ACIONAMENTO DE DISPOSITIVOSATUADORESsérie AUTOMAÇÃO iNDUsTriALVolume 1

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ACIONAMENTO DE 
DISPOSITIVOS
ATUADORES
série AUTOMAÇÃO iNDUsTriAL
Volume 1
série AUTOMAÇÃO iNDUsTriAL
ACIONAMENTO DE 
DISPOSITIVOS
ATUADORES
Volume 1
CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI
Robson Braga de Andrade
Presidente
DIRETORIA DE EDuCAÇÃO E TECNOLOgIA
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor de Educação e Tecnologia
SENAI-DN – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAgEM INDuSTRIAL
Conselho Nacional
Robson Braga de Andrade
Presidente
SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor-Geral
Gustavo Leal Sales Filho
Diretor de Operações
Série AUTOMAÇÃO iNDUSTriAL
ACIONAMENTO 
DE DISPOSITIVOS 
ATUADORES
VOLUME 1
SENAI
Serviço Nacional de 
Aprendizagem Industrial 
Departamento Nacional
Sede
Setor Bancário Norte . Quadra 1 . Bloco C . Edifício Roberto 
Simonsen . 70040-903 . Brasília – DF . Tel.: (0xx61)3317-9190 
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SENAI Departamento Nacional
Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP
SENAI Departamento Regional do Rio Grande do Sul
Unidade Estratégica de Desenvolvimento Educacional – UEDE/Núcleo de Educação a 
Distância – NEAD
FICHA CATALOGRÁFICA
 S491a 
 Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional
 Acionamento de dispositivos atuadores: volume 1/ Serviço Nacional de 
 Aprendizagem Industrial Departamento Nacional, Serviço Nacional de 
 Aprendizagem Industrial. Departamento Regional do Rio Grande do Sul. Brasília : 
 SENAI/DN, 2012.
 156 p. : il. (Série Automação Industrial)
 
 ISBN 978-85-7519-522-2
 1. Geração. 2. Abastecimento. 3. Controle da eletricidade. I. Servico Nacional 
 de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional do Rio Grande
 do Sul. II. Titulo. III. Série.
CDU 621.31
Bibliotecário Responsável: Enilda Hack- CRB 599/10
Lista de ilustrações
Figura 1 - Comparação das diferentes fontes de energia elétrica no Brasil ...............................................19
Figura 2 - Estrutura de um sistema elétrico ............................................................................................................19
Figura 3 - Usina hidrelétrica .........................................................................................................................................21
Figura 4 - Princípio de funcionamento de um gerador elementar ................................................................22
Figura 5 - Distribuição da indução magnética sob um polo ............................................................................22
Figura 6 - Sistema trifásico ............................................................................................................................................23
Figura 7 - Gerador para carga puramente resistiva .............................................................................................24
Figura 8 - Gerador com uma carga puramente indutiva ...................................................................................24
Figura 9 - Carga puramente capacitiva ....................................................................................................................25
Figura 10 - Comparação das correntes de excitação ..........................................................................................25
Figura 11 - Evolução do motor elétrico ....................................................................................................................30
Figura 12 - Partes de um motor elétrico de indução trifásico ..........................................................................34
Figura 13 - Vista explodida de um motor de indução trifásico ........................................................................35
Figura 14 - Enrolamento de motores. a) Monofásico. b) Trifásico...................................................................36
Figura 15 - Motor assíncrono com rotor tipo gaiola ............................................................................................37
Figura 16 - Motor Dahlander........................................................................................................................................38
Figura 17 - Motor elétrico trifásico com freio .........................................................................................................40
Figura 18 - Divisão dos motores de acordo com a sua característica de funcionamento .....................42
Figura 19 - Placa com as especificações de um motor .......................................................................................43
Figura 20 - Conjugado de um motor elétrico X % de rotação .........................................................................45
Figura 21 - Representação de perdas de um motor elétrico assíncrono .....................................................52
Figura 22 - Rendimento ................................................................................................................................................54
Figura 23 - Triângulo das potências ..........................................................................................................................55
Figura 24 - Banco de capacitores ligado em triângulo .....................................................................................56
Figura 25 - Correção do fator de potência por meio do banco de capacitores na baixa tensão ........58
Figura 26 - Conjugado de um motor trifásico .......................................................................................................62
Figura 27 - Motor de alto rendimento ......................................................................................................................63
Figura 28 - Composição de um fusível ....................................................................................................................68
Figura 29 - Simbologia do fusível ..............................................................................................................................69
Figura 30 - Fusível tipo D ...............................................................................................................................................70
Figura 31 - Punho saca-fusível .....................................................................................................................................71
Figura 32 - Fusível do tipo NH .....................................................................................................................................71
Figura 33 - Contador .......................................................................................................................................................72
Figura 34 - Contatos auxiliares e principais de um contator ............................................................................73
Figura 35 - Simbologia do contator (bobina), os contatos principais e os contatos auxiliares ...........73
Figura 36 - Representação dos contatos auxiliares ..............................................................................................74
Figura 37 - Sequência de contatos ............................................................................................................................74Figura 38 - Comportamento de cargas resistivas, indutivas e capacitivas na hora da partida. ...........75
Figura 39 - Nomenclatura de um relé de sobrecarga com a sua simbologia ............................................77
Figura 40 - Nomenclatura dos contatos auxiliares de um relé de sobrecarga coma sua simbologia ......77
Figura 41 - Relé de falta de fase ..................................................................................................................................78
Figura 42 - Ligação de um PTC em um motor elétrico .......................................................................................79
Figura 43 - Disjuntor trifásico .......................................................................................................................................79
Figura 44 - Etapas de funcionamento de um disjuntor. a) Disjuntor ligado - disparadores no repou-
so; b) Disjuntor desligado; c) Disjuntor desarmado - atuação dos disparadores .......................................80
Figura 45 - Disjuntor .......................................................................................................................................................81
Figura 46 - Djuntor morot e sua simbologia ..........................................................................................................83
Figura 47 - Utilização de transformador em uma rede trifásica, a) sem neutro, b) com neutro e c) 
Simbologia do transformador ......................................................................................................................................84
Figura 48 - Autotransformador de partida trifásico .............................................................................................85
Figura 49 - Temporizador .............................................................................................................................................85
Figura 50 - Diagrama de funcionamento de um ON DELAY .............................................................................86
Figura 51 - Simbologia a) de um temporizador ON DELAY e b) do contato ...............................................86
Figura 52 - Diagrama de funcionamento de um OFF DELAY ...........................................................................87
Figura 53 - Simbologia: a) de um temporizador OFF DELAY; b) dos contatos ...........................................87
Figura 54 - Simbologia de um contador de impulsos elétricos.......................................................................88
Figura 55 - Funcionamento de um contador .........................................................................................................88
Figura 56 - Chave de impulso ......................................................................................................................................91
Figura 57 - Chave com retenção .................................................................................................................................92
Figura 58 - Chave impulso (2NA + 2NF) e chave trava (2NA + 1 NF) .............................................................92
Figura 59 - Chave impulso (três posições) e chave trava (duas posições) ...................................................92
Figura 60 - Chaves manuais ..........................................................................................................................................93
Figura 61 - Tomadas e plugues industriais ..............................................................................................................93
Figura 62 - Tipos de botoeiras .....................................................................................................................................94
Figura 63 - Alguns tipos de sinaleiros .......................................................................................................................95
Figura 64 - Sistema gerador com três bobinas ................................................................................................... 101
Figura 65 - Sistema gerador ligado em triângulo .............................................................................................. 103
Figura 66 - Correntes e tensões do esquema em triângulo ........................................................................... 104
Figura 67 - Sistema gerador ligado em estrela .................................................................................................. 104
Figura 68 - Correntes e tensões do esquema em estrela ............................................................................... 105
Figura 69 - Tensão nominal múltipla a 9 fios ...................................................................................................... 106
Figura 70 - Ligação estrela-triângulo ..................................................................................................................... 106
Figura 71 - Esquemas de ligação de um motor com tripla tensão (estrela em paralelo, triângulo em 
paralelo e estrela em série) ........................................................................................................................................ 107
Figura 72 - Ligação de um motor com tripla velocidade (motor com três ligações em estrela, com 
enrolamento Dahlander e ligação em estrela) .................................................................................................... 107
Figura 73 - Representação gráfica UNIFILAR de um circuito principal ..................................................... 108
Figura 74 - Representação gráfica TRIFILAR ........................................................................................................ 109
Figura 75 - Representação gráfica de um circuito de comando .................................................................. 109
Figura 76 - Funções de partidas de motores elétricos ..................................................................................... 111
Figura 77 - Circuito de potência de uma partida direta: a) coordenada por fusíveis; b) coordenada 
por disjuntores ................................................................................................................................................................ 112
Figura 78 - Circuito de comando de uma partida direta ................................................................................ 113
Figura 79 - Circuito de potência de uma partida direta com reversão: a) coordenada por fusíveis; 
b) coordenada por disjuntores .................................................................................................................................. 114
Figura 80 - Circuito de comando de uma partida direta com reversão .................................................... 114
Figura 81 - Circuito de potência de uma partida estrela-triângulo: a) Coordenada por fusíveis; 
b) Coordenada por disjuntores ................................................................................................................................ 116
Figura 82 - Circuito de comando de uma partida estrela-triângulo .......................................................... 116
Figura 83 - Comportamento do conjugado e da corrente com a ligação Y- ∆, em função da velocidade... 117
Figura 84 - Circuito de potência de uma partida com chave compensadora com autotransforma-
dor: a) coordenada por fusíveis; b) coordenada por disjuntores .................................................................. 119
Figura 85 - Circuito de comando de uma partida com chave compensadora com autotransformador .. 119
Figura 86 - Comportamento do conjugado e da corrente com a ligação com chave compensadora 
em função da velocidade ............................................................................................................................................ 119
Figura 87 - Fatores de redução K1 e K2 em função das relações de tensão do motor e da rede ..... 120
Figura88 - Exemplo das características de desempenho de um motor quando parte com 85% 
da tensão .......................................................................................................................................................................... 120
Figura 89 - Diagrama elétrico da chave em série-paralelo ............................................................................ 122
Figura 90 - Circuito de comando da chave série-paralelo .............................................................................. 122
Figura 91 - Controle de fases de um motor trifásico utilizando um soft-starter .................................... 126
Figura 92 - Diagrama em blocos de um soft-starter ........................................................................................ 126
Figura 93 - Comparativo da corrente entre partidas direta, estrela-triângulo e soft-starter ............. 127
Figura 94 - Ligação direta com o soft-starter ...................................................................................................... 128
Figura 95 - Ligação com contator by-pass ........................................................................................................... 128
Figura 96 - Diagrama de comando do soft-starter ........................................................................................... 129
Figura 97 - Inversor de frequência .......................................................................................................................... 129
Figura 98 - Componentes de um inversor ........................................................................................................... 130
Figura 99 - Circuito inversor ...................................................................................................................................... 131
Figura 100 - Modulação por PWM .......................................................................................................................... 132
Figura 101 - Gráfico escalar ....................................................................................................................................... 132
Figura 102 - Inversor de frequência trifásico ....................................................................................................... 133
Figura 103 - Inversor de frequência monofásico ............................................................................................... 133
Figura 104 - Gráfico do parâmetro 5 do inversor – tempo de partida ....................................................... 137
Figura 105 - Gráfico do parâmetro 5 do inversor – tempo de parada ....................................................... 137
Figura 106 - Função pulso de partida .................................................................................................................... 138
Figura 107 - Sobrecorrente imediata na saída .................................................................................................... 139
Figura 108 - Subcorrente imediata ......................................................................................................................... 139
Quadro 1 - Principais causas e consequências de um baixo fator de potência ..........................................56
Quadro 2 - Tipos de disparos dos disjuntores .........................................................................................................82
Quadro 3 - Identificação das cores dos botões ......................................................................................................94
Quadro 4 - Identificação de sinaleiros conforme a sua cor ................................................................................95
Quadro 5 - Simbologias utilizadas em eletricidade industrial ..........................................................................96
Quadro 6 - Sistema Internacional de Unidades ......................................................................................................97
Quadro 7 - Conversão de unidades em medidas...................................................................................................98
Quadro 8 - Esquemas de ligação dos motores elétricos .................................................................................. 108
Quadro 9 - Quadro comparativo entre estrela-triângulo e compensadora .............................................. 121
Quadro 10 - Métodos de partidas x motores ....................................................................................................... 126
Quadro 11 - Comparativo entre alguns métodos de partida e suas vantagens ...................................... 135
Quadro 12 - Comparativo entre alguns métodos de partida e suas desvantagens ............................... 136
Tabela 1: Técnico em Automação Industrial ............................................................................................................14
Tabela 2: Comparação das diferentes fontes de energia elétrica no mundo ..............................................18
Tabela 3: Velocidade do motor em rpm de acordo com o número de polos e frequência de funcion-
amento ..................................................................................................................................................................................33
Tabela 4: Velocidade do motor em rpm de acordo com o número de polos e a frequência de fun-
cionamento .........................................................................................................................................................................34
Tabela 5: Principais problemas e suas causas de um motor assíncrono .......................................................41
Tabela 6: Tipo de carga x fator de potência .............................................................................................................55
Tabela 7: Código de cores dos fusíveis tipo D .........................................................................................................70
Tabela 8: Capacidade de interrupção de corrente em relação aos códigos dos fusíveis NH .................71
Tabela 9: Faixa de corrente de regime: valores básicos .......................................................................................82
Tabela 10: Tabela de fios com a corrente máxima suportada série métrica e AWG ............................... 102
Tabela 11: Relação entre tensões (linha/fase) e correntes (linha/fase) e potência em um sistema trifásico .. 105
1 Introdução ......................................................................................................................................................................13
2 Geração de energia elétrica ......................................................................................................................................17
2.1 Sistemas elétricos .......................................................................................................................................17
2.1.1 Conceito de energia .................................................................................................................17
2.1.2 Sistema elétrico trifásico ........................................................................................................17
2.1.3 Geração de energia elétrica ..................................................................................................18
2.1.4 Comparação das diferentes fontes de energia elétrica no mundo .........................18
2.1.5 O caminho da energia elétrica .............................................................................................20
2.1.6 Máquinas primárias ..................................................................................................................20
2.1.7 Princípio de funcionamento de um gerador ..................................................................21
2.1.8 Atuação do gerador .................................................................................................................232.2 Cogeração de energia elétrica ...............................................................................................................26
3 Motores elétricos ..........................................................................................................................................................29
3.1 Histórico sobre motores elétricos ........................................................................................................29
3.2 Evolução do motor elétrico .....................................................................................................................30
3.3 Motores de corrente alternada monofásicos ....................................................................................31
3.4 Motores de corrente alternada trifásicos ..........................................................................................32
3.4.1 Motores síncronos ....................................................................................................................32
3.4.2 Motores assíncronos ................................................................................................................33
3.4.3 Partes de um motor de indução trifásico .........................................................................34
3.4.4 Princípio de funcionamento de um motor de indução trifásico .............................36
3.4.5 Tipos de motores de indução trifásicos ............................................................................36
3.4.6 Principais problemas que ocorrem em um motor assíncrono .................................41
3.5 Características dos motores ....................................................................................................................41
3.5.1 Especificações de um motor elétrico .................................................................................42
3.5.2 Conservação de energia .........................................................................................................62
3.5.3 Controle de demanda .............................................................................................................64
4 Dispositivos de proteção emanobra de motores .............................................................................................67
4.1 Dispositivos de proteção ..........................................................................................................................67
4.2 Características dos dispositivos de proteção e manobra de motores .....................................68
4.2.1 Fusíveis ..........................................................................................................................................68
4.2.2 Contator .......................................................................................................................................72
4.2.3 Relés de sobrecarga .................................................................................................................76
4.2.4 Disjuntor .......................................................................................................................................79
4.2.5 Transformador de comando .................................................................................................83
4.2.6 Relés temporizadores ..............................................................................................................85
4.2.7 Contador de impulsos elétricos ...........................................................................................88
Sumário
5 Dispositivos de comando e sinalização ................................................................................................................91
5.1 Dispositivos de comando e sinalização ..............................................................................................91
5.1.1 Chaves ...........................................................................................................................................91
5.1.2 Botoeira ou botão liga e desliga e fim de curso .............................................................93
5.1.3 Sinaleiros ......................................................................................................................................95
5.2 Simbologias, unidades e tabela de conversão ................................................................................95
6 Esquemas de ligação de motores e partidas de motores elétricos trifásicos ...................................... 101
6.1 Identificação das bobinas de um motor de indução trifásico ................................................. 101
6.1.1 Esquemas de ligações ......................................................................................................... 102
6.1.2 Ligações utilizadas nos motores....................................................................................... 107
6.2 Representação gráfica de um circuito .............................................................................................. 108
6.3 Partidas de motores ............................................................................................................................... 110
6.3.1 Partida direta ........................................................................................................................... 111
6.3.2 Inversão do sentido de rotação de motores trifásicos ............................................. 113
6.3.3 Chave estrela-triângulo ....................................................................................................... 115
6.3.4 Chave compensadora........................................................................................................... 118
6.3.5 Chave em série-paralelo ...................................................................................................... 121
7 Soft-starters e inversores ........................................................................................................................................ 125
7.1 Chave eletrônica (soft-starter) ............................................................................................................. 125
7.1.1 Formas de ligação do soft-starter .................................................................................... 127
7.2 Inversor de frequência ........................................................................................................................... 129
7.2.2 Instalações do inversor ........................................................................................................ 134
7.3 Comparação entre alguns métodos de partida ............................................................................ 135
7.4 Soft-starter x inversor de frequência ................................................................................................ 136
7.5 Parametrização de drivers .................................................................................................................... 136
8 Normas técnicas aplicadas à instalação de circuitos elétricos .................................................................. 143
Referências ........................................................................................................................................................................ 147
Minicurrículo do Autor ................................................................................................................................................. 151
Índice .................................................................................................................................................................................. 152
Esta unidade curricular “Acionamento de Dispositivos Atuadores” tem o objetivo de familiarizar o 
aluno com as características e o funcionamento de dispositivos atuadores em sistemas de controle 
e automação. Considera conhecimentos relativos à EletricidadeIndustrial, Pneumática, Hidráulica e 
Controladores Lógicos Programáveis – CLPs (DCN-DN).
O capítulo 2 apresentará a eletricidade industrial, relacionando-a com fundamentos de Física e a 
transformação de energia. Definiremos a aplicabilidade dos fundamentos de Eletricidade relativos 
aos sistemas de controle e automação.
No capítulo 3 estudaremos os motores elétricos, suas características específicas, seu 
funcionamento e construção e suas divisões.
O capítulo 4 apresentará os principais dispositivos de proteção e de manobra para a ligação 
segura de um motor elétrico, mostrando seu comportamento em um circuito elétrico. 
No capítulo 5 conheceremos os principais dispositivos de comando e sinalização para a ligação 
de motores elétricos, verificando o princípio de funcionamento e a aplicação em circuitos elétricos. 
No capítulo 6 estudaremos os esquemas de ligação de motores e as principais partidas de 
motores elétricos trifásicos.
O capítulo 7 apresentará as características e o funcionamento do soft-starter e do inversor, 
identificando suas rotinas de parametrização.
O capítulo 8 apresentará as principais normas técnicas aplicáveis à segurança de instalação de 
circuitos elétricos.
A seguir, são descritos na matriz curricular os módulos e as unidades curriculares previstos e a 
respectiva carga horária.(Tabela 1).
Introdução
1
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL14
Tabela 1: Técnico em Automação Industrial
Módulos denoMInAção unIdAdes CurrICulAres CArgA
HorárIA
CArgA HorárIA
Módulo
Módulo Básico Fundamentos técnicos e 
científicos
• Fundamentos da Comunicação
• Fundamentos da Eletrotécnica
• Fundamentos da Mecânica
100h
140h
100h
340h
Módulo 
Introdutório
Fundamentos técnicos e 
científicos
• Acionamento de Dispositivos 
Atuadores
160 h
180 h
340h
• Processamento de Sinais
Específico I Manutenção e Implemen-
tação de equipamentos e 
dispositivos
• Gestão da Manutenção
• Implementação de Equipamentos 
Dispositivos
• Instrumentação e Controle
• Manutenção de Equipamentos e 
Dispositivos
34h
136h
102h
68h
340 h
Específico II Desenvolvimento de 
sistemas de controle e 
Automação
• Desenvolvimento de Sistemas de 
Controle
• Sistemas Lógicos Programáveis
• Técnicas de Controle
100h
160h
80h
340h
Fonte: SENAI 
2
Geração de energia elétrica
De onde vem a energia elétrica? Como é gerada? Como surge o sistema trifásico? A tensão já 
é “criada” com 110V/220V? Muitas vezes fazemos essas perguntas e não conseguimos respostas 
coerentes. Neste capítulo, vamos responder a alguns desses questionamentos.
Veremos alguns aspectos importantes relacionados ao conceito de energia, 
apresentando seu sistema de geração, transmissão e distribuição. Além disso, analisaremos 
o sistema elétrico trifásico, que é responsável por boa parte do fornecimento de energia 
industrial principalmente.
2.1 SIStemaS eLétrIcoS
Vamos iniciar com a apresentação de conceitos relativos a sistemas elétricos, abrangendo a 
geração, as características e as etapas para a geração de energia elétrica.
2.1.1 ConCeito de energia
Segundo Capelli (2010), energia é a quantidade de trabalho que um sistema é capaz 
de fornecer. Ela não pode ser destruída ou criada, somente transformada. Por exemplo, 
quando abastecemos o carro com combustível, a energia química gerada pela queima do 
combustível transforma-se em movimento (energia cinética), em calor (energia térmica) 
e em barulho (energia sonora). Quando uma energia é convertida, somente uma parte é 
transformada em outro tipo de energia.
2.1.2 SiStema elétriCo trifáSiCo
Como foi visto no Módulo Básico, em Fundamentos de Eletrotécnica, a tensão elétrica 
nada mais é do que a diferença de potencial entre dois pontos, e a corrente alternada é 
aquela que varia com o tempo. Para iniciar o estudo, devemos ver alguns aspectos sobre 
geração do sistema de energia.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL18
A frequência de 60Hz significa que o fluxo magnético 
através da armadura se alterna entre os valores positivos e 
negativos 120 vezes por segundo e consequentemente, o 
mesmo ocorre com a corrente e a tensão?
 VOCÊ 
 SABIA?
2.1.3 geração de energia elétriCa
A geração de energia elétrica ocorre pela transformação de qualquer tipo de 
energia em energia elétrica. Em relação à distribuição elétrica no mundo, Capelli 
(2010) diz que ela não é homogênea, já que um terço de toda a população não 
tem acesso a ela. Isso significa que praticamente 3 bilhões de pessoas vivem, 
literalmente, no escuro, e metade dessa população está no Continente Africano. 
Por outro lado, segundo Capelli (2010), os Estados Unidos consomem um quarto 
de toda a energia elétrica produzida no mundo, o que os torna o segundo 
consumidor per capita de energia elétrica, perdendo apenas para o Canadá.
Dependendo das condições geográficas de cada país, as fontes de 
energia elétrica são variadas. A Tabela 2 mostra a média mundial das fontes 
de energia elétrica, enquanto a Figura 1 apresenta o cenário de energia 
elétrica no Brasil e sua distribuição.
2.1.4 Comparação daS diferenteS fonteS de energia elétriCa 
no mundo
A Tabela 2 e a Figura 1 mostram que o Brasil consome cerca de 73% 
de energia elétrica hídrica. Assim, o sistema de produção e transmissão 
de energia elétrica do Brasil pode ser classificado como hidrotérmico de 
grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com 
múltiplos proprietários.
Tabela 2: Comparação das diferentes fontes de energia elétrica no mundo
FonTes de energIA PorCenTAgeM
Carvão 40%
Hídrica 18%
Nuclear 17%
Gás 14%
Óleo 11%
FONTE: CAPELLI, 2010
2 Geração de enerGia elétrica 19
Fontes de Energia Mundial
Biomassa
4,8% Energia Eólica
Energia de 
importação
8,6%
Derivados do
petróleo
3,0%
Carvão e
Derivados
1,6%Gás natural
6,0%
Energia Nuclear
2,8%
Figura 1 - Comparação das diferentes fontes de energia elétrica no Brasil 
(*) Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações.
FONTE: LEãO, 2009
A oferta da energia elétrica aos usuários é realizada por meio da prestação 
de serviço público concedido pelo Governo Federal, para que seja explorado por 
entidade privada ou governamental. As empresas que prestam serviço público de 
energia elétrica o fazem por meio de concessão ou permissão estabelecida pelo 
Poder Público.
A Figura 2 mostra uma estrutura básica de transmissão de energia elétrica, 
desde sua produção até seu consumo.
Azul:
Vermelho:
Preto:
Transmissão
Distribuição
Geração
Linha de Transmissão
500, 345, 230, e 138 kV
Subestação
Transformador
Rebaixador
Cliente de
Subtransmissão
de Energia
26kV e 69kV
Consumidor Primário
13kV e 4 kV
Consumidor Secundário
120V e 240V
Empresas de 
Transmissão de Energia
138kV ou 230kV
Transformador
ElevadorUsina de Geração
de Energia
Figura 2 - Estrutura de um sistema elétrico
FONTE: LEãO, 2009
Os sistemas elétricos são tipicamente divididos nos seguintes segmentos: 
geração, transmissão, distribuição, utilização e comercialização. Segundo a ANEEL 
(Agencia Nacional de Energia Elétrica), as tensões trifásicas mais utilizadas nas 
redes industriais são:
• baixa tensão (BT): tensão igual ou inferior a 1.000V (1kV);
• média tensão (MT): tensão superior a 1kV e inferior a 69kV;
• alta tensão (AT): tensão igual ou superior a 69kV e igual ou inferior a 138kV;
• demais instalações de distribuição: tensão igual ou superior a 230kV.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL20
2.1.5 o Caminho da energia elétriCa
Para que a energia elétrica chegue até sua casa, ela precisa passar pelas 
seguintes etapas:
• Máquina primária – transforma qualquer energia em energia cinética de 
rotação para ser aproveitada pelo gerador.
• Geradores – transformam a energia cinética de rotação das máquinas 
primárias em energia elétrica.
• Transformador – compatibiliza o nível da tensão da saída com a tensão do 
sistema ao qual o gerador será ligado, podendo elevar ou rebaixar a tensão.
• Comando, controle e proteção – controla a interligação de um grupo de 
geradores, compatibilizando as tensões eo sincronismo da rede antes de 
comandar o fechamento da linha.
Veremos agora alguns aspectos dessas etapas.
2.1.6 máquinaS primáriaS
O processo de transformar qualquer tipo de energia em energia cinética de 
rotação para que possa ser aproveitada pelo gerador ocorre em duas etapas:
• na primeira etapa, uma máquina primária transforma qualquer tipo de 
energia em energia cinética de rotação;
• na segunda etapa, um gerador elétrico acoplado à máquina primária transforma 
a energia cinética de rotação em energia elétrica, através de um gerador.
As máquinas primárias são muito utilizadas. As mais conhecidas são:
• Turbinas - transforma energia mecânica em eletricidade.
• Hidrelétrica – transforma a energia potencial acumulada de alguns milhões 
de litros de água em energia cinética.
• Diesel – transforma a energia térmica do diesel em rotação para o gerador. 
Essa máquina primária é movida com motor a diesel.
• Termelétrica – transforma a água em vapor, que gera uma pressão necessária para 
movimentar a turbina. Nesse caso, a máquina primária é uma turbina de vapor de 
água que opera em conjunto com uma caldeira, que transforma a água em vapor. 
A turbina é alimentada por combustível, que pode ser de vários tipos: sólido de 
origem mineral (turfa, carvão); sólido de origem vegetal (lenha, serragem, bagaço 
de cana, pinho, entre outros); líquidos minerais (refinação do petróleo e destilação 
do xisto betuminoso); líquido vegetal (biodiesel); gasoso de origem mineral (gases 
de petróleo, gasogênio); e gasoso de origem orgânica (metano).
2 Geração de enerGia elétrica 21
• Termonucleares – funciona de forma idêntica à termelétrica, mas em vez 
de o combustível ser uma reação química de combustão, tem uma reação 
nuclear que gera o calor necessário para aquecer a água.
• Turbina eólica – transforma a energia contida nos ventos em rotação 
mecânica de um gerador. Geralmente, o gerador chama-se aerogerador.
Pesquise sobre as máquinas termelétricas, termonucleares, a 
diesel e eólica.
 SAIBA 
 MAIS
Podemos ver um exemplo de utilização de uma máquina primária na usina 
hidrelétrica. Em uma usina desse tipo, a turbina hídrica transforma a energia 
potencial da água em desnível em energia cinética de rotação, que é transferida a 
um eixo acoplado a um gerador, como mostra a Figura 3.
Reservatório
Barragem
Gerador
Transformador
Casa das Máquinas
Linhas de Transmissão
Entrada
d’água
Eclusa Tubulação Turbina Saída
d’água
Figura 3 - Usina hidrelétrica
Fonte: WEG, 2005c
2.1.7 prinCípio de funCionamento de um gerador
Segundo o catálogo industrial da empresa WEG, o princípio do funcionamento 
de um gerador elétrico está baseado no movimento relativo entre uma espira e 
um campo magnético. Os terminais da espira são conectados a dois anéis, que 
são ligados a um circuito externo por meio de escovas. Esse tipo de gerador é 
chamado de armadura giratória, como mostra a Figura 4.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL22
S
N
S
N
S
N
S N
GERADOR DE CORRENTE ALTERNADACampo magnético
Campo indutor
Anéis coletores
Escovas
Armadura
1
2
3
4
Figura 4 - Princípio de funcionamento de um gerador elementar
Fonte: WEG, 2005c
Nesse caso, admitimos que a bobina gira com uma velocidade uniforme no 
sentido da flecha dentro do campo magnético, também uniforme. A variação da 
f. e. m.1 (força eletromagnética ou força eletromotriz) no condutor, em função do 
tempo, é determinada pela lei da indução magnética sobre um polo, como já foi 
visto na Unidade Curricular Fundamentos de Eletrotécnica.
A Figura 5 mostra o corte lateral de uma bobina no campo magnético em doze 
posições diferentes, separadas em 30º. Podemos perceber que o condutor varia 
sob um tempo de lei senoidal, gerando, consequentemente, uma onda senoidal.
-1
-1
-5
-5
0
0 60 120 130 240 300 360
(b)
N S
Relação
(a)
1 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
o o o o o o o
Figura 5 - Distribuição da indução magnética sob um polo
Fonte: WEG, 2005c
A cada giro completo das espiras teremos um ciclo completo de tensão gerada 
para uma máquina de um par de polos. Os enrolamentos podem ser constituídos 
com um número maior de polos, que se distribuem alternadamente (um norte 
(N) e um sul (S)).
1 f. e. m.
A força eletromagnética 
é também conhecida por 
força de Laplace. Quando 
um condutor elétrico 
percorrido por corrente 
é atravessado por um 
campo magnético, surge 
uma força que atua sobre 
o condutor.
2 Geração de enerGia elétrica 23
No Brasil, a frequência da rede elétrica é de 60Hz, enquanto 
no Paraguai e na Inglaterra é de 50Hz. A utilização de baixa 
frequência facilita a construção de motores de baixa rotação.
 VOCÊ 
 SABIA?
O sistema elétrico trifásico é formado pela associação de três sistemas 
monofásicos de tensões, de tal forma que a defasagem entre eles seja de 120º. 
O enrolamento desse tipo de gerador também é constituído por três conjuntos 
de bobinas dispostas simetricamente no espaço, defasadas, também, em 120º. 
Para que tenhamos V1=V2=V3, as três bobinas devem ter o mesmo número de 
enrolamentos e a mesma espessura de fio. A Figura 6 mostra esse tipo de geração.
V1
V1
V2
V2
V3
V3
11 12 13
360º 1 Ciclo
120º
120º 120º 120º
1 2 3 4 5 6
Tempo
Figura 6 - Sistema trifásico
Fonte: WEG, 2005c
Esse sistema tem maior eficiência para utilização na indústria simplesmente 
por ter as três fases defasadas, aumentando, consequentemente, a tensão de 
trabalho (220V, 380V, 440V e 760V), dependendo do tipo de ligação que façamos. 
Outro motivo de eficiência decorre do fato de o sistema ser equilibrado, isto é, 
as tensões em cada fase são iguais entre si. Os motores trifásicos têm o mesmo 
tamanho de um monofásico, mas possuem uma potência maior e constante, 
obtendo, assim, uma economia de energia, enquanto o motor monofásico possui 
uma potência pulsante, não estabilizada.
A corrente alternada (CA) foi adotada para transmissão 
de energia elétrica a longas distâncias devido à facilidade 
relativa para ter o valor de sua tensão alterada por intermédio 
de transformadores. Além disso, as perdas em CA são bem 
menores do que em corrente contínua (CC).
 VOCÊ 
 SABIA?
2.1.8 atuação do gerador
Para o caso de o gerador atuar a vazio (rotação constante), a tensão de 
armadura dependerá do fluxo magnético gerado pelos polos de excitação, ou , 
ainda, da corrente que circula pelo enrolamento de campo.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL24
Uma carga resistiva, quando tem uma carrente de carga, gera uma campo 
magnético. O gerador quando alimenta uma carga puramente resistiva2, gera um 
campo magnético polos defasados 90º em atraso em relação aos polos principais, 
como mostra a Figura 7. Esses polos exercem sobre os polos induzidos uma força 
contrária ao movimento, gastando potência mecânica para que o rotor possa girar.
N
N
S
S
Polo Norte
Polo Sul
Figura 7 - Gerador para carga puramente resistiva
Fonte: WEG, 2005c
Já com a carga puramente indutiva3, a corrente de carga está atrasada em 90º 
com relação à tensão, e o campo da armadura estará, consequentemente, na mesma 
direção do campo principal, mas com polaridade oposta, como mostra a Figura 8.
N
N
S
S
Figura 8 - Gerador com uma carga puramente indutiva
Fonte: WEG, 2005c
Este tipo de máquina gera um efeito desmagnetizante. As cargas indutivas 
armazenam energia em seu campo indutor e a devolvem totalmente ao gerador, sem 
exercer nenhum conjugado frenante sobre o induzido. Neste caso, só é necessária 
energia mecânica para compensar as perdas. O que aumenta consideravelmente é 
a corrente de excitação4 necessária para manter a tensão nominal.
No gerador com uma carga puramente capacitiva5, a corrente de armadura para 
uma carga capacitiva está adiantada em 90º com relação à tensão. Consequentemente, 
o campo de reação da armadura estará na mesma direção do campo principal e com 
a mesma polaridade, como mostra a Figura 9. Este tipo de máquina gera um efeito 
magnetizante. As cargas capacitivas armazenam energia em seu campo elétrico e a 
devolvem totalmente ao gerador, semexercer também nenhum conjugado (torque) 
de frenagem sobre o campo induzido. Devido ao efeito magnetizante, será necessário 
reduzir a corrente de excitação para manter a tensão nominal.
2 CARGA PURAMENTE 
RESISTIVA
É a resistência de uma 
carga que varia de acordo 
com tensão x corrente de 
forma linear.
3 CARGA PURAMENTE 
INDUTIVA
É a resistência de uma carga 
que varia de acordo com 
tensão x corrente de forma 
não linear. Por exemplo, 
motores e transformadores 
que produzem potência 
reativa com corrente 
atrasada em relação à tensão.
4 CORRENTE DE EXCITAÇãO
É a corrente que passa 
no ramo magnetizante 
(bobinas).
5 CARGA PURAMENTE 
CAPACITIVA
É a resistência de uma carga 
que varia de acordo com 
tensão x corrente de forma 
não linear. 
2 Geração de enerGia elétrica 25
N
N
S
S
Figura 9 - Carga puramente capacitiva
Fonte: WEG, 2005c
A Figura 10 mostra a variação de corrente de excitação para manter a tensão 
de armadura constante.
Carg
a in
dut
iva
Carg
o res
istiva
Carga Capacitiva
I exc.
Uf
Figura 10 - Comparação das correntes de excitação
Fonte: WEG, 2005c
Na prática, encontramos as cargas com defasagem intermediária entre 
totalmente resistiva, indutiva ou capacitiva. Neste caso, o campo induzido 
pode ser decomposto em dois campos: um transversal e outro magnetizante 
ou desmagnetizante. Somente o campo transversal tem um efeito frenante, 
consumindo, dessa forma, a potência mecânica da máquina acionante.
A partir da geração, a energia elétrica é enviada para residências e indústrias 
onde, dependendo da tensão que sai do gerador, é rebaixada pelos transformadores 
até chegar a uma tensão de trabalho apropriada. A partir daí, uma aplicação da 
tensão na indústria é a energização de máquinas e motores elétricos.
Veja uma simulação de funcionamento do campo girante no 
site http://www.walter-fendt.de/ph14e/accircuit.htm.
 VOCÊ 
 SABIA?
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL26
2.2 coGeração de enerGIa eLétrIca
De acordo com a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), a cogeração é um 
processo de produção combinada de calor e energia elétrica a partir de um mesmo 
combustível, capaz de produzir benefícios sociais, econômicos e ambientais. 
A atividade de cogeração contribui efetivamente para a 
racionalização energética, uma vez que possibilita maior 
produção de energia elétrica e térmica a partir da mesma 
quantidade de combustível.
 VOCÊ 
 SABIA?
A cogeração, tanto na geração da energia térmica como em outro tipo de 
energia, é utilizada diretamente em processos de manufatura, a exemplo de 
fornos, caldeiras e outros. A cogeração é o reaproveitamento dos resíduos da 
energia dessas fontes para a geração de energia elétrica, diminuindo, como 
consequência, as perdas e aumentando o rendimento e o aproveitamento das 
fontes de energia. Desse modo, a cogeração é a forma mais eficiente de gerar 
calor e energia elétrica a partir de uma mesma fonte de energia.
 caSoS e reLatoS
“Fazendas de vento”
Aproveitar a força dos ventos para a geração de energia elétrica apresenta-
se, cada vez mais, como forma de diversificar a matriz energética mundial 
frente aos impactos ambientais decorrentes do uso de combustíveis fósseis, 
hidrelétricas, termelétricas e usinas nucleares. Seguindo essa tendência 
mundial, foi construído e já está em operação, desde 2006, o Complexo Eólico 
de Osório, no Estado do Rio Grande do Sul, que atualmente é a maior usina 
eólica da América Latina.
A geração de energia produzida pela “fazenda de vento” de Osório 
complementa o Sistema Integrado Nacional e poderá atender o consumo 
residencial de cerca de 650 mil pessoas quando estiver em pleno funcionamento. 
O Parque de Osório possui 75 aerogeradores gigantes, instalados em torres de 
concreto com 810t, alcançando 135m de altura na ponta da hélice (corresponde 
a um prédio de 45 andares). Cada aerogerador tem 71m de diâmetro de rotor 
e varre uma área de 3.959m2 com suas três pás, produzindo 2MW de potência.
A cada 100MW médios gerados por parques eólicos são economizados 
40m3/s de água na cascata do Rio São Francisco, segundo o Ministério de Minas 
e Energia. Um ano de geração de energia do Parque Eólico de Osório equivale 
à redução de emissão de 148.324 toneladas métricas de dióxido de carbono. 
Lembrando que 1 tonelada métrica é igual a 103 Kg.
2 Geração de enerGia elétrica 27
 recapItuLando
Neste capítulo estudamos os conceitos atribuídos aos sistemas elétricos, 
importantes para o entendimento da produção, transformação e transporte 
da energia elétrica para o sistema industrial ou residencial. Vimos como é o 
funcionamento de um sistema trifásico, mostrando as etapas de funcionamento 
para gerar a energia. 
Vimos que os diferentes tipos de geradores existentes que podem apresentar 
carga indutiva, resistiva, capacitiva ou intermediária, e observamos algumas 
características das fontes geradoras de energia elétrica. Estudamos o conceito 
e o funcionamento da coogeração de energia, mostrando os benefícios que são 
possíveis com a consequência da geração da energia primária.
3
motores elétricos
Um motor elétrico é capaz de transformar a energia elétrica em energia mecânica, utilizando 
normalmente o princípio do campo magnético. Conforme as características funcionais e de 
construção, os motores podem ser classificados genericamente como: (a) de corrente contínua, 
(b) alternados de indução ou assíncronos e (c) alternados síncronos. 
Este texto apresentará em detalhes apenas os motores de indução trifásicos, mas muitas 
perguntas existem: Como é o funcionamento básico de um motor elétrico? Como se origina 
o movimento deste motor? O que é rendimento de um motor? O que é torque? A seguir, 
apresentamos um breve histórico. 
3.1 HIStórIco Sobre motoreS eLétrIcoS 
A história do motor elétrico tem início em 1600, quando o cientista inglês William 
Gilbert publicou, em Londres, a obra intitulada De Magnete, descrevendo a força de 
atração magnética. Porém, o fenômeno da eletricidade estática já havia sido observado 
pelo filósofo grego Tales de Mileto, em 641 a.C., quando atritou uma peça de âmbar com 
um pedaço de pano. Ele verificou que a peça de âmbar tinha adquirido a propriedade de 
atrair corpos leves como pelos, penas, cinzas etc.
Séculos se passaram, e em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, ao fazer 
experiências com correntes elétricas, verificou que a agulha magnética de uma bússola 
era desviada de sua posição norte-sul quando passava perto de um condutor no qual 
circulava corrente elétrica. Essa observação permitiu a Oersted reconhecer a íntima 
relação entre o magnetismo e a eletricidade, dando, assim, o primeiro passo em direção 
ao desenvolvimento do motor elétrico. 
Baseado nessa importante descoberta do físico dinamarquês, o sapateiro inglês William 
Sturgeon que, paralelamente a sua profissão, estudava eletricidade nas horas de folga, 
constatou, em 1825, que um núcleo de ferro envolto por um fio condutor elétrico transformava-
se em ímã quando se aplicava uma corrente elétrica. Sturgeon observou também que a força 
do ímã cessava tão logo a corrente fosse interrompida. Assim, surgia o eletroímã, que seria 
de fundamental importância na construção de máquinas elétricas girantes. 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL30
Já no ano de 1833, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, construindo um 
pequeno motor elétrico no qual um núcleo de ferro enrolado girava em torno de um 
ímã permanente. Desde 1833, um dos problemas dos motores era o rendimento da 
transformação da energia elétrica em mecânica, e, portanto, grandes esforços foram 
feitos para alcançar o objetivo de uma máquina que fizesse essa transformação com 
o menor desperdício de energia possível. Desse modo, chegou-se ao motor elétrico 
de indução de gaiola. No entanto, a busca pela melhoria do rendimento continua. 
Atualmente, os pesquisadores investigam uma antiga ideia, que é a utilização de 
ímãs permanentes, agora com preços mais acessíveis, e imãs mais potentes. 
A utilização de ímãs dentrodo rotor reduz a indução de corrente e, como 
consequência, o fluxo eletromagnético no rotor, resultando em menor 
aquecimento do motor. Com essa configuração, é possível obter um rendimento 
do motor entre 95% e 97%, de acordo com a carcaça. Isso indica que as perdas 
nesse tipo de motor não ultrapassam 5% do total de energia absorvida da rede, 
economizando, assim, energia. 
Além da redução de aquecimento gerado, o pacote de chapas com menores 
densidades de fluxo pode fornecer a mesma potência mecânica, utilizando menos 
material ativo e reduzindo o tamanho da carcaça do motor. Assim, esse tipo de motor 
contribui com a eficiência energética não apenas para o usuário, mas também para toda 
a cadeia de produção, pois é necessária uma quantidade menor de chapas de aço e 
ferro fundido. A redução do material de produção do motor representa uma grande 
redução do impacto energético do motor em operação.
3.2 evoLução do motor eLétrIco
O desenvolvimento de condutores esmaltados, papéis ou filmes isolantes sintéticos, 
chapas magnéticas, ligas de alumínio e materiais plásticos contribuiu notoriamente para a 
redução da relação peso x potência dos motores elétricos, como mostra a Figura 11.
18
91
18
96
18
99
19
01
19
24
19
26
19
30
19
41
19
54
19
64
19
84
88 kg/kW
67 kg/kW
42 kg/kW
29 kg/kW
21 kg/kW
19kg/kW
12 kg/kW
12 kg/kW
11 kg/kW 7,5 kg/kW
6,8 kg/kW
Evolução do motor
trifásico AEG (relação
peso/potência)
Figura 11 - Evolução do motor elétrico
Fonte: WEG, 2005e
3 Motores elétricos 31
Observe a variação do peso de um motor de mesma potência no decorrer do 
tempo. Verificamos que o motor atual tem apenas 8% do peso de seu antecessor, 
fabricado em 1891, de acordo com a Figura 11. Além disso, confrontando os dados de 
catálogos de diferentes fabricantes em diferentes épocas, constatamos que houve 
uma redução de peso e, consequentemente, uma redução do tamanho construtivo 
do motor (para uma mesma potência) de, aproximadamente, 20% a cada década. A 
exceção ocorre nas duas últimas, pois a redução foi menos acentuada. 
Isso mostra a necessidade de revisão periódica das normas, para que possamos 
adaptar a relação entre potências e carcaças aos tamanhos alcançados por 
meio do desenvolvimento tecnológico. A evolução tecnológica é caracterizada, 
principalmente, pelo desenvolvimento de novos materiais isolantes que suportam 
temperaturas mais elevadas.
Atualmente, os motores elétricos estão presentes em praticamente todas as 
instalações industriais, comerciais e residenciais, desde os minúsculos motores 
que acionam os discos rígidos dos computadores até uma infinidade de motores 
que acionam nossos eletrodomésticos, chegando até aos enormes motores que 
movimentam bombas, compressores, ventiladores, moinhos, extrusoras e outras 
tantas aplicações. Entretanto, independentemente do tamanho e de sua aplicação, 
todos têm algo em comum: precisam de energia elétrica para produzir trabalho. 
Se, por um lado, é inevitável o consumo de energia elétrica para a utilização dos 
motores, por outro a escolha adequada e alguns cuidados especiais no seu uso 
podem economizar muita energia.
Como a indústria necessita de motores para o acionamento das mais variadas 
cargas, os fabricantes produzem uma grande quantidade de equipamentos 
com essas características. Podemos constatar essa realidade no campo de 
acionamentos industriais. 
Estima-se que entre 70 a 80% da energia elétrica consumida 
pelo conjunto de todas as indústrias seja transformada 
em energia mecânica, por meio dos motores elétricos. Isso 
significa que, admitindo-se um rendimento médio da ordem 
de 80% do universo de motores em aplicações industriais, 
15% da energia elétrica industrial transforma-se em perdas 
nos motores.
 VOCÊ 
 SABIA?
3.3 motoreS de corrente aLternada monofáSIcoS
Os motores monofásicos são assim chamados porque seus enrolamentos 
de campo são ligados diretamente a uma fonte monofásica. Os motores de 
indução monofásicos são a alternativa natural aos motores de indução trifásicos 
em locais onde não dispomos de alimentação trifásica, tais como residências, 
escritórios, oficinas e zonas rurais. Apenas se justifica sua utilização para baixas 
potências (1 a 2kW).
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL32
Entre os vários tipos de motores elétricos monofásicos, destacamos os motores 
com rotor tipo gaiola, devido à simplicidade de fabricação e, principalmente, por 
sua robustez, facilidade e manutenção reduzida. Por terem somente uma fase de 
alimentação, esses motores não possuem um campo girante como os motores 
trifásicos, mas um campo magnético pulsante. Isso impede que tenham um bom 
torque, considerando que no rotor se induzem campos magnéticos alinhados 
com o campo do estator. 
Para solucionar o problema de arranque em motores 
monofásicos, devemos utilizar enrolamentos auxiliares, que 
são dimensionados e posicionados de forma a criar uma 
segunda fase fictícia, permitindo a formação do campo 
girante necessário para o arranque.
 VOCÊ 
 SABIA?
3.4 motoreS de corrente aLternada trIfáSIcoS 
O motor de indução trifásico é o tipo mais usado tanto na indústria quanto no 
ambiente doméstico, porque a maioria dos sistemas atuais de distribuição de energia 
elétrica são trifásicos de corrente alternada. A utilização de motores de indução trifásicos 
é aconselhável a partir dos 2kW. Para potências inferiores, justifica-se o monofásico. 
O motor de indução trifásico apresenta vantagens em relação ao monofásico, como 
arranque mais fácil, menor ruído e custo mais baixo para potências superiores a 2kW. 
Nos sistemas trifásicos, as tensões padronizadas no Brasil são: 220, 380, 440, 660 e 760V. 
Os motores trifásicos são ligados às três fases, com ou sem neutro. 
3.4.1 motoreS SínCronoS
Os motores síncronos são motores de velocidade constante e proporcional com 
a frequência de rede. Os polos do rotor seguem o campo girante imposto ao estator 
pela rede de alimentação trifásica. Assim, a velocidade do motor é a mesma do 
campo girante. Basicamente, o motor síncrono é composto de um campo girante e 
de um rotor bobinado que é excitado por uma tensão CC. Essa tensão de excitação 
gera um campo estacionário no rotor que, interagindo com o campo girante, produz 
um conjugado (torque) no eixo do motor com uma rotação igual ao próprio girante. 
O maior conjugado que um motor pode fornecer está limitado pela máxima 
potência que pode ser cedida antes da perda de sincronismo, isto é, quando 
a velocidade do rotor se torna diferente da velocidade do campo girante, 
ocasionando a parada do motor (tombamento). A excitação determina também 
as porcentagens de potência ativa e reativa que o motor retira da rede para cada 
potência mecânica solicitada pela carga. Este motor é utilizado somente para 
grandes potências (devido ao seu alto custo em tamanhos menores) ou quando 
necessitamos de velocidade invariável.
3 Motores elétricos 33
Os motores síncronos têm sua aplicação restrita a acionamentos especiais, 
que requerem velocidades invariáveis em função da carga. Sua utilização com 
conversores de frequência pode ser recomendada quando necessitamos de uma 
variação de velocidade aliada a uma precisão de velocidade mais apurada. Para 
determinar a rotação do motor síncrono, podemos utilizar a seguinte fórmula:
Ns = 120.f2P =
60.f
p
Em que:
Ns = Rotação síncrona (rpm) 
f = frequência (Hz) 
2P = número de polos do motor
p = número de pares de polos do motor.
A partir dessa fórmula, a Tabela 3 mostra algumas rotações estabelecidas, de 
acordo com a frequência e o número de polos do motor.
Tabela 3: Velocidade do motor em rpm de acordo com o número de polos 
e frequência de funcionamento
nº de Polos 60Hz 50Hz
2 3.600 3.000
4 1.800 1.500
6 1.200 1.000
8 900 750
10 720 600
Fonte: Autor
3.4.2 motoreS aSSínCronoS
Os motores assíncronos também são conhecidos como motores de indução. 
Por serem robustos e mais baratos, são os mais empregados na indústria. Nesses 
motores, o campo girante tem a velocidade síncrona comose fosse um motor 
síncrono. Teoricamente, para o motor girando a vazio e sem perdas o rotor teria a 
velocidade síncrona. Entretanto, ao ser aplicado o conjugado ao motor, seu rotor 
diminuirá a velocidade na justa proporção necessária para que a corrente induzida 
pela diferença de rotação entre o campo girante e o rotor passe a produzir um 
conjugado eletromagnético, igual e oposto ao conjugado externamente aplicado. 
A rotação do eixo do rotor é expressa por:
n= 120 f 2P
. (1 - s ) = 60f p
. (1 - s )
Em que:
n = Rotação assíncrona (rpm)
f = frequência (Hz)
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL34
2P = número de polos do motor
p = número de pares de polos do motor.
s = escorregamento.
Os motores assíncronos subdividem-se basicamente em rotor tipo gaiola e 
rotor rebobinado (anéis).
A partir dessa fórmula, a Tabela 4 mostra algumas rotações estabelecidas. Nesse 
exemplo, o motor tem um escorregamento de 3%, de acordo com a frequência e 
o número de polos do motor.
Tabela 4: Velocidade do motor em rpm de acordo com o número de polos 
e a frequência de funcionamento
MoTor 
AssínCrono
dIFerençA de 
VeloCIdAde CoM o 
MoTor sínCrono
nº de Polos 50Hz 60Hz 50Hz 60Hz
2 2.910 3.492 90 108
4 1.455 1.746 45 54
6 970 1.164 30 36
8 727,5 873 22,5 27
10 582 698,4 18 21,6
Fonte: Autor
Notamos que, na comparação entre um motor síncrono e um assíncrono, com o 
escorregamento de 3%, quanto maior o número de polos, menor será a diferença 
do número de rotações entre um motor síncrono e um assíncrono. Isso mostra 
que, quanto maior for o número de polos, maior a força do motor. Inversamente, 
quanto maior for o número de polos, menor será o número de rotações por 
minuto (velocidade) de qualquer um dos motores (síncrono ou assíncrono). 
3.4.3 parteS de um motor de indução trifáSiCo
O motor de indução trifásico, como mostra a Figura 12, é composto 
fundamentalmente de duas partes: estator e rotor.
3
2
8
5
12
6
9
101
4
7
11
Figura 12 - Partes de um motor elétrico de indução trifásico
Fonte: WEG, 2005f
3 Motores elétricos 35
O estator é composto de:
•	(1) Carcaça: é a estrutura suporte do conjunto. Tem constituição robusta em 
ferro fundido ou aço soldado, resistente à corrosão, nesse caso com aletas.
•	(2) Núcleo de chapas: as chapas são de aço magnético, geralmente em aço-
silício, tratadas termicamente e/ou com a superfície isolada para reduzir ao 
mínimo as perdas no ferro.
•	(8) Enrolamento trifásico: três conjuntos iguais de bobinas, uma para cada 
fase, formando um sistema trifásico ligado à rede trifásica de alimentação.
O rotor é composto de:
•	(7) Eixo: em aço, transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor. É 
tratado termicamente para evitar problemas, como empenamento e fadiga.
•	(3) Núcleo de chapas: as chapas possuem as mesmas características das 
chapas do estator.
•	(12) Gaiola ou enrolamento do rotor: é composta de barras e anéis de curto-
circuito no motor tipo gaiola e de bobinas em motor tipo anéis. Pode ser de 
cobre eletrolítico, latão ou de alumínio injetado.
Ainda há outras partes no motor de indução trifásico:
•	(4) tampas do mancal;
•	(5) ventilador interno e externo;
•	(6) tampa defletora ou proteção do ventilador;
•	(9) caixa de ligação elétrica;
•	(10) terminais com isolador e pino de ligação;
•	(11) rolamento;
• material isolante.
A Figura 13 mostra o motor em vista explodida.
Figura 13 - Vista explodida de um motor de indução trifásico
Fonte: WEG, 2005f
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL36
3.4.4 prinCípio de funCionamento de um motor de indução 
trifáSiCo
Quando uma bobina é percorrida por uma corrente elétrica após dirigido é 
criado um campo magnético dirigido conforme o eixo da bobina e de valor 
proporcional à corrente. O enrolamento é constituído de dois polos, um “norte” e 
um “sul”, cujos efeitos se somam para estabelecer o campo magnético H. O fluxo 
magnético atravessa o rotor entre os dois polos e se fecha através do núcleo do 
estator, como mostra a Figura 14.
U1
1 120º 120º
120º
b)a)
Figura 14 - Enrolamento de motores. a) Monofásico. b) Trifásico
Fonte: FRANCHI, 2008
Se a corrente “I” for alternada, o campo H também será, inclusive invertendo 
o sentido em cada meio ciclo. O campo H é pulsante, pois sua intensidade 
varia proporcionalmente à corrente, sempre na mesma direção norte-sul. 
O enrolamento trifásico é formado por três monofásicos espaçados entre si 
em 120º, como mostra a Figura 14b. Se esse enrolamento for alimentado por 
um sistema trifásico, as correntes I1, I2 e I3 criarão, do mesmo modo, seus 
próprios campos magnéticos H1, H2 e H3. Além disso, como são proporcionais 
às respectivas correntes, os campos são defasados também de 120º entre si. 
O campo total H resultante, a cada instante, será igual à soma gráfica dos três 
campos H1, H2 e H3 naquele instante.
3.4.5 tipoS de motoreS de indução trifáSiCoS
motor com rotor tipo gaiola
Os motores com rotor tipo gaiola também são chamados de gaiola de 
esquilo. Seu rotor tem a característica de ser curto-circuitado, assemelhando-
se à Figura 15.
3 Motores elétricos 37
Figura 15 - Motor assíncrono com rotor tipo gaiola
Fonte: FRANCHI, 2008
De acordo com Franchi (2008), o rotor tipo gaiola é o mais robusto de todos. 
Não exige o uso de escovas e nem comutadores, o que evita muitos problemas 
relacionados ao desgaste e à manutenção. A forma mais simples desse motor 
apresenta um conjugado de partida fraco, e o pico de corrente na partida alcança 
até 10 vezes o valor da corrente nominal do motor. Esses aspectos podem ser 
melhorados parcialmente pela construção do próprio rotor. 
motor com rotor de anéis
Possui as mesmas características de um motor de indução com relação ao 
estator, mas seu rotor é bobinado com um enrolamento trifásico, acessível através 
de três anéis com escovas coletoras no eixo. Graças às características do ajuste 
da curva de conjugado x rotação, em função do aumento da resistência rotórica 
pela inclusão de resistores externos, esses motores são largamente utilizados no 
acionamento de sistemas de elevada inércia e nos casos em que o torque resistente 
em baixas rotações seja alto, comparando-se ao torque nominal. Por outro lado, 
para acionamentos com baixa inércia, esses motores podem apresentar correntes 
de aceleração reduzidas.
motor de múltiplas velocidades
É o motor de múltiplas velocidades diferentes em um mesmo eixo. A grande 
maioria desses motores são utilizados apenas para um valor de tensão, pois as 
religações disponíveis em geral permitem somente a troca das velocidades. A 
potência e a corrente para cada rotação são diferentes. Existem basicamente dois 
tipos: motor de enrolamentos separados e motor tipo Dahlander. Vejamos as 
características de cada um.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL38
a) Motor de enrolamentos separados
Devido ao fato de a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depender do 
número de polos magnéticos formados internamente em seu estator, este tipo de 
motor possui, na mesma carcaça, dois enrolamentos independentes e bobinados 
com números de polos diferentes. Ao alimentar um ou outro haverá duas rotações, 
uma chamada baixa, e outra, alta. As rotações dependerão dos dados construtivos 
do motor, e há necessariamente relação entre baixa e alta velocidade. Exemplos: 
6/4 polos (1.200 /1.800rpm); 12/4 polos (600/1.800rpm) etc.
Os motores de enrolamentos separados ainda apresentam as seguintes 
características:
• Não há possibilidade de o motor girar em duas rotações simultaneamente
• Nos terminais não conectados à rede haverá tensão induzida gerada pela 
bobina que está conectada
• Caso circule corrente no enrolamento que não está sendo alimentado, 
surgirá um campo magnético que interferirá com o campo do 
enrolamento alimentado
• Não pode circular corrente no bobinado que não está sendo utilizado.
 FIQUE 
 ALERTA
Ao alimentar uma das rotações, devemos ter cuidado para 
que a outra esteja completamente desligada, isolada e com 
o circuito aberto.
b) Motor dahlander
O motor Dahlander é um motor com enrolamentoespecial que pode 
receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de 
polos, proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com 
relação 1:2. Exemplos: 4/2 polos (1.800/3.600rpm); 8/4 (900/1.800rpm). 
A Figura 16 mostra esse tipo de motor, que pode ser aplicado em talhas, 
elevadores, correias transportadoras, máquinas e equipamentos em geral ou 
outras aplicações que requeiram motores assíncronos de indução trifásicos 
com duas velocidades.
Figura 16 - Motor Dahlander
Fonte: WEG, 2005d
3 Motores elétricos 39
motor de tripla velocidade
Um motor de três velocidades pode ser construído basicamente de duas 
formas: três enrolamentos separados ou um enrolamento comum com um 
Dahlander. É de extrema importância que o enrolamento Dahlander possa 
ser aberto no segundo caso, pois, do contrário, surgirão correntes induzidas 
quando for alimentado o enrolamento comum que influenciarão no 
funcionamento do motor; portanto, essas correntes induzidas não podem 
existir. A razão para serem evitadas é que, nesses motores, temos exatamente 
o sistema de um transformador trifásico. 
Os motores com três enrolamentos preferencialmente são fechados em 
estrela para evitar os mesmos problemas. Caso necessitem da ligação triângulo, 
é imprescindível que haja a possibilidade de interrompê-la quando não estiver 
sendo alimentada. 
motor com freio (motofreio trifásico)
O motor com freio é formado por um motor trifásico de indução com 
um freio a disco. O motor é fechado, com ventilação externa, e o freio é 
constituído de duas pastilhas e com o mínimo de partes móveis, provendo 
pouco aquecimento por atrito. O sistema de ventilação é responsável pelo 
resfriamento do motor. Assim, o conjunto do motor com o freio forma uma 
unidade bastante compacta.
O freio é ativado por um eletroímã cuja bobina opera normalmente dentro de 
uma faixa de tensão de alimentação do freio, conforme características técnicas 
dadas pelo fabricante. Sua alimentação é fornecida por uma fonte de corrente 
contínua constituída por uma ponte retificadora alimentada diretamente pela 
rede elétrica local.
O circuito de alimentação do eletroímã é acionado pelo mesmo circuito 
de comando do motor. Assim, quando o circuito de comando do motor é 
desligado, a fonte de alimentação do eletroímã é interrompida, liberando as 
molas de pressão que pressionam as pastilhas de metal do disco de frenagem 
rigidamente presas ao eixo do motor. As pastilhas são comprimidas pelas 
duas superfícies de atrito, sendo uma formada pela tampa e a outra, pela 
própria armadura do eletroímã. 
Para que ocorra o deslocamento da armadura do eletroímã é necessário que 
a f. e. m. (força eletromotriz) seja inferior à força exercida pela mola, que ocorre 
quando o motor é acionado. O eletroímã é energizado, atraindo sua armadura na 
direção oposta à força da mola e permitindo que o disco de frenagem gire livre de 
atrito. Este motor é utilizado principalmente na indústria. 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL40
A Figura 17 mostra o motor com freio.
Figura 17 - Motor elétrico trifásico com freio
Fonte: WEG, 2005d
Ligação de motores em frequências diferentes
Para fazer a ligação de motores em frequências diferentes, você deve ter os 
seguintes cuidados:
a) ligar um motor de 50Hz com a mesma tensão para uma frequência 
de 60Hz:
• a potência do motor é a mesma;
• a corrente nominal é a mesma;
• a corrente de partida diminui 17%;
• o conjugado de partida diminui 17%;
• o conjugado máximo diminui 17%;
• a velocidade nominal aumenta 20%.
Você deve observar os valores de potência requeridos para motores que 
acionam equipamentos que possuem conjugados variáveis com a rotação.
b) Alterar a tensão proporcional à frequência:
• aumenta a potência do motor em 20% (nem sempre ocorre esse aumento);
• a corrente nominal é a mesma;
• a corrente de partida será aproximadamente a mesma;
• o conjugado de partida será aproximadamente o mesmo;
• a rotação nominal aumenta 20%.
Quando o motor for ligado em 60Hz com bobinagem de 50Hz, podemos 
aumentar a potência em 15% para 2 polos e 20% para 4, 6 ou 8 polos.
Pesquise mais detalhes sobre o funcionamento de um motor 
trifásico tipo gaiola no Youtube: http://www.youtube.com/
watch?v=_ZkwMLVPIro&feature=player_embedded# e http://
www.youtube.com/watch?v=Lv9_04UlV4s&feature=related.
 SAIBA 
 MAIS
3 Motores elétricos 41
3.4.6 prinCipaiS problemaS que oCorrem em um motor 
aSSínCrono
Os motores assíncronos possuem alguns problemas que devem ser detectados 
para evitar perdas com outros componentes. Os principais problemas estão 
descritos na Tabela 5.
Tabela 5: Principais problemas e suas causas de um motor assíncrono
ProbleMAs CAusAs ProVáVeIs
Marcha trepidante - acoplamento mal equilibrado;
- condutor de alimentação interrompido;
- corpo estranho no entreferro.
O motor não gira (inter-
rupção da alimentação)
- carcaça mal fixada;
- as escovas não assentam sobre os anéis;
- tensão excessivamente baixa;
- interrupção no arrancador.
Arranque brusco - resistência demasiado baixa no arranque (rotor bobinado);
- arrancador parcialmente interrompido ou com contatos queimados;
- arrancador mal ligado;
- curto-circuito entre espiras do enrolamento do rotor.
O motor arranca com 
dificuldade
- tensão na rede muito baixa;
- queda de tensão excessiva nos condutores de alimentação;
- carga excessiva;
- um terminal do motor trifásico está ligado por erro ao neutro.
O motor produz um zum-
bido no arranque
- resistências diferentes no reostato de arranque;
- curto-circuito entre espiras do rotor;
- interrupção num enrolamento do rotor.
Aquecimento excessivo do 
motor em funcionamento
- carga excessiva;
- tensão demasiado elevada (perdas elevadas no ferro);
- tensão demasiado baixa (consumo excessivo de corrente);
- condutor de fase partido (consumo excessivo de corrente);
- interrupção em um dos enrolamentos do estator; (consumo excessivo 
de corrente).
Fonte: MATIAS, 2002
3.5 caracteríStIcaS doS motoreS
Como um motor elétrico consegue gerar movimento? Que tipo de motor 
devemos utilizar para um trabalho específico? Como conseguimos determinar 
a tensão e o torque que serão utilizados em determinado motor, de acordo 
sua atividade? Essas são perguntas importantes que serão explicadas a seguir, 
mostrando as principais características elétricas e construtivas dos motores, 
aspectos importantes para a escolha correta do motor.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL42
3.5.1 eSpeCifiCaçõeS de um motor elétriCo
O processo de especificação de um motor elétrico corresponde à escolha 
de um motor industrialmente disponível que possa atender, pelo menos, a três 
requisitos do consumidor:
• características da rede de alimentação – tipo, tensão, frequência etc.;
• características do ambiente – altitude, temperatura, agressividade etc.;
• características da carga acionada – potência, rotação, esforços mecânicos, 
torques requeridos etc.
Esse processo, além de não envolver a coleta de informações para a definição 
das características construtivas e de desempenho do motor, também visa otimizar 
a escolha sob a ótica da economia e da confiabilidade. A Figura 18 apresenta a 
divisão dos motores de acordo com cada tipo.
Split - Phase
Capacitor
de Partida
Capacitor
Permanente
Pólos
Sombreados
Repulsão
Relutância
Histerese
de Gaiola
de Anéis
Imã
Permanente
Pólos
Salientes
Pólos Lisos
Gaiola de
Esquilo
Rotor 
Bobinado
Assíncrono
Síncrono
Monofasico
Trifasico 
Excitação
Série
Excitação
Independente
Excitação
Compound
Imã
Permanente
Motor CC
Motor CA
Capacitor de 
dois Valores
Assíncrono
Síncrono
Figura 18 - Divisão dos motores de acordo com a sua característica de funcionamento
Fonte: WEG, 2005e
A partir dessa estrutura, teremos a seguinte divisão:
•	Motores de corrente contínua – São motores de custo mais elevado, que 
necessitam de uma fonte de corrente contínua ou de um dispositivo que 
converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar com 
velocidade ajustável