MAQUINAS ELECTRICAS DE ALTERNADA

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MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRENTE ALTERNADA 
1. ALTERNADORES: 
As máquinas elétricas, destinadas a produzir a corrente alternada, chamam-se de alternadores. 
Constituição: 
Um alternador, compoe-se de quatro orgaos principais, que sao: 
a) Indutor; 
b) Induzido; 
c) Colector; 
d) Escovas. 
 
a) Indutor: O indutor, e um electroiman alimentado por corrente continua fornecido por um 
gerador auxiliar, o qual é geralmente um pequeno dínamo chamado excitador ou excitatriz 
montado no próprio veio do alternador. 
 
b) Induzido: O induzido, e constituido por certo numero de bobinas convenientemente 
colocadas numa armadura. Segundo o modo como varia o fluxo atraves do induzido, os 
alternadores classificam-se em: 
 Alternadores de induzido fixo; 
 Alternadores de induzido móvel; 
 Alternadores de ferro girante. 
a ) Alternador de induzido fixo: 
São os mais usados. O indutor e movel e os seus terminais vao ligar a dois anéis de cobre 
isolados e montados no veio do alternador. Sobre estes aneis, acetam duas escovas fixas que se 
ligam aos terminais da excitatriz. 
b ) Alternador de induzido móvel: 
 Tem o indutor fixo, ligado por dois fios aos terminais da excitatriz. Os anéis e as escovas são 
tambem necessarios mas a bola serve para ligar a ligacao dos terminais do induzido ao circuito 
exterior (corrente alternada). 
c ) Alternador de ferro girante: 
E muito pouco usado. Possui o indutor e um induzido fixo, serve para variação do fluxo obtido 
por meio de uma peca de ferro animada de movimento de rotação entre o induzido e o indutor. 
Os alternadores, ainda podem classificar-se em: 
Monofásicos e polifásicos. 
Nos primeiros, todas as bobinas do induzido sao ligadas uma as outras, constituindo um circuito 
único. Nos segundos, as bobinas formam dois, tres ou mais circuitos independentes, tomando o 
nome de alternador bifásico ou trifásico. 
Funcionamento do alternador: 
Um alternador funciona da seguinte maneira: 
A corrente contínua de excitacao, passa pela bobina de rotor e magnetiza as massas 
polares. De cada polo norte sai um fluxo magnetico que atravessando o entreferro existente entre 
os polos e o estator (induzido), se divide a direita e a esquerda e penetra, passando pela carcaca e 
nos polos sul depois de atravessar também os respetivos entreferros. O fluxo magnetico actua nas 
bobinas do induzido provocando a formação da corrente. 
E o movimento do rotor (indutor), em face do estator (induzido), que da lugar as 
alternâncias da corrente, pois, quando as bobinas induzidas se encontram próximo de um polo, 
por exemplo, o norte, sao atravessadas por um fluxo máximo de determinado sentido. 
Quando as bobinas passam entre polos, o fluxo e nulo. Depois as bobinas passam a cortar o fluxo 
máximo do outro polo (polo sul), atingindo novamente o valor máximo mas em sentido oposto. 
Assim, a f.e.m. e a corrente sao de sentidos contrários (segundo a lei de Lenz), além de passar 
entre valor máximo e o zero. 
 
ALTERNADOR MONOFASICO: 
O enrolamento do induzido, e constituido por uma serie de bobinas ao número igual ao dos polos 
magnéticos indutores, constituindo um circuito unico. 
 
ALTERNADOR TRIFASICO: 
Um alternador trifásico, e uma máquina que produz corrente trifásica, quer dizer, três 
correntes alternadasda mesma frequencia e desfasadas uma das outras de ⅓ de periodo. 
O induzido, comporta de tres enrolamentos iguais e independentes, cujas bobinas estão dispostos 
sobre ângulos de 120º. 
Nos alternadores trifásicos, em vez de seis terminais (induzido fixo) ou de seis anéis 
(induzido móvel), empregam-se apenas tres terminais ou tres aneis e a ligação pode ser feita em 
dois modos: 
- Montagem es estrela; 
- Montagem em triângulo. 
 
MONTAGEM EM ESTRELA (Y): 
Os terminais X, Y e Z dos três enrolamentos do induzido trifasico são reunidos num 
ponto comum, chamado ponto neutro. As pontas livres U,V e W, ligam-se aos terminais da 
máquina, donde partem para o circuito exterior três condutores chamados de fase. 
A tensão V entre dois condutores de fases e a resultante das tensoes Vf de duas fases, sendo o 
seu valor: 
V = 1,73 . Vf 
Assim, se tensão entre o ponto neutro e um terminal de uma das fases for de 220V, a 
tensão entre dois condutores de fase será de 380V. A tensão entre fases, é conhecida por tensão 
de linha, a tensão entre uma fase e o neutro designa-se por tensão simples ou tensão de fase. A 
intensidade da corrente num condutor de fase é a mesma que no enrolamento correspondente do 
alternador. 
A ligacao em estrela representa-se pelo símbolo ou letra Y. 
 
 
 
 
MONTAGEM EM TRIANGULO ( ] ): 
 
 
Esta montagem, consiste em ligar o fim do primeiro enrolamento com o começo do segundo, o 
fim deste com o comeco do terceiro e o fim do terceiro com o começo do primeiro. Aos 
terminais U, V e W, ligam-se os condutores de fase do circuito exterior. 
Os receptores ligam-se entre dois quaisquer condutores de fase. 
Na montagem em triangulo, a tensao V entre dois fios de fase (tensão de linha), e igual a 
tensão de fase (Vf ), mas a corrente I debitada em cada fio de fase e igual a corrente If que passa 
no enrolamento correspondente do alternador multiplicado por 1,73. 
I = 1,73. If 
A ligação em triângulo, representa-se pela letra grega Δ (delta) ou pela letra D. 
 
EXCITAÇÃO DOS ALTERNADORES: 
A tensao nos terminais do alternador, varia com a carga. Para regular, basta apenas aumentar ou 
diminuir a corrente de excitacao. Com este fim, usa-se um reóstato intercalado no circuito de 
excitacao do alternador ou do proprio reóstato de campo de excitatriz. 
A figura, mostra o alternador com a excitatriz e portanto, a corrente de excitação do alternador. 
 
RELAÇÃO ENTRE FREQUÊNCIA, VELOCIDADE E NUMERO DE PARES DE POLOS: 
A frequencia da corrente produzida pelos alternadores, so depende de numero de polos e da 
velocidade de rotação da maquina, podendo-se deterninar-se por: 
 
Onde: 
f - frequencia em Hertz; 
P- número de pares de polos; 
n – numero de rotacoes por segundo; 
Entrando, com n (velocidade) em rotações por minutos, a frequencia em Hertz, sera: 
 
 
EXEMPLOS: 
1. Um alternador com dois polos a que velocidade deve girar? 
Dados: 
2p=2 
F=50hz 
n=? 
 
 
 
2. Um alternador de 1000rpm, quantos polos deve ter? 
Dados: 
2p=? 
F=50hz 
n=1000rpm 
 
2p=2x3=6 
 
POTENCIA DOS ALTERNADORES: 
A potencia real ou activa fornecida pelos alternadores, quer em estrela, quer em triangulo, 
supondo iguais as correntes nas tres fases, determina-se por: 
 Pu = V . I . Cosφ (alternador monofásico) 
Pu = 3 . V . I . Cosφ (alternador trifásico). 
ASSOCIACAO DE ALTERNADORES: 
A associacao de dois ou mais alternadores em parelo, exige as seguintes condicoes: 
a) Igualidade de tensões isto é haja concordância de fases; 
b) Igualidade de frequências entre a linha e o alternador; 
c) Concordancias de fases ( isto e, as tensoes dos varios alternadores devem passar ao 
mesmo tempo pelos valores maximos e nulos ). 
d) Ordenamento das fases ( para o caso de alternadores trifasicos, antes de proceder a 
associacão dos alternadores, e necessario verificar se as fasers estao dispostas na mesma 
ordem, isto e, se cada uma das barras do quadro estao ligadas as fases identicas dos varios 
alternadores, exemplo: R - R, S – S, T – T ). 
Nota: A importância das proporção das fazes dos alternadores trifásicos é de se obter tensões 
simples de 220V, tensões compostas de 380V e também obter terra de protecção. 
Alternadores são geradores destinados a produzir corrente alternada 
 os tipos de alternadores que mais comuns são: 
 Monofásicos, 
 Bifásicos 
 E Trifásicos 
 
 
 
 
 
 
2. MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA: 
Os alternos motores, ou motores de corrente alternada, dividem-se em três categorias principais 
que são: 
 Motores síncronos; 
 Motores assíncronos; 
 Motores de colectores. 
MOTORES SINCRONOS: 
Osmotores síncronos, são alternadores funcionando como receptores. O indutor é 
alimentado por corrente contínua e o induzido por corrente alternada. Em regras, a parte móvel 
(rotor) e o indutor e a parte fixa (estator) e o induzido. 
Quando a velocidade do rotor e igual a velocidade do campo alternado diz-se que o motor esta 
em sincronismo. 
MOTORES SINCRONOS TRIFASICOS: 
Sao constituidos como os alternadores trifasicos. Os tres enrolamentos do estator são 
alimentados por corrente alternada trifasica, e produzem um campo girante que tem a 
propriedade de ser d intensidade e velocidade praticamente constante. Estes motores, como os 
monofasicos, so funcionam a velocidade de sincronismo. Necessitam portanto, de uma maquina 
auxiliar para os por em marcha. 
No entanto, há motores sincronos trifasicos que arrancam por si, desde que alimente o estator e 
se conserve interrompido o circuito indutor. Isto explica-se pelas fortes correntes de Focoult, que 
o campo girante do induzido desenvolve no ferro das pecas polares indutoras. Estas correntes, 
conforme a lei de Lenz, tendem a contrariar a causa que as produz, ou seja, o movimento do 
campo girante do estator. Mas como este campo não pode diminuir a sua velocidade por 
depender apenas da frequência da corrente de alimentação, sera entao o rotor que tera de 
contrariar o movimento relactivo do campo girante, pondo-se a a girar com ele no mesmo 
sentido. Se o arranque e feito a vazio como deve, o rotor adquire uma velocidade muito próxima 
do campo girante. Ligando entao portanto a corrente continua e excitação, o rotor passa 
definitamente a velocidade de sincronismo (velocidade do rotor igual a velocidade da campo 
girante). 
Alguns motores síncronos, possuem uma grade ou gaiola de barras de cobre passadas 
entre as pecas polares do indutor onde o campo girante desenvolve correntes induzidas que 
facilitam o arranque. 
PROPRIEDADES DOS MOTORES SINCRONOS: 
Os motores síncronos, tem velocidade rigorosamente constante para as várias cargas, 
visto que só podem trabalhar a velocidade de sincronismo. Por isso, não é possível fazer lhes 
variar a velocidade, a nao ser por variacao de número de polos ou da frequência da corrente de 
alimentação. 
As variações de carga, nao alteram a velocidade destes motores. Porem, se eles forem 
sobrecarregados demasiadamente, saem do sincronismo e param, consumindo então grande 
intensidade de corrente. 
A outra propriedade dos motores sincronos, e de poderem trabalhar com um factor de 
potencia igual a unidade (cosφ = 1), desde que se regule convenientemente a excitação. 
Aumentando bastante a corrente de excitacao, consegue-se ate um avanço de fases da corrente, o 
que pode ser util para compensar qualquer atraso de fase na linha de distribuição e melhorar 
assim o factor de potência da rede. 
 
EMPREGO DOS MOTORES SINCRONOS: 
Visto que os motores sincronos sobre-excitados, podem melhorar o factor de potência da rede 
que os alimenta, eles empregam-se por vezes a trabalhar em vazio para esse efeito. 
Os motores sincronos monofasicos, tem aplicacao no acionamento de certos relógios elétricos e 
outros aparelhos que exigem uma velocidade rigorosamente constante. 
MOTORES ASSINCRONOS: 
A maquina assincrono, tem actualmente uma aplicacao muito grande, tanto na industria como em 
utilizacao domesticas, dada a sua grande robustez, baixo preço, arranque fácil (pode mesmo ser 
directo, em maquinas de baixa potencia), nao possui colector (órgão delicado e carro), não 
produz faíscas e tem portanto uma manutenção muito mais reduzida que qualquer outra maquina. 
E utilizado o motor monofásico para baixas potencias (ate 1 a 2KW) e o trifásico para potencias 
superiores. 
MOTORES DE INDUCAO TRIFASICA: 
Os motores trifásicos assíncronos ou de inducao, tambem chamados de campo girante, e 
são motores que arrancam por si mesmo. Compõem-se de um estator (parte fixa) e de um rotor 
(parte móvel). O estator, e semelhante ao induzido fixo dos alternadores trifásicos ou dos 
motores síncronos. 
O rotor, pode ser de dois tipos: 
 O rotor de curto-circuito, formado por uma gaiola de barras de cobre metida numa 
armadura de ferro. 
 E o rotor bobinado, constituido por bobina de fio de cobre enrolados sobre uma 
armadura. 
O estator alimentado por corrente trifasica, produz campo girante que desenvolve no motor 
de correntes induzidas alternadas. Estas correntes, obrigam o rotor a mover-se no sentido do 
campo, pois, só assim, de acordo com a lei de Lenz, podem contrariar a causa que lhe deu 
origem, ou seja, movimento do campo girante em relação ao rotor. 
A velocidade do rotor não chega porém ao alcançar a do campo girante do estator, visto que 
se as duas velocidades fossem iguais, não haveria a variação do fluxo magnético através do rotor, 
e por conseguinte, deixariam de se produzirem as correntes induzidas indispensáveis ao 
funcionamento do motor. 
Este motor, não funciona, pois, a velocidade do sincronismo, mas ou menos, e é por isso, que 
tem o nome de assíncrono. Se a frequência de corrente de alimentacao aumenta ou diminui, a 
velocidade decresce ou cresce respetivamente. 
O atraso de velocidade do motor assincrono em relação a velocidade de sincronismo 
chama-se escorregamento ou deslizamento e regula-se por 2% da velocidade do sincronismo 
na marcha em vazio. 
Nota: Deslizamento é uma das propriedades dos motores trifásicos assíncronos 
 
INVERSAO DE MARCHA DOS MOTORES TRIFASICOS: 
A inversao de marcha do sentido de rotacao de qualquer motor trifásico, faz-se pela troca de dois 
dos condutores de alimentacao. Inverte-se desta forma, o sentido do campo girante, e portanto, o 
sentido de rotacao do motor. 
POTENCIA DOS MOTORES TRIFASICOS: 
A potencia absorvida (potencia elétrica) dos motores, e dado por: 
Pa = 3 × V × I × cosϕ 
Conhecida a potencia em Watt, a tensão da rede e o factor de potência, determina-se a 
intensidade da corrente em cada condutor de alimentacao por: 
O factor de potencia nos motores trifasicos a plena carga, regula entre 0,85 a 0,9 nos 
motores de maior potencia, enquanto que nos pequenos motores, pode ser 0,8 ou menos. 
Os valores indicados para cosφ, refere-se a marcha do motor a plena carga. Durante o arranque 
ou marcha a vazio, o factor de potencia e muito fraco ( 0,2 a 0,3 ), aumentando a medida que a 
carga aumenta. 
POTÊNCIA NO VEIO (POTÊNCIA MECÂNICA): 
A potência que vem escrita na placa de caracteristicas dos motores e a potência no veio 
(potência útil) em cavalos-vapores ou em Kilowatts. Este valor, e igual a potência absorvida 
multiplicada pelo rendimento do motor, isto e: 
Pu = Pa ×η 
Que e equivalente a seguinte formula: 
Pu = 3 ×V × I × cosϕ ×η 
 
EXERCICIOS DE APLICAÇÃO 
1. Um motor monofásico de 220v absorve uma corrente de 20A 220v. sendo o factor de 
potência igual a 0.8. calcular a potência do motor 
 
DADOS 
U=220v 
I=2A 
Cosϕ=0.8 
P=? 
P=UI Cosϕ 
P=220x20x0.8 
P=3520w 
P=3,52kw 
 
 
2. Um alternador trifásico que tem uma potência real ou ativa de 12Hp (cv), quando dissipa 
uma d.d.p de 380v e 15 A de intensidade. Determine: 
a) A potência aparente? 
Dados 
 P=12cv 
 U=380v 
 I=15A 
 S=? 
b) O fator de potência? 
 Cosø/Fp=? 
Converção 
 1cv____735w 
 12cv___p 
 
p= 
 
a) Resolução/Formula 
 S=√3*U*I 
S=√3*380v*15A 
S=1,73*380V*15A 
S=9861w 
 cos 
 cos =0,89 
3. Um alternador trifásico que tem uma potencia real ou activa de 7,059Hp, quando dissipa 
uma d.d.p de 380v e 10 A de intensidade. Determine: 
a) A potência aparente? 
 
Dados 
P=7,059Hp 
U=380v 
I=10A 
S=? 
b )O factor de potência? 
Cosø/Fp=? 
1hp____735w 
 7.059hp___X 
 X= 
 
 
 Resolução/Formula 
 S=√3*U*I 
S=√3*380v*10AS=1,73*380V*10A 
S=6574w 
 cos 
cos =0,78 
 
 
4. Determine a intensidade em cada um dos fios de alimentação de um motor trifásico com 
as seguintes caracteristicas: U=380V; cosϕ=0.84; Pu=11kw; η=88%. 
a) Calcular a potência absorvida 
Dados: 
U=380V 
cosϕ=0.84 
 Pu=11kw 
 η=88% 
Pa=? 
b) Intencidade da corrente. 
I=?