Análise de Tecnologias de Construção de Motores Elétricos

7/23/2019 Anlise de Tecnologias de Construo de Motores Eltricos

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1 INTRODUO

Este trabalho tem como objetivo descrever os tipos mais comuns de motores trifsico de

induo e monofsicos de induo. Assim ter um comparativo de torque, rendimento,

potncia entre outras caractersticas que so importantes ao decidir por este ou aquele motor

eltrico. O trabalho ser apresentado com uma descrio de cada tipo de motor e depois

quadro comparativo entre os tipos, e no final um quadro geral comparando monofsicos com

trifsicos.

2 MOTOR TRIFSICO DE INDUO

2.1 Rotor gaiola de esquilo

O motor gaiola de esquilo, possui uma estrutura com condutores curo-circuitados, isto

chamado de gaiola. De acordo com as normas da NEMA (National Eletrical Manufacturers

Association) existem basicamente quatro tipos de motores quanto a sua gaiola classicados em

motores do tipo A, B , C, D. Aqui ser descrito cada tipo, com suas caractersticas. Pode ser

obtida uma explicao mais detalhada nos livros da biblografia.

O motor tipo A o considerado motor para aplicao geral. As grandes vantagens desse tipo

construtivo seu baixo custo e pouca manuteno, alm de ter um alto rendimento e baixo

fator de potncia. Entretanto ele possui como grande desvantagem um valor alto de corrente

de partida chegando de cinco a oito vezes a corrente nominal, algo s vezes problemtico por

causa da queda de tenso na linha, impedindo o motor de partir, ou danificando os condutores

por causa da alta corrente. Usado basicamente em situaes onde exige-se velocidade

constante e no necessrio um grande torque de partida, alm de ser tolerado uma elevada

corrente de partida. Exemplo: ventiladores, bombas, centrfugas, etc ...


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O motor classe B possui poucas diferenas eltricas como pode ser visto na tabela 1. Sua

principal caractersticas sua baixa corrente nominal,cerca de 75% do valor de um motor

classe A equivalente. Porm apresenta (em comparao com o motor tipo A) um torque

de partida e nominal baixo , fator de potncia menor e custo um pouco maior.As aplicaes

so basicamente as mesma do classe A porm mais caro e com menor corrente de partida.

O motor do tipo C em comparao com as classes vistas anteriormente ele tem um

rendimento e fator de potncia inferiores e um custo maior, em geral pode ter problemas com

super aquecimento por isto possui uma faixa de potncias existentes menor tabela 1. Aplicado

em cargas com velocidade constante, que requeiram um torque de partida mdio para alto e

seja necessrio uma baixa corrente de partida. Exemplos: compressores e agitadores.

Os motores classe D tem um grande torque de partida e a uma baixa corrente de partida.

Sendo usado basicamente em situaes onde h cargas com grande inrcia visto que seu

torque de partida igual ao nominal. Possuem um baixo fator de potncia e rendimento alm

de tendncia ao super aquecimento e portanto uma faixa de potncias menor. Exemplo:

tesouras, prensas, mquinas de estampa.

2.2 Rotor bobinado

Este tido como um caso a parte dos motores de gaiola. Pois em vez de condutores curto-

circuitados no rotor, ele tem uma bobinas no rotor que so ligados atravs de escovas para

fora do motor. Assim possvel fazer um controle de velocidade com mais facilidade visto

que ao colocar-se um resistncia trifsica em srie com com essa bobina pode-se variar a

resistncia do enrolamento do rotor. O motor bobinado pode atuar no lugar de qualquer outro,

pois de acordo com a regulagem feita atravs da resistncia ele se comporta como qualquer


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um dos tipos vistos anteriormente. Porm ele bem mais caro e requer bastante manuteno

por causa das escovas.

3 ANLISE GERAL DOS MOTORES DE INDUO TRIFSICOS

O objetivo aqui fazer uma comparao geral entre os motores iniciando pelo tipo gaiola de

esquilo e depois comparando com o rotor bobinado. Abaixo tem-se a tabela 1 e 2, a primeira

trata das caractersticas com valores, quando possvel, numricos, a segunda as vantagens e

desvantagens de cada tipo de gaiola de esquilo e rotor bobinado.

Tabela 1

Tipo Faixa deHP

Torque departida*

TorqueMximo*

Corrente dePartida *

Fator dePotncia*

Rendimento(%)

Classe A 0,5 - 500 80-175 At 225 masno inferior a200

500 - 1000 Alto, 87-89 Alto 87-89

Classe B 0,5 - 500 Como acima Menor que oclasse A

500 - 550 Pouco menor que aanterior

87 - 89

Classe C 3 - 200 200 250 190 - 225 Semelhante aclasse B

Meno que a classeA

82 - 84

Classe D 3 - 150 350

Igual partida Mdio: 400-800 Baixo Baixo

RotorBobinado

0,5-5000 At 300 225-275 No mnimo 150 Alto com o rotor curto circuitado

Alto com o rotorcurto circuitado

*porcentagem em relao ao valor nominal Fonte:Vicent del Toro, Fundamentos de Mquinas Eltricas

Tabela 2

Classe A Classe B Classe C Classe D Rotor bobinado

Vanta-gens

Alto:rendimentoe fator depotncia

Baixo custo

Baixa corente departida

Alto: rendimento efator de potncia

Baixa corrente departida

Torque de partidaigual ao mximoe de valor alto

Menor corrente departida entretodos de gaiola

Maior torquemximo e igualao de partida

Contole de velocidade fcil;Ele pode atuar com as mesmas

caractersticas dos demaisclasses de gaiola dependendodo resistor externo;

A menor corrente de partida

Des-vanta-

gens

Alta Correntede partida

Custo maior emrelao ao classe A

Baixa regulao develocidade (2);

Tendncia aoaquecimento;Custo maior

Baixo rendimento efator de potncia;

Tendncia aoaquecimento;Custo maior

Maior custo de todos , maismanuteno (escovas)


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Apartir desta tabela conclui-se que os motores de induo de com rotor bobinado o melhor

tipo de motor de induo trifsico. Porm por causa de custo ainda muito usado o gaiola.

4 MOTORES MONOFSICOS

Os motores monofsicos possuem o rotor construdo da mesma maneira que os trifsicos.

Entretanto como ele no tem campo magntico por conta prpria girante por ter apenas uma

fase, ento necessrio forar um campo magntico girante. As trs maneiras que sero

vistas aqui o motor de fase auxiliar, fase auxiliar com capacitor de partida o de campo

distorcido.

O motor de fase auxiliar possui uma bobina extra alm da principal na qual ser forada uma

corrente fora de fase com a principal, depois da partida ela desligada por meio de uma

chave mecnica. Dentre os motores monofsicos so os que tem maior potncia, rendimento e

um elevado torque mximo. Porm o principal problema a chave mecnica que pode ser

facilmente danificada. Exemplo de uso: ventiladores.

O motor com capacitor de partida funciona da mesma maneira que o anterior, entretanto a

defasagem entre as correntes nas bobinas feita por um capacitor que depois de atingido a

velocidade nominal desligado. A vantagem em relao ao anterior o maior torque de

partida entre todos.

Outro tipo de motor monofsico o motor de campo distocido. Para este tipo de motor em

vez de bobina auxiliar so usados anis de cobre nos plos para que haja uma distoro no

campo magntico, e portanto haja torque de partida. Este tipo de motor o mais fcil e mais

barato para ser construdo, porm seu desempenho bem inferior aos demais.


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5 ANLISE GERAL DOS MOTORES DE INDUO MONOFSICOS

Uma anlise comparativa entre os motores monofsicos feita nas tabelas aseguir. Na

primeira faz uma anlise com valores numricas, quando possvel. A segunda traz vantagens

e desvantagens de cada tipo.

Tabela 4

Tipo Faixa dePotncia Hp

Torque dePartida*

Torque Mximo* Fator de Potncia(%)

Rendimen-to (%)

Motor fase auxiliar 1/20 a 3/4 90-20Mdio

185-250Mdio

56-65 62-67

Motor com capacitorde partida

1/8 a 3/4 At 435Muito elevado

At 435Muito elevado

80-95 55-65

Motor de Campodistorcido

1/300 a 1/20 50. 150. 30-40 30-40

*porcentagem em relao ao valor nominal Fonte:Vicent del Toro, Fundamentos de Mquinas Eltricas

Com relao aos motores monofsicos o melhor para gandes potncias o motor com

capacitor de partida, contudo por causa do custo so usados o de fase auxiliar e campo

distorcido.

Tabela 5

Fase Auxiliar Fase auxiliar com capacitor de partida Campo distorcidoVantagens Maior rendimento Maior torque de partida e mximo

Maior fator de potnciaMenor custo;Pouca manuteno

Desvantagens Chave mecnica podefacilmente serdanificada

Chave mecnica pode facilmente serdanificadaMaior custo em relao ao fase auxiliar

Menor: torque , fator de potncia, potncia erendimento


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6 CONCLUSO E COMPARAO GERAL

Tabela 6

Tipo Faixa dePotncia (HP)

Torque dePartida*

TorqueMximo*

Fator de Potncia(%)

Rendimento (%)

Monofsico deInduo

1/300 3/4 50 - 435 150 - 435 30 - 95 At 67

Trifsico deInduo

0,5 - 5000 80 300 200 - 300 At 89 At 89

Fonte dos dados:Vicent del Toro, Fundamentos de Mquinas Eltricas e Kosow, Mquinas eltricas etransformadores

*porcentagem em relao ao valor nomial

Depois de visto todos estes diferentes tipos de motores torna-se necessrio um quadro final

comparativo entre os trifsicos e monofsicos que a tabela 6.

A partir dele possvel perceber que um motor monofsico pode ter caractersticas superiores

aos trifsicos como torque mximo e fator de potncia, sem falar no preo, porm em

rendimento e potncia ele perde para o trifsico.

Os motores trifsicos, possuem um alto rendimento porm sua construo cara e s vale a

pena onde cada percentual a mais de rendimento equivale a muitos quilowatts de energia

economizados, ou seja em indstrias ou em mquinas de mdio porte.

O motor monofsico a soluo para equipamentos de baixa potncia onde o valor do custo

motor pesa mais que um pouco mais de economia em energia, por isso seu uso se restringe

bsicamente a motores domsticos e de pequeno porte, pois caso seja necessrio uma potncia

maior em geral usa-se um trifsico.


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Bibliografia

(1) DEL TORO, Vicent Fundamentos de Mquinas Eltricas Editora LTC

(2)KOSOW , Irving I. - Mquinas Eltricas e Transformadores - Editora Globo

(3)A.E. FITZGERALD, CHARLES KINGSLEY JR, STEPHEN D. UMANS Mquinas

Eltricas Editora Bookman

(3) acesso em: 7/6/2009
http://www.geindustrial.com.br/http://www.geindustrial.com.br/


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ANEXO

Respostas das perguntas feitas na apresentao

Onde aplicado o classe A?

O motor classe A aplicado em cargas com velocidade constante e com baixo torque de

partida, como exemplo: bombas, centrfugas, ventiladores.

O motor de rotor bobinado mais fcil o controle de velocidade que o de gaiola? Como

feito?

Sim, pois apartir de um resistor trifsico externo com resistncia varivel possvel controlar

a corrente que circula no rotor e assim controlando a velocidade.

Porque o classe D no usado em todas as aplicaes?

O motor tipo D tem grandes vantagens como o maior torque e a menor corrente de partida

dentre os de gaiola. Porm suas limitaes so grandes como baixo rendimento e fator de

potncia, ele tambm no projetado para velocidades constantes mas sim para cargas

intermitentes


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