quanto mais energia eltrica

for solicitada pela carga, mais forte ser o campo produzido pela corrente do condutor e em oposio ao

movimento da maquina primaria que aciona o gerador.

Em todos os casos de induo eletromagntica, uma fem induzida far com que a corrente circule em

um circuito fechado, num sentido tal ue seu efeito ma ntico se o onha varia o ue a roduziu.

Assim surge o princpio de funcionamento de uma mquina eltrica elementar

Figura 9 - gerao de fem


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24

2.7Fora Eletromagntica

Logo, se um condutor se situa num campo magntico ou nele inserido, e uma tenso aplicada a

ele, de tal forma que circule uma corrente, ser desenvolvida uma fora, e o condutor tender a mover-se

em relao ao campo ou vice-versa.

2.8Sentido da fora eletromagntica e regra da mo esquerda

A regra de Fleming (regra da mo direita) serve para explicar a ao geradora, j na regra da mo

esquerda, o dedo indicador tambm indica o sentido do campo (N para S), o dedo mdio indica o sentido

da corrente circulante (ou fem aplicada), e o polegar indica o sentido da fora desenvolvida no condutor ou

do movimento resultante.

Uma fora eletromagntica existir entre um condutor e um campo sempre que o condutorpercorrido por uma corrente estiver localizado no campo magntico, numa posio tal que haja

uma com onente do com rimento ativo do condutor er endicular ao cam o

campo

fora

corrente

Figura 10 Condutor de comprimento , percorrido por uma correnteI, num campomagnticoB, desenvolvendo uma fora F.


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25

2.9Fora contra-eletromotriz

A fora contra-eletromotriz desenvolvida em sentido contrrio ao da circulao da corrente

(e fem) que criou a fora ou movimento. Isto est de acordo com a Lei de Lenz e mostra que uma ao

geradora simultaneamente desenvolvida quando queremos que ocorra uma ao motora.

2.10Ao Motora x Ao Geradora

A ao geradora e a ao motora ocorrem simultaneamente nas mquinas eltricas girantes.Portanto a mesma mquina pode ser operada tanto como motor quanto como gerador, ou como ambas (ex:

conversor sncrono ou dinamotor).

Quando a mquina operada como gerador, a corrente de armadura tem o mesmo sentido da fem

gerada, e a fem gerada maior que a tenso dos terminais da armadura que aplicada carga.

Esta distino entre ao geradora e ao motora d origem s seguintes equaes bsicas do

circuito de armadura:

Ua = tenso aplicada (medida nos terminais) de lado a lado da armaduraEc = fcem gerada, desenvolvida na armadura do motorEg = fem gerada, desenvolvida na armadura do geradorIaRa = queda de tenso na armadura devido circulao da corrente da armadura atravs de uma armadura de dada

resistncia Ra

Para um motor Ua = Ec+ IaRaPara um gerador Eg = Ua+ IaRa

Figura 11 - Regra da mo esquerda e ao motora Figura 12- Regra da mo direita e a ao geradora


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Quando circula a corrente de armadura Ia, Ec e Eg so quantidades determinadas apenas por

clculos e Ua uma quantidade mensurvel por um voltmetro.

Relaes eletromagnticas fundamentais da mquina operando como gerador e como motor

Ao Motora Ao Geradora1. O torque eletromagnticoproduz(ajuda) a rotao

1. O torque eletromagntico(desenvolvido no condutorpercorrido pela corrente)ope-se rotao (Lei deLenz)

2. A tenso gerada se ope corrente de armadura(Lei deLenz)

2. A tenso gerada produz(ajuda) a corrente daarmadura

3. Ec= Ua-IaRa 3. Eg= Ua+ RaIa

2.11Torque Eletromagntico

Como j abordado em itens anteriores, a converso eletromecnica de energia no

completamente reversvel, parte da energia se perde na forma de aquecimento.

Os princpios que regem as mquinas de corrente alternada (CA) so fundamentalmente os

mesmos que regem as mquinas de corrente contnua.

O torque desenvolvido por uma mquina eltrica (CA ou CC) expresso por uma equao

derivada da lei de Ampre. Esta equao semelhante para estes dois tipos de mquinas, a nica diferena

reside nos detalhes de construo mecnica. Da mesma forma, a tenso induzida expressa por uma

equao formulada pela lei de Faraday, diferenciando-se apenas pela forma construtiva.

Em um sistema mecnico, as grandezas fundamentais so torque e velocidade, assim como num

sistema eltrico as grandezas fundamentais so a tenso e a corrente eltrica. Como a converso

eletromecnica de energia envolve a transformao da energia eltrica em mecnica e vice-versa, essas

grandezas so de suma importncia no estudo do torque eletromagntico.

A ao motora ocorre quando injetamos corrente eltrica num condutor que pode girar livremente

num campo magntico. Uma fora expressa pela equao F = I2l B, sendo: B = I1/ (2r), produzida em cada condutor e a resultante ser um torque eletromagntico Tque gera uma velocidade

angular , figura 13.


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27

Como a ao motora ocorre simultaneamente com a ao geradora, no momento em que gerado o

torque, uma fem de reao ser experimentada pela mquina. J na ao geradora, ao girarmos o rotor da

mquina eltrica por meio de uma mquina primria, uma fem induzida nos terminais dos enrolamentos.

Quando aplicamos uma carga eltrica a esses terminais, fechando o circuito eltrico, uma corrente eltrica

circula pelo enrolamento que interage com o campo magntico produzindo um torque de reao oposto aotorque criado pela fora motriz, obedecendo lei de Lenz.

O torque (tambm chamado conjugado, momento ou binrio) a tendncia do acoplamento

mecnico (de uma fora e sua distncia radial ao eixo de rotao) para girar um eixo.

Para determinar o comportamento do sistema formado pela mquina mais a carga (ou outro

sistema mecnico a ela acoplado) torna-se necessrio estabelecer uma equao mecnica para movimento,

a qual obtida a partir das Leis de Newton.

No caso de um motor o sistema mecnico nada mais do que a carga e o torque resistente

representado pelo torque resistente da carga TL, figura 14.

TL- torque resistente, o qual depende do sistema mecnico acoplado ao eixo da mquina (N.m)T - torque eletromagntico aplicado no eixo

Campo deaco lamentoSistema eltrico

Sistema mecnico

T, me, i

Figura 13 Representao em bloco da converso eletromecnica de energia

Figura 14- Representao esquemtica dos torques que atuam no rotor.


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O torque no deve ser confundido com o trabalho. O torque existe como produto de uma fora f

pela distncia radial ao centro do eixo de rotao e mesmo que o corpo no gire, o torque no nulo pois a

distncia considerada, neste caso, a distncia radial e ela nunca ser zerada. J o trabalho o produto de

uma fora f que atua na mesma direo na qual o corpo se move pela distncia d. Se h uma fora

aplicada, mas no h movimento, nenhum trabalho realizado.

2.12Campo girante e campo pulsante

2.12.1

Campo pulsante

Consideremos um enrolamento distribudo no estator de um motor de induo monofsico. A

corrente monofsica que percorre o enrolamento gera um campo magntico que acompanha a variao

senoidal da corrente, formando sempre um par de plos N-S, cuja posio depende o sentido da corrente.

Diz-se que o campo pulsante, isto , o campo muda de polaridade, mantendo fixo o eixo de simetria,

figura 15.

A figura 15 mostra um enrolamento monofsico atravessado por uma corrente I, e o campo H

criado por ela; o enrolamento constitudo de um par de plos (um plo norte e um plo sul), cujos

efeitos se somam para estabelecer o campo H. O fluxo magntico atravessa o rotor entre os dois plos e se

fecha atravs do ncleo do estator.

Figura 15 Campo magntico pulsante


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29

Se a corrente I alternada, o campo H tambm , e o seu valor a cada instante ser representando

pelo grfico desta figura, inclusive invertendo o sentido em cada meio ciclo.

O campo H pulsante pois, sua intensidade varia proporcionalmente corrente, sempre na

mesma direo norte-sul.

2.12.2Campo girante

Se em vez de um motor monofsico considerarmos um trifsico, as correntes trifsicas que

percorrem os enrolamentos (fases) do estator vo gerar, em cada fase, campos pulsantes, defasados de um

ngulo igual ao da defasagem entre as tenses aplicadas, cujos eixos de simetria so fixos no espao, mascuja resultante um campo que gira num determinado sentido, denominado campo girante, figura 16.

A figura 16 mostra um enrolamento trifsico, que composto por trs monofsicos espaados

entre si de 120o. Se este enrolamento for alimentado por um sistema trifsico, as correntes I1, I2 e I3

criaro, do mesmo modo, os seus prprios campos magnticos H1, H2e H3. Estes campos so espaados

entre si de 120o. Alm disso, como so proporcionais s respectivas correntes, sero defasados no tempo,

tambm de 120oentre si e podem ser representandos pelo grfico da figura. O campo total H resultante, a

cada instante, ser igual soma grfica dos trs campos H1, H2e H3naquele instante.

Figura 16 Campo magntico girante


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A figura 17 representa a soma grfica para seis momentos distintos.

No instante ( 1 ), a figura 17, mostra que o campo H1 mximo e os campos H2e H3so negativos ede mesmo valor, iguais a 0,5. Os trs campos so representados na figura 17 ( 1 ), parte superior, levando

em conta que o campo negativo representado por uma seta de sentido oposto ao que seria normal; o

campo resultante (soma grfica) mostrado na parte inferior da figura 17 ( 1 ), tendo a mesma direo do

enrolamento da fase 1.

Repetindo a construo para os pontos 2, 3, 4, 5 e 6 da figura 17, observa-se que o campo resultante

H tem intensidade constante, porm sua direo vai girando, completando uma volta no fim de um

ciclo.

Assim, quando um enrolamento trifsico alimentado por correntes trifsicas, cria-se um campo

girante, como se houvesse um nico par de plos girantes, de intensidade constante. Este campo girante,

criado pelo enrolamento trifsico do estator, induz tenses nas barras do rotor (linhas de fluxo cortam as

barras do rotor) as quais geram correntes, e conseqentemente, um campo no rotor, de polaridade oposta

do campo girante. Como campos opostos se atraem e como o campo do estator (campo girante) rotativo,

o rotor tende a acompanhar a rotao deste campo. Desenvolve-se ento, no rotor, um conjugado motor

que faz com que ele gire, acionando a carga.

2.13Tenso, Corrente e Potncia Nominal da mquina

A tenso nominal da mquina determinada apenas pelo nmero de bobinas ligadas em srie, por

caminho, que aproximadamente igual, e no pelo n de caminhos paralelos.

Figura 17 Representao da soma grfica


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Cada caminho consiste de um grupo de bobinas ligadas em srie e cada bobina possui uma tenso

nominal admissvel (motor) ou uma tenso gerada (gerador).

A corrente nominal a capacidade de cada bobina ou do condutor em cada caminho, ou do grupo

de bobina ligado em srie. Se aumentarmos o n de caminhos, aumentamos a corrente nominal da

mquina. Porm o n total de condutores ou bobinas fixo para uma dada armadura, logo, o n de

caminhos e a corrente nominal de uma dada mquina podem ser aumentados somente custa da tenso

nominal.

Fazendo uma comparao, uma bateria consiste de um grupo srie-paralelo de pilhas. A potncia

nominal de cada pilha determina a potncia nominal de cada bateria, independente do mtodo de ligao,

para um dado n de pilhas. A potncia nominal de qualquer bateria fixa, embora sua tenso e corrente

nominais possam variar com as ligaes empregadas. Este conceito aplica-se aos condutores e aosenrolamentos da armadura de uma mquina.

A nica forma de aumentar a potncia nominal de uma mquina, considerando o exposto acima,

seria empregar uma armadura maior, j que a potncia nominal fixada pela corrente e tenso nominais

de suas bobinas individuais em determinado caminho.

Assim, o tamanho fsico uma indicao da potncia nominal das mquinas eltricas e esta

independe da forma de ligao dos condutores da armadura.


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3CONSTITUIO DAS MQUINAS ELTRICAS

Mquinas eltricas so mquinas cujo funcionamento se baseia em fenmenos do

eletromagnetismo. Um destes fenmenos a induo eletromagnticae o outro afora eletromagntica.

Estas mquinas podem classificar-se de vrias formas e uma destas classificaes quanto ao

movimento: h um tipo de mquina que esttica, por no ter peas em movimento. Trata-se do

transformador. As restantes so, normalmente,rotativas, pelo fato de terem peas em movimento rotativo,figura 18.

A parte da mquina eltrica rotativa que fixa chama-se estatore a parte da mquina que mvel

chama-serotor, h tambm, uma parte ativa e uma no ativa.A parte ativa constituda pelo enrolamento

do estator (Figura 19) e pelo enrolamento do rotor, ambos posicionados em ranhuras (figura 20).

na parte ativa que a energia eltrica convertida em energia mecnica e vice-versa.

5) RotorElementogirante damquina (quegira), compostodo eixo, ncleode chapas ebarras ouenrolamentos.

2)CarcaaEstrutura desustentao dasoutras partes domotor. provido de psde fixao.

1

3) Caixa deligao a caixa determinais domotor.

6) Tampada caixa deligao

7) TampaParte fixa carcaa,destinada asuportar ummancal eproteger aspartesinternas damquina.

2

1) EstatorParte domquinaque constituda doselementosestacionrios:carcaa, ncleode chapas eenrolamento .

6

7

3

4

5

8

4) Terminaisde ligao domquina rede eltricaou carga.

8) MancalO eixo se apiasobre o mancal,para podergirar.Figura 18 Constituio de uma mquina

eltrica. FOTOS CEDERJ

9

9) Placa decaractersticas


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A parte no ativa so todos os outros componentes da mquina como tampas, carcaa, eixo,

mancais, etc., que servem para transmisso do movimento rotativo, proteo externa e fixao da

mquina.

3) Enrolamento trifsicoTrs conjuntos iguais debobinas, uma para cadafase, formando um sistema

trifsico ligado redeeltrica de alimentao,atravs dos terminaislocalizados na caixa deligao.

2) RanhurasSo cortes na periferia(ao redor) do estatorpara colocao dos

enrolamentos.

1) Ncleo de chapa.

2

1

3 4) Ps de fixao

4

Figura 19 Estator de uma mquinaeltrica .FOTOS CEDERJ

Figura 20 Ranhurashttp://www.liberato.com.br/upload/arquivos/0131010716421316.pdf


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A classificao da mquina eltrica como girante a habitual, por se referir s mquinas mais

comuns, mas convm lembrar que h mquinas com peas mveis e que no so rotativas, devido ao seu

movimento ser linear. o caso domotor linear, figura 21.

Outra forma de classificar estas mquinas quanto ao tipo de alimentao. O transformador e

algumas das outras mquinas rotativas funcionam em corrente alternada. As restantes funcionam em

corrente contnua.

Outra classificao tem a ver com a funo da mquina. Todas as mquinas eltricas funcionam

produzindo transformaes de energia. Das mquinas eltricas que estamos a nos referir, o transformador

um caso particular. Transforma energia eltrica em energia eltrica. O interesse da transformao que

permite transformar uma tenso alta numa baixa (transformador baixador) ou transformar uma tenso

baixa numa alta (transformador elevador) ou manter a tenso mas separando galvanicamente circuitos

(transformador de isolamento). As aplicaes dos transformadores so enormes, desde os transformadores

Em processos que demandem deslocamento linear, operao silenciosa, baixa

manuteno, grande confiabilidade e elevadas taxas de acelerao ou elevadas foras de trao, a

utilizao dos motores rotativos e atuadores tradicionais acaba ficando comprometida. Os

MOTORES LINEARES (planos ou tubulares) aparecem cada vez mais como sendo uma

alternativa para estas situaes, devido a sua forma construtiva e caractersticas de operao

altamente favorveis para a automao e operao industrial.

Os Motores de Induo Lineares (MILs) so motores que produzem um movimento de

translao diretamente, sem necessitar de sistemas de engrenagens ou quaisquer outros

mecanismos de converso de movimento rotativo em movimento de translao.

Figura 21 Motores lineares


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de grande potncia que existem nas subestaes sada das centrais eltricas onde se produz a energia

eltrica, s subestaes que existem ao longo do transporte e da distribuio da energia, at todo o tipo de

aparelhagem industrial e domstica (como televisores, gravadores, carregadores de baterias para

automveis e telemveis). O transformador est em quase toda a parte. E responsvel pelo peso dos

aparelhos, pois provavelmente o componente mais pesado, devido a ter um ncleo de ferro, figura 22.

Nas restantes mquinas eltricas h transformao de uma forma de energia noutra.

H mquinas que transformam energia mecnica em eltrica e outras que fazem o inverso.

Algumas podem at funcionar de uma ou da outra forma (como acontece com a mquina de corrente

contnua).

As que transformam energia mecnica em eltrica chamam-se geradores. As que transformam

energia eltrica em mecnica chamam-se motores.

Os geradores de corrente contnua tambm se denominam dnamos e os de corrente alternada,

alternadores.

Existem vrios tipos de dnamos, dos quais os mais usuais so os seguintes: dnamos de excitao

independente, de excitao em derivao (ou shunt), de excitao em srie e de excitao composta (ou

compound), havendo ainda vrios tipos destes ltimos. Cada um tem caractersticas e aplicaes diferentes

dos restantes. Por exemplo, o dnamo shunt pode ser usado para alimentar redes de corrente contnua por

manter a tenso relativamente constante para variaes de carga, enquanto o dnamo srie no adequado

para este efeito mas pode ser usado para alimentar aparelhos de soldadura.

Figura 22 Transformador


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Os alternadores tm inmeras aplicaes, pois so eles que produzem a maior parte da energia que

se consome no mundo. So eles que produzem a energia na maioria das centrais eltricas dos mais

variados tipos (com exceo das fotovoltaicas), inclusive nas centrais nucleares. Em potncias menores

usam-se, por exemplo, em estaleiros de obras em que no exista rede pblica disponvel.

Existem vrios tipos de motores, dos quais os mais usuais so os seguintes.

Corrente contnua: motores de excitao independente, de excitao em derivao (ou shunt), de

excitao em srie e de excitao composta (ou compound), havendo ainda vrios tipos destes ltimos.

Cada um tem caractersticas e aplicaes diferentes dos restantes. Por exemplo, o motor shunt adequado

para mquinas-ferramenta, por ter uma velocidade relativamente estvel com a carga (no sendo, no

entanto, o melhor para este efeito), o motor srie no adequado para esta aplicao, mas adequado para

trao eltrica, pois tem um bom binrio de arranque. Em geral, os motores compound tm algumascaractersticas de algum dos outros, mas melhoram certas caractersticas destes sendo, no entanto, mais

caros. Uma caracterstica prpria dos motores de corrente contnua a facilidade de controle da sua

velocidade, o que no acontece nos de corrente alternada.

Corrente alternada: motores assncronos (muito usados em variadas aplicaes, por serem robustos

e baratos) e motores sncronos (mantm a velocidade constante, alm de terem outras caractersticas que

os destinam a aplicaes especiais). Dos motores assncronos h dois grupos principais: os de rotor em

gaiola de esquilo (os mais simples e mais usados) e os de rotor bobinado.


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Estticas Transformadores

excitao independente

shunt

Dnamos

srie

composto

de corrente contnua

excitao independente

shunt

Rotativas Motores sriecomposto

rotor de gaiola

Mquinasassncronas

rotor bobinado

de corrente alternada

Mquinassncronas

Alternador

motor sncrono

Para facilitar a anlise anteriormente efetuada, vejamos o seguinte diagrama :


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3.1Placa de caracterstica de uma mquina eltrica

A placa de caracterstica a identidade da mquina eltrica. Nela voc encontra dados de suma

importncia para poder trabalhar com este equipamento, como exemplo, num motor eltrico temos: (figura

23)

1) A potncia nominal aquela que o motor pode fornecer no eixo, obedecendo a dados que foram

especificados pelo fabricante. A unidade de medida de potncia de um motor cv, hp ou watts, por

exemplo, 3/4cv.

2) A tenso de alimentao a tenso da rede para qual o motor foi projetado. As tenses mais usadas em

redes de baixa tenso so 220V, 380V e 440V. Esta tenso depende de aspectos econmicos e da tenso

da rede onde vai ser ligado o motor.

3) A Velocidade nominal dada normalmente em rpm (rotaes por minuto) e indica o nmero de

rotaes do eixo do motor na unidade de tempo (1 minuto).

4) A corrente nominal a corrente que o motor solicita da rede para seu perfeito funcionamento,

obedecendo a dados que foram especificados pelo fabricante.

Figura 23 Placa de caracterstica de um motor eltrico trifsico

5

1

3

12

4

8

11

7

106

2

13

9Classificao do motor quanto

fonte de alimentao


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5) A freqncia nominal a freqncia da rede para qual o motor foi projetado, expressa em Hz. No

Brasil a freqncia padronizada em 60 Hz. A freqncia est associada a movimentos em forma de

ondas e indica o n de voltas por unidade de tempo.

6) A relao corrente de partida/corrente nominal (IP/IN) indica quanto ser a corrente solicitada da rede,

pelo motor, no momento de sua partida. Esta corrente bem mais alta que a corrente nominal, porque o

motor precisa de muita fora para poder girar seu eixo.

7) O fator de servio uma potncia adicional que o fabricante pe disposio do cliente desde que seja

utilizada dentro de condies estabelecidas pela norma especfica. No significa que seja uma sobrecarga

e sim uma potncia adicional contnua.

8) O grau de proteo reflete a proteo do motor quanto entrada de corpos estranhos e penetrao de

gua pelos orifcios destinados aentrada e sada de refrigerante (ar, por exemplo). A norma especifica osgraus de proteo pelas letras IP (do ingls, Intrisic Protection), que significa proteo prpria do

dispositivo. Estas letras so seguidas de dois algarismos:

O primeiro algarismo indica o grau de proteo quanto penetrao de corpos slidos e quanto a

contatos acidentais,

O segundo algarismo indica o grau de proteo quanto penetrao de gua.

Os significados dos dois algarismos constam na tabela abaixo e a combinao dos mesmos indica a

proteo desejada em funo da aplicao do motor para uma determinada atividade. Por exemplo:

IP 54

Primeiro algarismo Segundo algarismo

Por exemplo, na placa de caractersticas da Figura 23 o grau de proteo IP 54, isto significa que

este motor est protegido contra acumulo de poeira prejudicial ao equipamento e contra respingos de gua

em todas as direes. Confira na tabela.


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9) A isolao definida em funo do limite de temperatura que o conjunto de materiais que formam o

isolamento do motor, pode suportar continuamente sem que sua vida til seja afetada. Esta vida til

depende fundamentalmente da isolao de seus enrolamentos.

Os materiais isolantes so, por normas, agrupados em classes de isolamento. As classes de

isolamento utilizadas em mquinas eltricas e os respectivos limites de temperatura, conforme NBR-7034

so:

Classe A (105 C)

Classe E (120 C)

Classe B (130 C)

Classe F (155 C)

Classe H (180 C)Por exemplo, na placa de caractersticas da figura 23 a isolao da classe B, isto significa dizer

que a maior temperatura que os materiais isolantes utilizados neste motor podem suportar, continuamente,

sem que seja afetada sua vida til, de 130C.

Quando voc trabalha com um motor com 10C (dez graus Celsius) acima de sua temperatura

normal de trabalho, sua vida til praticamente se reduz a metade.

10) O regime de funcionamento o grau de regularidade da carga a que o motor submetido. Os

motores normais so projetados para regime contnuo, (a carga constante), por tempo indeterminado, eigual potncia nominal do motor. Por exemplo, no regime S1, o motor funciona com uma carga

constante de durao suficiente para que se alcance o equilbrio trmico.

11) O conjugado (tambm chamado torque, momento ou binrio) a medida do esforo necessrio para

girar um eixo. De acordo com as caractersticas do conjugado, em relao velocidade e corrente de

partida, os motores so classificados em categorias (NBR 7094), adequadas, cada uma delas, a um tipo de

carga e que so as seguintes:

Categoria N- motores de aplicao geral (Bombas dgua, ventiladores, compressores)

que acionam a maioria das cargas de utilizao prtica .

Categoria H - usados para cargas que exigem maior conjugado na partida, como peneiras,

transportadores carregadores, cargas de alta inrcia, britadores, etc.


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Categoria D - usados em prensas excntricas e mquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos

peridicos. Usados tambm em elevadores e cargas que necessitam de conjugados de partida muito altos e

corrente de partida limitada.

12) Modelo;

13) Srie.

O modelo e a srie do motor so dados que ajudam voc na comunicao com o fabricante. Com

esses dados o fabricante pode ter ajudar a resolver problemas relacionados ao motor, por exemplo, lhe

enviando o desenho original do enrolamento de determinado modelo para que voc faa comparaes com

o enrolamento que est no seu motor.

Algumas placas trazem tambm, o esquema de ligao do motor rede (Figura 24.

O esquema de ligao ensina a voc como conectar o motor rede de alimentao.

Figura 24 Placa de caracterstica de um motormonofsico com esquema de ligao

Instruespara a ligaodo motor rede eltrica


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4MQUINAS ASSNCRONAS

Existem vrios tipos de motores eltricos empregados em instalaes, mas, por sua maior

simplicidade de construo, vida til longa, custo reduzido de compra e manuteno, os motores eltricos

assncronos de induo so os mais utilizados na indstria.

Os vrios tipos de construo das mquinas eltricas so:

A mquina de corrente contnua (CC) que tem uma armadura rotativa e um campo estacionrio;A mquina sncrona (CA) com uma armadura rotativa e um campo estacionrio;

A mquina sncrona (CA), com um campo rotativo e armadura fixa;

A mquina assncrona (CA), que possui ambos, enrolamentos de armadura estacionrios e

rotativos.

Quanto aos enrolamentos, as denominaes campo e armadura independem do movimento da

bobina, podendo ser relacionadas s tenses geradas e excitao e estar situadas tanto na parte mvel

quanto na parte fixa das mquinas rotativas.

O enrolamento da armadura construdo em ncleos de ferro para que o caminho do fluxo

magntico seja to eficiente quanto possvel. Utilizam-se em geral ncleos laminados para a minimizao

da perda por correntes parasitas (correntes de Focault) causadas pelo fluxo varivel. Ele consiste num

grupo de bobinas interconectadas de maneira que todas as tenses geradas contribuam positivamente a um

resultado desejado. Este enrolamento est relacionado ao efeito da induo de tenso e, portanto tambm

denominado de induzido.

O enrolamento de campo age como fonte primria de fluxo estando relacionado, portanto,

excitao da mquina e, portanto tambm denominado de indutor. Este enrolamento transforma o rotorou estator em um eletrom.


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As mquinas assncronas so constitudas basicamente por duas partes distintas:

a) Estator

formado por trs elementos: a carcaa, que corresponde estrutura de suporte do rotor; o ncleo,

constitudo de chapas de material ferromagntico, adequadamente fixadas ao estator; e um enrolamento

trifsico com bobinas espaadas entre si de 120 geomtricos, dimensionado em material condutor e

dispostos em ranhuras sobre o ncleo.

b) Rotor

Formado tambm por trs elementos: o eixo, responsvel pela transmisso da potncia mecnica

gerada; o ncleo constitudo de chapas de material ferromagntico e os enrolamentos, constitudos de

material condutor dispostos em ranhuras sobre o ncleo.

O rotor pode ter plos salientes ou lisos. Os rotores de plos salientes (Figura 25) so geralmente

empregados em mquinas que operam em baixa velocidade. Este tipo de rotor possui a caracterstica de

variar a relutncia do circuito magntico de acordo com o movimento de rotao a que est sujeito.

Os rotores cilndricos ou lisos (Figura 26) so geralmente empregados em mquinas que operam

em alta velocidade. Os rotores com plos lisos so mais robustos sendo assim mais aptos a trabalharem

em altas rotaes (3600 e 1800 rpm), que o caso tpico das usinas termeltricas e mquinas assncronas.

Este tipo de rotor no causa variao na relutncia do circuito magntico da mquina.

Nesses rotores, o entreferro constante ao longo de toda a periferia no ncleo de ferro. Oenrolamento de campo distribudo uniformemente em ranhuras, as quais em geral cobrem apenas uma

parte da superfcie do rotor.

Figura 25 Representao esquemtica da mquina de plos salientes


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.O rotor pode ser constitudo de duas maneiras:

rotor gaiola de esquilo - recebe esta denominao porque so dotados de um sistema de barras, que

tem comprimento maior que carcaa do rotor, conectados em curto- circuito entre si, nas duas

extremidades do rotor, por meio de anis terminais contnuos. Possuem a aparncia de uma gaiola de

esquilo (Figura 27a e 27b) e podem ser construdas em alumnio, cobre ou liga de cobre. O rotor um

cilindro de ao silcio laminado, onde as barras de cobre ou de alumnio so fundidas paralelamente

(ou quase paralelos) ao eixo em ranhuras ou orifcios existentes no ncleo (Figura 28a e 28b). Quando

as barras no esto paralelas ao eixo do rotor produzem um torque mais uniforme e reduzem o

zumbido magntico durante a operao do rotor.

Figura 26 - Representao esquemtica da mquina sncrona de plos lisos

Figura 27a Gaiola de esquilo Figura 27b Rotor gaiolade esquilo

Aniscondutores

Barras de

cobre


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A GAIOLA DE ALUMNIO APRESENTAAS SEGUINTES VANTAGENS:

A GAIOLA DE COBRE APRESENTA ASSEGUINTES VANTAGENS:

A tenso das barras mantm a compresso dopacote de lminas

Testes indicam que a gaiola de cobre reduz asperdas no rotor entre 14% e 20%

O movimento da gaiola eliminado A temperatura de trabalho do motor reduzida, faciventilao

As barras podem ser dimensionadas livremente O rendimento pode ser elevado entre 1% e 3%,mas estima-se que rendimentos ainda maiorespossam ser obtidos com projetos adequados dasbarras do rotor

O peso e a inrcia do rotor so reduzidos

A resistncia eltrica do rotor maior, mas o custo menor do que o de rotores de cobre

rotor bobinado - so motores nos quais os condutores de cobre so colocados nas diversas ranhuras

(Figura 29), usualmente isolados do ncleo de ferro, e geralmente ligados em estrela nas mquinas de

induo polifsicas. Cada terminal levado a anis coletores (trs no total) que so isolados do eixo do

rotor. Os anis so ligados exteriormente a um reostato de arranque constitudo por trs resistncias

variveis, ligadas tambm em estrela. Deste modo os enrolamentos do rotor tambm ficam em circuitofechado. A funo do reostato de arranque, ligados aos enrolamentos do rotor atravs de escovas, a de

reduzir as correntes de arranque elevadas, no caso de motores de elevada potncia. medida que o motor

vai ganhando velocidade, as resistncias vo sendo progressivamente retiradas do circuito at ficarem

curto-circuitadas (retiradas), quando o motor passa a funcionar no seu regime nominal. Desta forma, o

Figura 28a- Rotor com barras paralelas Figura 28b- Rotor com barras diagonais


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motor de rotor bobinado tambm funciona com os elementos do rotor em curto-circuito (tal como o motor

de rotor em gaiola de esquilo), quando atinge o seu regime nominal.

O motor de induo de rotor bobinado substitui o de rotor em gaiola de esquilo em potncias muito

elevadas devido ao abaixamento da corrente de arranque permitida pela configurao do rotor.

Apesar de ser utilizados em casos com velocidades constantes de servio, aplica-se preferencialmente

quando as velocidades de servio so variveis.

So muito usados quando se necessita de elevado torque de partida, quando se deseja o controle de

velocidade ou quando se introduzem tenses externas ao circuito do rotor que pode ser CA ou CC (caso da

mquina universal).

No necessrio isolao entre os condutores e o ncleo porque as correntes induzidas no rotor

seguem o caminho de menor resistncia que so os dos condutores de cobre, de alumnio ou da liga decobre no enrolamento do rotor.

Algumas vezes a mquina tipo gaiola chamada de mquina sem escovas e a mquina com

rotor bobinado chamada de mquina de anis.

O motor assncrono um motor destinado somente para corrente alternada e seu rotor no gira a

mesma velocidade do campo magntico girante do estator. Sua velocidade varia pouco com a aplicao da

carga. So considerados como burros de carga da indstria devido a sua robustez, construo simples,

custo reduzido, vida til longa, facilidade de manobra e manuteno. Sua operao se d em locais

remotos e em situaes severas de trabalho onde a poeira e materiais abrasivos sejam fatores que no

devam ser ignorados.

Figura 29 Rotor bobinado

Aniscoletores


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O rotor do motor de induo, como mencionado anteriormente, gira a uma velocidade (N r) menor

que a do campo magntico girante (NS) e a diferena entre estas velocidades denominada velocidade de

escorregamento (ou rotao de escorregamento), normalmente expressa em % da velocidade sncrona.

Podem ser monofsicos, bifsicos, trifsicos, etc. Os monofsicos so destinados para pequenas

potncias, geralmente fraes de cv (ou hp), sendo amplamente aplicados em aparelhos domsticos. Os

motores polifsicos encontram grande aplicao em indstrias.

Os motores polifsicos de induo rotor gaiola de esquilo no necessitam de nenhum mtodo

auxiliar de partida, mesmo com carga, e seu funcionamento baseia-se nas propriedades dos campos

magnticos rotativos. No possui comutador, nem anis coletores, nem quaisquer contatos mveis entre

rotor e estator.

O motor de induo monofsico rotor gaiola de esquilo no tem torque de partida, necessitandopara isto de dispositivos auxiliares de partida e sua classificao depende de qual dispositivo est sendo

usado para este fim, assim: motores capacitor so aqueles cuja partida ocorre com auxilio de capacitores

para provocar o defasamento e criar um campo girante; motores de fase dividida que tem construo

consistindo de dois enrolamentos em paralelo deslocados de 90oeltricos no espao e cujas as correntes

se defasam no tempo de algo menos que 90o(motor com partida a resistncia); motor de fase dividida com

partida a capacitor; motor de fase dividida com partida a capacitor permanente; motor a duplo capacitor;

motor de plo ranhurado; motor com partida a relutncia; motor com partida a repulso e etc.

O fato de o motor de induo monofsico no possuir torque de partida ocorre porque em uma

alimentao monofsica no temos campo girante, como em uma alimentao polifsica, e sim campo

pulsante.

A armadura do motor de induo pode encontrar-se no estator ou no rotor e o campo idem. O rotor

no possui peas polares.

Uma das principais caractersticas dos motores assncronos que so mquinas que possuem

excitao nica, mesmo possuindo um enrolamento de campo e outro de armadura.

Alm da denominao de motor de induo rotor gaiola de esquilo, alguns autores ainda o chamam

de transformador rotativo, devido ao fato de o rotor se comportar como o secundrio de um transformador

e o estator como primrio.


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5PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUO

O dispositivo apresentado na figura 30 consiste de um im suspenso por um fio. Sob o im um

disco de cobre ou alumnio est apoiado sob um mancal que est por sua vez apoiado em uma placa de

ferro. Neste dispositivo o campo do im permanente completa-se atravs do conjunto disco-placa de ferro.

medida que o im gira o disco o acompanha. Este fato se deve s correntes parasitas (conforme figura

30b) que aparecero no disco devido a seu movimento relativo em relao ao campo magntico. A Lei deLenz explica o sentido contrrio da tenso induzida (e conseqentes correntes parasitas) que ir produzir o

campo que tender a se opor a fora, ou seja, ao movimento que produziu a tenso induzida. Estas

correntes parasitas tendero a criar sob o plo N do im um plo S no disco e sob o plo S do im um plo

N no disco. Enquanto durar o movimento, que produz as correntes parasitas, estes plos sero criados no

disco. O disco desta maneira ir girar no mesmo sentido do im pela atrao existente entre estes pares de

plos que tendero a alinhar-se.

Figura 30 - Princpio de Funcionamento do Motor de Induo


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Um fato extremamente importante que o disco ir girar a uma velocidade menor que a do im,

pois caso contrrio no existiria movimento relativo entre o im e o disco e como conseqncia no

existiriam as correntes parasitas nem os plos, nem o movimento do disco e nem o torque. Desta forma, o

disco deve escorregar em velocidade para que se produza torque.

A diferena de velocidade que existe entre a velocidade sncrona do campo magntico girante e a

velocidade um pouco menor na qual gira o disco chamada de escorregamento (s), e normalmente

expressa em porcentagem.

( )

S

rS

N

xNN

sncronavelocidade

rotordovelocidadesncronavelocidade

sncronavelocidade

entoescorregamdevelocidades

100=

==

( ) ( )sP

fsNN Sr

== 11201

s = EscorregamentoNS =Velocidade sncrona do campo girante (rpm)Nr = Velocidade do rotor (rpm)

Exemplo: Um motor de induo trifsico tem no estator 3 ranhuras por plo e por fase. Sendo 60Hz a

freqncia da rede, pede-se:

a) o nmero de plos produzidos e o nmero total de ranhuras do estator.

b) a velocidade do campo magntico girante.c) a velocidade do rotor para um escorregamento de 3 %.

Soluo:

a) P = 2 x n de ranhuras por plo = 6 plos

Total de ranhuras = (3 ranhuras por plo e por fase) x (6 plos) x (3 fases) = 54 ranhuras

b) 1200rpm6

60120

P

120xfNS ===

x

c)Nr=N .(1- s) =1200.(1-0,03) =1164rpm


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5.1Freqncia, Tenso e Reatncia do Rotor

A freqncia das tenses induzidas no rotor varia inversamente com a velocidade deste, desde a

freqncia da linha, em repouso, at a freqncia zero na velocidade sncrona e pode ser expressa como

uma funo da freqncia do estator e do escorregamento:

fxsfr=

Onde:fr=freqncia da tenso senoidal e das correntes induzidas no circuito do rotor a um dado escorregamento, s, em hertz;f=freqncia do estator (ou a freqncia de linha) e do campo magntico girante, em hertz e das correntes induzidas no circuitodo rotor a um dado escorregamento, s, em hertz;

Apesar dos condutores do rotor possurem uma baixa resistncia, eles esto embutidos no ferro,que por sua vez possui a propriedade da indutncia e, conseqentemente, uma reatncia indutiva, que

variar com a freqncia do rotor. Para determinao da reatncia do rotor comum realizar um ensaio

denominado de ensaio a rotor bloqueado e a reatncia ser a reatncia a rotor bloqueado (Xbl).

O ensaio a rotor bloqueado usado na determinao da reatncia, quando o motor est parado, e

tambm na determinao do rendimento. A reatncia a rotor bloqueado somente simplifica os clculos

sendo usada como referncia.

Conforme a freqncia do rotor aumenta com o escorregamento e a reatncia varia com a

freqncia, a representao da reatncia para qualquer freqncia ser:

Xr= blXxs Onde:Xbl= reatncia a rotor bloqueado.

A tenso induzida no rotor para qualquer escorregamento tambm uma funo da tenso

induzida a rotor bloqueado:

Er = blExs Onde:

Ebl = tenso induzida no rotor parado, ou seja, bloqueado.E = fem induzida no rotor para qualquer escorregamento e/ou freqncia do rotor.

Exemplo: Um motor de induo de quatro plos opera freqncia de 60Hz e tem um escorregamento de

plena carga de 5%. Calcule a freqncia do rotor:

a) No instante da partida;

b) A plena carga.


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Soluo:

a) No instante da partida,( )

S

rS

N

xNN 100. Desde que a velocidade do rotor neste instante zero,

o escorregamento 1. A freqncia do rotor .60600,1 HzHzxfxsfr ===

b) plena carga, o escorregamento 5%, isto , s=0,05, logo, .36005,0 HzHzxfxsfr ===

5.2Circuito Equivalente

Toda a anlise ser feita por fase.

O MIT composto por bobinas acopladas magneticamente. As bobinas do estator, quando ligadas

a uma fonte trifsica de tenso alternada, produzem um campo magntico girante na freqncia dacorrente da rede.

O campo magntico produzido pelas correntes induzidas no rotor tambm gira mesma velocidade

sncrona (ns).

Evidentemente, o fluxo resultante da composio dos fluxos produzidos pelo rotor e estator,

tambm gira no entreferro na velocidade sncrona.

Este campo induz uma tenso no estator na freqncia da rede (f). No rotor a tenso induzida na

freqncia de escorregamento fxsfr= .I a corrente de magnetizao necessria para criao do fluxo de entreferro resultante, sendo

uma funo de E1.

O circuito equivalente representante dos fenmenos do estator semelhante ao do primrio de um

transformador. Os valores do rotor so referidas ao estator.

Figura 31 - Circuito Equivalente do estator para um motor de induo polifsico

Onde:V1= tenso terminal de estator.E

1= fcem gerada pelo fluxo de entreferro

resultante.I1 = corrente de estator.r1 = resistncia efetiva de estator.x1= reatncia de disperso do estator.


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interessante representar a indutncia de magnetizao e as perdas no ferro no lado do estator.

a) Estator, figura 32.

A diferena principal entre este circuito e o primrio de um transformador o valor numrico dareatncia de magnetizao. De fato, como a indutncia de magnetizao inversamente proporcional

relutncia e a relutncia do entreferro muito maior que a relutncia do transformador, o valor numrico

da reatncia no transformador muito grande e pode, normalmente, ser desprezada. No caso do motor, a

reatncia relativamente pequena e no pode ser desprezada.

A corrente de magnetizao em motor de induo da ordem de 30% da corrente de carga

podendo chegar, em algumas situaes, at a 50%. No caso do transformador esta corrente relativamente

pequena (menor que 5%) e, normalmente, desprezada.

b) Rotor, figura 33

A representao do rotor muito simples. a tenso induzida em um enrolamento em curto

circuito. A impedncia vista pela tenso ser a resistncia do enrolamento (R2) e a indutncia de disperso

(L2).

Se E2 a tenso induzida no rotor parado, como foi visto, a tenso induzida no rotor em rotao

ser sE2.

Figura 33 Circuito equivalente do rotor

Figura 32 circuito equivalente do estator

Onde

V1 tenso fase-neutro do estator;

R1 resistncia do enrolamento do estator;

X1 = jwL1reatncia de disperso do estator;

E1 tenso fase-neutro induzida no estator;

Xmag = jwLmag reatncia de magnetizao; e

Rn resistncia de perdas no ncleo.


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A freqncia do que ocorre no rotor a freqncia de escorregamento fxsfr= . O valor fasor de

corrente dado por:

As duas equaes acima podem parecer iguais, mas no so. A primeira est na freqncia da

tenso induzida no rotor (fr). A segunda est na freqncia da rede (f). Esta equao mostra o que ocorre

no rotor visto do estator.

A potncia dissipada na equao dada por: 2222 IRP =

Este valor corresponde s perdas no enrolamento do rotor.

A potncia na equao a seguir, representa o que o estator transfere para o entreferro. Ela

usualmente chamada de potncia de entreferro ou, Pgap. transferida para o entreferro muito maior que

as perdas no enrolamento do rotor.

22

2 I

s

RPgap=

Como em operao normal o escorregamento inferior a 10%, a potncia transferida para o

entreferro muito maior que as perdas no enrolamento do rotor.

Em alguns casos conveniente dividir a potncia do entreferro em duas parcelas: a primeira

relativa s perdas, a outra relativa a potncia mecnica disponvel no eixo.

Evidentemente:

Para representar esta diferena, o circuito equivalente do rotor, visto do estator, pode ser

representado pela figura 34.


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interessante observar a relao entre as trs potncias que foram definidas.

Pgap- potncia de entreferro

Pmec- potncia mecnica disponvel no eixo

P2 -perdas no enrolamento do rotor.

Se a potncia transferida para o entreferro for igual a 1, as perdas no rotor sero iguais a s e a

potncia disponvel no eixo ser (1-s). Quanto maior o escorregamento menor ser o rendimento do motor.

A faixa normal de operao do MIT sempre para escorregamentos menores que 10%.

A potncia de sada (Pout) sempre menor que a potncia disponvel no eixo. A diferena so as

perdas mecnicas de ventilao e atrito.

Voltando ao circuito equivalente, observa-se que a diferena entre as tenses E1 e E2 dada pela

relao de transformao entre as bobinas. Normalmente considera-se que os coeficientes de distribuiodos enrolamentos do estator e do rotor so iguais. Ento, refletindo o que ocorre no rotor para o estator

tem-se:

As grandezas com apstrofo correspondem aos valores em ohms refletidos ao estator. Em todas as

anlises do motor de induo o que interessa o circuito equivalente refletido ao estator. Para no

sobrecarregar a notao, no texto a seguir, vai-se eliminar o apstrofo sabendo que estamos falando do

valor da resistncia e da reatncia refletidos ao estator. O circuito equivalente por fase ser dado por:

Figura 34 - Circuito equivalente do rotor


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Exemplo 3

Um motor de induo trifsico de 20 HP, 450 V, 4 plos, 60 Hz, 1730 rpm, opera acionando a sua

potncia nominal. As perdas mecnicas so de 860 W. Qual a potncia transferida para o entreferro?

5.3Operao do motor de induo como gerador.

Quando um motor de induo acionado por uma mquina primria chamamo-lo de gerador de

induo (escorregamento negativo). A transio entre a operao como motor e a operao como gerador

uma funo do escorregamento. O gerador de induo deve ser acionado a uma velocidade acima dasncrona, a fim de entregar potncia ao barramento. Acima da velocidade sncrona, este gerador serve

como freio dinmico automaticamente.

O gerador de induo trifsico, do tipo gaiola de esquilo, destaca-se por suas caractersticas de

construo simples, manuteno baixa e robustez. Na prtica, pode-se utilizar um motor de induo

Figura 35 - Circuito equivalente por fase do MIT.


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convencional operando como gerador, obtendo-se tambm as caractersticas de baixo custo e

disponibilidade no comrcio.

Devido s caractersticas construtivas e princpio de operao da MIT, a operao como gerador

exige um meio para promover a sua excitao. Essa excitao normalmente provida por um banco de

capacitores ou por um inversor.

5.4Tenso Nominal

a tenso da rede para qual o motor foi projetado. Por norma o motor deve ser capaz de funcionar

satisfatoriamente quando alimentado com tenses at 10% acima ou abaixo de sua tenso nominal, desde

que sua freqncia seja a nominal.Se houver simultaneamente, variaes na freqncia, a tolerncia de variao de tenso reduzida,

de modo que a soma das duas variaes (tenso e freqncia) no ultrapasse 10%.

5.4.1Efeitos da variao de tenso

DESEMPENHO TENSO 20%ACIMA

TENSO 10%ACIMA

TENSO 10%ABAIXO

Conjugado de partida aumenta aumenta diminuiConjugado mximo 44% 21% 19%Corrente de partida Aumenta 25% Aumenta 10 a 12% Diminui 10 a 12%Corrente plena carga Diminui 11% Diminui 7% Aumenta 11%Escorregamento Diminui 30% Diminui 17% Aumenta 23%Veloc. plena carga Aumenta 1,5% Aumenta 1% Diminui 1,5%Rendimento Pequeno aumento Aumenta 1% Diminui 2%Fator de Potncia Diminui de 5 a 15% Diminui 3% Aumenta 1%Sobreaquecimento Diminui 5C Diminui 3C Aumenta 6CRudo sem Carga Aumento percentual Ligeiro aumento Lkigeira diminuio

As tenses mais usadas em redes de baixa tenso so 220V, 380V e 440V.


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5.5Corrente do motor

5.5.1Corrente nominal

A corrente nominal a solicitada, pelo motor, da rede de alimentao, trabalhando potncia

nominal, com freqncia e tenso nominais.

5.5.2Corrente de partida

O motor assncrono (tipo gaiola) quando parado (rotor bloqueado), comporta-se como um

transformador trifsico com secundrio em curto-circuito, neste caso, quando o estator energizado

produz o campo girante cujas linhas de fora, encontrando o rotor parado, provocam nas barras do rotor

variaes de fluxo com velocidade igual do campo girante. Como a velocidade do campo girante

elevada, o rotor produz f.e.m induzidas com valores que podem produzir elevadas correntes induzidas.

Estas correntes, por efeito de reao, fazem com que o estator absorva elevada corrente da rede de

alimentao. Por esta razo que s correntes de partida de um motor assncrono so, tambm,

denominadas de correntes de curto-circuito.

Cada fase do motor de induo, no ato da partida, equiparada a um transformador monofsico emcurto-circuito. Sendo a resistncia primria e secundria relativamente baixas comparadas s reatncias

indutivas dos enrolamentos primrios e secundrios, as correntes de partida, estatricas e rotricas, so

muito defasadas em relao s tenses que as produziram. Isto aumenta demasiadamente o ngulo de

defasagem fazendo com que o conjugado motor resulte pequeno na partida, embora a corrente seja alta.

A corrente de partida de um motor assncrono com rotor em curto-circuito, pode alcanar valores

at 10 vezes maiores que os da corrente de funcionamento normal. Estas correntes de partida so limitadas

por dispositivos especiais de partida e dependem do tipo e das caractersticas construtivas do motor.O valor exato desta corrente medido no ensaio a rotor bloqueado, em que se liga o motor estando

o seu eixo travado por algum tipo de freio. medida que se solta o freio a corrente do motor vai

diminuindo, conforme mostra a figura n 36.


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5.5.3Corrente estatrica ou de armadura

I = cos..3

)(

U

WP; I = .cos..3

746).(

U

HPP; I= .cos..3

736).(

U

CVP ; I = U

VAP

.3

)(

Dependendo do tipo de ligao do motor, ou seja, ligao em tringulo ou estrela a corrente de fase

ser:

5.5.4

Corrente rotrica

Depende dos ampres espiras do rotor que so mais baixo que os do estator.

Exemplo:

Qual a corrente nominal solicitada pelo motor trifsico de uma bomba hidrulica de 5cv,

sob uma tenso de 220V, sendo o fator de potncia 0,80 e o rendimento do motor igual a 96%?

5.6Freqncia Nominal

a freqncia da rede para qual o motor foi projetado.

Por norma a mquina pode funcionar satisfatoriamente com freqncias at 5% acima ou abaixo

de sua freqncia nominal.

Figura 36-Curva de variao da corrente do MI em funo da

maquinas elétricas.pdf

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