Trabalho Motor de Indução Monofásico

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    1/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    Mquinas Eltricas I

    Motores de Induo Monofsicos

    Professor:Cludio de Andrade Lima - DEPEL

    Aluna:Sara Jorge e Silva - 0809535-3

    So Joo del-Rei, Fevereiro de 2014

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    2/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    2

    Sumrio

    1. Introduo .............................................................................................................................................. 3

    2. Teoria do Campo Girante ...................................................................................................................... 4

    3. Circuito Equivalente ............................................................................................................................... 9

    4. Tipos de Partida .................................................................................................................................... 11

    4.1. Motores de Fase Dividida .............................................................................................................. 11

    4.2. Motores com Partida a Capacitor ................................................................................................. 12

    4.3. Motores com Execuo a Capacitor .............................................................................................. 13

    4.4. Motores com Partida a Capacitor e Execuo a Capacitor ........................................................... 144.5. Motores de Polos Sombreados ..................................................................................................... 14

    5. Aplicaes ............................................................................................................................................. 15

    5.1. Exemplos Demonstrativos ............................................................................................................. 16

    6. Bibliografia ........................................................................................................................................... 24

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    3/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    3

    1. Introduo

    As mquinas eltricas pertencem a dois grandes grupos: as de corrente contnua e as

    de corrente alternada, como mostra a Figura abaixo. Os motores de induo monofsicos seenquadram no grupo de Motor Corrente Alternada, Monofsico, Assncrono. Os motores

    monofsicos so assim chamados porque os seus enrolamentos de campo (estator) so

    ligados diretamente a uma fonte monofsica.

    Figura 1Motor de induo monofsico

    Entre os vrios tipos de motores de induo monofsicos, os motores com rotor gaiola

    destacam-se pela simplicidade de fabricao e, principalmente, pela robustez, confiabilidade e

    manuteno reduzida, por isso sero estudados neste trabalho. So semelhantes aos motores

    polifsicos de gaiola de esquilo, exceto em relao disposio dos enrolamentos do estator,

    como mostra a Figura 2.

    No lugar da bobina concentrada, o enrolamento real do estator est distribuido em

    renhuras de modo a produzir uma distribuio espaial de f.m.m. aproximadamente senoidal.

    Figura 2. Vista esquemtica de um motor de induo monofsico

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    4/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    4

    O motor de induo monofsico um dos componentes eletromecnicos mais utilizados,devido a sua eficincia e simplicidade. Tendo em vista que a maioria das aplicaes residenciais,

    comerciais e algumas industriais exigem pouca potncia, como em ventiladores, eletrodomsticos,

    bombas de pequeno porte.

    2. Teoria do Campo GiranteO motor de induo monofsico possui um nico enrolamento no estator que produz um

    campo magntico que no girante. O campo produzido um campo magntico pulsante que se

    alterna ao longo do eixo do enrolamento.

    Figura 3. Motor de induo monofsico - rotor de gaiola.

    Quando o rotor est parado o campo do estator, ao se expandir e contrair, induz tenso e,

    conseqentemente, correntes no rotor. Os sentidos das correntes induzidas no rotor, pela fem de

    transformador, esto representados na Fig. 4(a). O campo gerado no rotor tem polaridade oposta ao

    campo do estator. A oposio dos campos determina o aparecimento de foras que atuam sobre a

    parte superior e a parte inferior do rotor, no sentido de comprimi-lo ou estic-lo. A ao das foras

    igual nas duas metades do rotor, pois elas atuam atravs do centro do rotor, o que produz um torque

    resultante nulo e o rotor permanece parado.

    O motor de induo monofsico no tem partida prpria. O campo magntico criado no

    estator pela fonte de alimentao CA permanece alinhado num sentido. Este campo magntico,

    embora estacionrio, pulsa com a onda senoidal da tenso. Este campo pulsante induz uma tenso nos

    enrolamentos do rotor, mas o campo do rotor s pode se alinhar com o campo do estator. Com estes

    dois campos em linha reta, no aparece nenhum torque.

    necessrio ento fazer o rotor girar atravs de algum dispositivo auxiliar. Uma vez atingida

    uma velocidade de aproximadamente 70% da velocidade sncrona, a interao entre os campos do

    rotor e do estator manter a rotao. O rotor continuar a aumentar a velocidade, tentando engatar

    na velocidade de sincronismo. Finalmente, ele atingir uma velocidade de equilbrio igual velocidade

    sncrona menos o escorregamento.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    5/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    5

    A Fig. 4(b) mostra o mesmo motor de induo monofsico do tipo gaiola da Fig. 4(a), posto

    para funcionar por meios externos no sentido horrio. Se o fluxo do estator tem a polaridade

    magntica mostrada na Fig. 4(b), induzida uma tenso como resultado do movimento relativo entre

    os condutores do rotor e o campo magntico do estator (regra da mo direita para o gerador). Esta

    fem induzida , algumas vezes, chamada de fem de velocidade da Fig. 4(b), para distingui-la da fem

    detransformador da Fig. 4(a), produzida por ao de transformador. Ambas so produzidas, por

    variao no fluxo concatenado: a fem de velocidade como resultado do movimento relativo entre um

    condutor e o seu campo; e afem de transformador, como resultado de um campo pulsante.

    (a) (b)

    Figura 4. Sentido das Correntes induzidas no rotor gaiola de um motor de induo mofsico. (a) Rotor parado - fem de

    transformador, (b) Rotor girando - fem de velocidade.

    Observe que no rotor circular uma corrente, que ir produzir um fluxo magntico em

    quadratura, ou seja, deslocado de 90 geomtricos. importante lembrar que o fluxo do rotor est

    atrasado em relao ao fluxo pulsante do estator de 90 eltricos. Na figura abaixo, o fluxo pulsante do

    estator ee o fluxo, tambm pulsante, em quadratura do rotor r, combinam-se para formar o fluxo

    resultante total t, que atua na regio interpolar, por onde se deslocam os condutores do rotor.

    Figura 5-Campo magntico resultante, produzido pela

    combinao dos campos do estator e do rotor.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    6/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    6

    Pode-se notar que, ao se iniciar o movimento do rotor:

    1. O campo pulsante, em quadratura, do rotor reage contra o campo pulsante principal do estator para

    produzir um campo magntico resultante.

    2. O campo magntico resultante um campo magntico girante, razoavelmente constante, sendo

    que a sua rotao se d no mesmo sentido de giro do rotor.

    3. Um motor monofsico de induo do tipo gaiola continuar a girar, produzindo um torque como no

    motor de induo, num campo magntico girante, uma vez que tenha tido incio afem de velocidade.

    Se o rotor tivesse sido posto em movimento no sentido anti-horrio, o sentido da fem de

    velocidade induzida seria invertido, uma vez que seriam invertidos os campos do rotor. O campo

    resultante combinado giraria ento, neste caso, no sentido anti-horrio. Logo, se o rotor estiver

    girando ao se ligar o motor, ele continuar em movimento no sentido inicial. A velocidade do rotoraumenta at que ele gira quase 180 em cada pulsao do campo do estator. necessrio existir um

    escorregamento para haver corrente induzida no rotor. Na velocidade mxima, o rotor gira menos de

    180 para cada mudana de polaridade do campo principal do estator.

    Deve-se notar que o valor da fem de velocidade (e, conseqentemente, do fluxo do rotor)

    uma funo da velocidade. Na velocidade sncrona, ou numa velocidade prxima a ela, portanto, o

    fluxo do rotor praticamente igual ao fluxo do estator, e o campo girante resultante ser o chamado

    campocircular. Entretanto, conforme aumenta a carga do motor e o escorregamento au menta, a

    fem de velocidade diminui, bem como a corrente e o fluxo do rotor. O campo magntico resultante

    tende, a tornar-se elptico, devido s pulsaes maiores que ocorrem no sentido do campo principal

    (do estator) em comparao com as pulsaes no sentido do campo em quadratura (do rotor).

    Como o campo produzido pela tenso CA monofsica aplicada ao enrolamento do estator

    pulsativa, os motores de induo monofsicos desenvolvem um torque pulsativo. Eles so, portanto,

    menos eficientes do que os motores trifsicos, cujos torques so mais uniformes. O motor monofsico

    continua girando, depois de dada a partida no mesmo. Contudo, no prtico acionar o rotor com a

    mo, e, portanto, um dispositivo eltrico deve ser incorporado ao estator para dar origem a um campo

    magntico girante, por ocasio da partida. Assim que o motor entrar em funcionamento, o dispositivo

    poder ser eliminado do circuito do estator, pois o rotor e o estator juntos produziro o campo

    magntico girante necessrio ao funcionamento do motor.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    7/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    7

    Figura 6. Motor de Induo Monofsico:

    (a) Esquema e (b) Fluxos do Estator e do Rotor

    Onde srepresenta o fluxo do estator e ro fluxo do rotor.

    De acordo com a Figura 6:

    Onde Ftrepresenta a f.m.m. girante na direo de e Fbrepresenta a f.m.m. na direo

    oposta.

    Figura 7. Seo transversal de um

    motor de induo monofsico

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    8/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    8

    Figura 8. Caracterstica Torque x Velocidade Figura 9. Circuito Equivalente do Rotor

    baseados nas ondas de fluxo constantes (a) onda de fluxo "para frente"

    "para frente" e "para trs" (b) onda de fluxo "para trs"

    O escorregamento dado por:

    Onde sf o escorregamento da Figura 9. (a) e sb o escorregamento da Figura 9. (b).

    Em um motor monofsico, a potncia instantnea pulsa com o dobro da frequncia de

    alimentao. Consequentemente, h pulsaes de torque com o dobro da frequncia do estator. O

    torque pulsante est presente como adio ao torque. Os resultados de torque pulsante dasinteraes dos fluxos de rotao opostos e f.m.m. se cruzam com o dobro da velocidade sncrona. A

    interao do fluxo "para frente" com a f.m.m. do rotor "para frente" e "para trs" com o fluxo "para

    trs" do rotor, faz com que produza torque constante. Como pode ser visto nas figuras abaixo.

    Figura 10. Atual caracterstica torque-velocidadede um motor de induo monofsico em relao s

    alteraes nas ondas "para a frente" e "para trs" do fluxo.

    Figura 11. Formas de onda da tenso,corrente e potncia nas mquinas de induo

    monofsicas.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    9/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    9

    3. Circuito EquivalenteComo foi indicado no campo magntico girante, quando o estator de um motor de induo

    monofsico ligado fonte de alimentao, a corrente de estator produz uma fmm pulsante que

    equivale a duas ondas de amplitude constante girando em sentidos opostos a uma velocidade

    sncrona. Cada uma dessas ondas induz corrente nos circuitos do rotor e produz uma ao de motor de

    induo semelhante ao de um motor de induo polifsico. Esta teoria de duplo campo rotativo pode

    ser utilizada para valiar a performance qualitativa e quantitativa do motor de induo de fase nica.

    Considerando que o rotor est parado e o estator alimentado com uma fonte monofsica,

    isto , equivalente a um transformador com o seu secundrio em curto-circuito, o circuito equivalente

    mostrado na figura abaixo, tem (a).

    Figura 12. Circuito equivalente do motor de induo monofsico:

    (a) e (b) rotor parado, (c) e (d) rotor girando com escorregamento s.

    Onde:

    R1= resistncia do enrolamento do estator;

    X1= reatncia do enrolamento do estator;

    Xmag= reatncia de magnetizao;

    X2= reatncia do rotor referida ao estator;

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    10/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    10

    R2= resistncia do rotor referida ao estator;

    V1= tenso de alimentao;

    E = tenso induzida pelo enrolamento do estator pelo fluxo estacionrio pulsante produzido pelos

    efeitos das correntes do estator e rotor.

    O exame do circuito equivalente confirma a concluso de que a onda de fluxo "para frente" no

    entreferro cresce e a onda "para trs" diminui quando o rotor colocado em movimento. Quando o

    motor est funcionando com um escorregamento pequeno, o efeito refletido da resitncia do rotor

    sobre o campo "para frente" muito maior que seu valor com o rotor parado, ao passo que o

    respectivo efeito no campo "para trs", menor. Portanto, a impedncia do campo "para frente"

    maior do que seu valor com rotor parado, ao passo que a do "campo para trs" menor. A fora

    contra-eletromotriz do campo "para frente", maior do que com o rotor parado, ao passo que a foracontra-eletromotriz do campo "para trs" menor, isto , a onda de fluxo "para frente" cresce, ao

    passa que a onda de fluxo "para trs" decresce.

    A potncia e o conjugado mecnicos podem ser calculados aplicando-se as relaes de

    conjugado e potncia desenvolvidas para os motores polifsicos. Os conjugados produzidos por cada

    um dos campos podem ser tratados dessa maneiras. As interaes entre as ondas girantes opostas de

    fluxo e f.m.m. produzem pulsaes de conjugado com o dobro da frequncia do estator as nenhum

    conjugado mdio produzido.

    Matematicamente:

    De acordo com a teoria de duplo campo girante, o circuito equivalente pode ser dividido em

    duas ondas, representando os efeitos "para a frente" e "para trs" dos campos magnticos.

    Onde o fluxo no entreferro.

    Para o rotor parado:

    Agora, considerando o motor est movimento a uma velocidade na direo "para frente" docampo girante e a um escorregamento s, a corrente induzida o

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    11/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    11

    Para a Figura 12. (b) e (c), temos:

    4. Tipos de Partida

    Os motores de induo monofsicos so classificados de acordo com os mtodos de

    partida utilizados e so referidos pelos nomes descritivos destes mtodos. Os tipos mais

    comuns de classificao so:

    Motores de Fase Dividida; Motores com Partida a Capacitor; Motores com Execuo a Capacitor; Motores de Polos Sombreados;4.1. Motores de Fase Dividida

    Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente

    rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 oeltricos do

    enrolamento principal. um motor utilizado sem nenhuma outra impedncia, se no aquela

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    12/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    12

    oferecida pelo prprio enrolamento do motor. O enrolamento auxiliar estinserido no circuito

    de alimentao somente durante o perodo de partida do motor e cria um deslocamento de

    fase que produz o conjugado necessrio para a rotao inicial e a acelerao.

    Quando o motor atinge uma rotao pr definida, o enrolamento auxiliar desconecta-

    se da rede atravs de uma chave que normalmente acionada pela fora centrfuga. Como o

    enrolamento auxiliar dimensionado para atuao somente na partida, seu no desligamento

    provocar a sua queima. O ngulo de defasagem entre as correntes do enrolamento principal

    e do enrolamento auxiliar pequeno e, por isso, estes motores tm conjugado de partida

    igual ou pouco superior ao nominal, o que limita a sua aplicao as potncias fracionrias e as

    cargas que exigem reduzido conjugado de partida, tais como mquinas de escritrios,

    ventiladores e exaustores, pequenos polidores, compressores hermticos, bombas

    centrfugas, etc.

    Figura 13. Motor de fase dividida: (a) Conexes, (b) digrama fasolrial na partida e (c) caractersticas conjugado x velocidade.

    4.2. Motores com Partida a Capacitor

    Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente

    rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 oeltricos do

    enrolamento principal e conectado em srie com um capacitor. Tanto o enrolamento auxiliar

    quanto o capacitor estaro inseridos no circuito de alimentao somente durante o perodo

    de partida do motor. O capacitor permite um maior ngulo de defasagem entre as correntes

    dos enrolamentos principal e auxiliar, proporcionando assim, elevados conjugados de partida.

    Como no motor de fase dividida, o circuito auxiliar desconecta-se quando o motor atinge

    rotao pr-definida. Neste intervalo de velocidade, o enrolamento principal sozinhodesenvolve quase o mesmo conjugado que os enrolamentos combinados.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    13/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    13

    Para velocidades maiores, entre 80% e 90% da velocidade sncrona, a curva de

    conjugado com os enrolamentos combinados cruza a curva de conjugado do enrolamento

    principal de maneira que, para velocidades acima deste ponto, o motor desenvolve maior

    conjugado com o circuito auxiliar desligado. Devido ao fato de o cruzamento das

    curvas no ocorrer sempre no mesmo ponto, e ainda, a chave centrfuga no abrir

    exatamente na mesma velocidade, prtica comum fazer com que a abertura

    acontea, na mdia um pouco antes do cruzamento das curvas.

    Aps a desconexo do circuito auxiliar, o seu funcionamento idntico ao do motor de

    fase dividida. Com o seu elevado conjugado de partida (entre 200% e 350% do conjugado

    nominal), o motor de capacitor de partida pode ser utilizado em uma grande variedade de

    aplicaes (bombas, compressores, lavadoras de roupa, geladeiras industriais).

    Figura 14. Motor com partida a capacitor: (a) Conexes, (b) diagrama fasolrial na partida e (c) caracterstica conjugado x

    velocidade.

    4.3. Motores com Execuo a Capacitor

    Neste motor, o capacitor ligado em srie com os enrolamentos auxiliares, no

    cortado depois da partida e deixada no circuito o tempo todo. Isto simplifica a construo e

    reduz os custos j que o interruptor centrfugo no necessrio. O fator de potncia, a

    pulsao de torque e o rendimento so melhores tendo em vista que o motor funciona como

    um motor de duas fases. O motor funciona mais calmamente.

    O valor do capacitor da ordem de 20 a 50 F. O capacitor um compromisso entre a

    melhor partida e funcionamento, portanto, o torque de partida sacrificado.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    14/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    14

    Figura 15. Motor com execuo a capacitor: (a) Conexes e (b) caracterstica conjugado x velocidade

    4.4. Motores com Partida a Capacitor e Execuo a Capacitor

    Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente

    rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 eltricos do

    enrolamento principal e conectado em srie com dois ou mais capacitores, obtendo-se assim

    dois valores de capacitncias, uma utilizada na condio de partida e outra na condio de

    regime.

    Figura 16. Motor com partida a capacitor e execuo a capacitor:(a) Conexes e (b) caracterstica conjugado x velocidade

    4.5. Motores de Polos Sombreados

    Motor de induo monofsico com um enrolamento auxiliar curto-circuitado. O motor

    de campo distorcido se destaca entre os motores de induo monofsicos, por seu mtodo de

    partida, que o mais simples, confivel e econmico.

    Uma das formas construtivas mais comuns a de plos salientes, sendo que cerca de

    25 a 35% de cada plo enlaado por uma espira de cobre em curto circuito. A corrente

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    15/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    15

    induzida nesta espira faz com que o fluxo que a atravessa sofra um atraso em relao ao fluxo

    da parte no enlaada pela mesma. O resultado disto semelhante a um campo girante que

    se move na direo da parte no enlaada para a parte enlaada do plo, produzindo

    conjugado que far o motor partir e atingir a rotao nominal. O sentido de rotao depende

    do lado que se situa a parte enlaada do plo, conseqentemente o motor de campo

    distorcido apresenta um nico sentido de rotao. Este geralmente pode ser invertido,

    mudando a posio da ponta de eixo do rotor em relao ao estator. Os motores de campo

    distorcido apresentam baixo conjugado de partida (15 a 50% do nominal), baixo rendimento

    (35%) e baixo fator de potncia (0,45).

    Normalmente so fabricados para pequenas potncias, que vo de alguns milsimos

    de cv at o limite de 1/4cv. Pela sua simplicidade, robustez e baixo custo, so ideais em

    aplicaes tais como: ventiladores, exaustores, purificadores de ambiente, unidades de

    refrigerao, secadores de roupa e de cabelo, pequenas bombas e compressores, projetores

    de slides, toca discos e aplicaes domsticas.

    Figura 17. Motor de polos sombreados: (a) Conexes e (b) caracterstica conjugado x velocidade

    5. Aplicaes

    Os motores de induo monofsicos so a alternativa natural aos motores de induo

    polifsicos, nos locais onde no se dispem de alimentao trifsica, sendo empregados com

    freqncia em residncias, escritrios, oficinas e em zonas rurais.

    Como dito anteriormente, os motores monofsicos de induo esto presentes nas

    aplicaes industriais e residenciais, como bombas d'gua, ventiladores, condicionadores de

    ar, refrigeradores, trocadores de calor e mquinas de lavar, alm de serem aplicaveis comomeio de acionamento para pequenas mquinas.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    16/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    16

    A Tabela 1, traduzida do P.C.Sen. [1], apresentar, a seguir, as caractersticas e

    aplicaes dos motores de induo monofsicosde acordo com o tipo de motor, torque,

    carga, potncia e preo comparativo.

    Apesar de sua vasta aplicao, no recomendvel o emprego de motores

    monofsicos maiores que 3 CV, pois esto ligados somente com uma fase da rede,

    provocando um considervel desbalanceamento de carga na rede. Interpretando os outros

    quesitos da tabela acima, temos as seguintes consideraes:

    Levando-se em considerao o custo, o motor monofsico tem um custo maiselevado que um motor trifsico de mesma potncia.

    O motor monofsico sofre desgaste mecnico do platinado (contato centrfugonecessrio partida do motor).

    O motor monofsico alcana apenas 60 a 70% da potncia do motor trifsico domesmo tamanho.

    O motor monofsico apresenta rendimento e fator de potncia menores. No possvel inverter diretamente o sentido de rotao de motores monofsicos.5.1. Exemplos Demonstrativos

    EXEMPLO 9.1. Fitzgerald [2]

    Um motor de 2.5 KW, 120 V e 60 Hz com partida a capacitor tem as seguintes

    impedncias nos enrolamentos principal e auxiliar:

    Zpincipal= 4,5 + j3,7

    Zauxiliar= 9,5 + j3,5

    Encontre o valor do capacitor de partida que colocar em quadratura as correntes

    dos enrolamentos principal e auxiliar, durante a partida.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    17/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    17

    SOLUO

    O ngulo de impedncia do enrolamento principal :

    Para produzir correntes em quadratura no tempo com o enrolamento principal, o ngulo de

    impedncia do circuito do enrolamento auxiliar (incluindo o capacitor de partida) deve ser:

    A impedncia combinada do enrolamento auxiliar e do capacitor de partida pe igual a:

    em que a reatncia do capacitor e . Assim,

    A capacitncia C , ento,

    EXEMPLO 7.1. P.C.Sen [1]

    Para um motor de induo monofsico a 1/4 hp, 120 V, 60 Hz e 1730 rpm;

    Resistncia do Estator = 2,9

    Teste do rotor travado: 43 V, 5 A e 140W

    Teste a vazio: 120 V, 3n5 A e 125 W

    a) Obtenha o circuito equivalente do campo girante para o motor;

    b) Determine as perdas rotacionais.

    SOLUO

    a) Na partida, s=1 e o circuito equivalente mostrado na Figura 3 (b). Em um motor de induo

    monofsico:

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    18/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    18

    O circuito equivalente aproximado para rotor travado mostrado na figura abaixo:

    No ensaio a vazio, o escorregamento muito pequeno.

    O circuito equilivalente a vazio :

    As resistncias 0,5R2 e 0,5R2/(2-s) representam as perdas no cobre e a potncia mecanica

    para os dois fluxos girantes.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    19/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    19

    A potncia mecnica desenvolvida no ensaio a vazio representa as perdas rotacionais R rot,

    incluindo as perdas no ncleo.

    A corrente do rotor devido ao fluxo "para a frente" pequeno, e a correspondente perda no

    cobre negligenciada. Portanto, o efeito do RCU(f) desprezada. A corrente do rotor, devido ao fluxo

    "para trs" significativo, e a perda no cobre representada por 0,5 R'2.

    O circuito equivalente com os parmetros definidos :

    b) Do circuito equivalente a vazio (a)

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    20/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    20

    EXEMPLO 7.2. P.C.Sen [1]

    Para o motor de induo monofsico do Exemplo 7.1., determine a corrente de entrada,

    potncia de entrada, fator de potncia, torque desenvolvido, potncia de sada, rendimento do motor,

    potncia no entre ferro e perda de cobre rotor se o motor est funcionando na velocidade nominal

    quando conectado a uma fonte de 120 V.

    SOLUO

    Do circuito equivalente encontrado em 7.1. (a):

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    21/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    21

    A potncia de sada dada por:

    O rendimento :

    As potncias no entreferro so obtidas por:

    A potncia total no entreferro e a perda de cobre no rotor so dados por:

    EXEMPLO 7.3. P.C.Sen [1]

    As correntes dos enrolamentos principal ime auxiliar iaso como segue:

    O nmero efetivo de voltas para os enrolamentos principal e auxiliar sao Nme Na. Os

    enrolamentos esto em quadratura.

    a)Obtenha as expresses para o campo girante do estator.

    b) Determine a magnitude e o ngulo de fase da corrente do enrolamento auxiliarpara produzir um

    sistema de duas fases balanceado.

    SOLUO

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    22/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    22

    a) A fmm do estator ao longo da posio definido pelo angulo , onde =0odefine o eixo do

    enrolamento principal, contribudo pelos dois enrolamentos.

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    23/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    23

    Os termos com cos(t-) e sen(t-) so do campo girante "para frente" e os termos comcos(t+) e sen(t+) sao do campo girante "para frente".

    b)

  • 7/14/2019 Trabalho Motor de Induo Monofsico

    24/24

    Universidade Federal de So Joo del-ReiDepartamento de Engenharia Eltrica

    Mquinas EltricasMotores de Induo Monofsicos

    6. Bibliografia

    [1] SEN, P.C. Principles of Electric Machines and Power Electronics. 2 ed.;

    [2] FITZGERALD, A. E. Mquinas Eltricas. 6 ed. ;

    [3] KOSOW, Irvin L. Mquinas Eltricas e Transformadores. 4 ed.;

    [4] MARQUES, Gil. Mquinas de Induo Monofsicas. 2005;

    [5] KCEL MOTORES E FIOS LTDA, Manual de Motores Eltricos, www.kcel.com.br