ELT ELE MEC Maquinas Aluno

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Máquinas Elétricas 
Introdução 
 
 As máquinas elétricas podem ser classificadas em dois grupos: 
 
a) geradores, que transformam energia mecânica oriunda de 
uma fonte externa (como a energia potencial de uma queda 
d’água ou a energia cinética dos ventos) em energia elétrica; 
 
b) motores, que produzem energia mecânica (rotação de um 
eixo) quando alimentados por uma tensão (energia elétrica). 
 
Introdução 
 
 Geradores e motores só se diferenciam quanto ao sentido de 
transformação da energia, possuindo ambos a mesma 
estrutura básica: um elemento fixo, chamado estator, e outro 
móvel, capaz de girar (o rotor). Nesses elementos são fixados 
enrolamentos onde a corrente circula: um desses 
enrolamentos é capaz de gerar os campos magnéticos 
necessários ao funcionamento da máquina e é chamado 
enrolamento de campo; o outro é chamado enrolamento de 
armadura (ou induzido, no caso de geradores). 
 
 Em algumas máquinas, a armadura está no estator e o 
enrolamento de campo no rotor; em outras ocorre o inverso. 
O tipo de corrente (CC ou CA) que circula nesses 
enrolamentos estabelece qual o tipo de máquina. 
Introdução 
Introdução 
 
 Aproximadamente 40% de toda a energia elétrica 
consumida no Brasil é usada para o acionamento de 
motores elétricos, sendo que no setor industrial 
cerca de 50% da energia consumida deve-se a este 
tipo de máquina elétrica. 
 
 Há estimativas de que exista grande número de 
instalações industriais no Brasil onde mais de 80% do 
consumo deva-se a motores elétricos. 
Tensão Nominal 
 
 É a tensão de alimentação do motor, admitindo-se uma 
variação máxima de 10%. 
 
 Os motores trifásicos sempre são ligados à tensão de linha da 
rede elétrica. Os valores de alimentação mais comuns são 
220, 380, 440 e 660V. 
Corrente Nominal 
 
 É a corrente solicitada pelo motor quando operando a plena 
carga, alimentado com tensão e frequência nominais. 
Frequência Nominal 
 Os motores são projetados para trabalhar com uma 
determinada frequência, referente à rede de alimentação, na 
qual funcionará na velocidade nominal e disponibilizará no 
eixo a potência nominal. No Brasil, a frequência padronizada é 
60 Hz; entretanto, existem muitos equipamentos importados 
de países onde a frequência é 50 Hz. A tabela a seguir mostra 
as alterações que acontecem a motores de indução bobinados 
de 50 Hz quando ligados em rede de 60 Hz. 
Potência Nominal 
 
 A potência nominal de um motor é a máxima potência que a 
máquina é capaz de disponibilizar continuamente em seu eixo 
quando alimentada com tensão e frequência nominais. É a 
potência na saída do motor e, sendo do tipo mecânico, é 
normalmente expressa em cv ou hp. 
Potência Nominal 
 O conceito de potência nominal está intimamente ligado à 
elevação de temperatura do enrolamento. Sabe-se que o 
motor pode acionar cargas de potências bem acima de sua 
potência nominal. Entretanto, se esta sobrecarga for 
excessiva, o aquecimento normal será ultrapassado e a vida 
do motor será diminuída, podendo ele, até mesmo, queimar-
se rapidamente. 
 
 Deve-se sempre ter em mente que a potência solicitada ao 
motor é definida pelas características da carga, isto é, 
independentemente da potência do motor, ou seja: para uma 
carga de 90 HP solicitada de um motor, por exemplo, 
independentemente deste ser de 75 HP ou 100 HP, a potência 
solicitada ao motor será de 90 HP. 
Rendimento 
 Um motor elétrico recebe potência da rede elétrica (potência 
de entrada, Pe) e a transforma em potência mecânica 
(potência na saída, Ps) para o acionamento de uma carga 
acoplada ao eixo. A diferença entre as perdas na entrada e na 
saída constitui-se na perda do motor, e pode ser relacionada 
por seu rendimento (h), dado por: 
Fator de Serviço 
 Fator de serviço é um multiplicador que, quando aplicado à 
potência nominal do motor elétrico, indica a carga que pode 
ser acionada continuamente sob tensão e frequência 
nominais e com limite de elevação de temperatura do 
enrolamento. A utilização do fator de serviço implica uma vida 
útil inferior àquela do motor com carga nominal. O fator de 
serviço não deve ser confundido com a capacidade 
de sobrecarga momentânea que o motor pode suportar. Para 
este caso, o valor é geralmente de até 60% da carga nominal 
durante 15 segundos. 
Grau de Proteção 
 Os invólucros dos equipamentos elétricos, conforme as 
características do local em que serão instalados e de sua 
acessibilidade, devem oferecer um determinado grau de 
proteção. Assim, por exemplo, um equipamento a ser 
instalado num local sujeito a jatos d´água, devem possuir um 
invólucro capaz de suportar tais jatos, sob determinados 
valores de pressão de ângulo de incidência, sem que haja 
penetração de água. 
 
 A norma NBR-6146 define os graus de proteção dos 
equipamentos elétricos por meio das letras características IP, 
seguidas por dois algarismos 
Grau de Proteção 
 1º Algarismo: Indica o grau de proteção contra penetração de 
corpos sólidos estranhos e contato acidental. 
Grau de Proteção 
 2º Algarismo: Indica o grau de proteção contra penetração de 
água no interior do motor. 
Classe de Isolamento 
 O limite de temperatura depende do tipo de material 
empregado na fabricação do motor. Para fins de normalização, 
os materiais isolantes e os sistemas de isolamento são 
agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO, cada qual definida 
pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior 
temperatura que o material pode suportar continuamente 
sem que seja afetada sua vida útil. As classes de isolamento 
utilizadas em máquinas elétricas e os respectivos limites de 
temperatura conforme NBR-7034, são as seguintes: 
 
• Classe A (105 oC); Classe F (155 oC); 
• Classe E (120 oC); Classe H (180 oC); 
• Classe B (130 oC); 
 
Corrente de Partida 
 Na partida de motores de indução é solicitada uma corrente 
muitas vezes maior que a nominal. À medida que o motor 
acelera, a corrente vai diminuindo até atingir valor próximo ao 
de regime. Em certos motores, a corrente de partida é dada 
por uma letra código (COD), estabelecida pela relação: 
 
 
 
 
 
 Os valores das letras código são dados na tabela a seguir: 
 
 
 
 
Motores Trifásicos x Monofásicos 
 Quando comparados com os motores monofásicos de mesma 
potência e velocidade, os trifásicos só apresentam vantagens: 
 
 são menos volumosos e têm menor peso; 
 têm preço menor; 
 podem ser encontrados em uma ampla faixa de potência 
(tipicamente de 1/8 a 500 cv); 
 não necessitam de dispositivo de partida, o que diminui seu custo e 
a necessidade de manutenção; 
 apresentam rendimento maior e fator de potência mais elevado, o 
que se reflete em menor consumo (em média 20% menos); 
 O único ponto desfavorável é que os motores trifásicos necessitam 
de rede trifásica para a alimentação, o que nem sempre está 
disponível nas instalações. 
Motor CC x Síncrono x Indução 
Tipos de Motores 
Eletricos 
Motor CC Motor Síncrono Motor de Indução 
 
 
 
 
 
Vantagens 
Fácil 
controlabilidade 
 
Linearidade 
corrente-torque 
 
Baixo ripple de 
torque 
Alta eficiência 
 
Alto conjugado 
máximo 
 
Boa dissipação 
térmica 
 
Boa capacidade de 
sobrecarga 
Larga faixa de 
rotações 
 
Alta velocidade 
possível 
 
Baixo custo e 
simples construção 
 
Robustez estrutural 
 
Vários fabricantes 
Motor CC x Síncrono x Indução 
Tipos de Motores 
Eletricos 
Motor CC Motor Síncrono Motor de Indução 
 
 
 
Desvantagens 
Alta manutenção 
 
Baixa capacidade 
de sobrecarga 
 
Baixa dissipação 
térmica 
 
Custo elevado 
Alto custo 
 
Faixa estreita de 
rotaçõesControle complexo 
 
Fator de potência 
baixo 
 
Baixa eficiência em 
cargas leves 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletrônico – Transpetro - CESGRANRIO - 2006 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – Transpetro - CESGRANRIO - 2011 
Considere um motor trifásico de 10 HP ( 1 HP = 746 W), 
com rendimento de 80%, fator de potência de 1/√3 e 
alimentado por uma tensão de linha 100 volts. A corrente 
elétrica a ser considerada no dimensionamento dos cabos 
elétricos utilizados em sua instalação, em amperes, é: 
 
(A) 99,80 
(B) 98,25 
(C)95,40 
(D)93,25 
(E) 89,50 
MÁQUINA SÍNCRONA 
Partes Construtivas Principais 
 É composto de chapas laminadas dotadas de ranhuras axiais 
onde são alojados os enrolamentos. As chapas possuem 
características magnéticas de alta permeabilidade, criando um 
caminho magnético de baixa relutância para o fluxo, 
diminuindo assim o fluxo disperso e concentrando o campo 
no entreferro. O enrolamento do estator pode ser tanto 
monofásico como trifásico. Em geral as máquinas síncronas 
são trifásicas, sendo que geradores monofásicos são mais 
utilizados em pequenas potências, ou quando não existe uma 
rede trifásica disponível, como em áreas rurais. 
Estator 
Partes Construtivas Principais 
Estator 
Partes Construtivas Principais 
 O rotor é também formado de chapas laminadas justapostas 
que em geral são do mesmo material que o estator. Do ponto 
de vista construtivo existem dois tipos básicos de rotores: 
rotores contendo pólos salientes e rotores contendo pólos 
lisos. Rotores de polos lisos são mais robustos, sendo assim 
mais aptos a trabalharem em altas rotações. 
Rotor 
Máquinas Síncronas 
Rotor 
Partes Construtivas Principais 
 Além do enrolamento de campo, o rotor pode conter também 
um enrolamento semelhante ao do rotor da máquina de 
indução em gaiola. Este enrolamento é chamado de 
enrolamento amortecedor e é alojado em ranhuras semi-
abertas e de formato redondo sobre a superfície do rotor. Sua 
função é amortecer oscilações que ocorrem em condições 
transitórias, como por exemplo, uma retirada brusca de carga, 
alterações súbitas de tensão, variações de velocidade, etc. 
Nele, só é induzida tensão quando ocorrem fenômenos 
transitórios na máquina, em condições normais e em regime 
permanente não há nem tensão nem corrente induzida neste 
enrolamento. O enrolamento amortecedor também é útil na 
partida de motores síncronos. 
Rotor 
Partes Construtivas Principais 
 Têm por função conectar a fonte de corrente contínua com os 
pólos do rotor. A combinação dos enrolamentos e escovas 
causa problemas em máquinas síncronas, devido ao aumento 
da exigência de manutenção das máquinas pela periodicidade 
com que deve ser revisada. Adicionalmente, há queda de 
tensão nas escovas pode ser causada pela alta corrente de 
campo em máquinas dessa natureza. Tratando-se de 
componentes que se desgastam e que podem produzir faíscas 
e interferência eletromagnética, em geral se empregam 
geradores com excitação sem escovas. Entretanto, apesar 
destes problemas, pequenas máquinas síncronas utilizam 
enrolamentos com escovas porque é o método funcional 
menos custoso para fornecer a corrente de campo. 
Conjunto de Anéis e Escovas 
Lei de Ampére 
 Na região em torno de um ímã existe um 
campo magnético, que pode ser representado 
por linhas de indução. 
 Também ao redor de um condutor percorrido 
por corrente elétrica existe um campo 
magnético, cuja intensidade é diretamente 
proporcional ao módulo da corrente. Este 
campo pode ser intensificado se este 
condutor for enrolado, formando uma bobina 
ou enrolamento. Nesses casos, a intensidade 
do campo magnético é diretamente 
proporcional à corrente. 
Lei de Faraday 
 
 Faraday percebeu que ao introduzir um ímã em uma bobina, esta 
acusava a presença de uma corrente elétrica. Este fenômeno foi 
caracterizado qualitativamente e quantitativamente e deu origem 
à Lei da Indução de Faraday que é expressa matematicamente 
como: 
 
 
 
 Ou seja, a intensidade da força eletromotriz induzida (ε) é igual a 
variação do fluxo magnético no interior da espira. Esta é uma das 
quatro equações de Maxwell para o Eletromagnetismo. 
t
t


)(
Energia mecânica 
Energia elétrica 
Gerador 
Lei de Faraday 
Máquina Síncrona 
1) Alimenta-se o enrolamento de campo do rotor com corrente 
contínua, que pode vir de uma fonte externa, por meio de 
rolamentos e escovas ou um gerador de corrente contínua 
montado no próprio eixo da máquina síncrona. A corrente 
elétrica, ao percorrer os enrolamentos do rotor, cria neste 
um fluxo magnético, à semelhança de um ímã (algumas 
máquinas síncronas utilizam ímã permanente). 
 
2) Uma força mecânica gira o rotor (ímã), fazendo com que as 
linhas de campo magnético atravessem os enrolamentos do 
estator, como uma função senoidal. 
 
3) Como (t) = -d/dt, surge nos enrolamentos do estator uma 
tensão senoidal. 
Princípio de Funcionamento de um Gerador Síncrono 
iexcit 
Máquina Síncrona 
Diagrama fasorial e temporal da fem induzida na espira 
Diagrama fasorial Diagrama temporal 
Máquina Síncrona 
N 
S 
iexcit 
e(t) 
A corrente do rotor cria uma densidade de fluxo máxima Bm segundo o eixo 
principal do rotor. Quando o rotor está na posição a = wt, o fluxo através da área 
S da espira será: 
 
Logo, a f.e.m. Induzida na espira vale: 
   cosSBm .
  tcosωt m
    tsenEtsen
t d
td
te mm www 
Fem (V) 
Emax 
wt 
Im 
0 60 120 180 240 300 360   wt 
Máquina Síncrona 
Máquina trifásica 
+A 
- A 
+B 
-B 
+C 
-C 120º 
240º 
N 
S 
     
     
     ooo
o
o
o
o
tsenEtsenUtu
tsenEtsenUtu
tsenEtsenUtu
240240
120120
31
22
11
ww
ww
ww
Máquina Síncrona 
I 
Excitatriz Anéis 
 
r 
Máquina 
motriz 
Reóstato 
de campo 
Estator 
Rotor 
w 
1 
2 3 
Carga de 
utilização 
Neutro 
IR 
Pelect 
I 
I 
120º 
Pmec 
Tensão 
Diagrama temporal 
uA(t) uB(t) 
0 
Umax 
60 120 180 240 300 3600   wt 
uC(t) 
     
     
     ooo
o
o
o
o
tsenEtsenUtu
tsenEtsenUtu
tsenEtsenUtu
240240
120120
31
22
11
ww
ww
ww
Máquina trifásica 
Máquina Síncrona 
Sistema trifásico de tensões 
Diagrama vetorial Diagrama temporal 
Tensão 
uA(t) uB(t) 
UA 
UB 
UC 
0 
Umax 
60 120 180 240 300 3600   wt 
wt 
uC(t) 
UA + UB +UC = 0 
Máquina Síncrona 
Diagrama vetorial trifásico 
Máquina Síncrona 
Máquina Síncrona 
1) Alimenta-se o enrolamento do rotor com corrente contínua, 
que pode vir de uma bateria ou um gerador de corrente 
contínua montado no próprio eixo da máquina síncrona. A 
corrente elétrica, ao percorrer os enrolamentos do rotor, cria 
neste um fluxo magnético, à semelhança de um ímã 
(algumas máquinas síncronas utilizam ímã permanente). 
 
2) Uma corrente elétrica alternada senoidal percorre os 
enrolamentos do estator, gerando um fluxo magnético 
senoidal (Lei de Ampére), à semelhança de um ímã girando. 
 
3) O ímã do rotor gira então na frequência do campo magnético 
do estator.Princípio de Funcionamento de um Motor Síncrono 
Máquina Síncrona 
 
 O número de polos da máquina é sempre é inteiro e par. 
Assim, pode-se construir máquinas com qualquer número de 
polos, embora no comércio estejam disponíveis apenas 
motores de 2, 4, 6 ou 8 pólos. 
 
 A velocidade da máquina é inversamente proporcional à 
quantidade de pólos, e pode ser expressa pela relação: 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Eletrônica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Máquinas Síncronas 
 
 Nesse tipo de associação, a corrente elétrica que passa em 
todos os geradores é a mesma. Assim, i = i1 = i2 = i3 … . O 
gerador equivalente terá força eletromotriz igual à soma das 
forças eletromotriz dos geradores: Eeq = E1 + E2 + E3 … . A 
resistência interna do gerador equivalente é calculada como 
se fosse uma associação de resistores em série: req = r1 + r2 + 
r3 … . 
 Logo, a tensão (ddp) equivalente dos geradores será dada 
pela fórmula: 
 Veq = Eeq – req . i 
Associação de Geradores Série 
 
 Na associação em paralelo, é fundamental que todos os 
geradores tenham mesma tensão, mesma frequência e 
mesma defasagem angular. Assim, Eeq = E1 = E2 = E3 … . Como 
na associação em paralelo, a corrente equivalente será igual à 
soma das correntes que passam pelos geradores: ieq = i1 + i2 + 
i3 … . Quanto às resistências internas, utilizamos a fórmula 
1/req = 1/r1 + 1/r2 + 1/r3 … . 
 Com base nas equações dadas acima, é possível construir a 
equação da d.d.p do gerador equivalente: 
 Veq = Eeq – req . i 
Máquinas Síncronas 
Associação de Geradores Paralelo 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Máquina Síncrona 
Gerador Independente x Barramento Infinito 
 Quando opera individualmente, as alterações na velocidade 
do rotor refletem totalmente na frequência da tensão 
gerada, bem como alteração na corrente de excitação reflete 
alterações na amplitude das tensões. 
 
 Quando conectado ao barramento infinito, a frequência e 
tensão passam a serem fixas, pois o barramento infinito é 
um sistema muito mais robusto que o gerador individual e é 
caracterizado por frequência e tensão constantes. 
 
Máquina Síncrona 
Relações de Potência de Geradores em Paralelo 
 Quando uma máquina síncrona está conectada ao barramento 
infinito, os fluxos de potência ativa e reativa podem ser 
manipulados com alteração do torque no eixo da máquina e 
corrente de excitação. 
 
Aumento no Torque: 
 
 Tentativa de fornecer mais velocidade (aumento do torque) = 
Funcionamento como gerador (fornece potência ativa); 
 Tentativa de retirar velocidade (redução do torque) = 
Funcionamento como motor (consome potência ativa). 
Máquina Síncrona 
Curvas V 
 Em um gerador síncrono, para uma dada potência ativa de carga, o fator 
de potência com o qual a máquina síncrona opera, e consequentemente 
 a sua corrente de armadura, 
podem ser controlados 
ajustando a corrente de 
excitação do campo. A curva 
que mostra a relação entre 
as correntes de armadura e 
campo, para uma tensão 
terminal e potência ativa 
constantes é conhecida 
como “curva v”. 
indutivo 
Capacitivo 
Máquina Síncrona 
Relações de Potência Reativa 
 Pode-se controlar a geração de potência reativa de uma máquina 
síncrona da seguinte forma: 
 
 Sobre Excitar: 
 
Funciona fornecendo ao sistema corrente atrasada em relação a tensão 
(gerador de corrente indutiva) ou dual: 
 
Funciona consumindo do sistema corrente adiantada em relação a 
tensão (motor de corrente capacitiva). 
 
 Efeito semelhante a inserção de capacitor shunt no barramento 
Máquina Síncrona 
Relações de Potência Reativa 
 Pode-se controlar a geração de potência reativa de uma máquina 
síncrona da seguinte forma: 
 
 Sub Excitar: 
 
Funciona fornecendo ao sistema corrente adiantada em relação a 
tensão (gerador de corrente capacitiva) ou dual: 
 
Funciona consumindo do sistema corrente atrasada em relação a tensão 
(motor de corrente indutiva). 
 
 Efeito semelhante a inserção de reatores shunt no barramento 
Máquina Síncrona 
Circuito equivalente por fase 
)(
)(
0
0
MIjXVV
GIjXVV
st
st


• V0: Tensão de Excitação (Tensão a vazio); 
• Xs: Reatância Síncrona (representa os efeitos 
da reatância magnetizante e de dispersão); 
• Ra: Resistência dos enrolamentos da 
Armadura; 
• Vt: Tensão terminal. 
Como XS >> Ra 
Máquina Síncrona 
Diagrama fasorial para o gerador 
)(0 GIjXVV st 
(V0<Vt - Sub excitado) 
Fator de Potência adiantado 
(V0>Vt - Sobre excitado) 
Fator de Potência atrasado 
Máquina Síncrona 
Diagrama fasorial para o motor 
)(0 MIjXVV tst 
(V0>Vt – Sobre excitado) 
Fator de Potência adiantado 
(V0<Vt - Sub excitado) 
Fator de Potência atrasado 
Máquina Síncrona 
Equações Gerais 
sen
X
VV
P
S
t 0
 cos1 02 VVV
X
Q tt
S

 Defasagem entre I e V (ângulo do Fator de Potência) 


 Defasagem entre V0 e Vt (ângulo de carga) 
%100Re 0% 


t
t
V
VV
g
Máquina Síncrona 
Torque do motor 
 A principal característica das MS encontra-se no fato que esta 
máquina só produz torque na velocidade síncrona. Por isso, a 
partida desta máquina ocorre por meio de um motor auxiliar. 
 Torque x Velocidade do Motor Síncrono 
S
t
MAX
X
VV
P

 0
S
S
t
S
MAX
MAX
X
n
VVP
T



60
2
0
w
Máquina Síncrona 
Curvas de Capabilidade 
As curvas de 
capabilidade dão 
os valores 
máximos de 
potência reativa 
correspondentes a 
diversos valores 
de potência ativa, 
com 
funcionamento a 
tensão nominal. 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2007 
O diagrama fasorial corresponde a uma máquina síncrona que, para fins de 
simplificação, teve desprezado o efeito de sua resistência de armadura. No diagrama 
estão representadas as seguintes grandezas: 
 
Vt – tensão terminal 
Ea – tensão de armadura 
Ia – corrente de armadura 
jXSIa – queda de tensão na reatância síncrona 
 
Com base na figura e nas informações fornecidas, analise as seguintes afirmativas a 
respeito do diagrama: 
 
I – trata-se de um gerador síncrono subexcitado; 
II – trata-se de um gerador síncrono, que fornece energia reativa à rede; 
III – trata-se de um motor síncrono superexcitado, que fornece energia reativa à rede. 
 
É (São) correta(s) APENAS a(s) afirmativa(s) 
 
(A) I (B) II (C) III (D) I e II (E) I e III 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Um motor síncrono trifásico, ligado em Y, é conectado a uma fonte de tensão 
trifásica ideal, cujas tensão de fase e frequência são 220 V e 60 Hz, respectivamente. 
A reatância síncrona do motor é igual a 5 W, e a tensão interna por fase gerada é de 
250 V. 
 
Desconsiderando-se qualquer tipo de perdas, o valor, em kW, da máxima potência 
que esse motor pode fornecer é 
 
(A) 11 
(B) 24 
(C) 33 
(D) 50 
(E) 75 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012 
Máquina Síncrona 
 O motor síncrono não possui conjugado de partida e deve ser 
acionado por um método auxiliar para iniciar o seu movimento. 
Geralmente, são utilizados 3 métodos: 
1) Motor auxiliar: Geralmente usa-se motor de indução. Este método 
é empregado para partida de grandes motores síncronos; 
2) Conversor de frequência: Neste método o motor parte 
sincronamente a uma frequência variável e crescente; 
3) Partida assíncrona através de gaiola de amortecimento 
construída em ranhuras das sapatas polares: Este é o métodomais comum de partida de motores síncronos. Deve-se curto-
circuitar o enrolamento do rotor e alimentar normalmente o 
estator. Uma vez atingida a velocidade síncrona, o enrolamento de 
campo é aberto e a corrente contínua é introduzida. A partida 
deve ser realizada sem carga. 
Partida do Motor Síncrono 
Diagrama de um alternador bipolar e multipolar 
Máquina síncrona de rotor cilíndrico 
Turboalternadores 
Máquina síncrona de pólos 
salientes 
Hidroalternadores 
2’ 3 
2 
1’ 1 
3’ 
1 
Máquina Síncrona 
D 
l 
Configuração do rotor de um turboalternador 
Vista em corte de um turboalternador de 700MVA 50Hz 3000r.p.m. 20kV 
 (Estator arrefecido a água e rotor arrefecido a hidrogénio) 
D/l < 1 
Turboalternador 
2 pólos 
Alta velocidade – Turbinas a vapor 
Máquina Síncrona 
D/l > 1 
Hidroalternador multipolar de pólos 
salientes 
Alternador multipolar (hidroalternador) 
Baixa velocidade – Turbinas hidraulicas 
D 
l 
Máquina Síncrona 
Turbinas a gás para acionarem alternadores de rotor cilíndrico 
TURBOALTERNADORES) 
Turbina a vapor - Eixo horizontal 
Rotor da turbina a 
vapor 
Máquina Síncrona 
Turbina Pelton (alta 
queda) 
Turbina Francis (Média 
queda) 
Turbina Kaplan (baixa 
queda) 
h(p.u) 
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0 
0,6 
0,7 
0,8 
0,9 
1,0 
Pelton 
Kaplan 
Francis 
Q/Qnom (p.u.) 
Rendimento das turbinas em 
função da relação do caudal 
Turbinas hidráulicas para accionarem alternadores de pólos salientes 
(HIDROALTERNADORES) 
Máquina Síncrona 
Hidroalternador accionado por meio de uma turbina “Francis” 
Máquina Síncrona 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2004 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2004 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Eletrônica 
Petrobrás - CESGRANRIO – 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2007 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenheiro Eletrônico 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Um motor trifásico 220 V, 1800 rpm, demanda da rede uma corrente de 
30 A, opera com fator de potência igual a 0,92 e possui um rendimento 
de 90%. Nessas condições de operação, o torque desenvolvido pelo 
motor, em Nm, é aproximadamente, 
 
(A) 30 
(B) 40 
(C) 50 
(D) 60 
(E) 100 
Um motor elétrico monofásico, de tensão nominal igual a 100 V, possui 
potência mecânica de 2 HP (1 HP = 746 W), rendimento de 0,70 e fator 
de potência de 0,86 indutivo. Os valores aproximados da potência ativa 
de entrada, em W, e da corrente elétrica demandada por esse motor, 
em A, são, respectivamente, 
 
(A) 1734,9 e 17,3 
(B) 1734,9 e 24,8 
(C) 2131,4 e 21,1 
(D) 2131,4 e 24,8 
(E) 2478,4 e 24,8 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenheiro Eletrônico 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Principais Características 
 Só desenvolvem torque fora da velocidade síncrona; 
 
 São máquinas de excitação única; 
 
 Apresentam escorregamento; 
 
 Amplo uso; 
 
 Quase que invariavelmente são utilizadas como motores; 
 
 Apresentam dificuldades na partida (elevada corrente de 
partida, baixo torque de partida). 
 
Partes Construtivas Principais 
 Enrolamento Estatórico responsável pela formação do campo 
magnético; 
 
 Enrolamento Rotórico em curto circuito com tensões e 
correntes induzidas; 
 
 Rotor e Estator formados por chapas de aço com ranhuras 
para acomodação dos enrolamentos; 
 
 Rotor Bobinado: permite acesso aos enrolamentos para 
controle de velocidade; 
 
 Rotor em Gaiola: formado por barras de cobre curto 
circuitadas, imersas nas ranhuras do rotor e conectadas nas 
extremidades por anéis. 
Partes Construtivas Principais 
Formas Construtivas Principais 
Estator 
 O estator, parte fixa da máquina, é constituído por chapas 
ferromagnéticas empilhadas e isoladas entre si. As chapas possuem 
cavas nas quais são colocados os enrolamentos alimentados pela 
rede de corrente alternada monofásica ou trifásica. O conjunto é 
alojado no interior de uma carcaça em ferro, aço ou alumínio. 
Formas Construtivas 
Estator 
Montagem do Estator 
Distribuição do Enrolamento 
Formas Construtivas 
Rotor 
 O rotor, parte móvel da máquina, é constituído por um núcleo 
ferromagnético, também laminado, sobre o qual se encontra um conjunto 
de enrolamentos (motor bobinado) ou um conjunto de condutores 
paralelos (motor em curto circuito, ou gaiola de esquilo). O rotor é apoiado 
no eixo de rotação do motor, que possui enrolamentos nos extremos e que 
transmite à carga a energia mecânica produzida. Entre o rotor e o estator 
existe o entreferro, que deve ser o menor possível, de forma a reduzir a 
relutância magnética total do circuito e assim aumentar a indução 
magnética. 
 Rotor Bobinado: Rotor em Gaiola de Esquilo: 
Formas Construtivas 
Rotor Bobinado 
 Este motor é normalmente de potência 
elevada e destina-se a arranques de cargas 
com elevado torque. Permite arranques 
suaves e progressivos recorrendo a 
resistências, chamadas resistências rotóricas, 
ligadas através de escovas e anéis coletores, 
em série com o enrolamento trifásico do 
rotor. 
 Estas resistências, quando do arranque, vão sendo progressivamente 
retiradas até que o motor atinja a sua velocidade nominal. Deste modo, é 
possível controlar o torque de arranque de uma forma progressiva. Apesar 
desta vantagem, para as mesmas especificações, o motor de rotor bobinado 
é mais caro e menos eficiente que o motor de gaiola de esquilo. Por esta 
razão, este tipo de motor só é utilizado quando o de gaiola de esquilo não 
consegue fornecer o torque de arranque pretendido. 
Formas Construtivas 
Rotor em Gaiola de Esquilo 
 Possui rotor constituído por condutores paralelos alojados dentro de 
ranhuras das chapas laminadas e ligadas entre si, nos topos, por anéis 
condutores (curto circuitos). Esta disposição forma uma espécie de gaiola 
de esquilo, conforme as figuras seguintes: 
 As barras condutoras da gaiola são geralmente dispostas com uma 
determinada inclinação, com a finalidade de melhorar as propriedades de 
arranque e diminuir ruídos. Em pequenos motores, o motor não possui 
ranhuras e todo ele é formado por metal condutor. Um motor de rotor em 
curto circuito não possui contatos elétricos móveis. Desta forma, se tornam 
mais robustos e praticamente sem manutenção. 
Vista Interna – Rotor em Gaiola 
Rotor em Gaiola x Bobinado 
Princípio de Funcionamento 
 No motor de indução trifásico, o estator é 
formado por conjuntos de três 
enrolamentos colocados de forma que 
entre eles exista um ângulo de 120o. 
Estes enrolamentos, ao serem 
percorridos pela corrente da rede, criam 
um campo magnético girante: 
 Este campo, ao atravessar o rotor, provoca uma variação de fluxo nos 
condutores do rotor, gerando-se, de acordo com a Lei de Faraday, uma tensão 
induzida nesses condutores. 
 Como os condutores do rotor estão em circuito fechado, surgem correntes 
elétricas induzidas que, de acordo com a Lei de Lenz, têm um sentido tal que 
tendem a opor-se à causa que lhes deu origem. 
 Dessa forma, vai ser gerado no rotor um campo magnético com polaridade 
oposta ao campo magnético do estator. 
 Como o campo do estator é girante, e sabendo que polos contrários de atraem, 
o rotor entra em movimento, tentando acompanhar o campo girante. 
 
Princípio de Funcionamento 
Como se pode constatar, o princípio de funcionamentodo motor de indução 
baseia-se em três leis fundamentais do eletromagnetismo: 
 
1) Lei de Faraday: Sempre que através da superfície abraçada por um circuito 
tiver lugar uma variação de fluxo (dF/dt), gera-se nesse circuito uma tensão 
induzida e. Se o circuito for fechado, será percorrido por uma corrente 
induzida. 
 
2) Lei de Lenz: O sentido da corrente induzida é tal que esta, pelas suas ações 
magnéticas, tende sempre a opor-se à causa que lhe deu origem. 
 
3) Lei de Laplace: Sobre um condutor retilíneo, percorrido por corrente, 
mergulhado num campo magnético, é exercida uma força eletromagnética 
que é proporcional à indução magnética (B) a que ele está sujeito, à corrente 
(I) que o percorre, ao seu comprimento (L) e ao seno do ângulo que ele forma 
com a indução (sen ). 
F = B.I.L.sen 
 
Princípio de Funcionamento - Ilustração 
 
 Se os pólos de um ímã forem postos a girar ao redor de uma espira, 
o fluxo nesta varia com o tempo, induzindo uma tensão entre seus 
terminais; se estes formarem um percurso fechado, haverá neles a 
circulação de uma corrente induzida i. 
t
t


)(
 
 No estudo do Eletromagnetismo, aprende-se que se um condutor 
estiver imerso em um campo magnético e for percorrido por 
corrente elétrica, surge uma força de interação dada por: F=I.L.B 
 
Onde: F = força de interação 
 B = valor da indução magnética 
 L = comprimento dos lados da espira 
 I = intensidade da corrente no condutor 
 
 É esta força que produz um conjugado nos lados da espira, fazendo-
a girar (ação de motor). 
Princípio de Funcionamento - Ilustração 
Princípio de Funcionamento - Resumo 
Ilustração 
Experimento com lata de alumínio 
Fluxos de Campo no Estator 
 A figura mostra os campos 
magnéticos formados pela 
alimentação trifásica em um 
motor, no qual os enrolamentos 
de campo estão localizados no 
estator. 
 
 Observa-se que o efeito é o de um 
ímã girando ao redor do rotor, 
produzindo a ação de motor. 
Velocidade Síncrona dos Campos 
 A velocidade com que esse campo girante opera é chamada 
velocidade síncrona (ns), dada por 
 
 
 
Onde: f = freqüência da rede de alimentação (em Hz) 
 P = número de pólos do motor 
 
 
 
Escorregamento na Máquina de Indução 
 A velocidade de um motor de indução sempre será menor 
que a síncrona, caso contrário não se conseguiria a variação 
de fluxo necessária para induzir corrente no enrolamento do 
rotor. Denomina-se escorregamento à relação: 
 
 
 
 
Onde: ns = velocidade síncrona (em rpm) 
 n = velocidade do motor (em rpm) 
 
 Em motores mais comuns 1% < s < 5%. 
 
 
 
 
Exemplo 
Um motor de indução, quatro polos, trifásico, é energizado por uma rede de 60 Hz, e 
está girando para uma condição de carga na qual o escorregamento é 0,03. Determine: 
 
a) A velocidade do rotor, em rpm; 
b) A frequência da corrente do rotor em Hz. 
 
 
Solução 
a) Temos que encontrar primeiro a velocidade de sincronismo que é 
 
ns = 120x(f1)/p = 120(60Hz)/4 → ns = 1800 rpm 
 
a velocidade do rotor será 
 
n = ns x (1-s) = (1800 rpm) x (1-0,03) → ns = 1746 rpm 
 
b) A frequência da corrente do rotor é 
 
f2 = sf = (0,03)(60Hz) → f2 = 1,8 Hz 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012 
Um motor de indução de quatro polos aciona as pás de um misturador 
industrial. O misturador contém um líquido, cuja viscosidade é 
proporcional à velocidade de rotação que, por sua vez, reflete no torque 
mecânico. Esse torque mecânico, para a região em torno do ponto de 
operação, pode ser aproximado pela função Torque = 0,3n [Nm], em que 
n é a velocidade de rotação em rpm. Sabendo-se que o motor é 
alimentado por uma rede elétrica de 60 Hz e que seu escorregamento é 
de 2%, então, o valor, em Nm, do torque resistente da carga é: 
 
(A) 390,0 
(B) 442,7 
(C) 471,6 
(D) 529,2 
(E) 540,0 
Questão de Prova 
Engenheiro Mecânico Junior – Transpetro 
CESGRANRIO - 2006 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESPE - 2004 
Circuito Equivalente do MI 





 

s
s
RR
1
22
 Resistência 
Dinâmica por Fase 
 Parcela correspon-
dente à potência 
mecânica de saída. 
SMEC PT w.
MECT
2I

2V

Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
Ensaios para obtenção dos parâmetros do MI 
Teste em vazio 
Quando o motor gira sem carga (s ≈ 0), o circuito só tem Rfe e Xm, 
 
 
 
Teste com o rotor bloqueado 
Quando o rotor esta parado (s ≈ 1) o circuito só tem 
 
 
 
 
Neste caso as perdas no ferro são consideradas desprezíveis. 
 
222
22
ocococ
oc
m
oc
oc
fe
PIV
V
Xe
P
V
R


2
222
2
'
12
2
'
1
sc
scscsc
eq
sc
sc
eq
I
PIV
XXXe
I
P
RRR


Exemplo 
Os resultados dos teste a vazio e com o rotor bloqueado num motor de 
indução trifásico, conectado em estrela, são os seguintes: 
 
 
 
 
 
Determine os parâmetros do circuito equivalente aproximado. 
 
Solução 
Dos dados do teste a vazio: 
 
 
Então, 
 
Exemplo 
Dos dados do teste com o rotor bloqueado: 
 
 
Então, 
 
Conjugado na Máquina de Indução 
 Pode-se controlar o conjugado e a velocidade do Motor de 
Indução através das seguintes técnicas: 
 
 Alterando o número de polos do enrolamento estatórico; 
 Alterando a tensão aplicada ao estator; 
 Alterando a resistência do circuito do rotor. 





 

s
s
RR
1
22
 Parcela correspon-
dente à potência 
mecânica de saída. 
SMEC PT w.
MECT
2I

2V

Análise da Curva de Torque 
Análise da Curva de Torque 
Análise da Curva de Torque por Categorias 
Variação da Resistência de Rotor 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2004 
Variação da Tensão Aplicada 
Variação da Tensão Aplicada 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2004 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2005 
Controle de Velocidade por V e F 
 Outra forma de realizarmos este controle e velocidade é 
realizando a alteração da frequência da tensão aplicada. Esse 
tipo de controle só foi possível com o advento dos inversores 
de frequência, com o desenvolvimento da eletrônica de 
potência. 
 Contudo, ao realizarmos a variação da frequência precisamos 
alterar também a tensão aplicada ao motor, dado que não 
queremos perder a característica de torque do motor: 
Variação da Frequência de Alimentação 
Mantendo V/F constante 
Controle de Velocidade – V/F constante 
Distribuição de Perdas no Motor de Indução 
Partida Direta 
• Emprega apenas uma chave (contatora); 
• Utiliza diretamente a tensão da rede; 
• Dependendo da categoria do motor, a partida pode apresentar um 
torque muito reduzido e uma corrente elevada, causando grande 
impacto na rede. 
Partida Estrela - Triângulo 
 A chave de partida estrela - triângulo destina-se à partida de 
motores trifásicos com rotor em gaiola e tem como objetivo 
diminuir os efeitos da partida na instalação elétrica. O motor é 
inicialmente ligado em estrela até que alcance uma velocidade 
próxima da velocidade de regime, quando então essa conexão é 
desfeita e o motor é ligado em triângulo. 
 Durante a partida em estrela, o conjugado e a corrente de partida 
ficam reduzidosa 1/3 de seus valores nominais. Devido ao baixo 
conjugado de partida a que fica submetido o motor, as chaves 
estrela - triângulo são mais adequadas para motores com partida 
em vazio. 
Partida Estrela - Triângulo 
• Necessita de mais chaves contatoras; 
• Permite a redução da corrente de partida pela redução da tensão 
aplicada ao enrolamento (1/3 da corrente de partida em D); 
• Precisa de um correto dimensionamento e temporização, caso 
contrário a corrente na partida pode ser alta e o impacto na rede 
continua grande. 
Partida Estrela - Triângulo 
 Corrente e conjugado para 
partida estrela-triângulo de um 
motor de gaiola acionando 
uma carga com conjugado 
resistente Cr 
Partida com “Soft Starter” 
• Aplica gradualmente tensão ao motor, realizando uma partida “suave”; 
• Permite configurações de segurança para o operador e para o motor, 
evitando riscos de defeitos; 
• Reduz corrente na partida, mas tem o incoveniente de reduzir o torque 
drasticamente. 
Partida com Direta x Soft Starter 
Métodos de Frenagem 
• Aplica-se instantaneamente tensão em sequência inversa ao motor, 
desligando em seguida; 
• A energia cinética das partes girantes é dissipada praticamente toda no 
rotor; 
• Pode trazer danos ao motor, dependendo da velocidade e inércia da 
carga. 
Frenagem por reversão instantânea (“plugging”) 
Métodos de Frenagem 
• Aplica-se tensão em corrente contínua a duas fases do motor; 
• Apenas uma fração da energia cinética das partes girantes é dissipada no 
rotor; 
• Mais lenta, porém com menor impacto do que a frenagem por reversão. 
Frenagem por injeção de corrente contínua (frenagem dinâmica) 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro Mecânico 
Defesa do Tráfico Aéreo - CESGRANRIO - 2009 
Estão corretas 
APENAS as 
afirmativas: 
 
(A) I e II 
(B) II e III 
(C) II e IV 
(D) III e IV 
(E) I, II e III 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletrônico – Transpetro - CESGRANRIO - 2006 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2007 
Principais Características 
 Os motores cc são aplicados em locais em que a fonte de 
suprimento de energia elétrica é a corrente contínua, ou 
quando se exige a fina variação da velocidade; 
 
 A aplicação mais difundida dos motores cc é a tração elétrica 
(bondes, ônibus, trens, etc.), especialmente o “motor série” 
pelas inúmeras vantagens que oferece. 
 
 Versatilidade em operação como motor e gerador, apesar de 
estar praticamente em desuso a operação como gerador; 
 
 Ampla variedade de características torque x velocidade; 
 
 Facilidade de controle. 
Principais Características 
 As máquinas de corrente contínua, em função do seu 
princípio de funcionamento, permitem variar a velocidade de 
zero até a velocidade nominal, aliada com a possibilidade de ter 
conjugado constante. Esta característica é de fundamental 
importância, pois dessa forma torna-se possível fazer o 
acionamento em várias aplicações que exigem ampla faixa de 
variação de velocidade com ótima regulação e precisão de 
velocidade. 
 
 Outra característica destes motores é que possuem em sua 
maioria ventilação independente e classe de isolamento 
melhorada, para que permitam a sua operação em velocidades 
reduzidas sem problemas de sobreaquecimento e redução de 
sua vida útil. 
 
 
Partes Constituintes 
Estator 
 Carcaça: é a estrutura que suporta todas as demais partes. Também tem 
por função conduzir o fluxo magnético de um polo ao outro. 
 
 Polos de Excitação Principal: constitui um núcleo magnético formado 
por um conjunto de chapas laminadas. Têm por função produzir o fluxo 
magnético. As suas extremidades são mais largas e constituem as 
sapatas polares. 
 
 Enrolamento Principal de Campo: o enrolamento principal de campo é 
bobinado sobre o polo de excitação principal. É alimentada em corrente 
contínua e estabelece assim um campo magnético contínuo no tempo. 
 
 Enrolamento Auxiliar de Campo: igualmente alojado sobre o polo 
principal. À semelhança do enrolamento de compensação, tem por 
função compensar a reação de armadura, reforçando o campo principal. 
 
Partes Constituintes 
Estator 
 Polos de Comutação: são alojados na região entre os polos e 
constituídos por um conjunto de chapas laminadas justapostas. 
 
 Enrolamentos de Comutação: são percorridos pela corrente de 
armadura, sendo ligados em série com este. Têm por função facilitar a 
comutação e evitar o aparecimento de centelhamento no comutador. 
 
 Enrolamento de Compensação: são alojados em ranhuras na superfície 
dos polos de excitação (sapatas polares). Têm por finalidade eliminar os 
efeitos do campo de armadura e melhorar a comutação. É mais comum 
em máquinas de alta potência, devido ao custo adicional de fabricação e 
dos materiais. 
Partes Constituintes 
Estator 
 Conjunto Porta Escovas e Escovas: o porta escovas é a estrutura 
mecânica que aloja as escovas. É montado de tal forma que possa ser 
girado para um perfeito ajuste da comutação da máquina. As escovas 
são constituídas de material condutor e deslizam sobre o comutador 
quando este gira. Elas são pressionadas por molas contra a superfície do 
comutador. As escovas também conectam o circuito externo da máquina 
com o enrolamento da armadura. 
Partes Constituintes 
Rotor 
 Núcleo Magnético: é constituído de um pacote de chapas de aço 
magnético laminadas, com ranhuras axiais para alojar o enrolamento da 
armadura. 
 
 Enrolamento da Armadura: é composto de um grande número de 
espiras sem série ligadas ao comutador. O giro da armadura faz com que 
seja induzida uma tensão neste enrolamento. 
 
 Comutador: é constituído de lâminas de cobre isoladas umas das outras 
por meio de lâmina de mica (material isolante). Tem por função 
transformar a tensão alternada induzida numa tensão contínua. 
 
 Eixo: é o elemento que transmite a potência mecânica desenvolvida 
pelo motor a uma carga a ele acoplada. 
Partes Constituintes 
Rotor e Estator 
ROTOR ESTATOR 
Partes Constituintes 
Barras do Comutador e Escovas 
Princípio de Funcionamento - Motor 
1) Alimenta-se o enrolamento do rotor com corrente contínua. A 
corrente elétrica, ao percorrer os enrolamentos do rotor, cria neste 
um fluxo magnético, à semelhança de um ímã. 
2) Uma corrente elétrica contínua percorre os enrolamentos do 
estator, também gerando um fluxo magnético à semelhança de um 
ímã. 
3) A fim de alinhar o campo do rotor com o do estator, surge um 
binário de forças que produz um torque no eixo, fazendo o mesmo 
girar. 
4) Ao girar, o eixo gira o anel comutador, que inverte a corrente no 
rotor, mudando o sentido do campo magnético. 
obs: Nas bobinas da armadura em movimento de um motor C.C. 
aparece uma força eletromotriz induzida que se opõe à tensão 
aplicada. Esta f.c.e.m. limita a corrente na armadura. 
 
Princípio de Funcionamento de um Motor de Corrente Contínua 
Princípio de Funcionamento - Motor 
 Sob a ação da força, a espira irá 
se movimentar até a posição X-Y 
onde a força resultante é nula, 
não dando continuidade ao 
movimento. Torna-se então 
necessária a inversão da corrente 
na espira para que tenhamos um 
movimento contínuo, através do 
comutador. 
 Para se obter um conjugado 
constante durante todo um giro 
da armadura do motor, 
utilizamos várias espiras 
defasadas no espaço, montadas 
sobre um tambor e conectadas 
ao comutador de armadura. 
Princípio de Funcionamento de um Motor de Corrente Contínua 
Animação 
O esquema acima representa um motor elementar. O princípio de funcionamentodessa máquina está calcado na repulsão dos polos da armadura pelos do ímã 
permanente. A respeito dessa máquina, afirma-se que: 
(A) O motor somente pode iniciar o movimento de for alimentado por uma fonte CA. 
(B) O motor, quando alimentado por uma fonte CA, inicia o movimento em uma 
velocidade proporcional à frequência da fonte. 
(C) Os polos da armadura, juntamente com o ímã, provocam a repulsão magnética 
somente na partida do motor. 
(D) Os polos da armadura em um conjunto com o comutador validam a possibilidade 
de o motor ser alimentado por uma fonte CC. 
(E) Se o enrolamento for alimentado por uma fonte CC, a máquina iniciará movimento 
em qualquer situação. 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Princípio de Funcionamento - Gerador 
Princípio de Funcionamento - Gerador 
Princípio de Funcionamento - Gerador 
Princípio de Funcionamento - Gerador 
Princípio de Funcionamento - Gerador 
Formulário Geral 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012 
O torque induzido em um motor de corrente contínua, com excitação de 
campo independente, operando em regime permanente, é de 300 Nm. 
A velocidade de rotação do eixo do motor é igual a 1000 rpm. Sabendo-
se que a tensão interna gerada é de 250 V, então, para essa condição, o 
valor, em ampéres, da corrente de armadura da máquina é: 
(A) 31,4 
(B) 62,8 
(C) 94,2 
(D) 125,6 
(E) 157,0 
 Se o enrolamento de campo tem seus terminais ligados a uma fonte 
separada do circuito da armadura, o motor é dito de excitação 
independente. 
 
 Nesse modo de funcionamento há controle independente da corrente 
de campo e de armadura, exigindo porém duas fontes de alimentação. 
Excitação Independente 
 O motor série tem seu campo ligado em série com a armadura e com a 
carga, sendo que toda a corrente de armadura passa pela bobina de 
campo. 
 O motor série gira lentamente com cargas pesadas e muito rapidamente 
com cargas leves. Se a carga for retirada completamente, a velocidade 
aumentará perigosamente, podendo até despedaçar o motor. Os 
motores série nunca devem funcionar sem carga, e raramente são 
utilizados com transmissão por correias, em que a carga pode ser 
removida. 
 Os motores série são de velocidade variável e nunca devem ser usados 
quando é necessária velocidade constante. 
Excitação Série 
 
Campo
S S’
Armadura
A
A’
 
Campo
S S’
Armadura
A
A’
 O motor série apresenta torque de partida elevado, por este motivo, 
não deve ser posto em movimento sem carga. 
 
 O motor série pode trabalhar em regimes de sobrecarga, sendo o 
aumento do consumo de corrente relativamente moderado. 
 
 Os serviços especiais que necessitam de um alto torque de partida e da 
alta aceleração, tais como guindastes, ônibus e trens elétricos, são 
exemplos de aplicações do motor cc – série. 
Excitação Série 
Excitação em Derivação (Shunt) 
 
Campo
F F’
Armadura
A
A’
 Em um motor “shunt”, o campo é ligado diretamente aos terminais da 
linha e é, portanto, independente das variações de carga e da corrente da 
armadura. O torque desenvolvido varia com a corrente na armadura. 
Quando a carga do motor aumenta, sua velocidade diminui. Qualquer 
variação da carga acarreta uma variação na velocidade. 
 Porém, a variação da velocidade em um motor “shunt”, desde a condição 
sem carga à condição de plena carga é apenas de 10%. Por esta razão, os 
motores deste tipo são considerados motores de velocidade constante. 
 A corrente de partida é baixa e o torque de partida também é baixo. 
 Geralmente são usados quando 
se deseja velocidade constante 
com carga variável, e quando é 
possível dar partida no motor 
com pequena carga. 
 É uma combinação de um motor série e um motor shunt. O campo 
consiste de dois conjuntos separado de bobinas. Um deles, enrolado 
com muitas espiras de fio fino, é ligado em paralelo com a armadura e 
constitui o campo shunt. O outro é o campo série, enrolado com poucas 
espiras de fio grosso e ligado em série com a armadura. 
 As características do motor de excitação composta são uma combinação 
das características dos motores tipo série e shunt. Nestes motores, o 
torque de partida também é elevado, têm a velocidade razoavelmente 
constante e excelente rendimento com cargas pesadas. 
 Estes motores são raramente usados. 
Excitação Composta (Compound) 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2011 
A respeito dos motores de corrente contínua, considere as afirmativas 
abaixo. 
 
I – O motor CC com excitação série possui um elevado conjugado em 
baixa rotação. 
 
II – O motor CC com excitação tipo paralelo permite o ajuste de 
velocidade por variação da tensão na armadura. 
 
III – O motor CC com excitação série possui uma baixa velocidade 
quando o motor está sem carga. 
 
Está correto APENAS o que se afirma em: 
 
(A) I. (B) II. 
(C) I e II. (D) I e III. 
(E) II e III. 
Dois motores de corrente contínua têm potências e velocidades nominais iguais, um, 
com excitação em derivação e outro com excitação série. 
Com respeito a esses motores, analise as afirmações seguintes. 
 
 I – No motor com excitação em derivação, a corrente de excitação é pequena 
 em relação à corrente nominal. 
 II – No motor com excitação série, a queda de tensão no enrolamento de 
 excitação é pequena em relação à tensão nominal. 
 III – Para ambos os motores, a queda de tensão no enrolamento de excitação 
 é pequena. 
 
É correto o que se afirma em: 
 
(A) I, apenas 
(B) II, apenas 
(C) III apenas 
(D) I e II apenas 
(E) I, II e III. 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista - Transpetro - CESGRANRIO - 2011 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2001 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2001 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2007 
Questão de Prova 
Engenheiro Mecânico Pleno – Transpetro 
CESGRANRIO - 2006 
Controle de Velocidade para Motor CC 
Variação da Resistência de Armadura 
 O controle de rotação de um motor CC pode ser feito mediante a 
variação das tensões de armadura e/ou campo. 
 Pode-se variar a rotação de um motor CC mediante a “variação da 
resistência de armadura” - RA. 
 Para conseguir-se esta variação, coloca-se um reostato em série com a 
armadura conforme descrito na figura abaixo. Neste caso, há uma 
considerável perda de energia dissipada no reostato. 
Controle de Velocidade para Motor CC 
Variação da Resistência de Armadura 
 Outra forma de se variar a resistência de armadura é através do 
chaveamento de resistores através de contatores, conforme figura 
abaixo. 
 Este método apresenta além das perdas nos resistores, problema dos 
contatores em corrente contínua, que são mais caros e possuem vida útil 
menor. 
Controle de Velocidade para Motor CC 
Sistema Ward-Leonard 
 Este sistema consiste em alimentar a armadura do motor CC através de 
um gerador de corrente contínua, conforme figura abaixo. 
 A tensão de armadura é alterada através da variação da tensão de 
excitação do gerador de corrente contínua. 
 As desvantagens deste método são o uso de três máquinas e o 
rendimento do sistema. 
Controle de Velocidade para Motor CC 
Variador de Tensão 
 É formado por um transformador variador de tensão (Variac) e um 
retificador. 
 A velocidade do motor CC é modificada através do ajustedo Variac, 
alterando-se assim a tensão de armadura. 
Controle de Velocidade para Motor CC 
Conversores Estáticos 
 A necessidade cada vez maior de aliar-se precisão, economia e reduzido 
espaço físico da indústria, fez com que de desenvolvessem os 
conversores estáticos a semicondutores. 
 Por este método, consegue-se a variação da velocidade do motor, 
através da variação da tensão de armadura. 
Métodos de Frenagem 
1) Frenagem por contra corrente 
 
 Este tipo de frenagem realiza-se de dois modos: 
 
• quando a carga obriga o motor a girar em sentido contrário 
ao normal; 
• Invertendo o sentido de rotação do motor por inversão do 
sentido da corrente no induzido. 
 
2) Frenagem reostática 
 
 Durante a frenagem reostática, o induzido do motor é desligado 
da rede e conectado a uma resistência de carga, onde a máquina 
funciona como gerador, utilizando a energia cinética armazenada 
pelo grupo. 
Questão de Prova 
Engenheiro de Terminais e Dutos 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2004 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro de Terminais e Dutos 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2008 
Um motor elétrico em condições estacionárias satisfaz às seguintes 
equações: bw = ki - T / Ri = V0 – kw, onde w é a velocidade angular no 
eixo, T é o torque disponível no eixo, i é a corrente que atravessa o 
motor, b é um coeficiente positivo que representa as perdas mecânicas 
internas, k é um parâmetro positivo característico do motor, e R é a 
resistência elétrica interna. Nestas condições, o torque disponível no 
eixo é dado por: 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2010 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Júnior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás – CESPE - 2001 
3
10
Julgue os itens que se seguem, acerca dos motores de indução. 
 
1) Quando o motor de indução trifásico está operando em vazio, o 
seu escorregamento apresenta um valor aproximadamente nulo. 
 
2) A potência mecânica desenvolvida por qualquer motor de indução 
trifásico alimentado por uma tensão de linha de 220 V eficazes e que 
absorve uma corrente de linha de A eficazes é igual a 2,2 kW. 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Júnior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás – CESPE - 2001 
3) O motor de indução de gaiola é assim chamado pelo fato de seu 
rotor ser constituído de um conjunto de barras curto-circuitadas, 
assemelhando-se a uma gaiola de esquilo. 
 
4) As correntes que circulam pelo rotor de um motor de indução são 
induzidas eletromagneticamente pelo estator, não sendo produzidas 
por uma alimentação externa do rotor. 
 
5) Motores de indução trifásicos do tipo rotor bobinado, quando 
projetados para operar a 50 Hz, mantêm suas especificações originais 
de operação mesmo quando ligados em uma rede de 60 Hz. 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2001 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Elétrica 
Petrobrás - CESPE - 2001 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletrônico – Transpetro – CESGRANRIO – 2006 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – Transpetro - CESGRANRIO - 2011 
 Para a partida de um motor trifásico foi utilizada uma chave estrela-
delta. Se a corrente de partida desse motor na configuração estrela 
é igual a I, na configuração delta a corrente será igual a: 
 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2005 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2002 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2002 
Questão de Prova 
Engenheiro Eletricista – ELETROBRAS – NCE – 2002 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Engenharia Elétrica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012 
Para se determinar a resistência de armadura de um motor síncrono 
trifásico de 150 kVA/380 V, conectado em triângulo, aplicou-se uma 
tensão contínua de 10 V entre dois terminais da máquina em repouso, e 
a corrente medida foi de 50 A. De acordo com essas informações, o 
valor em ohm, da resistência de armadura por fase da máquina é de: 
 
(A) 0,02 
(B) 0,05 
(C) 0,10 
(D) 0,30 
(E) 0,50 
Questão de Prova 
Engenheiro de Equipamentos Junior – Eng. Mecânica 
Petrobrás - CESGRANRIO - 2012