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INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 1 UNIVERSIDADE POLITÉCNICA - A POLITÉECNICA Aula 3: Introdução dos Componentes Esseciais Sincronismo e Numero de Polos Perdas e Redimento Caracteristicas Nominais Quelimane, Março de 2024 Maquinas Electricas I ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 2 SINCRONISMO E NUMEROS DE POLOS . ENG. BERTILOTE MÁRIO O sincronismo consiste na identidade de frequência em processos físicos periódicos. Pode também consistir na simultaneidade de dois fenómenos, em dois pontos diferentes do espaço. Os pólos de um motor elétrico são as áreas onde o fluxo magnético está concentrado. Cada pólo pode ser norte ou sul e estão localizados na carcaça do motor. Os pólos são essenciais para o funcionamento do motor, pois geram o campo magnético necessário para a rotação do rotor. INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 3 SINCRONISMO E NUMEROS DE POLOS . ENG. BERTILOTE MÁRIO A relação entre o número de pólos e a velocidade do motor A relação entre o número de pólos e a velocidade do motor é um tema fundamental na área da engenharia elétrica. Os motores elétricos são dispositivos que convertem energia elétrica em energia mecânica, e o número de pólos é um dos fatores que influenciam a velocidade com que giram. Como o número de pólos influencia a velocidade do motor? O número de pólos de um motor elétrico está diretamente relacionado à velocidade de rotação do rotor. De forma geral podemos estabelecer a seguinte relação: quanto maior o número de pólos, menor a velocidade do motor e vice-versa. Quando um motor tem mais pólos, o campo magnético gerado é mais forte e o rotor precisa de mais tempo para completar uma revolução. Portanto, a rotação do motor será menor. Por outro lado, se o motor tiver menos pólos, o campo magnético será mais fraco e o rotor girará a uma velocidade maior. INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 4 SINCRONISMO E NUMEROS DE POLOS . ENG. BERTILOTE MÁRIO Só é possível mudar a velocidade síncrona do motor de indução trifásico variando a sua quantidade de polos, que será em velocidades fixas, ou mudando a frequência, porém é importante destacarmos que a quantidade polos em um motor é uma característica física do motor, que não é possível ser alterada durante o seu funcionamento, sendo que a única exceção é o motor Dahlander, ou seja, só é possível variar a velocidade de um motor variando a sua frequência, como por exemplo usando um inversor de frequência. Podemos ver e entender melhor porque a variação da velocidade do motor é em função da quantidade de polos e frequência de acordo como a fórmula apresentada a seguir: INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 5 SINCRONISMO E NUMEROS DE POLOS . ENG. BERTILOTE MÁRIO Exercicios Calcule em rpm a velocidade síncrona em um motor de indução trifásico, como quatro polos, ligado a uma rede de alimentação de 220V e frequência de 50Hz. Considere os dados do exercício anterior considerando que o numero de polos agora são seis. Considerando um motor síncrono de 6 polos funcionando no Brasil com a frequência de 60Hz, qual é a diferença de velocidade de rotação que este motor teria se fosse levado de Brasil para Moçambique? INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 6 PERDAS E RENDIMENTO . ENG. BERTILOTE MÁRIO O rendimento do motor define a eficiência com que é feita a conversão da energia absorvida da rede elétrica em energia mecânica disponível no eixo! O rendimento de um motor elétrico está diretamente ligado às suas perdas, tanto elétricas como mecânicas. Ele é a relação direta entre a potência de entrada e a potência fornecida no eixo do motor! A potência elétrica útil fornecida pelo motor na ponta do eixo é menor que a potência elétrica que o motor absorve da linha de alimentação, ou seja, o rendimento do motor é sempre inferior a 100%. A diferença entre as duas potências representa as perdas, que são transformadas em calor que aquece o enrolamento. Esse calor deve ser dissipado para fora do motor, justamente para evitar uma elevação de temperatura excessiva. É importante que um motor tenha um rendimento alto, resultando em um menor aquecimento, uma melhoria do aproveitamento da potência da rede elétrica e uma economia com os gastos com energia! INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 7 PERDAS E RENDIMENTO . ENG. BERTILOTE MÁRIO O rendimento do motor é uma grandeza dependente da Potencia electrica e por isso, entendê-la é essencial! A potência é a taxa de variação da quantidade de energia fornecida ou consumida por um sistema durante um intervalo de tempo. A unidade de potência no sistema internacional de unidades (SI) é o watt (W), mas a unidade mais usada para medida de potência mecânica é o cavalo-vapor (cv). As relações entre unidades de potência podem ser vistas abaixo: P(kW) = 0,736 x P (cv) P(cv) = 1,359 x P (kW) Além disso, o rendimento de um motor depende principalmente, da carga exigida do motor e das suas especificações, ou seja, quanto mais próximas as especificações e a carga estiverem das nominais, maior será seu rendimento. INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 8 PERDAS E RENDIMENTO . ENG. BERTILOTE MÁRIO A potência útil (Pu) ou potência de saída (Ps), é a potência mecânica disponível no eixo do motor, já a potência absorvida (Pa) ou potência de entrada (Pe), é a potência que o motor retira da rede elétrica. A potência de saída é calculada subtraindo a potência de entrada pelas perdas elétricas e mecânicas sofridas pelo motor. Utilizando essas variáveis é possível calcular o rendimento do motor, como pode ser visto abaixo: ou onde: : Redimento; % : Redimento em percentagem; : Potência de saída; P : Potência em cv; Pe: Potência de entrada; : Factor de potência INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 9 PERDAS E RENDIMENTO . ENG. BERTILOTE MÁRIO Exercicios de aplicação Calcule o rendimento de um motor com uma potência de entrada de 25kW e uma potência de saída de 16kW? 2. Em uma cachoeira um motor é aproveitado para mover uma roda de água, a potência disponível é de 300 kW. Qual a potência útil para essa roda d’água cujo rendimento é de 50%? INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 10 CARACTERISTICAS NOMINAIS As características nominais de qualquer motor/gerador (maquinas eléctricas) contem informações que determinam as características nominais e de desempenho desta maquina. Podemos tomar como exemplo a seguinte chapa de característica apresentada a seguir: ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 11 CARACTERISTICAS NOMINAIS . ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 12 CARACTERISTICAS NOMINAIS . ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 13 CARACTERISTICAS NOMINAIS . ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 14 CARACTERISTICAS NOMINAIS . ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 15 CARACTERISTICAS NOMINAIS . ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 16 CARACTERISTICAS NOMINAIS . ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 17 CARACTERISTICAS NOMINAIS TPC 1. Dadas as seguintes chapas de características abaixo, explica cada item apresentado: ENG. BERTILOTE MÁRIO INSTITUTO SUPERIOR DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS 18 UNIVERSIDADE POLITÉCNICA - A POLITÉECNICA MUITO OBRIGADO! ENG. BERTILOTE MÁRIO image1.png image2.png image3.png image4.png image5.png image6.png image7.png image8.png image9.png image10.png image11.png image12.png
