Máquinas
AC
•Corrente eléctrica alternada
•Electromagnetismo
•Transformadores
•Máquinas corrente contínua
•Máquinas corrente alternada
•Outras máquinas
Assíncronas
Síncronas
Campomagnético
N
S
N
S
N
S
NS
Campo magnético girante
A agulha (magnética) acompanha o movimento do campo gira com velocidade síncrona
N
S
N
S
N
S
N S
N
S
N
S
N
S
N
S
H
H
Temporalmente:
Espacialmente:
H
sinusoidal
pulsante
1 fase campo magnético pulsante
I
H
hR
hS hT
Htotal
hR
hS hT
Htotal
Htotal
Htotal
H
P
fn
2
60
1 pólo N + 1 pólo S
1 par de pólos
2 conjuntos de enrolamentos:Campo girante perfaz uma rotação de 180ºcorrentes cumprem 1 ciclo (de frequência f)
1 conjunto de enrolamentos (3 fases):Campo girante perfaz uma rotação de 360ºcorrentes cumprem 1 ciclo (de frequência f)
2P = 1
n = 3.000 rpm2P = 2
n = 1.500 rpm2P = 3
n = 1.000 rpm
A
B
“Sempre que uma bobine é atravessada por um fluxo magnético variável,gera-se uma f.e.m. induzida, que cria uma corrente induzida,que tende a opor-se à causa que lhe deu origem”
Rotação do corpo A (que cria o campo magnético)
A
L
Bi 0
variável, que atravessa a bobine L [ = B.S.cosc/ variável]
f.e.m.i 0
Ii 0 - a bobine L, é um fio com as extremidades curto circuitadas
Lei de Lenz-Faraday:
Bi
Bi
i
dfem N
dt
N
S
N’N’
N’N’
N’N’
N’
S’S’
S’S’
S’S’
S’
S
S
R
R
R = S
?
S’ “anda atrás” de N, mas sem nunca o apanhar
Se RS
não varia
constante
não existe femi nem Ii
não existe Bi
não existe N’- S’
RS
Diferença R – S ESCORREGAMENTO
Velocidade síncrona – ns
(campo girante)
Velocidade assíncrona – n(rotor)
S
S
n
nng
Escorregamento:
[rad/s] n [rpm]2
60n
Trocando 2 fases
(0º) (60º) (120º)
+
Circuito eléctrico equivalente
t
nº condutores por fase (estator) r
nº condutores por fase (rotor)
Trf. ideal
Xm
R1
RC
X1 XR
RR
R2 = r2 RR
X2 = r2 XR0R1 X1
RC Xm
Redução, ao estator, das impedâncias do rotor
Equações simplificadas
X1 R1
Xm
X2
R2/gVfase
XTH RTH X2
R2/gVTH~
“Thevenin”
fase
m
mTH V
XXR
XV
21
21
Xm >> X1 e Xm >> R1
fasem
mTH V
XX
XV
1
2
11
m
mTH XX
XRR
1XXTH
22
22
223
XXRR
RVT
THTHS
THarranque
TgV
RindTH
c
3 2
2sin P
V
Rg gconv
TH 3
12
2
Tind g
PerdasJoule (estator)
Perdasferro
3 RSI2S
PerdasJoule (rotor)
3 RRI2R
PerdasMecânicas
Estator Rotor VeioFonte
Pele = (1 - g).PS-R = RT
Eléctrica Mecânica
Pele = VC IL
cos3 LC IV
cos3 LS IV
Pmec = nTn
nsincnn
T
n
zonatravagem
zonamotor
zonagerador
nN nsinc
TN
20
40
60
80
100
120
T[N.m]
[%]
20
40
60
80
100
cos
0,2
0,4
0,6
0,8
1
I[A]
40
80
120
160
200
cos
I
T
nnn
ns
Rotor em gaiola Estator com as bobines
Gaiola externa
Gaiola interna
segmentos
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
%Tn
% nS
D
C
B
Satisfação da variedade de binários de carga em motores de indução em gaiola
2,5
2
1,5
1
0,5
0
x TN
Rext = 0
Rext = R1
Rext = R2
Rext = R3
Rext = R4
Rext = R5
Rext = R6
R
Arranque
Travagem
Em carga
n ns n
T
Ponto de funcionamento estável
Tcarga
Tmotor
Tmax
Ta
nnnn n
T
n
T
n
T
n
T
n
T
n
T
n
Gruas, guinchos, guindastes,tapetes rolantes (carga cte)
Moínhos de rolos, bombas de pistão,plainas, serras de madeira
Ventiladores, misturadores, exaustores,bombas centrífugas, compressores
Fresadoras, mandriladoras Forno rotativo Volantes (binárioa carga 0)
1/8 1/4 1/2 3/4
Directo
Ta
Ia = 5 – 6 x In
Resistência(s)(estatóricas)
Ta = 0,2 – 0,65 x Tn
Ia = 5 – 6 x Iad
(Auto)transformador
Estrela – triângulo
Ta = 1/3 x Tn
Ia = 1/3 x Iad
Resistência(s)(rotóricas)
Rotor 2 velocidades
Gaiola externa – R1
Gaiola interna – R2
Acoplamento• hidráulico• centrífugo• electromagnético
Electrónico
100
50
100
150
200
250
%Tn
% nS
200
400
600
800
1000
%In
comutaçãoantes deste ponto
Tm
Tm Y
Im Y
Im
Tcarga
Não se consegue a redução do pico de corrente
100
50
100
150
200
250
%Tn
% nS
200
400
600
800
1000
%In
comutaçãoantes deste ponto
Tm
Tm Y
Im Y
Im
TcargaConsegue-se a redução do pico de corrente
Tacel = Tmotor - Tcarga
20 40 60 80 100
50
100
150
200
%Tn
% nS
Tcarga
Taceleração
Tmotor
dt
dJT
t
dJdtT0
2
1
(se T cte [0, t] ) 12 acel
acel T
Jt
20 40 60 80 100
100
200
%Tn
% nS
T cte
Tacel
Tacel (linearizado)
J [kg.m2]T [N.m] [rad/s]
Travagem
Paragem do motor: Inércia (atritos)
Travão mecânico (Tatrito + Ttrav) – motor freio
Injecção de corrente contínua (estator)
Contra corrente (troca de fases)
V (%) T (%)
10 207,5 155 10
2,5 50 0
-2,5 -5-5 -10
-7,5 -15-10 -20
danos no arranquecorrentes elevadas
impedir arranque (com carga)manter velocidadecorrentes elevadas
f (%) (%) T (%)
5 5 -10-5 -5 11
h [m] c x P3.001 a 3.500 0,822.501 a 3.000 0,86
2.001 a 2.500 0,91.501 a 2.000 0,941.000 a 1.500 0,97
Tamb = 40ºC
h = 1.800 m
P’ = 50 x 0,94 = 47 kW
Tamb [ºC] hmax [m]
20 3017,5230 2011,6840 1005,84
Problemas na utilização de motores de indução
P = 50 kW
acop
carga
acacacopmotormotor TT argarg
32%
57%
7%
directo
correiase polies
engrenagensoutros (4%)
Maximização :
alinhamento
paralelismo
tensão
Rendimento do acoplamento: motor / máquina
Valores característicos (motores de indução)
Tensão Y / V Corrente Y / A
Corrente (rotórica) A
Potência W
Frequência Hz
Velocidade rpm F.P. IP
Escorregamento % Factor de serviço Classe Isolamento
Fabricante, nº de série, modelo, ...