1 3 Motores de Indução Princípio de Funcionamento

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Curso Técnico em Eletrotécnica
MIT – Princípio de Funcionamento
Disciplina de Máquinas Elétricas III
Professor Anderson C. Santana
anderson.santana@camaqua.ifsul.edu.br
Camaquã – RS
2016
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
O estator de um motor de indução trifásico é composto por três
enrolamentos defasados no espaço de 120oE (idêntico ao de uma máquina
síncrona de induzido estacionário) e o rotor é composto por um circuito
fechado cuja corrente é gerada por indução.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Aplicando-se corrente alternada trifásica ao enrolamento trifásico
do estator forma-se um campo magnético de módulo constante que gira
na velocidade síncrona.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Este campo, ao girar, corta-se contra os condutores do rotor gerando
neles f.e.m.s e correntes. Estas correntes, imersas no campo magnético,
geram forças mecânicas que produzem o torque do motor.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Formação do campo girante
Observe a figura onde mostra apenas os lados ativos das bobinas do
estator, as barras do rotor e todo o circuito magnético. No instante em que
é aplicada a corrente alternada trifásica no estator forma-se um campo
girante que nasce na velocidade síncrona.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Formação do campo girante
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Formação do campo girante
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Formação do campo girante
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Formação do campo girante
Exercício: Represente
os campos individuais de cada fase e o
resultante para os seguintes graus:
90, 150, 210,270, 330 e 30 graus
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Na partida, o rotor ainda está parado devido à sua inércia.
O campo girante corta as barras do rotor induzindo f.e.m.s (de
origem rotacional) nas mesmas. O valor das f.e.m.s é dado pela equação
conhecida:
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Motores de indução trifásicos
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Motores de indução trifásicos
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Na partida, o rotor ainda está parado devido à sua inércia.
O campo girante corta as barras do rotor induzindo f.e.m.s (de
origem rotacional) nas mesmas. O valor das f.e.m.s é dado pela equação
conhecida:
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Obs: Como o condutor está parado, a velocidade relativa vr com que
ele corta as linhas de força é justamente em sentido oposto ao sentido de
movimento do campo girante. Ou seja, considera-se o campo parado e as
barras girando em sentido contrário ao movimento real do campo. Então o
dedo médio indica o sentido da f.e.m. induzida na barra.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Aplicando-se corretamente a regra de Fleming da mão direita os
sentidos das f.e.m.s são os indicados na figura. As barras 6 e 12 não
cortam as linhas de força no instante considerado e não têm f.e.m.s. As
outras barras possuem f.e.m.s que crescem à medida que se aproximam
centro dos polos do campo girante.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
A f.e.m. induzida no rotor causará no mesmo a circulação de
correntes induzidas (devido aos anéis de curto circuito).
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Considerando-se nula a defasagem entre E2 e I2 (o que é uma
simplificação drástica durante a partida, mas com boa aproximação para o
regime permanente como será visto mais adiante) a corrente terá o
mesmo sentido da f.e.m. em cada barra.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Os condutores do rotor, percorridos por corrente e sob a ação do
campo magnético sofrem a ação de forças mecânicas de origem
eletromagnética. O módulo da força em cada barra é dado pela equação
tradicional.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
O sentido da força mecânica é dado pela regra de Fleming da mão
esquerda onde o indicador aponta a indução (B), o médio a corrente ( I2) e
o polegar o sentido da força sobre a barra (F).
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Se o torque do motor for maior do que o torque resistente da carga
mecânica acoplada ao seu eixo, este partirá saindo da velocidade inicial
nula chegando a uma velocidade de regime permanente (nrp) próxima da
síncrona, como mostra a figura a seguir.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Como está demonstrado na figura, o conjunto destas forças produz
o torque ou conjugado do motor no mesmo sentido de rotação do campo
girante.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
O tempo tp é denominado tempo de partida do motor, o qual
depende das características da carga acionada e do torque do motor.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Mas, porque a velocidade do rotor é menor do que a velocidade do
campo girante?
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Mas, porque a velocidade do rotor é menor do que a velocidade do
campo girante?
Porque se fossem iguais não haveria indução de correntes no rotor.
E sem correntes induzidas, a força que dá origem ao torque seria
nula.
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Motores de Indução Trifásicos
Princípio de Funcionamento
Indução de correntes e produção de torque
Ou seja, a velocidade do rotor cresce até que a sua f.e.m. induzida
faça circular uma corrente que dê origem a um torque igual ao torque
resistente da carga.
Devido a estas diferenças de velocidades entre campo girante e o
rotor, o motor de indução também recebe o nome de motor assíncrono.