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Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior

EXP 06

Motores Trifásicos de

Indução - MTI

Ensaios: Vazio e Rotor Bloqueado


�Realizar ensaios de vazio e rotor bloqueado no

MTI - Motor Trifásico de Indução - para determinar

os parâmetros do circuito equivalente;

�Compreender o comportamento das perdas em

vazio e das perdas em carga.

Objetivos:


)240sen(

)120sen(

sen

0

0

−⋅⋅=⋅=

−⋅⋅=⋅=

⋅⋅=⋅=

tINiNF

tINiNF

tINiNF

mcc

mbb

maa

ω

ω

ω

Princípio de Funcionamento do MTI

3 Bobinas iguais

defasadas de 120Gráus

MOTORES DE 2 PÓLOS



MOTORES DE 2 PÓLOS

3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de

120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.



3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de

120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.



Campo Girante: Módulo B e Velocidade angular ω constante

MOTORES DE 2 PÓLOS

Para motores de 2 pólos a

velocidade angular do campo

girante ωs é igual a velocidade

angular ωr da rede


100(%) •−

=s

rs

N

NNs

p

sfNr

)1(120 −••=

p

fNs

•=

120

Motor 15 cv: 4 pólos / 60 Hz / s = 2,5 %

Ns = 1800 rpm / Nr = 1.755 rpm

Nr (rpm) = rotação mecânica do rotor;

Ns (rpm) = rotação do campo síncrono no estator;

p = número de pólos;

f ( Hz ) = freqüência da rede ou do Inversor;

s (%) = escorregamento dos Motores, s ≈ 0,5 a 5 %

Motores Trifásicos de Indução – Conceitos


Esquemas de ligação do estator para as ligações: 220 V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆; 380 V / YY; 440 V / ∆∆∆∆; 760 V/ Y.


Motor Trifásico de Indução - MTI

Rotor de Gaiola Rotor Bobinado

Catálogo GE


Motor Trifásico de Indução - MTIRotor de Gaiola


Imbricado Concêntrico

Tipos de Enrolamentos do EstatorRotor Bobinado ou de Anéis


Ensaio em Vazio

�No ensaio de vazio o motor é acionado com as tensões

trifásicas da rede e nenhuma carga mecânica é aplicada

ao eixo;

� A potência absorvida da rede é constituída por:

a) Perdas no Ferro do Estator ou PFE;

b) Perdas no Cobre dos enrolamentos do estator ou PCU10;

c) Perdas de Atrito e Ventilação ou PA,V.


Perdas no Ferro do Estator - PFE

�São aquelas já estudadas nos transformadores pelos

fenômenos de Histerese ou Magnetização e de Correntes de

Foucault e são representadas pela resistência RM ou RP;

� A corrente por fase portadora da energia das Perdas no

Ferro é IP = V1/ RP

�As perdas no ferro no rotor são desprezíveis, pois em

vazio a freqüência é reduzida (~1% de 60 Hz ou ~ 0,6 Hz) e

o valor do fluxo praticamente nulo.


�A corrente de magnetização é simulada pela

reatância de magnetização XM;

�Pelo fato de existir entreferro (espaço necessário

entre o estator e o rotor), no MTI a corrente de

magnetização é substancialmente superior comparada

com a corrente de magnetização do transformador;

�A corrente de Magnetização é determinada por:

IM = V10 / XM

Corrente de Magnetização


Modelo do Motor Trifásico de Indução em Vazio

MPO IIIrrr

+=

Circuito Equivalente por fase


Perdas no Cobre do Estator – PCU10

�A principal contribuição é da corrente de

magnetização IM, devido ao entreferro;

�A corrente de vazio, situa-se entre 20 a 30% da

corrente nominal do motor;

� As perdas no cobre em vazio são determinadas por:

PCU10 = 3x Resx I02

Res= resistência ôhmica do estator por fase;

I0 = Corrente de Vazio, por fase.


Perdas de Atrito e Ventilação – PA,V

�As perdas de atrito e ventilação referem-se aos

atritos existentes nos rolamentos do motor e do

movimento do próprio rotor com o ar;

� Os motores quanto a ventilação são classificados:

a) Auto Ventilados, quando possuem no rotor um

ventilador para a própria refrigeração;

b) Ventilação Forçada, quando a refrigeração é

realizada por um moto ventilador externo ao motor;


Perdas de Atrito e Ventilação – PA,V

�Nos motores Auto Ventilados, as perdas de

ventilação refere-se a potência do ventilador

existente no rotor;

� As perdas de atrito e ventilação dependem

apenas da rotação;

�No Ensaio de Vazio vamos considerar a

rotação constante, para qualquer valor de V10.


Potência Absorvida em Vazio – Pabs0

�As perdas absorvidas em vazio são determinadas

por:

PABS0 = PFE + P A,V + 3x Resx I20

Como PA,V é constante no ensaio, determina-se

PFE + PA,V por:

PFE + P A,V = PABS0 - 3x Resx I20


(PFE + PA,V)

V 2es

V 2es nomV 2es nim

PFE

PA,V

Gráfico PFE + PA,V

Determina-se PFE extrapolando- se o gráfico até Ves = Zero


cos φφφφ = PFE / Ves x I0 IP = I0 . cos φφφφ IM = I0 . sen φφφφ

RM = Ves/ IM XM = Ves/ IP

Ves

IP

IM

I0

φφφφ

DIGRAMA DE FASORES DO ENSAIO EM VAZIO

� Determinadas as Perdas do Ferro e Perdas de Atrito e

Ventilação, por fase, é possível determinar RM e XM :

MPO IIIrrr

+=


Ligação ��

Ligação ��

Ligação YY Ligação Y

Esquemas de ligação do estator para as ligações: 220 V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆; 380 V / YY; 440 V / ∆∆∆∆; 760 V/ Y.


ESQUEMA DE MONTAGEM

DO ENSAIO EM VAZIO


VALORES MEDIDOS� Ligar o estator do motor na ligação 220 V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆;

�A ligação do rotor é Y (estrela) e no ensaio deverá

permanecer em curto – circuito;

�Medir a resistência ôhmica por fase do estator e rotor

Temperatura Ambiente = _____________ºC

Res = ____________Ohms Rr = ____________ Ohms

Nota: Na medida da resistência ôhmica por fase deve ser

avaliada a ligação do motor.


250

240

230

220

200

180

160

140

120

100

WATTÍMETRO2 (W02) WWATTÍMETRO1 (W01) WCORRENTE (I0) ATENSÃO(Ves) V


200

210

220

230

240

250

Vr (V) YVes (V) ∆∆∆∆∆∆∆∆

Com o circuito do rotor aberto, anotar os valores da

tabela e determinar a relação do número de espiras

a = Nes/ Nr = Ves/ Vr

Relação do Número de Espiras


� Para rotor bloqueado a velocidade é nula e o

escorregamento é unitário (s = 1);

�A tensão de alimentação do estator, Ves, é ajustada até a

corrente do estator atingir o valor nominal;

� Com a tensão reduzida, é possível considerar desprezíveis

as perdas no ferro e a corrente de magnetização;

�As perdas de atrito e ventilação são nulas pela condição de

rotor bloqueado;

�O modelo do transformador com rotor bloqueado é

semelhante ao do transformador em curto, ou seja, as

resistências e reatâncias do estator e rotor ligadas em série;

ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO


�As bobinas dos enrolamentos do estator e do

rotor apresentam fluxos de dispersão, simuladas

pelas reatâncias Xes e Xr e resistências ôhmicas

representadas por Res e Rr ;

� Os parâmetros do rotor Rr e Xr podem ser

referidos ao rotor pela relação entre o número de

espiras por fase dos enrolamentos do estator e rotor:

a = Nes / Nr

Ou seja, R’r = a2 . Rr e X’es = a2. Xes

REATÂNCIAS DE DISPERSÃO


� É possível definir: ZCC = Ves / Icc1

Re1 = Res + R’r = Res + a2 . Rr e X2

e1 = Z2cc1 – R

2e1

Sendo, a = Nes/ Nr = Ves/ Vr (Valores por fase)

Para motores de rotor bobinado:

Xes= Xe1/2 e X r = Xe1 / (2 . a2).

ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADOCircuito Equivalente por fase


�A potência absorvida é a soma das perdas Joule do

estator e rotor;

� Nota: Para motores de rotor de gaiola não é possível

medir Rr ou a relação do número de espiras, a;

� O valor de Re1 é determinado pela potência absorvida

por fase na condição de rotor bloqueado, Wcc1.

Onde: Re1 = Wcc1 / I2cc1



�Nos motores de gaiola, não é possível calcular o

valor de Xr por não ser possível determinar por

ensaio o valor de a;

�Para o rateio de Xe1 em Xes e X’r, considera-se:

Xes = 0,6. Xe1 e X’r = 0,4. Xe1.



ESQUEMA DE MONTAGEM DO



VALORES MEDIDOS

Ligar o estator do motor na ligação 220V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆ (duplo delta).

A ligação do rotor é Y (estrela) e no ensaio deverá permanecer

em curto circuito.

NOTAS:

1) O rotor deverá durante o ensaio permanecer bloqueado;

2) Verificar se o enrolamento do rotor está em curto circuito e

variar a tensão de alimentação, Ves, através do Variac e anotar

os valores da tabela.

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