Aula 02 - Construção da máquina

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Máquinas Elétricas I – MAQE8
Prof. João HP Silva
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Aula 02
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Máquinas de Indução Trifásicas – 
Construção da máquina
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Motores de Indução
1. Mais de 90 % da energia elétrica é gerada por máquinas 
elétricas;
2. Consumo de eletricidade na indústria está em grande parte 
relacionado com motores; 
3. Motores mal dimensionados: desperdício de energia/baixos 
fatores de potência; 
4. 60 a 70% é reconvertida em energia mecânica por meio de 
máquinas elétricas. 
Máquinas de Indução Trifásicas
Motores de Indução
Classificação de máquinas elétricas rotativas
Motores de Indução
Evolução do motor de indução
Motores de Indução
Patente de N Tesla
Motores de Indução
ASPECTOS CONSTRUTIVOS 
DO 
MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO
Motores de Indução
• Estator: parte estática; 
• Rotor: parte móvel; 
• Carcaça: grau de proteção e refrigeração; 
• Rolamentos: permitir a movimentação; 
• Tampas: Sustentação mecânica; 
• Caixa de ligação: Interface com o ambiente externo
Estrutura interna do motor de indução
Motores de Indução
Motores de Indução
Estator
Motores de Indução
Tipos de ranhuras - aberta
• Abertura com a mesma dimensão do slot; 
• Motores de alta potência; 
• Facilita o encaixe de bobinas pré-fabricadas e condutores de seção 
retangular; 
• Resulta em um aumento do entreferro efetivo; 
• Desvantagem: aumento da corrente de magnetização e piora o fator de 
potência. 
• Motores de alta tensão: ranhuras abertas e condutores organizados.
Motores de Indução
Tipos de ranhuras – semi fechada
• Abordagem popular em motores de indução; 
• Área efetiva da face dos dentes é maior; 
• Reduz a relutância magnética e a corrente de magnetização; 
• Melhora a eficiência e o fator de potência da máquina; 
• Montagem mais lenta visto que deve-se introduzir um condutor por vez;
• Motores de baixa tensão: ranhuras semi-fechadas e condutores mais 
desorganizados.
Motores de Indução
Bobinas
• Pode utilizar cobre ou alumínio; 
• Utilizam-se fios esmaltados → isolação elétrica; 
• Isolação → Limita a temperatura máxima de operação 
do equipamento. 
Bobinas Montagem do 
Enrolamento
Enrolamento
finalizado
Motores de Indução
Motores de Indução
Enrolamentos
Motores de Indução
Motores de Indução
Motores de Indução
Motores de Indução
Motores de Indução
Bobinagem de motores – exemplos de diagramas
• Motor de 2 polos: imbricado série
Motores de Indução• Motor de 2 polos: 6 terminais
N S
U1 U2V1 V2W1W2
Motores de Indução• Motor de 2 polos: 12 terminais
U1 U2V1 V2W1W2
N S
U3U4V3 V4W3W4
Motores de Indução• Motor de 2 polos: enrolamento concêntrico série
Motores de Indução• Motor de 2 polos: enrolamento concêntrico série – 6 terminais
Motores de Indução• Motor de 2 polos: enrolamento concêntrico série – 12 terminais
Motores de Indução• Motor de 4 polos: enrolamento embricado série 
Motores de Indução• Motor de 4 polos: enrolamento embricado série 
Motores de Indução
Rotor – tipos de rotor
Gaiola de Esquilo
Motores de Indução
Tipos de rotor
Rotor Bobinado
-Mais caro
- Permite controle de velocidade 
através dos anéis
- Mais manutenção
- Usado em geradores eólicos
Motores de Indução
Classes de projetos
Motores de Indução
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Motores de Indução
Funcionamento
se =2  fe (elétrica) (rad/s)
IcEstator
a
Ia
Ib
a’
b’
b
c
c’
sinc
Rede
Elétrica
V, fse
Campo magnético 
girante do estator
sinc = 2 se /p 
nsinc = 120 fse /p 
(rad/s)
(RPM)
Ia =Im cos(set)
Ib =Im cos(set + 120°)
Ic =Im cos(set - 120°)
Campo magnético 
girante do estator
sinc
eind1
eind2
IR = ER/ZRER = eind1 + eind2
Rotor
-A corrente IR, está 
atrasada em relação a 
tensão induzida devido a 
indutância do rotor
-A corrente do rotor produz 
um campo magnético 
girante BR, atrasado 90°.
BR
-Aparecerá um conjugado 
induzido no rotor na direção 
do campo girante do estator:
-O rotor começa a mover-se 
a velocidade m
Campo magnético 
girante do estator
sinc
Tensão 
induzida
ER
𝒊𝒏𝒅 = 𝒌𝑩𝑹 𝒙 𝑩𝑺
Rotor
BR
Campo magnético 
girante do estator
sinc
Motores de Indução
Escorregamento
Velocidade de Escorregamento
Escorregamento
Se o rotor girasse a nsinc, s = 0
Se o rotor estiver parado, s=1
“s” é em torno a 5% em máquinas comerciais
𝒏𝒆𝒔𝒄 = 𝒏𝒔𝒊𝒏𝒄 − 𝒏𝒎
(RPM)
𝒆𝒔𝒄 = 𝒔𝒊𝒏𝒄 − 𝒎
nesc = velocidade de escorregamento da máquina
nsinc = velocidade dos campos magnéticos
nm = velocidade mecânica no eixo do motor
(rad/s)
O movimento relativo do fluxo do estator induz nos condutores do 
rotor:
𝒏𝒎 = (𝟏 − 𝒔) 𝒏𝒔𝒊𝒏𝒄 (RPM)
(rad/s)𝒎 = (𝟏 − 𝒔) 𝒔𝒊𝒏𝒄
𝒇𝒓𝒆 = 𝒔𝒇𝒔𝒆
fre : frequência das tensões e correntes no rotor
fse: frequência das tensões e correntes no estator
ou
Na partida s=1; 
Em plena carga s ≈ 0,05
fre = fse
fre pequeno
𝒇𝒓𝒆 =
𝒑
𝟏𝟐𝟎
(𝒏𝒔𝒊𝒏𝒄 − 𝒏𝒎)
𝒆𝒊𝒏𝒅 = 𝒆𝒓𝒎𝒂𝒙 cos(𝒔𝒔𝒊𝒏𝒄 + )
No rotor
BR
ssinc
A velocidade do campo BR no entreferro
ssinc + m
= ssinc + (1-s)sinc = sinc Bs e BR são estacionários 
Motores de Indução
Dados de placa
Motor de indução de rotor bobinado
IcEstator
a
Ia
Ib
a’
b’
b
c
c’
Rede
Elétrica
V, fse
Campo 
magnético 
girante
Enrolamento do rotor aberto
IR = 0
rotor fica 
parado
Bs induz tensão eind no rotor
s =1
A frequência da tensão no rotor
𝑓𝑟𝑒 = 𝑠𝑓𝑠𝑒 𝑓𝑟𝑒 = 𝑓𝑠𝑒
𝐸𝑆 = 4,44𝑓𝑠𝑒𝑁1𝜙1𝑘𝑤1 estator
𝐸𝑅 = 4,44𝑓𝑠𝑒𝑁2𝜙1𝑘𝑤2 rotor
ES
ER
N1 Kw1
N2 Kw2
=
N1 
N2 
≈
tensão no estator e rotor
rotor
Motores de Indução
Exemplo 1
Motores de Indução
Um motor de indução trifásico de 67 HP, 50 Hz, 440V, tem uma 
velocidade em vazio de 960 RPM e a plena carga 940 RPM. 
Encontre os seguintes valores em condição de plena carga. 
a)Quantos polos têm este motor? 
b)Qual é a potência de saída em kW?
c) Qual é o torque de carga?
d) Qual é a frequência das grandezas do rotor (tensão e corrente)?
e) Qual é a regulação de velocidade a plena carga(%)?
Exemplo 2
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