Máquinas Assincronas

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Disciplina: Conversão de Energia Elétrica
Unidade 01: Princípios Básicos 
das Máquinas de Indução
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais 
Conversao de Energia - Prof. André 
Luiz Paganotti – DEMDIV-2017/1
8 - Eficiência das Máquinas de Indução:
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Perdas no 
Núcleo do 
Estator
eP = 2P =
 eixodisponível noP=
Perdas no 
Núcleo do 
Rotor
Perdas por 
Atrito e 
Ventilação
Sendo: 1 13 cos( )inP V I θ=
2
1 1 13P R I=
2
2 2 2
ag
R I PP
s s
= =
Potência de Entrada
Perdas no Enrolamento do Estator
Potência que Atravessa o GAP
8 - Eficiência das Máquinas de Indução:
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Perdas no 
Núcleo do 
Estator
eP = 2P =
 eixodisponível noP=
Perdas no 
Núcleo do 
Rotor
Perdas por 
Atrito e 
Ventilação
Sendo: 22 2 23P I R=
(1 )mech agP s P= −
Pout mech rotacionaisP P= −
Perda no Enrolamento do Rotor, se for Rotor 
Bobinado R2 pode ser alterado externamente
Potência Mecânica que Chega ao Eixo da Máquina
Potência Disponível do Eixo da Máquina
8 - Eficiência das Máquinas de Indução:
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Perdas no 
Núcleo do 
Estator
eP = 2P =
 eixodisponível noP=
Perdas no 
Núcleo do 
Rotor
Perdas por 
Atrito e 
Ventilação
Logo a Eficiência da Máquina é dada por:
out
ff
in
PE
P
=
Nota-se que Eff é altamente dependente do escorregamento s da máquina de 
indução analisada.
8 - Eficiência das Máquinas de Indução:
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2P =
 eixodisponível noP=
Se todas as perdas forem desprezadas, exceto as da resistência do rotor, 
obtém-se a chamada Eff Ideal:
(1 )outffIdeal
in
PE s
P
= = −
8.2 - Eficiência Ideal:
1 13 cos( )ag inP P V I θ= =
2 agP sP=
(1 )out mech agP P P s= = −
8 - Eficiência das Máquinas de Indução:
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2P =
(1 )outffIdeal
in
PE s
P
= = −
8.2 - Eficiência Ideal:
Motores de Indução Aplicados na 
Indústria - Eficiência da Ordem de 
95% - em plena carga
Exercício: Última Aula
� Uma Máquina Trifásica, 460V, 1740rpm, 60 Hz, 4 pólos, motor de indução
de rotor bobinado possui os seguintes parâmetros por fase:
� As perdas Rotacionais são 1700W. Com os terminais do rotor curto-
circuitados (fechados) pede-se:
A) A corrente de partida quando a partida ocorre direto em plena tensão
(tensão nominal);
B) Torque de Partida;
C) Escorregamento a plena carga;
D) Corrente a plena carga;
E) Razão entre a corrente de partida e a de plena carga;
F) Fator de potência a plena carga;
G) Torque a plena carga;
H) A eficiência ideal e a plena carga;
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1 2 1 2 m0,25 Ohm R '=0,20 Ohm X =X '=0,5 Ohm X =30 OhmsR =
Exercício: Última Aula
� Uma Máquina Trifásica, 460V, 1740rpm, 60 Hz, 4 pólos, motor de indução
de rotor bobinado possui os seguintes parâmetros por fase:
A) A corrente de partida quando a partida ocorre direto em plena tensão
(tensão nominal); Solução: na Partida s=1
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1 2 1 2 m0,25 Ohm R '=0,20 Ohm X =X '=0,5 Ohm X =30 OhmsR =
1
460 265,58
3
V V= =
'
'
2
1 '
'
2
1
2/ ( )
1 1
2
1,08 66
RjXm jX
sZ R jX
RjXm jX
s
Z A
+
= + +
+ +
= ∠ 1
460
3 245,9 66
1,08 66
I A
 
 
 
= = ∠−
∠
Exercício: Última Aula
� Uma Máquina Trifásica, 460V, 1740rpm, 60 Hz, 4 pólos, motor de indução
de rotor bobinado possui os seguintes parâmetros por fase:
� As perdas Rotacionais são 1700W. Com os terminais do rotor curto-
circuitados (fechados) pede-se:
B) Torque de Partida: Necessita da Obtenção dos Parâmetros de Thevenin do
Estator:
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1 2 1 2 m0,25 Ohm R '=0,20 Ohm X =X '=0,5 Ohm X =30 OhmsR =
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1– Motor de Rotor Bobinado 
.
Inserção de Resistências adicionais
A inserção de resistências externas ao rotor de um motor de rotor bobinado
pode influenciar nos seguintes parâmetros do motor:
� Corrente de partida (funcionamento normal);
� Fator de potência;
� Conjugado (velocidade em que ocorre);
� Velocidade;
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11 – Efeitos da resistência do Rotor
O valor da resistência do rotor de um motor de indução é um
fator de grande importância no projeto de uma máquina, pois
influência no rendimento, na corrente de partida, no conjugado
e no fator de potência desta máquina.
1- Motores de Rotor Bobinado: Não é necessário nenhum
projeto especial para o rotor, uma vez que as alterações em
seu circuito podem ser feitas através dos anéis coletores. O
enrolamento do rotor é projetado para ter baixa resistência,
de forma que em funcionamento normal obtenha-se um alto
rendimento. A principal desvantagem é o maior custo em
comparação com o motores de rotor gaiola.
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2- Motores de Rotor de Barras Profundas e de Dupla Gaiola:
Um modo simples e engenhoso de se obter uma resistência
de rotor que varie automaticamente com a velocidade utiliza
o fato de que para o rotor parado a freqüência da tensão
induzida no rotor é igual a freqüência da tensão aplicada ao
estator. Conforme o rotor acelera a freqüência da tensão
induzida diminui. Pelo uso de formas e arranjos apropriados
para as barras do rotor, os rotores de gaiola podem ser
projetados de modo que a resistência efetiva a 60 Hz seja
muito maior que a 2 ou 3 Hz.
11 – Efeitos da resistência do Rotor
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Para o circuito equivalente agora a resistência varia com o
escorregamento.
11 – Efeitos da resistência do Rotor
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Com a introdução de rotores com dupla gaiola e com barras
profundas, os motores de gaiola podem ser projetados para
ter boas características de partida, resultantes de alta
resistência do rotor, e ao mesmo tempo boas características
de funcionamento, resultantes de baixa resistência do rotor.
Entretanto o motor não tem a flexibilidade da máquina de
rotor enrolado, logo para partidas muito severas os motores
de rotor bobinado são mais indicados.
Para atender as necessidades da indústria (conforme as
suas características de conjugado em relação à
velocidade e corrente de partida) os motores são
classificados em categorias (Classes), cada uma
adequada a um tipo de carga. Estas categorias são
definidas por Norma , e são as seguintes:
11 – Efeitos da resistência do Rotor
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12 – Categoria de Motores
Categoria A - Conjugado de partida normal; corrente de partida alta;
baixo escorregamento (cerca de 5%). Motores usados onde não há
problemas de partidas nem limitações de corrente.
Categoria B - Conjugado de partida normal; corrente de partida normal;
baixo escorregamento. Constituem a maioria dos motores encontrados no
mercado e prestam-se ao acionamento de cargas normais, como bombas,
máquinas operatrizes, etc.
Categoria C - Conjugado de partida alto;corrente de partida baixa;
escorregamento mais alto que nas categoria A e B. Usados para cargas
que exigem maior conjugado na partida, como peneiras, transportadores
carregados, cargas de alta inércia, etc. (Gaiola dupla alta resistência do
rotor).
Categoria D - Conjugado de partida alto; corrente de partida baixa; alto
escorregamento (mais de 5%). Usados em prensas excêntricas e
máquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos periódicos. Usados
também em elevadores e cargas que necessitam de conjugados muito
altos e corrente de partida limitada. (Gaiola única de alta resistência -
latão).
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12 – Categoria de Motores
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Motor com uma bobina por fase fechadas com Ligação em
Estrela:
14 – Tipos de Ligação
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Motor com uma bobina por fase fechados com Ligação em
Triângulo
14 – Tipos de Ligação
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Motor com duas bobinas por fase 12 terminais: A conexão é
feita pelo usuário, podem ser ligados em redes trifásicas de
220V e 380V, 440 V e 760 V.
VL = 760 V
14 – Tipos de Ligação
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Motor com duas bobinas por fase 9 terminais: Dependendo
da ligação interna desses terminais, eles poderão operar em
∆, e ∆∆ ou Y e YY.
Cuidado com a polaridade das bobinas.
14 – Tipos de Ligação
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16 – Partida do MI
Os motores de indução trifásicos têm corrente de partida na
faixa de três a nove vezes a corrente nominal. Esse valor
depende do tipo de construção do rotor gaiola. A corrente de
partida de um motor de indução é alta devido ao fato de que
estando o rotor parado, prevalece apenas a impedância das
bobinas.
A corrente de partida acarreta significativa queda de tensão
nas instalações que alimentam os motores. A NBR 5410
estabelece uma queda de tensão máxima de 4% para qualquer
equipamento alimentado a partir de uma rede pública de baixa
tensão, e 7% para equipamentos alimentados a partir de
transformadores próprios. Durante a partida admite-se queda
de tensão no motor de 10%, garantindo que os demais
equipamentos da instalação mantenham-se dentro da faixa
estabelecida.
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Partida do Motor de Indução:
� Quase todos os motores de indução trifásicos 
poderiam partir a plena tensão (desde que 
alimentados por uma barramento infinito);
� No entanto, embora o MIT suporte a sobrecarga 
na partida, ocorre uma queda de tensão na 
alimentação, refletindo-se em todas as cargas 
ligadas no mesmo barramento;
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Partida do Motor de Indução:
Independente do método de partida empregado,
deve-se sempre buscar um compromisso entre:
� a redução das características nominais
operativas de partida (corrente de partida e
tensão aplicada) ;
� as características de desempenho da máquina
de indução (torque desenvolvido pela máquina
na partida e a plena carga).
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16 – Partida do MI: Partida Direta
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Em aplicações industriais e residenciais pequenos motores
gaiola de esquilo, de pequena potência, podem partir por
ligação direta a rede, sem que haja queda de tensão
significativa na tensão de suprimento.
Grandes Motores Gaiola de Esquilo (alguns milhares de HP)
podem partir de maneira direta sem ocasionar mudanças nas
características da rede, desde que esta tenha capacidade
suficientemente grande de corrente. (Exemplo: acionamento
de comportas em Usinas de Geração de Energia Elétrica).
16 – Partida do MI: Partida Direta
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Partida Direta: Do ponto de vista do motor, esta é a forma
mais adequada de se partir o motor de indução, desde que
as condições locais permitam.
1 – Partida do MI: Partida Direta
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Diagrama Funcional: Partida Direta – Pode Operar nos Dois Sentidos de Rotação
Circuito de Comando
1 – Partida do MI: Partida Direta
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Diagrama Funcional: Partida Direta – Somente Com Um Sentido de Rotação:
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Partida Plena Carga
2 – Partida do MI: Partida Y – Triângulo:
Os enrolamentos do Estator podem ser conectados a rede em
Estrela ou Triângulo;
Quando ligado em Y a tensão de fase no enrolamento é 57,8%
(1/sqrt(3)) da tensão de linha;
2 – Partida do MI: Partida Y – Triângulo:
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Por meio de chaves é possível partir um motor de indução em
estrela com pouco mais da metade da sua tensão nominal
aplicada a cada bobina e fazê-lo funcionar em Delta com toda a
tensão da linha aplicada às bobinas
2 – Partida do MI: Partida Y – Triângulo:
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Como o torque varia com o quadrado da tensão aplicada por
fase, a redução da tensão (ligação em Y) acarreta um torque de
partida com 1/3 do valor nominal de partida.
( )
2
1 2
2
22
1 1 2
´1
´
´
syn
V rT
w sr
r x x
s
=
 
+ + + 
 
Um Motor de Indução com 06 
terminais acessíveis é mais 
caro do que o de um motor 
convencional
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2 – Partida do MI: Partida Y-Delta:
Diagrama Funcional: Partida Y – Delta:
2 - Partida MI – Tensão Reduzida Com Auto-Transformador:
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Partida Com Tensão 
Reduzida Por Meio de Auto-
Transformador:
Os Tap’s do transformador variam de 
50 a 80% da tensão nominal aplicada;
Os Tap’s são variados até que se 
obtenha o torque de partida desejado;
O auto-transformador atua de duas 
maneiras para reduzir a corrente 
solicitada à linha:
1) Reduz a corrente de partida pela 
redução de tensão;
2) Pela Relação de Espiras do 
Transformador, Corrente no Primário 
é Maior do que no Secundário.
2 - Partida MI – Tensão Reduzida Com Auto-Transformador:
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Partida Com Tensão 
Reduzida Por Meio de Auto-
Transformador:
Consequência:
Uma redução de 70% na tensão aplicada,
ocasiona 49% de torque de partida e uma
redução da corrente de partida pela
metade.
Aplica-se:
Aos Casos em que a Conexão Y –
Triângulo não se aplica;
Para partida com carga parcial ou plena
carga (moinhos após a falta de energia,
exaustores e ventiladores).
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2 – Partida do MI: Tensão Reduzida Chave Compensadora 
Automática: Auto Transformador
Diagrama Funcional: Partida Chave Compensadora Automática: Auto Transformador