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UNIP – Universidade Paulista Máquinas Elétricas Prof. Wilson Martins Borges Página 1 1. Introdução à Máquina Síncrona As máquinas de corrente contínua e as máquinas de indução (assíncronas), as máquinas síncronas podem ser utilizadas tanto como motores como geradores. Devido a razões construtivas e ao seu custo maior em relação às máquinas de indução, elas são entretanto mais utilizadas como geradores. Como motores elas são em geral utilizadas em altas potências (acima de 600 CV), onde apresentam vantagens importantes em relação aos motores de indução. Por outro lado, máquinas síncronas a imãs permanentes vem tendo uma utilização cada vez maior em baixas e médias potências especialmente quando se necessita de velocidade variável, alto rendimento e respostas dinâmicas rápidas. Tanto as máquinas síncronas tradicionais de rotor bobinado como as máquinas síncronas a imãs permanentes necessitam em geral um conversor para o seu acionamento e controle, caso seja necessários que elas operem como motor com velocidade variável. Uma utilização típica da máquina síncrona funcionando como gerador é em centrais elétricas, independente do seu tipo (hídrica, a carvão, a diesel, etc...). Praticamente toda a energia elétrica disponível é produzida por geradores síncronos em centrais elétricas; eles convertem, assim energia mecânica em elétrica. Geradores síncronos também são utilizados para geração de energia elétrica em centrais de pequeno porte e em grupos geradores de emergência, os quais são instalados em indústrias, hospitais, aeroportos, etc... Neste caso o gerador não está ligado a um grande sistema de energia, mas funcionando de forma isolada. 1.1. Construção do gerador Síncrono. No gerador síncrono deve alimentar o enrolamento do rotor com corrente continua, na qual produz um campo magnético giratório dentro do gerador no qual, por sua vez, induz um sistema trifásico de tensão nos enrolamentos do estator. Essencialmente, o rotor do gerador síncrono é um grande eletroímã. Construtivamente, os pólos magnéticos do rotor podem ser salientes ou não salientes. O termo saliente significa “protuberância”, e um pólo saliente é um pólo magnético que sobressaí da superfície do rotor. Por outro lado, um pólo não saliente é um pólo magnético construído nivelado com a superfície do rotor. A figura 1.1 apresenta um rotor de pólos não salientes (também conhecido como rotor de pólos lisos, ou rotor cilíndrico), enquanto a figura 1.2 mostra um rotor de pólos salientes. Os rotores cilíndricos utilizados normalmente para dois e quatro pólos, enquanto que os rotores de pólos salientes utilizados para quatro ou mais pólos. Como o rotor está sujeito a

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    1. Introduo Mquina Sncrona

    As mquinas de corrente contnua e as mquinas de induo (assncronas), as mquinas sncronas podem ser utilizadas tanto como motores como geradores. Devido a razes construtivas e ao seu custo maior em relao s mquinas de induo, elas so entretanto mais utilizadas como geradores. Como motores elas so em geral utilizadas em altas potncias (acima de 600 CV), onde apresentam vantagens importantes em relao aos motores de induo. Por outro lado, mquinas sncronas a ims permanentes vem tendo uma utilizao cada vez maior em baixas e mdias potncias especialmente quando se necessita de velocidade varivel, alto rendimento e respostas dinmicas rpidas. Tanto as mquinas sncronas tradicionais de rotor bobinado como as mquinas sncronas a ims permanentes necessitam em geral um conversor para o seu acionamento e controle, caso seja necessrios que elas operem como motor com velocidade varivel.

    Uma utilizao tpica da mquina sncrona funcionando como gerador em centrais eltricas, independente do seu tipo (hdrica, a carvo, a diesel, etc...). Praticamente toda a energia eltrica disponvel produzida por geradores sncronos em centrais eltricas; eles convertem, assim energia mecnica em eltrica. Geradores sncronos tambm so utilizados para gerao de energia eltrica em centrais de pequeno porte e em grupos geradores de emergncia, os quais so instalados em indstrias, hospitais, aeroportos, etc... Neste caso o gerador no est ligado a um grande sistema de energia, mas funcionando de forma isolada.

    1.1. Construo do gerador Sncrono.

    No gerador sncrono deve alimentar o enrolamento do rotor com corrente continua, na qual produz um campo magntico giratrio dentro do gerador no qual, por sua vez, induz um sistema trifsico de tenso nos enrolamentos do estator.

    Essencialmente, o rotor do gerador sncrono um grande eletrom. Construtivamente, os plos magnticos do rotor podem ser salientes ou no salientes. O termo saliente significa protuberncia, e um plo saliente um plo magntico que sobressa da superfcie do rotor. Por outro lado, um plo no saliente um plo magntico construdo nivelado com a superfcie do rotor. A figura 1.1 apresenta um rotor de plos no salientes (tambm conhecido como rotor de plos lisos, ou rotor cilndrico), enquanto a figura 1.2 mostra um rotor de plos salientes. Os rotores cilndricos utilizados normalmente para dois e quatro plos, enquanto que os rotores de plos salientes utilizados para quatro ou mais plos. Como o rotor est sujeito a

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    campos magnticos variveis, deve construir com laminaes para reduzir as perdas por corrente parasitas.

    Figura 1.1. Rotor cilndrico de dois plos de uma mquina sncrona

    (a) (b)

    (c) (d) Figura 1.2. (a) rotor de plos salientes de uma mquina sncrona de seis plos, (b)

    Fotografia do rotor de plos salientes de uma mquina sncrona de oito plos, na qual pode ver o enrolamento de cada plo (c) fotografia de um plo saliente sem o enrolamento de campo (d) um plo saliente com seu enrolamento de campo,

    Deve fornecer alimentao CC ao circuito de campo do rotor. Como o rotor est em movimento, necessrio adotar construes especiais com a finalidade de fornecer energia de campo. As duas solues mais comuns so:

    a)- Fornecer energia cc ao rotor atravs de uma fonte externa por meio de rolamentos e escovas

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    b)- Prover energia cc por meio de um fonte especial construda diretamente sobre o eixo do gerador sncrono.

    Os rolamentos so anis metlicos em torno do eixo da mquina, mas isolados do mesmo eixo. Cada extremidade do enrolamento do rotor est conectada a um anel e sobre cada anel faz contato sobre uma escova. Se as escovas se conectam os terminais positivos e negativos da fonte, em todo momento a mesma tenso aplicada no enrolamento de campo, sem importar a posio angular nem a velocidade do rotor.

    A combinao dos enrolamentos e escovas causa problemas em mquinas sncronas, devido ao aumento da exigncia de manuteno das mquinas pela periodicidade com que deve ser revisada. Adicionalmente, a queda de tenso nas escovas pode ser causada pelas de potncia em mquinas com alta corrente de campo. Apesar destes problemas, em todas as pequenas mquinas sncronas utilizam enrolamentos com escovas isto porque o mtodo funcional menos custoso para fornecer a corrente de campo.

    Em grandes geradores e motores, se utilizam excitatrizes sem escovas para fornecer a corrente de campo da mquina. A excitatriz sem escovas um pequeno gerador de CA, com seu circuito de campo montado no estator e com a armadura montada sobre o eixo do rotor. A tenso trifsica da excitatriz retificada para tenso continua por meio de um circuito retificador, montado tambm sobre o eixo do gerador, e injetada diretamente em seu circuito de campo. Mediante o controle da corrente de campo da excitatriz (localizado no estator), se consegue ajustar a corrente de campo pela mquina principal sem a utilizao de enrolamentos e escovas. A figura 1.3 se mostra o rotor de uma mquina sncrona com uma excitatriz sem escovas montadas sobre o mesmo eixo. Como no existem contatos mecnicos entre rotor e estator, a excitatriz sem escovas necessita muito menos manuteno que sistema de enrolamentos e escovas.

    Para assegurar que a excitao do gerador seja completamente independente de qualquer fonte de energia exterior, o sistema inclui geralmente uma pequena excitatriz piloto, constitudo de um gerador com ms permanentes montados sobre o eixo do rotor e com o enrolamento trifsico no estator. Sua finalidade fornecer a energia de campo da excitatriz na qual, por sua vez, alimenta o circuito de campo da mquina principal. Consequentemente, se o eixo do gerador se inclui a excitatriz piloto, no necessita prover fonte eltrica externa para operar o gerador.

    Muitos geradores sncronos dotados de excitatriz sem escovas tambm trazem enrolamentos e escovas, com o propsito de prover uma fonte auxiliar de cc em casos de emergncia.

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    Figura 1.3. Fotografia do rotor de uma mquina sncrona com excitatriz sem escovas montadas sobre o mesmo eixo. Nota-se elementos retificadores eletrnicos prximos a

    armadura da excitatriz

    Figura 1.4. Vista do corte de uma mquina sncrona grande. Nota-se o rotor de plos salientes e a excitatriz montada sobre o mesmo eixo.

    A figura 1.4 apresenta o diagrama em corte de uma grande mquina sncrona com rotor e oito plos, estator com enrolamento distribudo e dupla camada e excitatriz sem escovas.

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    1.2. Partes Construtivas Principais

    As partes construtivas principais de um gerador sncrono so mostradas e so discutidas brevemente no que segue.

    1.2.1. Estator

    O estator da mquina sncrona muito semelhante ao de um motor de induo. composto de chapas laminadas dotadas de ranhuras axiais onde alojado o enrolamento do estator. As chapas possuem caractersticas magnticas de alta permeabilidade, criando um caminho magntico de baixa relutncia para o fluxo, diminuindo assim o fluxo disperso e concentrando o campo no entreferro. A construo do rotor a partir de chapas tem a mesma justificativa que para os demais tipos de mquinas: diminuio das perdas provocadas por correntes parasitas (correntes de Foucault), as quais estariam presentes em maior grau, caso fosse empregado uma construo macia. As chapas so em geral tratadas termicamente a fim de reduzir o valor das perdas especficas por correntes induzidas. No existe, em geral, uma isolao fsica entre as chapas que compem o rotor e o estator. O enrolamento do estator pode ser tanto monofsico como trifsico. Em geral as mquinas sncronas so trifsicas, sendo que geradores monofsicos so mais utilizados em pequenas potncias, ou quando no existe uma rede trifsica disponvel, como em reas rurais. Quando construdos para baixa tenso as bobinas do estator so formadas de fios com seo circular e esmaltados; as ranhuras do estator so neste caso do tipo semi-abertas. No caso de enrolamentos de alta tenso os condutores so de seo retangular e as bobinas recebem uma camada extra de isolao com material a base de mica, sendo que as ranhuras so do tipo aberta. A conexo dos enrolamentos segue o mesmo padro que para as mquinas de induo, havendo mquinas com enrolamentos para ligao srie-paralela, estrla-tringulo e mquinas com tripla tenso nominal.

    1.2.2. Rotor

    O rotor tambm formado de chapas laminadas justapostas que em geral so do mesmo material que o estator. Do ponto de vista construtivo existem dois tipos bsicos de rotores: rotores contendo plos salientes e rotores contendo plos lisos (figura 1.5a e 1.5b, respectivamente).

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    (a) (b) Figura 1.5. (a) rotor de plos salientes, (b) rotor de plos lisos

    Esta diferenciao conduz a modelos equivalentes diferentes, mas no altera em nada o princpio de funcionamento, que permanece idntico para ambos. Rotores de plos lisos so em geral empregados em turbo alternadores, onde o nmero de plos 2 ou 4. Este emprego provm do fato que rotores com plos lisos so mais robustos sendo assim mais aptos a trabalharem em altas rotaes (3600 e 1800 rpm). Os geradores em plos salientes so em geral empregados com nmero de plos igual ou superior que 4. A escolha do nmero de plos ditado pela rotao mais apropriada para mquina primria. Turbinas hidrulicas, por exemplo, trabalham com baixa rotao, sendo por isso necessrio, geradores com alto nmero de plos. A velocidade de rotao da turbina hidrulica varia em funo da presso hidrulica existente e em funo da altura da queda dgua, sendo que ela se situa entre 50 a 600 rpm. Alm disso a velocidade tambm varia em funo do tipo da turbina (Francis, Kaplan, Pelton, etc...). Este tipo de gerador em geral construdo com eixo vertical, possuindo grande dimetro e pequeno comprimento axial; esta relao entre comprimento e dimetro ditada pela baixa rotao a que esto sujeitos (alto nmero de plos). Turbo geradores em geral so construdos com eixo horizontal e possuem dimetro reduzido e comprimento axial maior que o dimetro, devido ao fato de girarem a altas rotaes. Grupos geradores a diesel, por outro lado, utilizam geradores com nmero de plos entre 4 e 8.

    No caso de plos salientes o enrolamento de campo, tambm chamado de enrolamento de excitao, alojado no espao interpolar. No caso de plos lisos o enrolamento de campo distribudo em ranhuras, as quais em geral cobrem apenas uma parte da superfcie do rotor. Alm do enrolamento de campo, o rotor pode conter tambm um enrolamento semelhante ao do rotor da mquina de induo em gaiola.

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    Este enrolamento chamado de enrolamento amortecedor e alojado em ranhuras semi-abertas e de formato redondo sobre a superfcie do rotor. Conforme o nome sugere, ele serve para amortecer oscilaes que ocorrem em condies transitrias, como por exemplo, uma retirada brusca de carga, alteraes sbitas de tenso, variaes de velocidade, etc.

    Ele confere, assim, uma maior estabilidade mquina. Neste enrolamento s induzida tenso quando ocorrem fenmenos transitrios na mquina, em condies normais e em regime permanente no h nem tenso nem corrente induzida neste enrolamento; as suas dimenses so portanto reduzidas em relao ao enrolamento do estator e do rotor. No caso de motores sncronos ele pode tambm funcionar como dispositivo arranque, funcionando da mesma forma que o enrolamento em gaiola de esquilo dos motores de induo. O enrolamento neste caso se chama enrolamento de partida e a partida do motor chamada de partida assncrona; neste caso o motor no possui, via de regra, carga no eixo durante a partida. Devido ao fato de no haver em regime permanente variaes de fluxo em relao ao rotor, este pode tambm ser construdo de um material slido, ao invs de lminas. Assim, em algumas mquinas todo o ou parte do rotor construdo de material slido, a fim de aumentar a rigidez mecnica. Neste caso, a prpria superfcie do rotor funciona como enrolamento amortecedor, sendo desnecessrio um enrolamento amortecido inserido em ranhuras. Independente da forma construtiva, os plos so alimentados com corrente contnua e criam o campo principal que induz tenso na armadura.

    A alimentao do enrolamento de excitao pode ser feita por meio de anis e escovas. A grande maioria dos geradores de mdia e baixa potncia utiliza sistemas de excitao sem escovas. Neste caso a excitao fornecida por meio de excitatrizes auxiliar montadas no eixo da mquina e de dispositivos a base de semicondutores. Detalhes desta forma de excitao podem ser encontrados em catlogos de fabricantes.

    1.2.3. Conjunto de Escovas e Anis

    Tm por funo conectar a fonte de corrente contnua com os plos do rotor. Tratando-se de componentes que se desgastam e que podem produzir fascas e interferncia eletromagntica, em geral se empregam geradores com excitao sem escovas.

    1.3. Princpio de Funcionamento do Gerador Sncrono

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    A mquina sncrona composta do estator, que aloja um enrolamento monofsico ou trifsico e onde ser induzida tenso pelo movimento do rotor. No enrolamento do estator ser induzida uma tenso alternada, a qual produzir uma corrente igualmente alternada quando o mesmo se encontrar sob carga. O rotor contm um enrolamento que alimentado com corrente contnua e que serve para criar campo magntico principal na mquina.

    O princpio de funcionamento de um gerador muito semelhante ao de uma mquina de corrente contnua (figura 1.6). Conforme foi visto em disciplinas anteriores, sempre que houver um movimento relativo entre um condutor e um campo magntico haver uma tenso induzida no condutor.

    Figura 1.6. Representao esquemtica da mquina sncrona.

    No caso da mquina sncrona os condutores so fixos na armadura e o campo magntico forado pela mquina primria a se mover. Por sua vez, a mquina primria acoplada mecanicamente ao rotor onde esto alojados os plos e exerce sobre eles uma fora fazendo-os girar. O movimento relativo entre o campo e o condutor faz com que surja uma tenso nos terminais do gerador. Ao ser ligado a uma carga a tenso induzida faz com que circule corrente pelo gerador e pela carga. A potncia mecnica transferida pela mquina primria assim convertida em energia eltrica (descontadas as perdas). O enrolamento de campo (alojado nos plos) alimentado por uma fonte de corrente contnua por meio de anis deslizantes. Existem sistemas em que no existem anis e escovas, sendo que a tenso contnua necessria ao enrolamento de campo fornecida por meio de um sistema de excitao esttico, formado por uma ou mais excitatrizes montadas no eixo e por

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    dispositivos a base de semicondutores. O gerador sncrono produz uma tenso do tipo alternada senoidal, podendo ser monofsica ou trifsica.

    Numa mquina existem no apenas um condutor sendo movimentado no campo magntico, mas uma srie de condutores ligados em srie, fazendo com que a potncia convertida seja maior que no caso de apenas um condutor. Com este arranjo a potncia da mquina maior, aumentando o grau de aproveitamento dos materiais.

    1.4. Velocidade de rotao dos geradores sncronos.

    Os geradores sncronos so, por definio, Sncronos, o que significa que a freqncia eltrica produzida est fixada ou sincronizada com a parte mecnica de rotao do gerador. O rotor do gerador sncrono consiste em um eletrom no qual se alimenta de cc. O Campo magntico de rotao e a freqncia eltrica originada do estator esto relacionadas pela equao:

    120Pnfe m= 1.1

    Onde: fe - freqncia eltrica em Hz mn - velocidade do campo magntico, em rpm (rotaes por minuto

    corresponde a velocidade do rotor das mquinas sncronas)

    Como o rotor gira na mesma velocidade do campo magntico, a equao anterior relaciona a velocidade do rotor com a freqncia eltrica do estator. Com a potncia eltrica normalmente gerado a 50Hz ou 60Hz, isto significa que o gerador deve girar a uma velocidade constante, dependendo do nmero de plos da mquina. Por exemplo, para gerar energia em 60 Hz com uma mquina de dois plos, o rotor deve girar a 3600 rpm. Para gerar a 50 Hz com uma mquina de quatro plos, o rotor deve girar a 1500 rpm. A velocidade de rotao requerida para uma certa freqncia sempre se calcula com a equao 1.1.

    1.5. Valores Nominais

    Os principais valores nominais das mquinas sncronas so discutidos a seguir. Os valores nominais se referem ao funcionamento da mquina como gerador.

    1.5.1. Tenso Nominal

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    a tenso de trabalho do enrolamento do estator. Existem mquinas de baixa tenso (tenso abaixo de 600 volts) e mquinas de alta tenso (tenso acima de 600 volts).

    Quando a mquina funciona como gerador e no estiver ligado a um grande sistema, deve-se prover a mquina de um regulador de tenso, o qual atua na fonte de corrente contnua que alimenta os plos do rotor e tem por funo manter a tenso no valor nominal.

    1.5.2. Potncia Nominal (Gerador)

    a potncia aparente fornecida ao circuito eltrico conectado aos terminais do gerador, dada pela seguinte equao:

    1.2

    1.3

    A potncia ativa fornecida pelo gerador depende da caracterstica da carga, sendo dada pelas expresses:

    1.4

    1.5

    Fator de potncia do gerador (igual ao da carga quando o gerador trabalha isolado)

    - Corrente de linha

    - Tenso de linha

    Considerando o caso em que o gerador trabalha de forma isolada, ou seja desconectado de um grande sistema de energia, o fator de potncia com que o gerador trabalha depende exclusivamente da caracterstica da carga a ele ligada. Todo o gerador deve, assim, ser capaz de fornecer a potncia nominal dentro dos limites de fator de potncia estabelecidos pelo fabricante. A faixa de valores para o de fator de potncia se situa em geral entre 0.8 e 1.0. A potncia ativa e reativa fornecida

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    pelo gerador neste caso idntica da carga a ele ligada. A tenso terminal mantida no valor nominal por meio do regulador de tenso.

    Considerando, por outro lado, que o gerador trabalhe conectado a um grande sistema de energia com tenso e freqncia fixa pode-se controlar a quantidade energia reativa, e o fator de potncia com que o gerador trabalha, controlando-se a corrente de excitao do mesmo. Contudo, a faixa de operao do fator de potncia deve ser respeitada. A quantidade de energia ativa que o gerador fornece ao sistema a ele ligado controlada atuando-se sobre a mquina primria, a qual deve fornecer a potncia ativa nos terminais mais as perdas.

    Uma vantagem da mquina sncrona operando como motor que o seu fator de potncia pode ser ajustado por meio da corrente de excitao, permitindo que o motor trabalhe tanto com fatores de potncia em adianto como em atraso. O motor sncrono pode, assim fornecer energia reativa para a rede e tambm absorver energia reativa. Por essa caracterstica ele tambm empregado como forma de corrigir o fator de potncia de instalaes industriais.

    1.5.3. Rendimento

    O rendimento para a mquina funcionando como gerador dado pela equao:

    1.6

    - rendimento em percentual (%)

    - potncia mecnica fornecida pela mquina primria no eixo (Watt)

    - potncia eltrica fornecida carga ligada aos terminais (Watt).

    - perdas (watt).

    A curva de rendimento em funo da carga semelhante curva para o motor de induo, sendo o rendimento muito prximo do nominal na faixa de 75% a 100% da potncia nominal.

    1.5.4. Freqncia

    A mquina sncrona sempre gira velocidade sncrona (exceto em condies transitrias ou sob algum tipo de oscilao). A velocidade sncrona definida pela

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    rotao da mquina primria, a qual fornece a potncia ativa para o sistema ligado ao gerador. A freqncia da tenso gerada depende assim da velocidade de giro e do nmero de plos, de acordo com a equao:

    1.7

    Onde: - freqncia (Hz) da tenso gerada. - nmero de plos da mquina, determinado pela construo da

    mquina. Ele escolhido em funo da rotao da mquina primria.0

    - rotao da mquina primria (rpm).

    De acordo com a equao acima, tomando-se uma mquina primria que gira a 1800 rpm e um gerador de 4 plos obtm-se :

    Caso seja necessrio que o gerador produza uma tenso a 50 Hz ser necessrio alterar a rotao da mquina primria para 1500 rpm.

    1.6. Circuito equivalente do gerador sncrono.

    A tenso AE a tenso gerada internamente, produzido em uma fase do gerador

    sncrono. Contudo, esta tenso AE normalmente no a tenso que aparece nos

    terminais do gerador. Realmente, a nica oportunidade em que a tenso gerada AE

    igual tenso entregue por fase, V , quando no circula corrente pela armadura da

    mquina.

    Por que no igual a tenso de fase V , e a tenso AE , e que relao existe entre

    elas? A resposta a esta pergunta demonstrada no modelo do gerador sncrono. H vrios fatores que levam a diferena entre AE e V :

    - A diferena do campo magntico do entreferro causada pela corrente do estator denominada reao de armadura.

    - A auto-indutncia das bobinas da armadura. - A resistncia das bobinas da armadura. - O efeito da configurao do rotor de plos salientes.

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    Analisando os efeitos dos trs primeiros fatores e deles obter o modelo. Neste capitulo no levar em conta o efeito de plos salientes, sobre o funcionamento da mquina; ou em outras palavras, neste capitulo se assumir que todas as mquinas so de plos lisos. Est suposio dar lugar a uma certa impreciso nos resultados quando a mquina for realmente de plos salientes, mas os erros so relativamente pequenos.

    O primeiro efeito mencionado, normalmente o de maior durao, a reao de

    armadura. Quando gira o rotor do gerador sncrono, se induz a tenso AE nos enrolamentos do estator do gerador, o qual da lugar a circulao de corrente quando se conecta carga aos terminais de sada. Mas o fluxo de corrente trifsica pelo estator, da lugar a um campo magntico na mquina. Este campo magntico do estator distorce o campo magntico original do rotor, modificando a tenso da fase resultante. Este efeito conhecido como reao de armadura.

    Como esto presentes duas tenses sobre o enrolamento do estator, a tenso resultante de uma fase ser a soma das tenses geradas AE e a tenso de reao da

    armadura estE :

    estA EEV += 1.8

    O campo magntico resultante, netB , corresponde a soma de dos campos

    magnticos do rotor e do estator:

    SRnet BBB += 1.9

    Como os ngulos de AE e de RB so os mesmos, e os ngulos de estE e de SB

    so os mesmos, o campo magntico resultante netB coincide com a tenso resultante

    V . Como podemos modelar os efeitos da reao de armadura sobre a tenso de

    fase? Em primeiro lugar, a tenso estE se atrasa 90 do plano coincidente com o valor

    mximo da corrente AI . Em segundo lugar, a tenso estE diretamente proporcional a

    corrente AI .

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    Como os ngulos de AE e de RB so os mesmos, e os ngulos de estE e de SB

    so os mesmos, o campo magntico resultante netB coincide com a tenso resultante

    V . Na figura 3.10 (d) aparece indicados a tenso e a corrente resultante. Como podemos modelar os efeitos da reao de armadura sobre a tenso de

    fase? Em primeiro lugar, a tenso estE se atrasa 90 do plano coincidente com o valor

    mximo da corrente AI . Em segundo lugar, a tenso estE diretamente proporcional a

    corrente AI .

    Figura 1.7. Circuito simples do gerador sncrono

    Se X a constante de proporcionalidade, ento a tenso de reao de armadura pode ser escrita como:

    Aest jXIE = 1.10

    Assim a tenso de fase :

    AA jXIEV = 1.11

    Ao aplicar a lei das tenses de kirchoff ao circuito da figura 3.11 obtm-se a expresso.

    AA jXIEV = 1.12

    Esta exatamente a mesma equao que expressa a tenso de reao da armadura. Por conseguinte, a tenso pela reao de armadura pode ser modelada como uma indutncia em srie com a tenso gerada interna.

    Alm disso, os efeitos da reao da armadura, as bobinas do estator apresentam tambm autoindutnica e resistncia. Se denominam por AL a auto-indutncia do

    estator (e AX sua correspondente reatncia), e por AR sua resistncia do estator, ento a diferena total entre AE e V dada pela expresso 3.23.

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    AAAAAA IRIjXjXIEV = 1.13

    Como tanto os efeitos da reao de armadura como a auto-indutncia se apresenta por reatncias. Acostuma-se combinar os dois em uma s reatncia conhecida como reatncia sncrona da mquina.

    AS XXX += 1.14

    Por conseguinte, a expresso final de V :

    AAASA IRIjXEV = 1.15

    Agora possvel fazer o esquema equivalente do gerador sncrono trifsico: a figura 1.8 apresenta o circuito equivalente completo do gerador. Nele se tem uma fonte de cc alimentado o circuito de campo do rotor, no qual representado por sua

    indutncia e sua resistncia em srie. Em srie com FR esta a resistncia varivel ajR

    que serve para regular a corrente de campo.

    Figura 1.8. Circuito equivalente completo do gerador sncrono trifsico.

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    O que resta do circuito equivalente corresponde aos modelos de cada fase: cada fase contm uma tenso gerada em serie com a reatncia SX (correspondente a soma da reatncia da armadura e da auto-indutncia das bobinas), e com a resistncia AR . A nica diferena entre as trs fases constituda pelos ngulos de

    120 de defasamento de tenso e correntes. As trs fases podem ser ligadas em Y ou em , conforme indicado na figura 1.9.

    Se as fases se conectam em Y, a tenso nos terminais TV e a tenso de fase V

    cumprem a relao:

    VVT 3= 1.16

    Se as fases se conectam em , ento:

    VVT = 1.17

    O fato de que as trs fases do gerador sncrono so idnticas, exceto pelo ngulo de fase, da lugar a utilizao do circuito equivalente pro fase. A figura 1.9 apresenta este circuito. No entanto, um fato importante deve ser lembrado quando se utiliza o circuito equivalente por fase: As trs fases tm tenses iguais e correntes iguais somente quando a carga do gerador balanceada. Se as cargas no so balanceadas exigido cada vez mais, sofisticadas tcnicas analticas que esto alm do escopo do presente texto.

    Figura 1.9. Circuito equivalente do gerador conectado em estrela (Y) e em delta ()

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    17

    Figura 1.10. Circuito equivalente por fase do gerador sncrono.

    1.7. Diagrama Fasorial do gerador sncrono.

    Posto que as tenses do gerador sncrono so alternadas geralmente se apresentam por fasores. Como os fasores tm amplitude e ngulo, as relaes entre elas devem ser expressas em duas dimenses. Quando as tenses presentes em uma fase ( AE , V , SA XjI , AA RI ) e a corrente de fase AI so descritas no grfico de maneira que sejam evidentes as relaes entre eles, se tem o diagrama fasorial.

    Por exemplo, a figura 1.11 apresenta tais relaes quando o gerador alimenta uma carga de fator de potncia unitrio (uma carga puramente resistiva). Segundo a equao 1.15, a tenso total AE difere da tenso terminal de fase V nas quedas de

    tenso resistivas e indutivas. Todas as tenses e correntes esto referenciadas com

    V , na qual se torna arbitrariamente com um ngulo de 0.

    Este diagrama fasorial pode ser comparado com os diagramas fasoriais do gerador funcionando com fatores de potncia em atraso ou em adiantadas, as quais se apresentam na figura 1.16. Nota-se que para uma tenso de fase e uma corrente de

    armadura especificados, se requer maior tenso gerada AE para cargas atrasadas e para cargas adiantadas. Por conseqncia, com cargas indutivas se necessita prover maior corrente de campos e pretender obter a mesma tenso nos terminais, como:

    KEA = 1.18

    E deve ser constante para conservar a freqncia constante. Alternativamente, pra uma certa amplitude de corrente de campo e de carga, a

    tenso em terminais menor com cargas atrasadas e maior para cargas adiantadas.

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    18

    Figura 1.15. Diagrama fasorial do gerador sincrono com fator de potencia unitario.

    Figura 1.16. Diagrama fasorial do gerador sncrono com fatores de potncia atrasado (a) e adiantado (b)

    Em mquinas sncronas reais, a reatncia sncrona muito maior que as

    resistncias do enrolamento AR , de modo que esta ltima muitas vezes negligenciada no estudo qualitativo das variaes de tenso. Contudo, para resultados

    numricos exatos dever levar em conta AR .

    1.8. Torque e potncia em geradores sncronos

    Um gerador sncrono uma mquina sncrona utilizada como gerador, que converte potncia mecnica em potncia eltrica trifsica. A fonte de potncia

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    19

    mecnica, pode ser um motor diesel, uma turbina de vapor, uma turbina hidrulica ou dispositivo similar. Qualquer que seja a fonte, deve ter a propriedade de manter quase constante a velocidade a qualquer carga, posto que de outra forma a freqncia do sistema seria errada.

    Nem toda a potncia mecnica que entra no gerador sncrono sai da mquina como potncia eltrica. A diferena entre as potncias na entrada e sada do gerador corresponde as perdas da mquina. A figura 1.17 apresenta o diagrama de fluxo de potncia do gerador sncrono. A potncia mecnica na entrada a potncia no eixo do gerador mapentP = , enquanto que a potncia mecnica convertida em potncia

    eltrica se expressa por:

    mindconvP = 1.19

    cos3 AAconv IEP = 1.20

    Figura 1.17. Diagrama de fluxo de potncia do gerador sncrono

    Sendo o ngulo entre AE e AI . A diferena entre a potncia que entra no gerador e a potncia transformada por ele mesmo corresponde as perdas mecnicas e as perdas no ncleo da mquina. A potncia real que sai do gerador sncrono pode ser expressas em valores de linha como:

    cos3 = LTsai IVP 1.21

    E o valor de fase por:

    cos3 = Asai IVP 1.22

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    20

    Em valores de linha, a potncia reativa de sada corresponde a expresso:

    senIVQ LTsai = 3 1.23

    E o valor de fase por:

    senIVQ Asai = 3 1.24

    Se desprezar a resistncia AR de armadura (dado que AS RX >> ), pode se encontrado um equao muito til para avaliar a potncia que sai do gerador. Para derivar a equao, observa-se o diagrama fasorial da figura 1.18, na qual corresponde ao diagrama fasorial simplificado do gerador desconsiderando a resistncia do estator.

    S

    AA X

    senEI

    =cos 1.25

    E substitudo na equao 3.32

    S

    A

    XsenEV

    P3

    =

    1.26

    Como na equao 1.26 foram desprezadas as resistncias, significa que no gerador no h perdas eltricas, e a equao corresponde simultaneamente a

    convP e a

    saiP .

    Figura 1.18. Diagrama fasorial simplificado.

    A equao 1.26 indica que a potncia produzida por um gerador sncrono depende do ngulo entre V e AE . O ngulo conhecido como ngulo do torque da

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    21

    mquina. Nota-se tambm que a potncia mxima que pode fornecer o gerador, corresponde a 90= , 1=sen e

    S

    A

    XEV

    P 3

    max =

    1.27

    A potncia mxima expressada por esta equao corresponde ao limite de estabilidade esttica do gerador. Normalmente, os geradores reais nunca chegam a aproximar deste limite, sendo ngulos tpicos de torque de 15 e 20 a plena carga.

    Observam-se novamente as equaes 1.22, 1.24 e 1.26: se tomar constante V , a

    potncia real entregue diretamente proporcional aos valores cosAI e senEA , e a

    potncia reativa diretamente proporcional a cosAI . Estes fatos so teis para desenhar o diagrama fasorial do gerador sncrono com carga varivel.

    O torque induzido no gerador pode ser expresso como:

    SRind BkB = 1.28

    Como

    netRind BkB = 1.29

    A equao 1.29 corresponde a:

    senBkB netRind = 1.30

    Sendo o ngulo entre o campo magntico do rotor e do campo magntico resultante ( chamado ngulo do torque). Como RB induz a tenso AE , e netB induz a tenso V , o ngulo entre AE e V o mesmo ngulo que existe entre RB e netB .

    Pode-se encontrar uma expresso alternativa para o torque induzido no gerador sncrono, a partir da equao 1.26; como mindconP = , o torque pode ser expresso

    como:

    Sm

    Aind X

    senEV

    3=

    1.31

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    2 . Motores de Induo:

    2.1. Introduo:

    As mquinas eltricas podem ser classificadas em dois grupos: a) geradores, que transformam energia mecnica oriunda de uma fonte externa (como a energia potencial de uma queda dagua ou a energia cintica dos ventos) em energia eltrica (tenso);

    b) motores, que produzem energia mecnica (rotao de um eixo) quando alimentados por uma tenso (energia eltrica), como se v na Figura 2.1.

    Figura 2.1 Fluxo de energia em motores eltricos.

    V-se, ento, que geradores e motores s se diferenciam quanto ao sentido de

    transformao da energia, possuindo ambos a mesma caracteristica bsica, formada por

    um elemento fixo, chamado estator, e outro mvel, capaz de girar (o rotor). Nesses elementos so fixados enrolamentos onde a corrente circula: um desses enrolamentos capaz de gerar os campos magnticos necessrios ao funcionamento da mquina e

    chamado enrolamento de campo; o outro chamado enrolamento de armadura (ou induzido, no caso de geradores). Em algumas mquinas, a armadura est no estator e o enrolamento de campo no

    rotor; em outras ocorre o inverso. O tipo de corrente (CC ou CA) que circula nesses enrolamentos estabelece qual o tipo de mquina. A Figura 2.2 mostra os diversos tipos de mquinas disponveis; dentre todas

    elas, destacam-se os motores assncronos (ou de induo), utilizado na maior parte dos equipamentos que requerem acionamento eltrico. Por sua importncia, resultado de sua

    confiabilidade, baixo custo e versatilidade.

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    Aproximadamente 40% de toda a energia eltrica consumida no Brasil usada

    para o acionamento de motores eltricos, sendo que no setor industrial cerca de 50% da energia consumida deve-se a este tipo de mquina eltrica. H estimativas de que exista

    grande nmero de instalaes industriais no Brasil onde mais de 80% do consumo deva-

    se a motores eltricos.

    Figura 2.2 - A arvore das maquinas eletricas

    2.2. Construo de um motor de induo:

    Partes Construtivas Principais da Mquina de Induo 2.2.1. Carcaa a estrutura que suporta as demais tais como tampas, caixa de ligao, etc... Em geral feita de ferro fundido e dotada de aletas para melhorar a capacidade de dissipao de

    calor.

    2.2.2 Estator formado de um ncleo de chapas magnticas (tambm chamado de pacote), o qual possui ranhuras axiais para alojar o enrolamento do estator. O uso de chapas magnticas justificado pela reduo de perdas e melhora do rendimento. O uso de ranhuras alm

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    de diminuir o entreferro efetivo e a corrente de magnetizao, tambm um meio

    bastante eficiente de transmisso do calor para o exterior. Existem mquinas de CA (em geral mquinas sncronas) em que no existe ranhuras, sendo que a superfcie interna do rotor lisa, conhecidas como slotless machine. Trata-se no entanto de mquinas de uso

    restrito, sendo a configurao com ranhuras a mais comum no caso de mquinas

    eltricas. O estator tambm aloja as bobinas do enrolamento estatrico que pode ser tanto trifsico como monofsico. Entre as chapas e as bobinas do enrolamento existe

    elementos de isolao, cuja funo evitar colocar a carcaa e o pacote de chapas sob tenso.

    No estator se situa o enrolamento de campo, que pode ser mono ou trifsico. A maneira

    como esse enrolamento construdo determina o nmero de plos do motor, entre

    outras caractersticas operacionais. Suas pontas (terminais) so estendidas at uma caixa de terminais, onde pode ser feita a conexo com a rede eltrica de alimentao.

    Figura 2.3 Enrolamento de campo de um motor de induo: (a) execuo dos enrolamentos; (b) ncleo com enrolamento completo.

    2.2.3 Rotor

    igualmente composto de um ncleo de chapas magnticas, tambm dotadas de ranhuras axiais, onde o enrolamento do rotor alojado. Os enrolamento so de dois tipos:

    enrolamento em curto-circuito (rotor em gaiola de esquilo, rotor em curtocircuito), formado de barras de alumnio conectadas por anel em ambas as extremidades do

    pacote de chapas. Este enrolamento no acessvel, ou seja no existe nenhum terminal acessvel que permita acess-lo. A gaiola injetada sob alta presso e temperatura no havendo isolao entre as barras e o pacote de chapas. Os anis nas extremidades axiais tem tambm a funo de garantir uma rigidez mecnica ao pacote de chapas. A forma

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    das ranhuras do rotor influencia o desempenho do motor, especialmente a curva de

    torque.

    enrolamento de bobinas (rotor bobinado) feitas em geral de cobre. Trata-se de um enrolamento semelhante ao enrolamento do estator, em geral trifsico. Os seus terminais

    so conectados a anis coletores e escovas, os quais podem ser acessados externamente.

    Este tipo de enrolamento usado quando se deseja um controle das caractersticas de torque e velocidade da mquina. menos freqente que o enrolamento em gaiola, uma vez que mais caro e menos robusto. A escolha de um motor com rotor bobinado tambm pode ser requerida devida ao processo de partida do motor, uma vez que este

    tipo de motor pode fornecer um torque mais elevado na partida.

    Figura 2.4 Enrolamento de armadura de um motor de induo: (a) rotor gaiola; (b) rotor montado (corte).

    A Figura 2.5 mostra a estrutura de motor de induo, que compreende.

    (a)

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    (b) Figura 2.5. Estrutura de um motor de induo fechado

    O motor assncrono constitudo basicamente pelos seguintes elementos: um circuito magntico esttico, constitudo por chapas ferromagnticas empilhadas e

    isoladas entre si, ao qual se d o nome de estator; por bobinas localizadas em cavidades

    abertas no estator e alimentadas pela rede de corrente alternada; por um rotor

    constitudo por um ncleo ferromagntico, tambm laminado, sobre o qual se encontra

    um enrolamento ou um conjunto de condutores paralelos, nos quais so induzidas correntes provocadas pela corrente alternada das bobinas do estator. O rotor apoiado num veio, que por sua vez transmite carga a energia mecnica produzida. O entreferro

    (distncia entre o rotor e o estator) bastante reduzido, de forma a reduzir a corrente em vazio e, portanto as perdas, mas tambm para aumentar o fator de potncia em vazio.

    Como exemplo apresentamos a "projeo" dos diversos elementos o motor assncrono de rotor em gaiola de esquilo

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    Figura 2.6. "Projeo" dos diversos elementos o motor assncrono de rotor em gaiola de esquilo

    2.3. Principio de funcionamento:

    Na regio em torno de um m acontecem alguns fenmenos especiais, como a

    atrao de pedacinhos de ferro ou o desvio da agulha de uma bssola. Diz-se que nesta regio existe um campo magntico, o qual pode ser representado por linhas de induo

    (figura 2.7a). Tambm ao redor de um condutor percorrido por corrente eltrica existe um campo magntico, que pode ser intensificado se este condutor for enrolado,

    formando uma bobina ou enrolamento (Figura 2.7b). Nesses casos, a intensidade do campo magntico diretamente proporcional corrente.

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    Figura 2.7. Campo magntico: (a) de um m; (b) de um enrolamento (bobina) percorrido por corrente.

    Campos magnticos so mensurados atravs de uma grandeza chamada induo magntica (simbolizada pela letra B), cuja unidade no SI o Tesla (T). O valor de B maior nas regies onde as linhas esto mais concentradas.

    Denomina-se fluxo magntico (smbolo ) ao nmero de linhas de induo que atravessa a superfcie delimitada por um condutor (uma espira, por exemplo). Esta grandeza medida em Webbers (Wb), no SI. Em 1831, Michael Faraday descobriu que quando o fluxo magntico em um

    enrolamento varia com o tempo, uma tenso u induzida nos terminais da mesmo; o

    valor desta tenso diretamente proporcional rapidez com que o fluxo varia. Ento, a

    Lei de Faraday (ou Lei da Induo Eletromagntica) pode ser expressa por

    (1)

    Onde: N = nmero de espiras do enrolamento d/dt = velocidade de variao do fluxo magntico

    Se os plos de um m forem postos a girar ao redor de uma espira, como

    representado na Figura 2.8, o fluxo nesta varia com o tempo, induzindo uma tenso

    entre seus terminais; se estes formarem um percurso fechado, haver neles a circulao

    de uma corrente induzida i.

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    Figura 2.8. Ao de motor

    No estudo do Eletromagnetismo, aprende-se que se um condutor estiver imerso

    em um campo magntico e for percorrido por corrente eltrica, surge uma fora de

    interao dada por:

    (2)

    Onde: F = fora de interao B = valor da induo magntica l = comprimento dos lados da espira i = intensidade da corrente no condutor

    esta fora que produz um conjugado nos lados da espira, fazendo-a girar (ao de motor). A Figura 2.9 mostra os campos magnticos formados pela alimentao trifsica em um motor, no qual os enrolamentos de campo esto localizados no estator. O campo

    magntico de cada fase representado por um vetor e a soma vetorial dos mesmos d o campo resultante. Observa-se que o efeito o de um m girando ao redor do rotor,

    produzindo a ao de motor, tal como descrita no pargrafo anterior. A velocidade com

    que esse campo girante opera chamada velocidade sncrona (ns), dada por:

    (3)

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    Figura 2.9. Formao de campo girante num motor trifsico

    O nmero de plos do motor obtido atravs da forma de execuo dos

    enrolamentos de campo; este nmero sempre inteiro e par. Assim, pode-se construir

    motores com qualquer nmero de plos, embora no comrcio estejam disponveis apenas motores de 2, 4, 6 ou 8 plos. A velocidade de um motor de induo sempre ser menor que a sncrona1, caso

    contrrio no se conseguiria a variao de fluxo necessria para induzir corrente no

    enrolamento de armadura. Denomina-se escorregamento (s) relao.

    (4)

    Onde: ns = velocidade sncrona (em rpm) n = velocidade do motor (em rpm)

    2.4. Valores Nominais Os principais valores que caracterizam o motor de induo so discutidos no que segue.

    O seu correto entendimento de fundamental importncia tanto na especificao de motores como para fins de substituio do mesmo. No que segue ser assumido que os

    valores nominais se referem ao regime de funcionamento como motor.

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    2.4.1 Potncia Nominal

    Um motor eltrico recebe potncia da rede eltrica (potncia de entrada, Pe) e a transforma em potncia mecnica (potncia na sada, Ps) para o acionamento de uma carga acoplada ao eixo (Figura 2.10). A diferena entre as perdas na entrada e na sada constitui-se na perda do motor, e pode ser relacionada por seu rendimento (), dado por:

    Figura 2.10. Fluxo da potncia em um motor

    A potncia nominal de um motor a mxima potncia que a mquina capaz de

    disponibilizar continuamente em seu eixo quando alimentada com tenso e freqncia

    nominais. a potncia na sada do motor e, sendo do tipo mecnico, normalmente expressa em cv ou hp. Os motores de induo abrangem uma ampla faixa de potncia,

    tipicamente de at 500 cv. interessante lembrar que nem sempre um motor estar operando com potncia nominal. O percentual de plena carga expressa o quanto dessa potncia nominal est

    sendo utilizada pelo motor, isto :

    Onde: Pu = potncia que est sendo usada (cv, hp ou W) Pn = potncia nominal do motor (cv, hp ou W).

    O conhecimento de importante porque tanto o rendimento () como o fator de potncia (cos ) variam com esta grandeza: os fabricantes de motores costumam forner estes valores para 3 situaes de percentual de plena carga (50%, 75% e 100%),

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    Chama-se fator de servio (FS) ao fator que, aplicado potncia nominal, indica a carga permissvel que pode ser aplicada continuamente ao motor, sob condies

    especificadas3. Este valor est na faixa de 1,0 a 1,35 e, de maneira geral, pode-se dizer que motores menores tm maior FS.

    2.4.2 Freqncia Nominal a freqncia da rede de alimentao do motor, expressa em Hz, no Brasil a freqncia padronizada de 60 Hz. Deve-se salientar que possvel utilizar-se um motor de 50 Hz na freqncia de 60 Hz, contudo as caractersticas de partida e de funcionamento sero alteradas, havendo em geral uma alterao na potncia nominal.

    Quando isto for necessrio aconselhvel uma consulta ao catlogo do fabricante Os motores so projetados para trabalhar com uma determinada freqncia, referente rede de alimentao, admitida uma variao mxima de 5% (NBR 7094/96). No Brasil, a freqncia padronizada 60Hz; entretanto, existem muitos equipamentos importados de pases onde a freqncia 50Hz.

    2.4.3 Velocidade Nominal

    aquela desenvolvida pelo motor quando utilizando sua potncia nominal, alimentado por tenso e freqncia nominais. No deve ser confundida com a

    velocidade sncrona (ns) , dada pela Equao 5:

    (5)

    J se viu que a velocidade de um motor sempre ser menor que a sncrona; a

    diferena entre a velocidade nominal e a sncrona dada pelo escorregamento nominal, conforme Equao 6. Para a maioria dos tipos de motores de induo, este escorregamento est na faixa de 3-5%.

    (6)

    2.4.4 Tenso Nominal

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    33

    a tenso de trabalho do motor em condies normais, no deve ser excedida sob perodos prolongados de tempo sob risco de avariar o motor; a tenso de projeto do motor. Pela norma brasileira todo o motor deve ser capaz de funcionar

    satisfatoriamente quando alimentado tanto com tenso 10% abaixo como 10% acima da

    tenso nominal, desde que a freqncia seja a nominal. Caso a freqncia varie simultaneamente com a tenso, a variao da tenso deve ser reduzida

    proporcionalmente, de modo que a soma da variao de ambas no ultrapasse 10%. Por

    exemplo, se a freqncia variar 2% a tenso s poder variar de 8%. Os motores so em geral fabricados para operao numa temperatura ambiente mxima de 40 graus

    centgrados e uma altitude mxima de 1000 acima do nvel do mar. Fora destas

    condies existem alteraes nas caractersticas nominais, especialmente a potncia

    nominal que ser reduzida.

    Os motores trifsicos sempre so ligados tenso de linha da rede eltrica. Os

    valores de alimentao mais comuns so 220, 380, 440, 660 e 760V. Esses motores podem ser constitudos por 1 ou 2 grupos de enrolamentos

    trifsicos. No primeiro caso, como so 3 enrolamentos, cada qual com um incio e um

    fim, haver 6 terminais disponveis (motor de 6 pontas); no outro caso, um dos grupos pode ou no estar conectado internamente, configurando motores de 9 ou 12 pontas. A identificao dos terminais no padronizada: alguns fabricantes usam nmeros,

    enquanto outros usam letras. Neste capitulo, usarse- a identificao de terminais mostrada na Figura 2.11.

    Figura 2.11. Identificao de terminais de motores trifsicos: (a) de 6 pontas; (b) de 9 pontas, ligao em Y; (c) de 12 pontas.

    a) Motor de 6 pontas

    So fabricados para operar com 2 tenses relacionadas por 3 , jusualmente 220-380 V ou 380-660 V. Na tenso mais baixa sero ligados em tringulo e na mais alta em estrela (Figura 2.12)

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    Figura 2.12. Motor de 6 pontas, tenso nominal 220/380V: (a) conexo a rede 220/127 V (b) conexo a rede de 380/220 V.

    b) Motor de 9 pontas

    Podem ser ligados em tenses relacionadas por 2, como 220-440 V ou 230-460 V. Na tenso mais baixa os enrolamentos so ligados em paralelo (em Y ou , dependendo do tipo do motor) e na tenso mais alta so conectados em srie, como se mostra na Figura 2.13.

    Figura 2.13. Motor de 9 pontas, tenso nominal 220-440V: (a) conexo tenso mais baixa, ligao Y paralelo; (b) conexo tenso mais alta, ligao Y srie.

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    c) Motor de 12 pontas

    Havendo 12 terminais disponveis, possvel a ligao em 4 tenses diferentes,

    usualmente 220-380-440-760 V. A configurao dos enrolamentos , respectivamente, paralelo, Y paralelo, srie e Y srie, como mostra a Figura 2.14.

    Figura 2.14. Motor de 12 pontas, tenso nominal 220-380-440-760V: (a) conexo a rede de 220/127V, ligao paralelo; (b) conexo a rede de 380/220V, ligao Y paralelo; (c) conexo a rede de 440/254V, ligao srie; (d) conexo tenso mais alta, ligao

    srie .

    Para inverter o sentido de rotao de um motor trifsico, basta que se troquem

    duas fases da alimentao.

    2.4.5. Corrente Nominal a corrente que o motor solicita da rede sob tenso, freqncia e potncia nominais. O valor da corrente depende do rendimento e do fator de potncia do motor

    sendo dado pela seguinte relao:

    (7)

    (8)

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    Pm: Potncia mecnica fornecida no eixo, potncia de projeto, indicada no catlogo do fabricante e na placa do motor (cv, HP ou watts). Caso a potncia seja indicada em cv deve-se convert-la usando-se a relao: 1 cv = 736 watts.

    : Rendimento em %

    cos(): Fator de potncia nominal.

    2.4.6 Corrente de Partida Na partida dos motores de induo solicitada uma corrente muitas vezes maior

    que a nominal. medida que o motor acelerada, a corrente vai diminuindo at atingir valor prximo ao de regime. A corrente de partida relacionada corrente nominal (In) atravs dos valores de Ip/In. Em certos motores, a corrente de partida dada por uma

    letra cdigo (COD), estabelecida pela relao .

    (9)

    Dada em kVA/cv. Os valores das letras cdigo so dados na Tabela 1.

    Tabela 1. Cdigo de partida de motores de induo

    Alguns problemas decorrentes desta elevada corrente de partida so:

    queda de tenso na rede de alimentao; aumento da bitola dos condutores de alimentao e necessidade de transformadores de maior potncia.

    As concessionrias de energia eltrica limitam a potncia nominal de motores

    para os quais pode ser dada a partida direta: no caso da CEEE (RS), exigido algum dispositivo que reduza a corrente de partida de motores com potncia superior a 5cv (alimentao em 220V) e 7,5cv (alimentao em 380V). Os principais dispositivos de reduo da corrente de partida so:

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    chave estrela-tringulo, para motores de 6 ou 12 pontas; chave srie paralelo, para motores de 9 ou 12 pontas; chave compensadora, para qualquer tipo de motor;

    soft-starter, que tambm pode ser utilizada em qualquer motor;

    insero de resistncias ou reatncias de partida.

    2.4.7. Escorregamento Nominal o escorregamento para a condio de plena carga do motor, correspondendo ao torque nominal.

    2.4.8. Torque Nominal o torque fornecido pelo motor no seu eixo sob tenso e corrente nominais. Alm do torque nominal tambm so importantes o torque mximo e o torque de

    partida. O conjugado mximo exige correntes superiores corrente nominal e por isso no pode ser fornecido continuamente. Deve-se salientar que todo motor de induo possui capacidade de fornecer um torque acima do nominal por breves perodos de

    tempo.

    2.4.9. Velocidade nominal a velocidade (rpm) do motor funcionando potncia nominal, sob tenso e freqncia nominais. Conforme visto anteriormente, a velocidade mecnica depende do

    escorregamento, do nmero de plos e da freqncia da rede de alimentao. A

    velocidade do motor de induo varia muito pouco entre a condio de vazio e plena

    carga, cerca de 10%. Desta forma, o motor de induo alimentado a partir da rede da

    concessionria no muito adequado onde se exige velocidade varivel. No entanto,

    quando alimentado por meio de um conversor esttico, a variao de velocidade possvel numa faixa bastante ampla.

    2.4.10. Rendimento nominal Depende do projeto do motor, variando com a carga no eixo do motor. Representa a relao em percentual entre a potncia eltrica fornecida pela rede e a

    potncia mecnica fornecida no eixo.

    (10)

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    - rendimento em percentual

    Pm - potncia mecnica (til) no eixo (Watt) Pe - potncia eltrica de entrada (Watt) Pp - somatrio das perdas (Watt).

    A curva tpica mostra que o motor obtm o maior rendimento dentro da faixa de

    operao que vai de 75% a 100% da carga nominal. O mesmo vale para o fator de potncia. Desta forma deve-se evitar, sempre que possvel, deixar o motor funcionando

    sob carga muito inferior sua potncia nominal, uma vez que isto acarreta um baixo

    rendimento e um baixo fator de potncia, ambos indesejados, uma vez que significa custos operacionais e de aquisio do motor maiores que o necessrio. Alm disso, um

    motor com baixo fator de potncia contribui para que o fator de potncia global da

    instalao seja baixo, eventualmente acarretando multas e/ou operao ineficiente da instalao.

    O rendimento mximo que cada motor apresenta depende dos materiais

    utilizados na sua fabricao e das dimenses do mesmo. Em geral, o rendimento

    aumenta com as dimenses e a potncia do motor, chegando a valores em torno de 98% para grandes motores (acima de 500 CV). Motores monofsicos de baixa potncia apresentam rendimentos baixos, podendo chegar a 50%. Existem atualmente motores com rendimento acima do normal, chamados de motores de alto rendimento, que so

    mais caros que os normais. A economia de energia proporcionada permite que o custo

    adicional retorne num tempo muito menor que a sua vida til. O seu uso requer via de

    regra um estudo tcnico-econmico.

    2.4.11. Fator de Servio O fator de servio representa uma reserva de potncia que a motor possui e que

    pode ser usada em regime contnuo (este tipo de regime tambm chamado de regime S1, de acordo com a norma). A potncia que pode ser obtida do motor assim a potncia nominal (indicada na placa) multiplicada pelo fator de servio. O fator de servio no deve ser confundido com a sobrecarga momentnea do

    motor, a qual vale por curtos perodos de tempo. Uma indicao tpica de sobrecarga 60% da potncia nominal por 15 segundos. Mesmo motores com fator de servio 1.0 possuem uma determinada capacidade de sobrecarga por tempo limitado.

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    2.5. Conexes do Motor Trifsico A grande maioria dos motores trifsicos so fornecidos para operao em pelo

    menos duas tenses diferentes, o que os torna aptos a operarem em dois sistemas com

    tenses diferentes. A escolha de uma ou outra ligao feita a partir da tenso

    disponvel no local onde o motor dever operar, sendo que suas caractersticas no se

    alteram devido reconexo. A adaptao da tenso do motor da rede feita por meio

    da reconexo dos terminais. Os principais tipos de ligao dos terminais so: ligao

    srie-paralela, ligao estrela-tringulo e tripla tenso nominal.

    2.5.1. Ligao Srie-Paralela Esta conexo permite que o motor seja ligado em dois nveis de tenso, sendo que uma o dobro da outra. O enrolamento do motor dividido em duas partes; ao se

    ligar as duas partes em srie, em cada uma delas ser aplicada metade da tenso de fase

    do motor, no caso considerado 127 Volts. Nesta conexo o motor poder ser ligado a uma rede de 440 Volts entre fases (254 entre fase e neutro). Ao se ligar em paralelo as duas bobinas de fase, o motor poder ser ligado numa

    rede de 220 Volts entre fases. A tenso aplicada em cada uma das bobinas em paralelo

    127 Volts.

    Ressalta-se que em ambos os casos, a tenso em cada uma das seis bobinas

    127 volts. Esta a tenso nominal de projeto de cada uma das sees do enrolamento de fase, no devendo portanto ser ultrapassada. Nesta conexo o motor deve ser dotado de

    9 terminais acessveis na caixa de ligao.

    2.5.2 Ligao Estrela-Tringulo Nesta conexo ambos os terminais dos enrolamentos de fase so acessveis na

    caixa de ligao, sendo assim possvel a ligao da mquina tanto em estrela quanto em

    tringulo. A escolha de uma ou de outra ligao depende da tenso da rede onde o

    motor ser ligado. A relao entre a tenso mais alta e a tenso mais baixa de 3. Caso

    a tenso da rede seja 380 Volts deve-se ligar o motor em estrela; ao contrrio, caso a rede seja de 220 Volts, deve-se lig-lo em tringulo. Desta forma, fica assegurado que a tenso em cada uma das fases seja de 220 volts. Caso o motor for conectado em tringulo e ligado numa rede de 380 volts haver um sobreaquecimento do motor

    causado pela corrente excessiva, decorrente da tenso ser maior que a nominal.

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    Nesta condio o motor poder vir a ser danificado. Por outro lado, ligando-se o motor em estrela e conectando-o a uma rede de 220 volts, haver uma tenso menor que a nominal aplicada em cada fase. Nesta condio, caso o motor consiga partir e atingir a rotao nominal, a corrente ser menor que a nominal e motor no conseguir desenvolver a sua potncia nominal. Tambm poder ocorrer que o motor no consiga partir e atingir a velocidade nominal, ficando bloqueado e aumentando a corrente que nele circula. Resumindo, nenhuma destas condies aconselhvel para a operao do motor e deve em termos prticos ser evitada.

    2.5.3 Tripla Tenso Nominal Fazendo-se uma combinao dos dois tipos de ligao anteriores obtm-se 4

    modos possveis para a conexo da mquina. Neste tipo de motor o enrolamento

    dividido em duas partes que podem ser ligadas em srie ou em paralelo. Como todos os

    12 terminais so acessveis na caixa de ligao, pode-se ligar o motor tanto em estrela

    como em tringulo. Em geral, apenas 3 das 4 combinaes possveis so utilizadas sendo a quarta apenas uma tenso de referncia, conforme ilustrado na figura 6: ligao estrela paralela (380 Volts, figura 6a); ligao tringulo paralela (220 Volts, tenso mais baixa, figura 6b); ligao tringulo srie (440 Volts, figura 6c). A quarta ligao no exemplo dado ligao estrela srie, o qual resultaria uma

    tenso de 760 Volts, no sendo na prtica utilizada por no existir redes de baixa tenso com valor acima de 600 Volts. Esta tenso serve apenas para indicar a possibilidade de ligao em entrla-srie e para fins de partida do motor.

    2.6. Motores Trifsicos.

    Caractersticas Nominais

    Quando comparados com os motores monofsicos de mesma potncia e velocidade, os trifsicos s apresentam vantagens:

    so menos volumosos e tm menor peso (em mdia 4 vezes); tm preo menor;

    podem ser encontrados em uma ampla faixa de potncia (de a 500 cv);

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    no necessitam de dispositivo de partida, o que diminui seu custo e a

    necessidade de manuteno;

    apresentam rendimento maior e fator de potncia mais elevado, o que se reflete

    em menor consumo (em mdia 20% menos) O nico ponto desfavorvel que os motores trifsicos necessitam de rede

    trifsica para a alimentao, o que nem sempre est disponvel nas instalaes. As

    principais caractersticas dos motores de induo so indicadas na placa de

    identificao. As principais informaes obtidas nesta placa so apresentadas a seguir.

    2.7. Motor Monofsico de Induo Conforme foi visto, o motor trifsico possui 3 enrolamentos independentes que

    podem ser conectados de diversas maneiras (srie, paralelo, estrela tringulo, etc..). O motor monofsico, ao contrrio, possui em geral apenas um enrolamento principal (ou de trabalho) no estator, o qual ligado a uma rede monofsica. Ao ser ligado a uma rede de tenso alternada senoidal, circula no mesmo uma corrente igualmente senoidal. O campo criado por esta corrente possui uma distribuio espacial no entreferro muito

    prxima de uma senide, cujo valor instantneo depende da corrente instantnea do enrolamento. O campo criado assim um campo do tipo pulsante, o qual induz uma

    tenso no enrolamento do rotor. Imaginado-se que o rotor esteja parado, a fora de interao dos campos criados pelo estator e pelo rotor faz surgir um torque que atua

    com igual intensidade nos dois sentidos de rotao do motor. Como resultado o motor no apresenta conjugado de partida, e assim no consegue, por ele mesmo, acelerar e atingir a rotao nominal.

    Desta forma necessrio dotar o motor monofsico de um dispositivo auxiliar

    de partida, a fim de que o mesmo possa ser utilizado. Os dispositivos de auxlio atuam

    basicamente no sentido de criar um desequilbrio no campo do estator. Uma vez que o

    motor comea a girar observa-se que o torque fornecido pelo motor no sentido de rotao maior que o torque exercido no sentido contrrio, ou seja o motor passa a fornecer um torque acelerante.

    A forma mais usual de partida o emprego de um enrolamento auxiliar, o qual pode atuar apenas na partida ou ainda ser conectado para funcionamento permanente.

    Os tipos mais comuns de motores monofsicos com enrolamento auxiliar so os

    seguintes:

    motor com partida a resistncia e chave centrfuga;

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    motor com partida a capacitor e chave centrfuga;

    motor com capacitor permanente;

    motor com duplo capacitor.

    Motores monofsicos so em geral maiores e possuem rendimentos menores que

    motores trifsicos de mesma potncia.

    2.8. Perdas As perdas representam a parcela da potncia que o motor consome durante o seu

    funcionamento. Por outro lado, o consumo de energia do motor est diretamente

    relacionado com o valor das perdas. Existe uma parcela das perdas que variam com a

    carga e uma parcela que fixa. As principais perdas so descritas e discutidas no que

    segue:

    a)- Perda sob Carga (Perdas Joule):

    So as perdas que ocorrem nos enrolamentos do estator e do rotor devido ao

    efeito Joule. Elas existem sempre que o motor estiver conectado rede. Deve-se

    salientar que esta parcela de perdas depende da temperatura de trabalho dos

    enrolamentos, uma vez que as resistncias tambm dependem da temperatura. Elas so

    dadas pela seguinte expresso:

    Perdas Joule do Estator:

    R - Resistncia de Fase do Estator

    Perdas Joule no Rotor

    Ir - corrente do rotor R - resistncia do rotor

    Conforme pode ser visto pelas frmulas, quanto maior o volume de material

    condutor (cobre e alumnio) menor ser esta parcela de perdas. A quantidade de material condutor determinada pelo custo e pelo espao disponvel para o mesmo.

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    b)- Perdas Magnticas (Perdas no Ferro)

    Esta parcela ocorre em todas as partes ferromagnticas que so atravessadas por

    fluxo magntico, tambm chamadas de partes ativas. Do ponto de vista operacional elas

    dependem basicamente da freqncia e do nvel de tenso aplicados. Do ponto de vista

    construtivo e de projeto elas dependem tambm da freqncia, da qualidade das chapas (expressas em perdas em W/kg), da espessura das chapas, percentual de silcio, nvel de induo magntica e dimenses geomtricas (volume) e do tratamento que elas sofrem (ou no) durante o processo de fabricao. Elas so divididas em duas parcelas: perdas por correntes induzidas (tambm chamadas de correntes de Foucault ou correntes parasitas) e perdas por histerese. Estas parcelas so em geral expressas em watts por unidades de volume dadas aproximadamente pelas seguintes expresses:

    Perdas por Correntes Induzidas em W

    - fator que depende da resistividade da chapa m B - induo mxima nas chapas (Tesla) f - freqncia d - espessura das chapas V- volume das chapas

    Perdas por Histerese em W:

    , x - fatores que depende do tipo de chapa (valor tpico x=1.3)

    Perdas Magnticas Totais

    c)- Perdas Mecnicas As perdas mecnicas dependem basicamente das dimenses geomtricas da

    mquina, do tipo de rolamento, tipo de lubrificao, potncia requerida do ventilador

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    acoplado ao eixo e do atrito rotacional. Torna-se difcil estabelecer uma relao exata

    entre todas as variveis que as influenciam. Uma expresso aproximada pode no entanto

    ser estabelecida:

    d)- Perdas Adicionais

    Esta uma parcela de perdas que toma em conta efeitos secundrios sobre as

    perdas. As principais perdas de carter secundrio que esto includas nesta parcela so:

    perdas por efeito pelicular, perdas por pulsao do fluxo nos dentes, perdas devido a

    harmnicos superiores de campo, imperfeies e tolerncias construtivas (excentricidade do rotor, por exemplo) e em mquinas de alta tenso perdas por efeito corona.

    Uma vez que as perdas adicionais dependem de uma srie de fatores muito

    difcil estabelecer mesmo uma frmula aproximada. Desta forma elas so determinadas

    com sendo um percentual das perdas totais da mquina, havendo fatores que so dados

    inclusive em normas (veja-se por exemplo a NBR 7094). A norma IEC 34.2, que adotada pela maioria dos pases europeus, estabelece

    que as perdas adicionais devem ser consideradas como sendo 0.5 % da potncia do motor. As normas japonesas no consideram as perdas adicionais, ao passo que a norma NEMA e CSA determinam procedimentos para a determinao indireta das perdas

    adicionais por meio de ensaios. Outras normas estabelecem que as perdas adicionais so

    em torno de 10-15% das perdas totais sob plena carga. Como as perdas adicionais

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    influenciam o rendimento, obtm-se valores bastante diferentes quando o mesmo

    determinado segundo diferentes normas.

    2.7. Motores de Induo Monofsicos.

    Os motores monofsicos so assim chamados porque os seus enrolamentos de

    campo so ligados diretamente a uma fonte monofsica. Os motores de induo

    monofsicos so a alternativa natural aos motores de induo trifsicos, nos locais onde

    no se dispe de alimentao trifsica, como residncias, escritrios, oficinas e em

    zonas rurais. Apenas se justifica a sua utilizao para baixas potncias (1 a 2 KW). Entre os vrios tipos de motores eltricos monofsicos, os motores com rotor tipo gaiola

    destacam-se pela simplicidade de fabricao e, principalmente, pela robustez e manuteno reduzida. Por terem somente uma fase de alimentao, no possuem um

    campo girante como os motores trifsicos, mas sim um campo magntico pulsante. Isto

    impede que tenham torque de arranque, tendo em conta que no rotor se induzem campos

    magnticos alinhados com o campo do estator. Para solucionar o problema de arranque

    utilizam-se enrolamentos auxiliares, que so dimensionados e posicionados de forma a

    criar uma segunda fase fictcia, permitindo a formao do campo girante necessrio para o arranque.

    Tipos de Motores de induo monofsicos:

    Motor de Plos Sombreados;

    Motor de Fase Dividida;

    Motor de Condensador de Partida;

    Motor de Condensador Permanente; Motor com dois Condensadores.

    2.7.1. Caracterizao, comparao com Motores Trifsicos. Construtivamente, os motores monofsicos so semelhantes aos trifsicos, j estudados anteriormente, com a diferena de possurem um nico enrolamento de fase.

    Sua grande vantagem a de poderem ser ligados tenso de fase das redes eltricas,

    normalmente disponveis em residncias e pequenas propriedades rurais - ao contrrio do que sucede com as redes trifsicas. Em contrapartida, possuem o inconveniente de

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    serem incapazes de partir sem a ajuda de um circuito auxiliar, o que no ocorre com os motores trifsicos.

    Em uma comparao com motores trifsicos, os monofsicos apresentam muitas

    desvantagens:

    presentam maiores volume e peso para potncias e velocidades iguais (em mdia 4 vezes); em razo disto, seu custo tambm mais elevado que os de motores trifsicos de mesma potncia e velocidade;

    Necessitam de manuteno mais apurada devido ao circuito de partida e seus acessrios;

    Apresentam rendimento e fator de potncia menores para a mesma potncia; em funo disso apresentam maior consumo de energia (em mdia 20% a mais);

    Possuem menor conjugado de partida;

    So difceis de encontrar no comrcio para potncias mais elevadas (acima de 10cv).

    2.7.2. Partida de Motores Monofsicos.

    Motores monofsicos no podem partir sozinhos porque no conseguem formar

    o campo girante, como fazem os motores trifsicos. A Fig. 4.15 mostra a formao do campo magntico devido a uma s fase. Como se v, este campo pulsante, tendo

    sempre a mesma direo e no permitindo a induo de correntes significativas nos enrolamentos rotricos.

    Figura 2.15. Campo magntico pulsante B gerado por alimentao monofsica.

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    Porm, se de alguma forma se puder conseguir um segundo campo com

    defasagem de 90 em relao alimentao, se ter um sistema bifsico, com a conseqente formao de um campo girante capaz de promover a partida, como mostra

    a Fig. 2.16. Existem vrias maneiras de proporcionar esta defasagem. Cada uma delas corresponde a um determinado tipo de motor monofsico, como se ver na prxima

    seo.

    Figura 2.16. Campo magntico girante B formado por alimentao bifsica

    importante salientar que aps atingir certa velocidade (entre 65 - 80% de sua velocidade sncrona), o motor pode continuar trabalhando com uma s fase. Isto quer dizer que, aps acelerado, o circuito auxiliar de partida pode ser "desligado" sem que o

    motor pare.

    2.7.3. Principais Tipos de Motores de Induo Monofsicos.

    Motor de Fase Dividida

    Possui um enrolamento auxiliar espacialmente defasado de 90 em relao ao enrolamento principal. Quando atingida uma determinada rotao, este enrolamento auxiliar desconectado do circuito do motor por intermdio de uma chave centrfuga. J

    que dimensionado para atuar somente durante a partida, se no for desconectado

    acabar por queimar.

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    Na prtica, o ngulo de defasagem entre os campos nos dois enrolamentos

    (principal e auxiliar) bem menor que 90, o que resulta em conjugado de partida igual ou pouco superior ao nominal. Por isso esse tipo de motor usado para cargas de

    pequena potncia e conjugados de partida moderados (por exemplo: ventiladores, exaustores, bombas centrfugas, etc.).

    Figura 2.17. Circuito equivalente e caracterstica conjugado velocidade de um motor de fase dividida

    Motor com Capacitor de Partida

    O que diferencia este motor do de fase dividida a incluso de um capacitor em srie com a fase auxiliar, o que permite a obteno de ngulos de defasagem bem

    maiores e, consequentemente, conjugados de partida bem mais elevados (entre 200 e 350% do conjugado nominal). O circuito do enrolamento auxiliar tambm desligado atravs de chave

    centrfuga quando o motor atinge entre 75 e 80% da rotao sncrona. fabricado na faixa de potncias de 1/4 a 15 cv e usado numa grande variedade de aplicaes.

    Figura 2.18. Circuito equivalente e curva conjugado rotao de um motor com capacitor de partida.

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    Motor com Capacitor Permanente.

    Neste tipo de motor, o enrolamento auxiliar e seu capacitor em srie ficam

    permanentemente conectados, no sendo necessria a chave centrfuga. Isto bom

    porqu a ausncia de partes mveis facilita a manuteno.

    O conjugado mximo, o rendimento e o fator de potncia desses motores so melhores que os de outros tipos, aproximando-se aos valores obtidos em motores

    trifsicos. Em contrapartida, seu conjugado de partida menor que o dos motores de fase dividida (entre 50% e 100% do conjugado nominal), limitando sua utilizao a equipamentos como pequenas serras, furadeiras, condicionadores de ar e mquinas de

    escritrio. So fabricados normalmente para potncias entre 1/5 a 1,5 cv.

    Figura 2.19 - Circuito equivalente e curva conjugado rotao de um motor com capacitor permanente

    Motor com Dois Condensadores

    uma "mistura" dos 2 anteriores: possui um capacitor de partida, desligado atravs de chave centrfuga quando o motor atinge cerca de 80% de sua rotao sncrona, e um

    outro que se encontra permanente mente ligado. Com isso, possui todas as vantagens daqueles motores: alto conjugado de partida, alta eficincia e fator de potncia elevado. No entanto seu custo elevado e s fabricado para potncias superiores a 1 cv.

    Figura 2.20. Circuito equivalente e curva conjugado rotao de um motor com dois capacitores

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    Motor de Campo Distorcido Ou Motor de Plos Sombreados

    Tambm chamado de motor de plos sombreados, este motor consegue criar um

    campo girante atravs de modificaes feitas em seus plos, o que pode ser feito de

    vrias maneiras, caracterizando 3 tipos de motores:

    plos salientes "esqueleto" de enrolamentos distribudos

    Um dos mais comuns o de plos salientes (figura abaixo), onde uma parte da cada plos (entre 25% e 35%) abraada por uma espira de cobre em curto-circuito. O fluxo magntico produzido nesta espira fica atrasado em relao ao fluxo da parte no

    abraada pela mesma, resultando num campo girante que sempre se move na direo da

    parte no abraada para a parte abraada do plo.

    Figura 2.21.- Vista esquematizada e curva conjugado rotao de um motor de campo distorcido com plos salientes.

    Estes motores apresentam um nico sentido de rotao. A maneira mais prtica

    de obter-se rotao no sentido oposto mudar a posio da ponta do eixo em relao ao

    estator; outros mtodos so possveis, porm muito onerosos.

    Devido ao seu mtodo de partida, o motor mais simples, confivel e

    econmico.

    Porm, seu conjugado de partida bastante baixo (15% a 50% do Cnom) e apresenta fator de potncia e rendimento baixos. Por este motivo fabricado para

    pequenas potncias (tipicamente de alguns milsimos de cv at 1/4 cv), podendo ser usado em processos de movimentao de ar (ventiladores, exaustores, secadores de roupa e de cabelo), pequenas bombas, compressores, projetores de slides, toca-discos e outros eletrodomsticos.