2 Atividade - Conversão de Energia II

Prévia do material em texto

<p>UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA</p><p>CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA</p><p>MOTORES DE INDUÇÃO MONOFASICOS</p><p>CAIO ROCHA DA CRUZ E SILVA</p><p>CAMILA DE OLIVEIRA BASTOS DA SILVA</p><p>CATHERINE FERREIRA PAES</p><p>EDUARDO NASCIMENTO RODRIGUES</p><p>GABRIEL CARVALHO DE SOUZA</p><p>RIO DE JANEIRO</p><p>JUNHO / 2024</p><p>CURSO ENGENHARIA ELÉTRICA</p><p>MOTORES DE INDUÇÃO MONOFASICOS</p><p>CAIO ROCHA DA CRUZ E SILVA</p><p>CAMILA DE OLIVEIRA BASTOS DA SILVA</p><p>CATHERINE FERREIRA PAES</p><p>EDUARDO NASCIMENTO RODRIGUES</p><p>GABRIEL CARVALHO DE SOUZA</p><p>Trabalho apresentado como requisito da disciplina</p><p>Conversão de Energia II do curso de Engenharia</p><p>Elétrica.</p><p>Professor: Bernardo Henrique Todt Seelig</p><p>RIO DE JANEIRO</p><p>JUNHO / 2024</p><p>SUMÁRIO</p><p>1 INTRODUÇÃO................................................................................................ 4</p><p>2 ASPECTOS CONSTRUTIVOS....................................................................... 4</p><p>3 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO............................................................... 4</p><p>4 CAMPO MONOFASICO E CAMPO AUXILIAR NA PARTIDA....................... 5</p><p>5 METODOS DE PARTIDA ...............................................................................5</p><p>6 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES DE INDUÇÃO MONOFASICOS........... 8</p><p>7 CONTROLE DE VELOCIDADE ......................................................................8</p><p>8 APLICAÇÕES .................................................................................................8</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS............................................................................ 9</p><p>4</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>Os motores de indução monofásicos são amplamente utilizados em aplicações</p><p>residenciais, comerciais e industriais de baixa potência devido à sua simplicidade,</p><p>confiabilidade e baixo custo. Este trabalho aborda os aspectos construtivos, o princípio</p><p>de funcionamento, o campo monofásico e o campo auxiliar na partida, a classificação</p><p>dos motores de indução monofásicos, o controle de velocidade e suas aplicações.</p><p>2 ASPECTOS CONSTRUTIVOS</p><p>Os motores de indução monofásicos consistem principalmente em duas partes:</p><p>o estator e o rotor. O estator possui um enrolamento de campo, enquanto o rotor</p><p>geralmente é do tipo gaiola de esquilo. No geral, os motores de indução monofásicos</p><p>são muito parecidos com os motores de indução trifásicos, diferenciando-se quanto a</p><p>disposição dos enrolamentos no estator.</p><p>• Estator: O estator é composto por um núcleo laminado de aço com ranhuras</p><p>para alojar os enrolamentos. Estes enrolamentos são projetados para gerar um</p><p>campo magnético quando a corrente alternada é aplicada. No estator são</p><p>alojados dois enrolamentos, o principal e o auxiliar.</p><p>• Rotor: O rotor de um motor de indução monofásico é o mesmo de um motor de</p><p>indução trifásico, não há ligações físicas entre o rotor e o estator, é uma</p><p>estrutura cilíndrica com barras de alumínio ou cobre conectadas em ambas as</p><p>extremidades por anéis condutores. Quando o campo magnético do estator</p><p>interage com o rotor, ocorre a indução de corrente, criando um campo</p><p>magnético no rotor que interage com o campo do estator para produzir torque.</p><p>3 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO</p><p>O motor de indução monofásico opera com base no princípio de indução</p><p>eletromagnética. Quando a tensão é aplicada ao enrolamento do estator, um campo</p><p>magnético pulsante é gerado. Este campo magnético induz uma corrente elétrica no</p><p>rotor, que por sua vez gera um campo magnético no rotor. A interação entre os</p><p>campos magnéticos do estator e do rotor produz um torque, fazendo com que o rotor</p><p>gire. Entretanto, esse princípio só funciona quando o motor já está em deslocamento.</p><p>5</p><p>O motor monofásico não funciona sem um auxílio na partida pois não há uma</p><p>diferença entre os campos magnéticos pois há somente um, isso faz com que não</p><p>haja torque o suficiente para sair da inercia. Logo, para que seja possível a partida, é</p><p>empregado um campo/enrolamento auxiliar que possibilita a partida do motor.</p><p>4 CAMPO MONOFASICO E CAMPO AUXILIAR NA PARTIDA</p><p>Em um motor monofásico, o campo magnético pulsante não é capaz de iniciar</p><p>a rotação do rotor por si só. Para resolver isso, é utilizado um campo auxiliar na</p><p>partida:</p><p>• Campo Monofásico: O campo magnético gerado pelo enrolamento principal do</p><p>estator é monofásico e pulsante, o que não cria um campo girante necessário</p><p>para iniciar a rotação do motor.</p><p>• Campo Auxiliar na Partida: Para iniciar a rotação, um enrolamento auxiliar ou</p><p>um capacitor é adicionado ao circuito. Isso cria um campo magnético defasado</p><p>que, junto com o campo principal, forma um campo girante, permitindo que o</p><p>motor inicie a rotação.</p><p>5 METODOS DE PARTIDA</p><p>O motor de indução monofásico não tem torque de partida. Então, há três</p><p>técnicas que normalmente são utilizadas parar tirar o motor da inércia. As três técnicas</p><p>principais de partida são:</p><p>Enrolamentos de fase dividida: Um motor de fase dividida é um motor de</p><p>indução monofásico que possui dois enrolamentos no estator: o enrolamento principal</p><p>e o enrolamento auxiliar de partida. Esses enrolamentos estão dispostos no estator</p><p>com um ângulo de 90 graus elétricos entre eles.</p><p>O enrolamento auxiliar é projetado para ser desligado quando o motor atinge</p><p>uma velocidade específica, utilizando uma chave centrífuga para realizar essa</p><p>desconexão. Comparado ao enrolamento principal, o enrolamento auxiliar tem uma</p><p>proporção resistência/reatância maior. Isso faz com que a corrente no enrolamento</p><p>auxiliar se adiante em relação à corrente no enrolamento principal.</p><p>6</p><p>Para alcançar essa proporção R/X elevada, geralmente é utilizado um fio mais</p><p>fino no enrolamento auxiliar. Isso é possível porque o enrolamento auxiliar é usado</p><p>apenas durante a partida do motor, evitando que a corrente plena passe por ele</p><p>continuamente.</p><p>Figura 1 - Motor de indução de fase dividida</p><p>Fonte: Chapman, 2013</p><p>Enrolamentos com capacitores: Um capacitor é conectado em série com o</p><p>enrolamento auxiliar do motor. Como os dois enrolamentos estão fisicamente</p><p>separados por 90° elétricos, a diferença de fase de 90° entre as correntes nos dois</p><p>enrolamentos gera um campo magnético girante uniforme no estator. Isso faz com</p><p>que o motor se comporte de maneira semelhante a um motor alimentado por uma</p><p>fonte trifásica.</p><p>Nessa configuração, o torque de partida do motor pode exceder 300% do seu</p><p>valor nominal. Motores com capacitor de partida são mais caros que os motores de</p><p>fase dividida e são usados em aplicações onde é essencial um torque de partida</p><p>elevado.</p><p>Nesse tipo de partida o motor pode ter um ou dois capacitores, sendo um</p><p>capacitor utilizado somente para partida, o que garante um alto torque de partida,</p><p>enquanto o outro é um capacitor permanente no circuito, o que garante uma melhor</p><p>linearização do conjugado de funcionamento e um maior fator de potência.</p><p>7</p><p>Figura 2 - Motor de indução com capacitor de partida</p><p>Fonte: Chapman, 2013</p><p>Polos Sombreados de estator: É um motor de indução com apenas um</p><p>enrolamento principal. Em vez de ter um enrolamento auxiliar, ele tem polos salientes</p><p>e uma parte de cada polo é envolvida com uma bobina em curto-circuito denominada</p><p>bobina de sombreamento. Um fluxo variável no tempo é induzido nos polos pelo</p><p>enrolamento principal. Quando o fluxo do polo varia, ele induz uma tensão e uma</p><p>corrente na bobina de sombreamento que se opõe à variação original de fluxo. Essa</p><p>oposição retarda as variações de fluxo abaixo das regiões sombreadas das bobinas</p><p>e, portanto, produz um ligeiro desequilíbrio entre os dois campos magnéticos opostos</p><p>girantes. A rotação resultante é no sentido que vai da parte não sombreada para à</p><p>parte sombreada da face polar</p><p>Os polos sombreados produzem menos conjugado de partida do que qualquer</p><p>outro tipo de sistema de partida para</p><p>motor de indução. São muito menos eficientes e</p><p>têm um escorregamento muito maior do que outros tipos de motores de indução</p><p>monofásicos. Esses polos são usados somente em motores muito pequenos</p><p>Figura 3 - Motor de indução de polos sombreados</p><p>Fonte: Chapman, 2013</p><p>8</p><p>6 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES DE INDUÇÃO MONOFASICOS</p><p>Os motores de indução monofásicos podem ser classificados com base em</p><p>seus métodos de partida e características construtivas:</p><p>• Motor de Fase Dividida: Aqui dividem-se quatro tipos de motores quanto ao seu</p><p>princípio de partida, sendo eles os motores com partida à resistência, com</p><p>partida à capacitor, com capacitor permanente e com duplo capacitor.</p><p>• Motor de indução com partida a relutância;</p><p>• Motor de indução de polo ranhurado, e;</p><p>• Motor de indução com partida a repulsão.</p><p>7 CONTROLE DE VELOCIDADE</p><p>O controle de velocidade dos motores de indução monofásicos pode ser</p><p>realizado por diversos métodos, incluindo:</p><p>• Variação da frequência do estator, utilizando um inversor de frequência;</p><p>• Mudança do número de polos, em motores com polos variáveis;</p><p>• Mudança da tensão de terminal aplicada VT, por meio de relé de estado solido,</p><p>autotransformador ou reostato em serie com o estator.</p><p>8 APLICAÇÕES</p><p>Os motores de indução monofásicos são amplamente utilizados em aplicações</p><p>onde motores trifásicos não são práticos. Algumas das principais aplicações incluem:</p><p>• Eletrodomésticos como ventiladores, refrigeradores e condicionadores de ar.</p><p>• Ferramentas elétricas como furadeiras e serras.</p><p>• Pequenos sistemas de bombeamento e ventilação.</p><p>• Equipamentos de escritório como impressoras e copiadoras.</p><p>9</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS</p><p>CHAPMAN, S. J. Fundamentos de máquinas elétricas. 5. ed. Porto Alegre: AMGH,</p><p>2013.</p><p>KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 1986.</p><p>FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas: com</p><p>Introdução à Eletrônica De Potência. 6. ed. Bookman, 2006.</p>