Apostila Máquinas Elétricas

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Transformadores e 
Máquinas elétricas 
 
 
 
 
 
 
Eng. Décio Rennó de Mendonça Faria 
 
 
 
 
 
Julho de 2013 (Rev. 25-09-13) 
 
 
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Sumário: 
 
1) TRANSFORMADORES .......................................................................................................................... 3 
1.1) PERDAS DE ENERGIA ..................................................................................................................................... 4 
1.1.1) Perdas pelo efeito Joule .................................................................................................................. 4 
1.1.2) Perdas por Foucault ........................................................................................................................ 4 
1.1.3) Perdas por histerese magnética...................................................................................................... 5 
2) TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTAÇÃO ...................................................................................... 8 
2.1) TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC .............................................................................................................. 8 
2.2) TRANSFORMADOR DE POTENCIAL – TP........................................................................................................... 13 
3) MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA ..................................................................................................... 16 
3.1) O ROTOR ................................................................................................................................................. 19 
3.2) O ESTATOR ............................................................................................................................................... 20 
3.3) TIPOS DE EXCITAÇÃO .................................................................................................................................. 24 
3.3.1) Motor com excitação em série ...................................................................................................... 24 
3.3.2) Motor com excitação em paralelo ................................................................................................ 25 
3.3.3) Independente ................................................................................................................................ 25 
3.3.4) Composta ...................................................................................................................................... 26 
4) GERAÇÃO DE CORRENTE ALTERNADA MONOFÁSICA ............................................................................. 26 
5) POTÊNCIA ATIVA ( MÉDIA ) .................................................................................................................... 28 
6) POTÊNCIA APARENTE E FATOR DE POTÊNCIA ........................................................................................ 30 
7) POTÊNCIA REATIVA ................................................................................................................................ 32 
8) O TRIÂNGULO DE POTÊNCIAS ................................................................................................................ 33 
9) CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA ..................................................................................................... 33 
10) GERADOR TRIFÁSICO ........................................................................................................................... 35 
11) SISTEMA TRIFÁSICO ............................................................................................................................. 36 
11.1) FECHAMENTO ESTRELA ( Y ) ....................................................................................................................... 36 
11.2) FECHAMENTO DELTA ( Δ ) ......................................................................................................................... 38 
11.3) MEDIDA DE POTÊNCIA EM SISTEMAS TRIFÁSICOS ............................................................................................ 38 
11.3.1) Método dos 3 wattimetros em carga tipo Y ............................................................................... 39 
11.3.2) Método dos 3 wattimetros em carga tipo Δ ............................................................................... 40 
11.3.3) Método dos 2 wattimetros ......................................................................................................... 40 
12) TRANSFORMADOR TRIFÁSICO (DELTA – ESTRELA) ............................................................................... 41 
13) COMBINAÇÃO DE FECHAMENTOS ........................................................................................................ 44 
13.1) FECHAMENTO IGUAIS DOS DOIS LADOS ......................................................................................................... 44 
13.2) FECHAMENTO PRIMÁRIO EM DELTA E SECUNDÁRIO EM ESTRELA ........................................................................ 45 
13.3) FECHAMENTO PRIMÁRIO EM ESTRELA E SECUNDÁRIO EM DELTA ........................................................................ 46 
14) MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO (MÁQUINA ASSÍNCRONA) ................................................................ 47 
14.1) OS TIPOS DE LIGAÇÃO (FECHAMENTO) .......................................................................................................... 52 
14.2) O NÚMERO DE POLOS E A VELOCIDADE ......................................................................................................... 53 
14.3) MOTORES TRIFÁSICOS COM DUAS OU TRÊS VELOCIDADES ................................................................................. 54 
 
 
2 
 
14.4) PARTIDA ESTRELA – TRIANGULO (SÉRIE – PARALELO) ....................................................................................... 55 
15) ÍNDICE DE PROTEÇÃO (IP) .................................................................................................................... 57 
16) MÁQUINA SÍNCRONA .......................................................................................................................... 60 
16.1) FUNCIONAMENTO COMO MOTOR ............................................................................................................... 61 
16.2) A PARTIDA DO MOTOR .............................................................................................................................. 61 
16.3) FUNCIONAMENTO COMO GERADOR ............................................................................................................. 62 
16.4) EXCITATRIZ ............................................................................................................................................. 62 
16.4.1) Excitatriz estática (com escovas) ................................................................................................ 62 
16.4.2) Excitatriz brushless (sem escovas) .............................................................................................. 63 
17) MOTOR DE INDUÇÃO MONOFÁSICO .................................................................................................... 64 
17.1) PARTIDA COM MOTOR DE FASE DIVIDIDA ...................................................................................................... 64 
17.2) MOTOR COM CAPACITOR DE PARTIDA .......................................................................................................... 65 
17.3) MOTOR COM CAPACITOR PERMANENTE ....................................................................................................... 66 
17.4) MOTOR COM DOIS CAPACITORES ................................................................................................................67 
17.5) MOTOR DE CAMPO DISTORCIDO ................................................................................................................. 68 
17.6) LIGAÇÃO DOS MOTORES MONOFÁSICOS ....................................................................................................... 69 
18) INVERSOR DE FREQUÊNCIA .................................................................................................................. 70 
18.1) PARAMETRIZAÇÃO ................................................................................................................................... 73 
18.2) CONDIÇÕES DE TRABALHO ......................................................................................................................... 73 
19) SOFT-STARTERS .................................................................................................................................... 75 
REFERÊNCIAS ............................................................................................................................................. 77 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Transformadores e Máquinas Elétricas 
1) Transformadores 
O transformador, também chamado trafo, é um dispositivo utilizado 
para transformar níveis de tensão, corrente, modificar impedâncias ou 
simplesmente isolar circuitos elétricos e eletrônicos. 
Basicamente consiste em transformar corrente elétrica em campo 
magnético e campo magnético em tensão ou corrente elétrica. 
 
Imagem: Wikipedia – Transformador (http://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador) 
A relação entre a tensão de entrada (Vp) e a tensão de saída (Vs) é dada por: 
 
��
��
�
��
��
 
 
Onde N1 e N2 representam o número de espiras 
 
 
 
4 
 
1.1) Perdas de energia 
 
No transformador, como em todos os circuitos, ocorrem perdas de 
energia. No caso especifico do transformador, essa perda ocorre no núcleo 
(Foucault e Histerese) e no enrolamento (Joule). 
1.1.1) Perdas pelo efeito Joule 
 
 O efeito Joule é uma transformação da energia elétrica em calor que 
ocorre no enrolamento do transformador e pode ser calculada por: 
 
 
P= R . I 2
 
 
Perceba que é uma perda resultante da resistência do fio de cobre, ou 
outro material utilizado no enrolamento (alumínio, por exemplo). É 
importante também notar que é uma perda que cresce ao quadrado da corrente 
e é diretamente proporcional ao valor da resistência do fio. 
Outro ponto importante a ser observado é que a resistência dos 
condutores sempre aumenta com a temperatura, assim um transformador 
aquecido, apesar de ter uma redução da corrente, tende a aumentar a perda de 
energia na forma de calor. 
1.1.2) Perdas por Foucault 
 
É uma perda de energia que ocorre no entreferro devido às correntes 
parasitas. Essas correntes são provocadas pelo fluxo magnético no núcleo, que 
induzem uma corrente elétrica de circulação no entreferro, desta forma, ocorre 
o efeito joule, ou seja, transformação da corrente elétrica em calor, aquecendo 
o entreferro. 
 
Imagem: USP, Correntes de Foucault (http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/inducao/correntes_foucault/) 
 
 
 
5 
 
 Para amenizar a perda de Foucault, o entreferro é laminado e construído 
de inúmeras placas isoladas umas das outras. 
 
 
1.1.3) Perdas por histerese magnética 
 
 A histerese magnética ocorre em materiais ferromagnéticos. Os 
materiais ferromagnéticos orientam seus dipolos magnéticos elementares de 
acordo com o campo magnético. 
 
 
 
 
6 
 
Essa orientação não é instantânea e tende a acompanhar a variação da 
corrente alternada na entrada do transformador. Vamos analisar a seguinte 
curva. 
 
 
 
 Temos no eixo horizontal o campo magnético gerado pela bobina 
“tentando” gerar um fluxo magnético no núcleo do transformador. O eixo 
vertical indica o fluxo gerado no núcleo. 
O ponto “o” é onde o campo magnético começa a existir gerando um 
fluxo que aos poucos magnetiza o núcleo ( ponto “a”). 
 Em corrente alternada a tensão, após chegar ao pico, começa a reduzir 
caindo à zero e invertendo a polaridade. Na nossa curva, o ponto “b” indica o 
momento em que o campo aplicado é igual à zero, porém ainda existe um 
fluxo magnético. Esse fluxo magnético é devido à imantação, ou seja, a 
magnetização residual do núcleo. 
 
 
 
7 
 
 
 
 Entre os pontos “b” e “c” o campo magnético aplicado “tenta” criar um 
fluxo no sentido contrário (negativo no eixo vertical), porém como neste 
momento o núcleo esta imantado, este continua tendo fluxo no sentido 
positivo. 
 Finalmente entre os pontos “c” e “d” o campo magnético aplicado 
“consegue” inverter o fluxo chegando ao seu valor máximo no ponto “d”. 
Como em corrente alternada após atingir o valor de pico negativo a 
tensão volta a cair até inverter, o núcleo agora magnetizado no outro sentido, 
da mesma forma que do lado positivo, tende a dificultar a magnetização no 
sentido contrário. 
Esse processo de inversão gera uma perda de energia chamada de perda 
por histerese magnética. 
 
 
 
8 
 
2) Transformadores para instrumentação 
 
Os transformadores de instrumentação diferenciam dos transformadores de 
alimentação em dois aspectos principais: 
 
1) São projetados para alimentar somente os instrumentos de medição, ou 
seja, não alimentam cargas com altas potências. 
 
2) São projetados e testados para fornecerem na saída uma tensão ou 
corrente no secundário que representa com uma certa precisão definida 
a tensão ou corrente no primário. 
 
2.1) Transformador de corrente - TC 
 
 Como o próprio nome diz, este transformador tem como finalidade 
fornecer uma corrente de saída proporcional a corrente de entrada. O valor 
padrão de saída de um TC está definido pela norma NBR6856 da ABNT como 
sendo de 5A, 
 Seguem abaixo algumas imagens de transformadores de corrente: 
 
 
TC de 138KV 
 
 
9 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
O enrolamento primário de um TC é feito com poucas espiras e ligados 
em série com o circuito principal que se deseja medir. Muitos destes 
enrolamentos primários, são formados por apenas uma barra metálica por 
onde passa a corrente, veja ilustração abaixo: 
 
 
 
 
 
O enrolamento secundário é formado por várias espiras de fio com 
diâmetro adequado para fornecer corrente ao instrumento que será utilizado 
sem provocar erros significativos e manter a classe de exatidão, como será 
visto mais adiante. 
 Cabe agora fazer a seguinte observação importante: 
 
 
 
 
 
 
 A resistência interna do amperímetro deve ser menor que 1 Ohm, assim, 
a tensão do secundário é baixa, da ordem de alguns volts. Quando não 
utilizado, deve-se colocar em curta a saída do TC. 
 As perdas no entreferro não são significativas para o TC e podem em 
uma primeira análise ser desprezadas valendo a relação: 
 
 
1
2
2
1
I
I
N
N
=
 
 
Como na saída é ligado um amperímetro, o TC trabalha como 
um transformador com o secundário em curto circuito. 
 
 
 
11 
 
 Assim, podemos dizer que, desprezando os efeitos do núcleo, esta 
relação é linear e constante. 
 
Abaixo, segue a ilustração da montagem de um TC e um exemplo de 
TC com o primário formado por uma barra condutora: 
 
 
 
 
 As correntes nominais do primário de um TC variam de 5A à 8000A 
sendo a corrente do secundário 5A como mencionado anteriormente. 
 
 
 
12 
 
 Um aspecto que não pode ser esquecido é a polaridade do sinal. Para 
um único medidor (um amperímetro, por exemplo) isso não é importante, 
porém, quando medimos sinais de várias fases em conjunto, uma inversão de 
polaridade leva a resultados errôneos.Neste aspecto, os TC possuem polaridades do tipo subtrativa e do tipo 
aditiva. 
 
 A polaridade subtrativa é a indicada pela NBR6856 da ABNT e consiste 
do seguinte: 
 
 Sendo os pontos do primário indicados por P1 e P2 e do secundário 
indicados por S1 e S2. Passando uma corrente no sentido de P1 para P2, 
teremos uma corrente no secundário no sentido de S1 para S2. 
 
 O tipo polaridade aditiva trabalha ao contrário. 
 
 Os transformadores de corrente podem ser usados em circuitos de 
medição e circuitos de proteção, nesses casos temos as seguintes classes de 
acordo com a margem de erro: 
 
 Classe 0,3 – Com uma margem de erro de 0,3%, é usado para medição 
de consumo ativo e reativo para efeito de faturamento entre outros. 
 
 Classe 0,6 – Com uma margem de erro de 0,6% é usado pela indústria 
para acompanhamento do consumo industrial e outros. 
 
 Classe 1,2 – Com uma margem de erro de 1,2% é usado para ligar 
amperímetros diretamente, ativar relês entre outros. 
 
 O fator custo e a necessidade da precisão determinam o tipo de classe a 
ser utilizada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.2) Transformador de potencial – TP 
 
 O TP é utilizado para medições e monitoramento de tensões. 
Basicamente é composto de um primário com um número grande de espiras e 
um secundário com um número bem inferior de espiras. 
O valor padrão de saída de um TP está definido pela norma NBR6856 
da ABNT como sendo de 115V. 
Seguem abaixo algumas ilustrações de transformadores de potencial: 
 
TPs de 245KV AREVA 
 
 
Exemplo de uso: 
 
 
 
 
 
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O transformador de potencial não foi projetado para alimentar cargas. 
Portanto, é permitido somente a ligação de medidores, conversores analógico 
digital, pequenos relês, voltímetros e outros dispositivos com alta impedância 
(baixo consumo). 
 
 
 
 
 
 
 
O TP é conectado diretamente à rede de alimentação e funciona de 
forma similar à um pequeno transformador de potência. 
 
Quanto à construção, estes são normalmente fabricados em 
enrolamentos concêntricos sendo que, o enrolamento de alta tensão envolve o 
enrolamento de baixa tensão. Uma outra forma comum de construção de TPs é 
a utilização de capacitores formando divisores de tensão na estrutura interna. 
Estes transformadores são chamados de “Transformadores de potencial 
capacitivo”, ou simplesmente TPs Capacitivos. 
 
 
 
 
“Ao contrário do TC, um transformador de potencial trabalho com o 
secundário em vazio, ou seja, como se estive com o secundário em aberto.” 
 
 
 
 
15 
 
Estes transformadores, normalmente são construídos para tensões iguais 
ou superiores à 138KV e, além de fornecer a amostra de tensão, permitem a 
ligação de sistemas de comunicação como o carrier. 
A ilustração acima está simplificada. Normalmente existe um 
transformador abaixador na saída e o ponto de derivação capacitivo fornece 
uma tensão acima dos 127V nominal. 
Devido ao fato de trabalharem em aberto, as perdas devido ao efeito 
joule praticamente inexistem, sendo as perdas no núcleo também pequenas. 
De uma forma geral, podemos considerar a conhecida relação: 
 
2
1
2
1
V
V
N
N
= (sem perdas) 
 
A tensão do secundário tem fase oposta ao primário, e deve ser levada 
em conta de acordo com os equipamentos e medidas a serem feitas. 
 
 
 
 
 
 
 Esta medida protege não só o equipamento como também o operador. 
 
 Os TPs são projetados para atender à três grupos: 
 
Grupo 1 : Projetados para serem ligados entre fases. 
 
 Normalmente são utilizados em tensões não superiores à 34,5KV. 
Devem suportar uma sobrecarga de 10%. 
 
Grupo 2: Projetados para serem ligados entre fase e neutro diretamente 
aterrados. 
 
Grupo 3: O mesmo que no grupo 2, porém não exige um aterramento eficaz. 
 
 
 
 
 
IMPORTANTE: Por questão de segurança, a carcaça e um dos 
terminais do secundário devem ser sempre aterrados no mesmo 
ponto. 
 
 
 
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3) Máquina de Corrente Contínua 
 
As máquinas de corrente contínua são capazes de gerar energia elétrica 
a partir de forças mecânicas (gerador) ou converter energia elétrica em força 
mecânica (motores). 
Como motores, é tradicionalmente utilizada em aplicações que 
necessitam um certo controle de velocidade. Por exemplo: esteiras, carros 
elétricos, elevadores, entre outros. Com o avanço da eletrônica, estes motores 
estão sendo substituídos por motores assíncronos e circuitos eletrônicos, que, 
além de permitirem o controle da velocidade, possuem menor custo. 
 
Princípio de funcionamento: 
 
 Para transformar energia elétrica em energia mecânica, o motor de 
corrente contínua utiliza a força de campos magnéticos (o mesmo campo que 
existe no imã). O princípio básico consiste em transformar energia elétrica em 
campo magnético, e este campo magnético interagir com outro campo 
magnético resultando em uma atração ou repulsão. 
 
 Energia elétrica + Bobina → campo magnético → atração – repulsão → Força mecânica 
 
 Em um solenóide, ou seja, em um condutor enrolado formando espiras, 
quando aplicamos uma corrente contínua, existe a geração de um fluxo 
magnético formando pólos norte e sul da mesma forma que em imãs 
permanentes: 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
Quando duas destas bobinas são colocadas próximas, ocorre o mesmo 
efeito dos imãs permanentes, ou seja, campos contrários se atraem e campos 
iguais se repelem: 
 
 
 
 
 
 
 Iniciamente, vamos imaginar uma bobina capaz de girar colocada 
dentro de um fluxo magnético constante. Se essa bobina for alimentada de 
forma a formar um campo magnético norte no mesmo lado que o campo norte 
do fluxo que já existia, ela tenderá a se mover para ficar com o sentido 
contrário. 
 
 
 
 Não havendo mudança da corrente colocada na bobina móvel, esta dará 
um giro de 180º e se posicionará com o norte da bobina virado para o sul do 
campo fixo. 
 Porém, se após terminar o giro, invertermos a polaridade da corrente na 
bobina central, ela inverterá os pólos norte e sul e continuará o movimento 
completando um giro de 360º. 
 É possível perceber que, invertendo a polaridade da corrente na bobina 
central no tempo certo, teremos um motor girando. Nos motores práticos, esta 
 
 
18 
 
inversão é feita no comutador, uma parte do rotor (parte central do motor), que 
ao girar, faz a inversão da polaridade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na imagem abaixo podemos ver a montagem de um motor 
 
 
 
Ilustração dos pólos Norte e Sul no interior de um motor com dois polos 
 
 
 
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Foto da armadura (parte móvel também chamada de rotor), com enrolamento e 
comutador e do estator de um motor de corrente contínua. 
 
3.1) O Rotor 
 
 O rotor é um eletroímã constituído por um núcleo de ferro, bobinas e 
comutador, que gira junto com o eixo e possui uma série de ranhuras com 
lâminas conectadas aos enrolamentos (bobinas). Estas lâminas, recebem 
alimentação através de escovas de carvão e fazem, a medida que o rotor gira, a 
inversão da corrente nos enrolamentos de forma apropriada mantendo o giro 
do motor no mesmo sentido e com a máxima força. 
 
 Na imagem abaixo podemos ver o comutador de um motor de corrente 
contínua com uma das escovas de carvão exercendo pressão sobre ele. 
 
 
 
 
 
20 
 
 Na imagem abaixo, o rotor com comutador e escova de um pequeno 
motor de CC utilizado em pequenos aparelhos. 
 
 
 
 
3.2) O estator 
 
 O estator é construído na parte fixa do motor e é composto de um 
conjunto de bobinas chamadas de enrolamento de campo ou construído com 
imãs permanentes em pequenos motores. 
 O estator é a parte domotor de corrente contínua que gera uma campo 
magnético norte e sul no interior do mesmo, sempre na mesma posição, ou 
seja imóvel. 
 
Abaixo um estator construído com imã permanente 
 
 
 
 
 
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Controle da velocidade: 
 Para entender como controlar a velocidade de um motor de CC, vamos 
inicialmente analisar um modelo elétrico simplificado do motor de CC: 
 
 
 
Temos acima os seguinte componentes: 
 
Ia = Corrente de armadura (rotor). 
Ua = Tensão na armadura 
Ra = Resistência dos condutores que formam as espiras, contatos com o 
comutador, etc. 
La = Efeito indutivo da bobina da armadura. 
E = Tensão induzida na bobina em movimento cortada pelo campo 
Lf = Efeito indutivo da bobina de campo (estator) 
Rf = Resistência do enrolamento do estator 
Uf = Tensão na bobina de campo 
If = Corrente na bobina de campo 
φ = Fluxo magnético gerado pela bobina de campo (estator) 
 
Vamos considerar uma tensão ( Uf ) e corrente ( If ) constantes na 
bobina de campo, bem como considerar um fluxo constante de campo 
magnético ( φ ) produzido pelo estator. 
 Vamos considerar também uma resistência de enrolamento desprezível 
(zero ohms) e inicialmente uma tensão de armadura (Ua) constante. 
 
 
 
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 Quando o motor está parado, a corrente na armadura forma na armadura 
um campo magnético com pólos Norte e Sul que fazem esta girar de modo a 
se orientar com o campo do estator. Ao girar, o comutator troca a posição do 
enrolamento mudando a posição do campo Norte e Sul, desta forma ele tende 
novamente a girar para alinhar com o campo do estator. Este processo 
continua enquanto houver corrente na armadura (rotor) e enquanto houver 
corrente e campo no estator. 
 Na forma descrita, quanto maior a tensão na armadura, maior será a 
corrente, maior será o campo na armadura, maior será a força de atração 
aumentando a velocidade do motor. 
Assim, podemos afirmar que existe uma relação direta entre corrente, 
torque e velocidade do motor. 
Porém, existe um efeito importante a ser considerado: 
 
 
 
 
 
 Isso significa que: Quando o motor começa a girar, a tensão criada pelo 
movimento da bobina dentro do campo, gera uma tensão no sentido 
contrária à tensão aplicada na armadura e como consequência ocorre uma 
redução na corrente da armadura diminuindo a força do motor. Esta tensão 
está indicada em nosso esquema como ‘E’ e possui polaridade contrária à 
tensão aplicada à armadura. 
 
 Matematicamente analisando temos o seguinte: 
 
Pela lei de Kirchhoff na armadura temos: 
 
 
 
Pela lei de indução de Faraday temos: 
 
 
Ou seja, a tensão induzida é diretamente proporcional à uma constante K1, 
que depende do número de espiras, tamanho e outras característica físicas do 
motor, do fluxo φ, gerado pela bobina de campo do estator, e da velocidade do 
motor, representado pela letra ‘n’. 
 
“Pela lei da indução de Faraday, uma bobina em movimento 
dentro de um campo magnético gera uma tensão nesta bobina.” 
 
 
 
23 
 
Substituindo a tensão ‘E’ na primeira equação temos: 
 
Como o valor de Ra é muito baixo, podemos desprezá-lo, e assim obter: 
 
Ou seja: A velocidade de rotação depende da tensão aplicada à 
armadura e da intensidade do fluxo magnético gerado pela bobina de campo 
do estator. 
 
- Quanto maior a tensão da armadura, maior a velocidade. 
 
- Quanto menor a tensão na bobina de campo do estator, maior a velocidade. 
 
“O controle da velocidade de um motor de corrente contínua até a 
velocidade nominal é feito, mantendo-se o fluxo constante na bobina de 
campo (tensão constante na bobina de campo) e variando-se a tensão na 
armadura.” 
 
Velocidades superiores podem ser atingidas reduzindo-se a tensão na 
bobina de campo e mantendo-se constante a tensão na armadura. 
 
Relação entre torque e corrente: 
 
 O torque, ou conjugado de um motor mede a capacidade deste de 
realizar trabalho. Nos motores de corrente contínua o conjugado está 
diretamente relacionado com a corrente na armadura e com o fluxo magnético 
do estator. É possível calcular o torque pela seguinte equação: 
 
 
Onde: 
K2 = Constante definida por características físicas do motor 
Ia = Corrente de armadura (rotor). 
φ = Fluxo magnético gerado pela bobina de campo (estator) 
 Assim, podemos concluir que, através do controle das tensões aplicadas 
no estator e na armadura, podemos aumentar ou diminuir o torque do motor. 
 
 
24 
 
3.3) Tipos de excitação 
 
O Motor de corrente contínua pode ser ligado de 4 formas: 
3.3.1) Motor com excitação em série 
 
 Neste tipo de ligação, a bobina de campo (estator) é ligada em série com 
a armadura. Assim, a corrente que circula pela armadura é a mesma corrente 
que circula na bobina de campo. 
 
 
 Esta configuração tem como característica um alto conjugado (torque) 
de partida e alto conjugado em baixa velocidade. Motores de carros, ônibus e 
trens elétricos são fabricados com fios grossos e poucas espiras e são ligados 
em série para garantir um alto conjugado de partida. 
 Motores de corrente contínua com esse tipo de ligação podem funcionar 
com corrente alternada, pois quando a corrente inverte na bobina de campo, 
esta também inverte na armadura e o motor sempre gira no mesmo sentido. 
Este tipo de motor é chamador motor universal, pelo fato de poder 
funcionar com corrente contínua e alternada. 
 
 
 
Imagem: http://www.famastilfpower.com.br/motores-eletricos 
 
 
 
25 
 
3.3.2) Motor com excitação em paralelo 
 
Na ligação em paralelo, também chamado de ligação Shunt, a tensão na 
armadura é a mesma tensão da bobina de campo. 
 
 
 
 Com esta ligação, a velocidade é praticamente constante e pode ser 
controlada pela variação da tensão que é a mesma no armadura e na bobina de 
campo. 
 
 
3.3.3) Independente 
 
 Neste tipo de ligação, as tensões da armadura e do estator são 
controladas separadamente. 
 
 Com o ajuste separado é possível controlar a velocidade do motor pela 
tensão da armadura e também pelo enfraquecimento do campo. 
 É possível obter uma velocidade praticamente constante neste tipo de 
configuração. 
 
 
 
26 
 
3.3.4) Composta 
 
 Também chamada de série-paralelo, é uma combinação da ligação série 
com a ligação paralela. Como resultado, o motor fica com característica 
intermediária entre a ligação série e a ligação paralela. É um tipo de ligação 
pouco utilizada. 
 
É importante destacar que, muitos motores só permitem um tipo de 
ligação e são projetados para funcionar desta forma com a máxima eficiência. 
Deve-se portanto consultar os manuais e as informações fornecidas pelo 
fabricante antes de adquirir ou fazer a instalação. 
4) Geração de corrente alternada monofásica 
 
Vimos que o motor de corrente contínua possui um comutador para 
inverter a corrente e desta forma manter o torque ( força que faz girar) 
sempre no mesmo sentido. Vimos também que uma bobina girando em um 
campo magnético fixo gera tensão em seus terminais. Considera agora a 
seguinte situação: 
 
 
 
Imagem: Aerospaceweb (http://www.aerospaceweb.org/question/propulsion/q0209.shtml) 
 
 Na imagem acima podemos ver um gerador similar ao de corrente 
contínua porém sem o comutador. Ao colocar este gerador em movimento, 
sobre a resistência R aparecerá a seguinte tensão senoidal: 
 
 
 
27 
 
 
 
Este é o princípio básico de funcionamento dos geradores monofásicos, 
A bobina (também chamado enrolamento) que fornece a energia é chamado de 
enrolamento induzido. Existem dois tipos construtivos de geradores 
monofásicos. 
 
- Com polos norte e sul fixos no estator e enrolamento induzido girando. 
 
 
 
- Com polos norte e sul girando e enrolamento induzido parado (polosinternos). 
 
 
 
 
 
 
28 
 
 Segue abaixo um exemplo de um gerador monofásico de 6,3KVA, de 
110 ou 220V acoplado à um motor diesel. 
 
 
 
5) Potência Ativa ( Média ) 
 
No estudo de corrente contínua vimos que a potência é dada pela fórmula: 
 � � �. � 
 
Em corrente alternada esta fórmula continua válida, porém, somente 
quando a corrente e a tensão estiverem em fase, como em uma resistência. 
 
 
 
 
 
29 
 
 Como pode ser visto, a potência em corrente alternada é variável, até 
mesmo em um resistor, então, porque a fórmula P=V.I continua sendo válida? 
 
 Vamos analisar: 
 
 Em corrente alternada temos: 
 
 	 � �
��
��� � � 
 
 � � �
��
���� 
 
 Calculando a potência temos: 
 
 � � 	. � 
 
 � � �
��
��� � �. �
��
���� 
 
 � � �
. �
��
������
��� � � 
 
 Transformando a tensão e a corrente de pico em valor eficaz e usando as 
propriedades trigonométricas chegamos à: 
 
 
 Como na resistência a diferença de fase entre tensão e corrente é zero, Ø 
= 0, a potência resulta em: 
 
 � � �� � ������2��� 
 
 Que é exatamente a curva de potência do gráfico anterior. Se for 
calculado a média da potência chegaremos à: 
 
 � � �� 
 
 
 
30 
 
 Válido somente para corrente em fase com a tensão, ou seja, Ø = 0, e 
cos(Ø)=1. 
 
 
 A potência média é também chamada de Potência Ativa. Portanto 
 
 
 
 
 
6) Potência aparente e fator de potência 
 
 Apesar de termos visto que a potência média é dada por P=VIcos(Ø) e 
P=VI é válido somente para Ø = 0, o parâmetro VI é importante embora nem 
sempre represente a potência fornecida ao sistema. O parâmetro VI é 
chamado de potência aparente e é representado pela letra S. 
 
 
 
 
 
 
 
Lembrar que: Potência Aparente não é a potência fornecida ao 
sistema. 
� � �� 
Potência Aparente (S) 
 
 
� � ������� 
Potência Ativa (P) 
 
 
 
 
31 
 
 
 A potência fornecida, ou consumida pelo sistema, na verdade é a 
potência média, ou potência ativa, que como demonstrado anteriormente vale: 
 
 � � ������� 
 
 Como a potência aparente vale: 
 
 � � �� 
 
 Podemos escrever que a potência ativa (fornecida ao sistema) é igual a 
potência aparente vezes o cos(Ø). 
 
 � � �. ����� 
 
 Desta forma, é possível observar que a potência fornecida ao sistema 
depende da diferença entre as fases da tensão e corrente. O valor cos(Ø) é 
chamado de fator de potência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para circuitos resistivos o ângulo é zero e cos(Ø) = 1. Como veremos, 
para circuitos puramente capacitivos ou indutivos cos(Ø) = 0 e, apesar de 
existir corrente e tensão a potência fornecida ao sistema é zero. 
 
 
 
 
 
 
�
 � ����� 
Fator de Potência (Fp) 
 
 
 
 
32 
 
7) Potência Reativa 
 
 Em circuitos indutivos e capacitivos puros a potência é absorvida pelo 
capacitor ou indutor, armazenada e em seguida devolvida ao sistema. Na 
média a potência sempre dá zero. 
 
 
 
 Apesar de não gastar energia, existe a necessidade de fornecimento de 
potência à esse sistema. A potência fornecida ( e depois devolvida ) é chamada 
de Potência Reativa, representada pela letra Q e calculada pela seguinte 
fórmula: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
� � ����
�� 
Potência Reativa (Q) 
 
 
 
 
33 
 
8) O Triângulo de potências 
 
 Existe uma relação direta entre a potência ativa, reativa e aparente. Esta 
relação é: 
 
 �� � �� � �� 
 
Esta expressão matemática é a mesma definida para o triângulo retângulo. 
Assim podemos associa-las os triângulo da seguinte forma: 
 
 
 Onde: 
 Fp = cosØ 
 S = Potência aparente 
 P = Potência ativa 
 Q = Potência reativa 
9) Correção do Fator de potência 
 
 Em todo sistema de transmissão de energia, a corrente elétrica provoca 
perdas, e esta perda está diretamente relacionada à sua intensidade. 
 
 
 
 Essas perdas se devem à resistência dos condutores e, como sabemos 
aumenta ao quadrado do valor da corrente. 
 
 � � �. �� 
 
 Além disso, o sistema de distribuição de energia (fios, transformadores, 
chaves, etc) deve ser dimensionado para suprir as correntes utilizadas. 
 
 
34 
 
 Por essas razões, existe um grande interesse no sentido de limitar a 
corrente ao mínimo necessário. Esse valor mínimo ocorre quando o valor 
reativo fica próximo de zero e a potência aparente se iguala a potência ativa. 
 Em outras palavras, o mínimo de corrente ocorre quando o fator de 
potência fica próximo de um. 
 
 
 
 Colocar componentes para que o fator de potência fique próximo de um 
é chamado de Correção do Fator de Potência. 
 Em circuitos indutivos como em motores e transformadores, a correção 
do fator de potência é feita colocando-se capacitores em paralelo ao circuito. 
 
 
 
 O valor da reatância capacitiva utilizada deve ser a mesma reatância 
indutiva a ser corrigida. 
 
 
 
 
 
 
35 
 
10) Gerador trifásico 
 
 Vimos que, um gerador de corrente alternada produz uma senoide. 
Montando o mesmo gerador, porém com 3 bobinas idênticas em ângulo de 
120º teremos 3 tensões alternadas defasadas de 120 graus em um único 
gerador. Este gerador é chamado de gerador trifásico. 
 
 
 
 
Os sinais deste gerador são: 
 
Imagem: MSPC – Correntes trifásicas 
(http://www.mspc.eng.br/elemag/ac_0710.shtml) 
 
 
 Como pode ser visto, este gerador gera 3 tensões iguais, porém 
defasadas de 120º. 
 
 Os geradores trifásicos são sempre do tipo polos internos, ou seja, o 
polo norte e sul são formados no rotor que, girando, induzem a tensão nos 
enrolamentos do estator. 
 
 
 
 
36 
 
11) Sistema trifásico 
 
 Como vimos, o gerador trifásico gera três tensões senoidais em suas 3 
bobinas: 
 
 
 
 Essa 3 bobinas podem ser interligadas de duas formas formando um o 
chamado sistema trifásico. Essas formas de ligação são chamadas de 
“Fechamento”. 
 
11.1) Fechamento estrela ( Y ) 
 
 Neste tipo de ligação os pontos centrais são interligados formando um 
único ponto chamado neutro. 
 
 
 
 Este tipo de ligação pode ser feita ligando o neutro ou não. Quando é 
utilizado somente 3 fios esta ligação é chamada de gerador trifásico tipo Y 
 
 
37 
 
de 3 fios. Quando utilizado o neutro é chamada de gerador trifásico tipo Y 
de 4 fios. 
 Vamos chamar de linha os fios que saem do gerador e fase os fios que 
formam cada bobina. Neste tipo de ligação é importante observar que a 
corrente de linha (fio que sai) é igual a corrente de fase (corrente na bobina). 
 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
�� � �����
��	!�	"�
#$ 
�Ø � �����
��	!�	%$�� 
 
 Nesta ligação, se medirmos entre a fase e neutro teremos uma tensão 
igual à tensão de fase (tensão da bobina), porém, se medirmos entre as fase 
teremos uma tensão maior que a tensão da fase pois teremos a soma de duas 
fases. 
 Como as fases estão defasadas de 120º esta tensão não é o dobro. Ela 
pode ser calculada por: 
 
 
 
 
 
 
 
Por exemplo: Se a tensão de linha for 127V eficaz temos: 
 
&� � √3. 127 
 
&� � 220� 
 
 
 
 
�� � �Ø 
Na ligação estrela 
 
 
&� � √3. &∅ 
Na ligação estrela 
 
 
 
 
38 
 
11.2) Fechamento delta ( Δ ) 
 
 Neste tipo de ligação não existe a possibilidade de ligação do neutro: 
 
 
 Neste caso, a corrente em cada linha é fornecida por duas fases. A 
corrente total na linha não é o dobro das correntes nas fases pois elas estão 
defasadas em 120º. Assim temos: 
 
 
 
 
 
 
E a tensão: 
 
 
 
 
 
 
 
 
11.3) Medidade potência em sistemas trifásicos 
 
Como sabemos, a potência varia com a tensão e a corrente. Assim, para 
que o wattímetro possa nos fornecer uma leitura, devemos ligar a bobina de 
corrente em série com nosso circuito e a bobina de tensão em paralelo 
conforme a ilustração abaixo: 
 
�� � √3. �∅ 
Na ligação delta 
 
 
�� � �Ø 
Na ligação delta 
 
 
 
 
39 
 
 
 
Em sistemas trifásicos podemos fazer da seguinte forma: 
 
11.3.1) Método dos 3 wattimetros em carga tipo Y 
 
 
Como pode ser visto, as bobinas de correntes foram ligadas em série com cada 
linha e as bobinas de tensão entre a linha e o neutro. 
 
 A potência total é a soma das potências de todos os wattímetros: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potência Total = P1 + P2 + P3 
 
 
40 
 
11.3.2) Método dos 3 wattimetros em carga tipo Δ 
 
 
 
 Neste caso, é possível interligar os wattímetros de forma a criar um 
neutro virtual. 
 
 A potência total também é a soma das potências de todos os 
wattímetros: 
 
 
 
11.3.3) Método dos 2 wattimetros 
 
 É utilizada em sistemas de 3 fios, também chamada de conexão Aron. 
 
 
 Neste caso a potência total é dada por: 
 
 
 
Potência Total = P1 + P2 + P3 
Potência Total = P1 + P2 
 
 
41 
 
 Caso alguns dos wattímetro apresentar potência negativa basta inverter 
a polaridade da tensão. 
 
 
 
 
 
 
 
12) Transformador trifásico (delta – estrela) 
 
Os transformadores trifásicos seguem o mesmo principio de 
funcionamento dos transformadores monofásicos, ou seja possuem 
enrolamento primário, enrolamento secundário, núcleo, e todas as outras 
partes encontradas nos transformadores primários já estudadas. A grande 
diferença está no fato de não haver somente um enrolamento (bobina) no 
primário, são 3 enrolamentos no primário e 3 enrolamentos no secundário. 
 
 Na imagem abaixo podemos ver um transformador trifásico sem 
gabinete: 
 
 
 Em ambientes externos, além da proteção e suportes mecânicos, o 
revestimento metálico possibilita a utilização de óleo e dissipadores que 
melhoram a dissipação do calor. Abaixo a imagem de um transformador 
trifásico e suas partes principais. 
 
 
�-.-/0 � 3. �∅ 
Em sistemas trifásicos de 4 fios com carga equilibrada 
(mesma corrente em todas as fases), basta medir a potência 
em uma das fases com relação ao neutro. Neste caso: 
 
 
 
42 
 
 
 
 
 
Imagem: itb equipamentos elétricos (http://www.itb.ind.br/transformadores-trifasicos.php) 
 
É importante notar os seguinte pontos: 
 
- A entrada é do tipo 3 fios e ligação delta, sendo indicada por H1,H2 e H3. A 
saída é do tipo 
 
- A saída é do tipo 4 fios com fechamento estrela, indicada por X0(neutro), 
X1,X2 e X3. 
 
- Existe uma abertura de inspeção, onde é possível coletar o óleo para análise, 
verificar seu nível e observar alugmas condições internas. 
 
 
43 
 
 
Obs: Com a análise do óleo, é possível identificar uma falha no isolamento, 
faiscamentos internos entre outros. 
 
Abaixo um esquema de ligação muito comum utilizado nos sistemas de 
distribuição de energia elétrica. 
 
 
 
 
 
 
Os taps são necessários para ajustar a tensão de saída do secundário. Os 
transformadores que estão próximos da subestação recebem uma tensão maior 
que aqueles situados no final da linha ( lugares distantes da subestação ), da 
mesma forma, aquelas residências situadas no final da linha, longe do 
transformador, recebem uma tensão menor que aquelas residências situadas 
próximas ao transformador. Com isso, é necessário um ajuste da tensão a ser 
entregue nas residências. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
13) Combinação de fechamentos 
 
 Como vimos existem dois tipos de fechamento em transformadores e 
cargas trifásicas. Uma representação alternativa para o transformador é a 
seguinte: 
 
 Esse tipo de simbologia facilita a visualização em esquemas mais 
complexos. Não devemos nos esquecer que são 3 fios de cada lado 
simbolizados por uma única linha. 
 
 Vamos continuar nosso estudo analisando os possíveis fechamentos e as 
tensões em cada caso. Iremos utilizar um transformador com relação 1:2. 
 
13.1) Fechamento iguais dos dois lados 
 
 
 
 Como era de se esperar, se os fechamentos são iguais na entrada e na saída, a tensão 
de saída só depende da relação de espiras, ou relação de transformação. Como esta é 1:2 a 
tensão na saída é o dobro nos dois casos. 
 
 
 
45 
 
13.2) Fechamento primário em delta e secundário em estrela 
 
 Vamos analisar matematicamente este caso: 
 
 Em cada fase do primário temos 220V: 
 
 
 
Assim, em cada fase do secundário teremos 440V. 
 
 
Como a tensão de linha na ligação estrela vale √3�∅, temos: 
 
 �� � √3. 440 
 
 �� � 762,1� 
 
 
46 
 
13.3) Fechamento primário em estrela e secundário em delta 
 
 
 
Temos na fase do primário uma tensão menor que a tensão de linha de 220V: 
 
 �∅ �
45
√6
 
 
 �∅ �
��7
√6
 
 
 �∅ � 127� 
 
Assim, a tensão de fase no secundário será o dobro: 
 
 
Sendo esta a tensão de saída na linha 
 
 
47 
 
14) Motor de indução trifásico (máquina assíncrona) 
 
 
Os motores de indução trifásico, também chamados de motores MIT, 
são os mais utilizados na indústria. São motores de baixo custo, robustez e 
baixa manutenção se comparado com o motor de corrente contínua. 
 Há tempos atrás, existia a desvantagem de possuir uma velocidade 
constante e de difícil controle, porém, com o avanço da eletrônica de 
potência a velocidade destes motores é facilmente controlada com os 
inversores de frequência. 
 
 
 Seu estator é composto por 3 enrolamentos defasados de 120º que são 
alimentados pela rede trifásica. O resultado de uma corrente alternada 
alimentando 3 bobinas defasadas em 120º é um campo magnético girantes: 
 
 
 Na ilustração acima, temos uma indicação da posição do campo 
resultante em um determinado instante de tempo. Esse campo muda de 
posição à medida que a tensão senoidal muda de valor. Neste exemplo, ao 
 
 
48 
 
completar um ciclo completo da senoide teremos uma volta completa do 
campo girante no motor. 
 
 
 
 
 
 
Imagens: Tércio Carcara (http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA82gAA/motores-eletricos?part=8) 
 
 
 
 
49 
 
 Sabemos que, um campo magnético em movimento passando por um 
condutor produz tensão elétrica. 
 
 
 Se este condutor estiver com suas pontas em curto circuito, teremos 
uma circulação de corrente elétrica. Essa circulação de corrente elétrica 
produz uma campo magnético. 
 
 
 O campo magnético gerado tende a se opor ao campo que o produziu, 
assim teremos uma força de repulsão neste condutor. 
 Imaginemos agora uma estrutura com o seguinte formato: 
 
 
 
 
 Essa estrutura é chamada de gaiola de esquilo. Ele possui condutores 
curto circuitado nas pontas. Se colocado no interior de um motor trifásico ele 
irá girar pelo principio já explicado. 
 
 
 
 
 
 
50 
 
 Na prática, o rotor de um motor trifásico não é construído com alguns 
condutores, mas sim em um único bloco mas com o mesmo princípio de 
funcionamento. 
 
 
 
 Abaixo, podemos ver um motor trifásico com suas parte internas: 
 
 
 
Imagem: Mesquita motores (http://www.mesquitamotores.com.br/dicas.htm) 
 
 
 
 
 
51 
 
 A princípio, podemos pensar que este motor gira na velocidade do 
campo girante, porém, se ele girar na mesma velocidade do campo girante a 
campo não mais irá induzir uma corrente no rotor. Lembrar que, somente 
campo variável gera tensão e se o rotorestá na mesma velocidade do campo o 
campo fica fixo com relação ao rotor. 
 Assim, temos que: 
 
 
 
 
 
 
 
 A velocidade do campo girante é medida em RPM, que é o número de 
rotações por minuto, como a rede elétrica possui uma frequência de 60Hz 
temos: 
 
Velocidade = 60Hz x 60 segundos 
 
Velocidade = 3600 RPM 
 
Vamos analisar alguns valores reais fornecidos pelos fabricantes para motores 
deste tipo: 
 
 
Imagem: Motores W22 WEG (http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-w22-motor-trifasico-tecnico-
mercado-brasil-50023622-catalogo-portugues-br.pdf) 
 
Como era previsto, a velocidade nominal é inferior à velocidade do 
campo girante. Este efeito é chamado de escorregamento. Por esse motivo, 
esse motor se encaixa na categoria dos motores chamados motores 
assíncronos. 
 
A velocidade do rotor é menor que a 
velocidade do campo girante. 
 
 
 
52 
 
14.1) Os tipos de ligação (fechamento) 
 
 Os motores trifásicos podem ser fechados em triângulo ou estrela e, 
obviamente, seguem o mesmo princípio dos transformadores no que se refere 
às tensões e correntes. A grande diferença é que, não temos um secundário. 
 
O tipo de fechamento e os valores das tensões a serem aplicadas vêm 
indicados no próprio motor em sua placa. Por exemplo: 
 
 
 
 
 
Neste exemplo, podemos utilizar o motor em 220V trifásico fazendo um 
fechamento delta, interligando os bornes 1 com 6, 2 com 4 e 3 com 5, 
alimentando cada um deles. Neste caso, temos também a informação da 
corrente, da velocidade entre outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
53 
 
Existem motores com um maior número de enrolamentos, o que permite 
mais opções de fechamento. Por exemplo: 
 
 
 
 
 Neste segundo exemplo temos um motor que pode ser alimentado com 
220V, 380V e 440V. Note porém que, apesar de muito simples o número de 
bornes a serem ligados aumenta. 
 
14.2) O número de polos e a velocidade 
 
 Um motor trifásico pode ser construído com 3 bobinas espaçadas em 
120º como visto anteriormente. Este tipo de configuração é classificada como 
motor de 2 polos, pois temos somente um polo norte e um polo sul. 
 Se cada bobina do motor de 2 polos for dividida em duas partes e 
reposicionadas no estator, teremos um campo girante que dará somente meia 
volta a cada ciclo de da rede elétrica. Esse motor é um motor de 4 polos sendo 
sua velocidade a metade da velocidade do motor de 2 polos. Portanto: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A velocidade de operação do motor trifásico é 
determinada pela frequência da rede e pelo 
número de polos. 
 
 
 
54 
 
A velocidade de rotação síncrono ( velocidade do campo girante ) sem 
considerar o escorregamento é calculada pela fórmula: 
 
 �
120. %
�
 
 
Onde: 
 = Velocidade síncrona do campo, em RMP 
% = Frequência da rede, em Hz 
� = Número de polos 
 
Os valores mais comuns são: 
 
 
Número de polos 
 
 
Rotação do 
campo 
2 polos 3600 RPM 
4 polos 1800 RPM 
6 polos 1200 RPM 
8 polos 900 RPM 
10 polos 720 RPM 
 
Obs: Valores para frequência da rede em 60Hz. 
 
14.3) Motores trifásicos com duas ou três velocidades 
 
Existem motores com dois tipos de enrolamentos em uma mesma 
carcaça que permitem escolher entre alta e baixa velocidade. Por exemplo, um 
motor com 6/4 polos, permite escolher entre 1200 ou 1800 RPM. Nestes 
motores, ao escolher uma rotação, o enrolamento referente a outra 
rotação deve estar totalmente desligada. 
 Um alternativa de montagem, chamada motor Dahlander, possui um 
conjunto de bobinas que permite através do fechamento alterar a rotação. 
Neste caso, deve-se obedecer as recomendações do fabricante. É possível 
também a construção de motores com 3 velocidades combinando a duas 
técnicas. 
 
 
 
 
55 
 
14.4) Partida estrela – triangulo (série – paralelo) 
 
 O método de partida série paralelo, ou estrela triângulo é uma técnica de 
partida de motores trifásicos que necessita de um motor que funcione com 
duas tensões, a menor delas deve ter uma tensão igual a tensão nominal da 
rede, a outra uma tensão maior. 
 
Por exemplo: 127/220V, 220/380V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Como os motores trifásicos normalmente fazem a mudança de tensão 
mudando sua configuração de estrela para triângulo, esta técnica é chamada 
estrela triângulo. 
 O esquema abaixo mostra uma das formas de fazer a partida estrela 
triângulo: 
 
 
 
 É possível controlar a partida utilizando várias configurações de 
contatores, temporizadores, CLPs e outros dispositivos de controle. 
A técnica de partida estrela - triângulo 
 
A técnica consiste em alimentar o motor ajustado para uma 
tensão acima da tensão fornecida. Com isso, a corrente é menor, 
porém suficiente para colocar o motor em movimento. Após 
atingir uma certa velocidade, o motor deve ser ajustado para 
funcionar com a tensão nominal da rede. 
 
 
56 
 
 
 
Interior de um quadro de partida estrela triângulo. 
 
 
 
Vista externa com as botoeiras de partida, de desligamento e amperímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
 
15) Índice de proteção (IP) 
 
A ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas através da Norma IEC 
60529 classifica os graus de proteção dos invólucros de equipamentos 
elétricos, incluindo os motores. Esse índice avalia as seguintes proteções: 
 
a) Proteção de pessoas ou objetos que podem entrar em contato com partes 
energizadas ou partes móveis. 
b) Proteção do equipamento quanto à entrada de água no interior do 
mesmo 
 
O índice de proteção vem especificada no motor em sua placa ou em etiquetas 
coladas nos próprio motor. 
 
 
 
No exemplo acima temos um motor trifásico com IP55. A descrição da classe 
de proteção é feita da seguinte forma: 
 
 
 
 
 
 
58 
 
 Para o primeiro dígito temos o seguinte significado: 
 
 
 
Este numeral indica basicamente o maior tamanho possível para que um 
objeto consiga penetrar no interior do motor. Por exemplo: 
 
 
 
Na imagem acima temos um motor com PI23. Este motor possui algumas 
aletas de ventilação em seu corpo e segundo sua classificação (IP23) não está 
protegido contra objetos de tamanho inferior à 12mm de diâmetro. 
 
 
 
 
 
 
 
59 
 
Para o segundo digito temos a seguinte tabela: 
 
 
 
Como pode ser visto na tabela, nosso motor de IP23 está protegido 
contra aspersão de água, ou seja, se a agua for borrifada, espalhada sobre ele, 
cair em forma de chuvisto, etc ele funciona sem problemas, porém, não 
suporta agua sendo jogada contra ele. 
 
Como um outro exemplo temos: 
 
 
Nesta imagem podemos ver um motor com IP56, ele é protegido contra 
poeira e suporta jatos potentes de agua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Observação Importante: 
 
Os motores antigos da década de 80 ou anteriores não 
seguem esta norma, pois esta ainda não existia. A norma 
anterior, com muitos itens traduzidos de normas internacionais 
não era tão objetiva, dando margem à interpretações. Portanto, o 
IP dos motores antigos não foram escritos baseados nesta 
norma e seguem outra numeração. 
 
 
60 
 
16) Máquina síncrona 
 
 
 Vimos que a velocidade do motor trifásico é sempre inferior à 
velocidade do campo girante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
As máquinas síncronas podem funcionar como motores ou como 
geradores. Os geradores síncronos são utilizados na grande maioria das 
centrais hidroelétrica e termoelétricas. 
 
 
 
Na imagem acima podemos ver um dos rotores da usina hidrelétrica de 
Itaipu, com 1760 toneladas que funciona em 90RPM. 
 
 
 
Na máquina síncrona, a rotaçãoé sempre sincronizada com 
a frequência da energia que está recebendo ou gerando. 
 
 
 
61 
 
16.1) Funcionamento como motor 
 
A máquina síncrono funciona de forma similar ao motor de indução 
trifásico. Possui um estator com 3 enrolamentos, que quando alimentados 
produzem um campo girante no interior do motor. 
 Seu rotor, porém, recebe alimentação contínua produzindo os campos 
norte e sul similares ao motor de corrente contínua já estudado. 
 Desta forma: 
 
 
 
 
 
 
 
16.2) A partida do motor 
 
 Uma máquina síncrona quando está parada e é ligada não tem arranque 
suficiente para entrar em movimento e sincronizar com o campo. Além de ser 
prejudicial para o motor, produz transitórios prejudiciais na rede elétrica. 
 Várias técnicas foram criadas para dar partida nos motores síncronos: 
 
a) Arranque com motor auxiliar 
 
Um motor auxiliar coloca a máquina síncrona em movimento até atingir 
uma velocidade próxima da velocidade de operação. 
 
b) Arranque síncrono (por variação de frequência) 
 
Esta técnica utiliza uma fonte de alimentação com frequência variável que 
parte o motor com frequência baixa aumentando até chegar na frequência 
da rede. 
 
c) Enrolamentos amortecedores 
 
Esta técnica é a mais popular. Consiste em barras curto circuitadas da 
mesma forma que a gaiola de esquilo no motor de indução trifásica. Após 
atingir uma velocidade próxima da velocidade síncrono a alimentação CC 
do enrolamento do rotor é ligada. 
 
O campo magnético fixo, com polos norte e sul 
do rotor, tenderá a se alinhar com o campo 
girante produzido no estator. 
 
 
 
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16.3) Funcionamento como gerador 
 
Um campo magnético com polos norte e sul é gerado no rotor que 
através de uma força mecânica externa (queda de água, vapor, motor, vento, 
entre outros) gira provocando uma variação de fluxo magnético nas bobinas 
do estator. 
 
 
 Acima, podemos ver a imagem de um rotor de um gerador com sua 
bobina e anéis de contatos para as escovas, estes contatos são necessários para 
fornecer a tensão contínua que criará os polos norte e sul no rotor. 
 Em geradores de pequeno porte é possível utilizar imas permanentes 
dispensando os anéis de contato e as escovas, porém isso não é muito comum. 
 
16.4) Excitatriz 
 
Excitatriz é o nome que se dá ao sistema que alimenta com corrente 
contínua a bobina do rotor. Existem duas formas de prover corrente contínua 
ao enrolamento do rotor: 
 
 
16.4.1) Excitatriz estática (com escovas) 
 
Os motores com excitatriz estática são construídos com anéis e escovas 
que possibilitam a alimentação de corrente dos polos do rotor através de 
contato deslizante. 
 
 
 
63 
 
16.4.2) Excitatriz brushless (sem escovas) 
 
Os motores com excitatriz sem escovas possuem no eixo do rotor um 
segundo enrolamento trifásico com retificadores que produzem uma corrente 
continua no interior do rotor. Para que isso aconteça, um campo magnético 
fixo com polos norte e sul é colocado no estator. 
 
 
 
 
 
 
 
 Nesta ilustração o componente 10 (Excitatriz) e o componente 6 (Rotor da 
excitatriz) formam o conjunto que, após retificado, alimenta o rotor principal. 
 
 
 
64 
 
17) Motor de indução monofásico 
 
Vimos que, nos motores trifásicos existe um campo girante provocado 
pela defasagem das 3 fases da rede elétrica. Em motores com uma única fase 
(motor monofásico) a única fase que é utilizada provoca um campo pulsativo. 
Desta forma, um motor monofásico não é capaz de sair do estado parado e 
iniciar seu movimento. Para resolver este problemas, algumas técnicas são 
utilizadas: 
 
17.1) Partida com motor de fase dividida 
 
 Neste tipo de motor, um enrolamento auxiliar defasado de 90º com 
relação ao principal é utilizado para gerar um campo que “puxa” o rotor em 
um determinado sentido. Esta força faz com que o motor inicie seu giro. Após 
atingir uma certa velocidade, o enrolamento auxiliar deve ser desligado para 
não interferir no funcionamento do motor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
65 
 
 A chave centrífuga é uma chave acoplada ao rotor que desliga 
automaticamente com o giro do motor. 
 
 
 
17.2) Motor com capacitor de partida 
 
 O enrolamento auxiliar citado acima, na verdade não consegue fornecer 
um ângulo de defasagem de 90º, ficando bem abaixo deste valor. O que 
diferencia o motor com capacitor de partida do motor de fase dividida é a 
utilização de um capacitor em série com o enrolamento auxiliar. Esta 
configuração permite um conjugado de partida de 2 à 3,5 vezes maior que o de 
enrolamento auxiliar simples. 
 
 
 
 Da mesma forma, uma chave centrífuga desliga o circuito auxiliar 
depois do motor atingir uma certa velocidade. 
 
 
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 Abaixo podemos ver uma ilustração de um motor com capacitor de 
partida. 
 
 
 
 
17.3) Motor com capacitor permanente 
 
 Este motor monofásico não possui a chave centrífuga. Isso reduz o 
custo, facilita a manutenção e reduz a probabilidade de falhas. Como o 
capacitor ficará permanentemente ligado, existe a necessidade de 
redimensionamento do enrolamento auxiliar. Este redimensionamento. Apesar 
de algumas vantagens como aumento do conjugado máximo, melhor 
rendimento e fator de potência, estes motores possui um conjugado de partida 
baixo sendo seu uso limitado à pequenas serras, furadeiras, condicionadores 
de ar entre outros. 
 
 
 
 
67 
 
17.4) Motor com dois capacitores 
 
 É um arranjo misto do motor com capacitor permanente e o capacitor de 
partida. 
 
 
 
 
 
 Possui um alto conjugado de partida, alta eficiência, melhor fator de 
potência, no entanto seu custo é mais elevado se comparado aos anteriores. 
 
 
 
 
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17.5) Motor de campo distorcido 
 
 Este motor, também chamado de polos sombreados, consegue criar um 
campo girante com uma distorção feita em seus polos. Um dos métodos mais 
comuns é o de polos salientes, onde uma parte de cada polo é abraçada por 
uma espira de cobre em curto circuito. 
 O fluxo nessa espira fica atrasada em relação ao fluxo principal 
resultando em um campo que sempre gira no mesmo sentido. 
 
 
 
 
 
 
 
 Esses motores apresentam um único sentido de rotação. Para inverter o 
sentido é necessário inverter o rotor. É simples e confiável, porém seu 
conjugado de partida é muito baixo, sendo fabricado somente em baixas 
potências. 
 É utilizado principalmente em ventiladores, secadores de cabelo, 
projetores de slide, toca discos e outros equipamentos domésticos. 
 
 
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17.6) Ligação dos motores monofásicos 
 
 A grande maioria dos motores monofásicos podem trabalhar com duas 
tensões, 110-220V ou 220-440V. Para atender à essa característica, seu 
enrolamento principal é dividido em 2 partes, nesse nosso exemplo 
enumeradas como 1-3 e 2-4. 
 
 
 
Como ilustrado na figura acima, temos também os bornes 5 e 6 ligados 
ao enrolamento auxiliar, capacitor de partida e chave centrífuga. 
 
Neste nosso exemplo as ligações para 127 e 220V são: 
 
 
 
A forma correta de ligação vem especificada no próprio motor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Segue abaixo um exemplo de placa de um motor monofásico 110-220V. 
 
 
 
 
Perceba que, através da ligação é possível inverter o sentido da rotação 
do motor. 
18) Inversor de frequência 
 
 Um inversor de frequência é um equipamento capaz de variar a 
velocidade de giro dos motores trifásicos. 
 
 
 
 
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 Esse equipamento é capaz de gerar uma tensão trifásica com frequência 
ajustável. Abaixo podemos ver um esquema simplificado de funcionamento 
com somente uma fase de um inversor de frequência:Os diodos ligados à rede retificam a tensão que é filtrada pelo capacitor 
eletrolítico. Esta tensão contínua é aplicada aos coletores dos transistores T1 e 
T3 e aos emissores dos transistores T2 e T4. A lógica de controle chaveia (liga 
e desliga os transistores) de acordo com o ajuste programado. 
 Em um primeiro instante os transistores T1 e T4 são ligados com T2 e 
T3 abertos forçando a corrente passar pelo enrolamento do motor no sentido 
de A para B. 
 
 
 
 
 
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 Em seguida, os transistores T2 e T3 são ligados fazendo com que a 
corrente circule de B para A. Isso com T1 e T4 abertos. 
 
 Esse conceito aplicado no motor trifásico fica da seguinte forma: 
 
 
 
 O chaveamento é controlado formando um sinal PWM que faz o efeito 
de um sinal senoidal com frequência controlada. 
 
 
 
 
 
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18.1) Parametrização 
 
Para funcionar, não basta instalar corretamente. É necessário informar à 
ele as condições de trabalho. Esse processo chama-se parametrização. A 
parametrização depende dos recursos disponíveis do inversor de frequência. 
Um estudo do manual do fabricante é necessário para o correto ajuste. Alguns 
inversores mais sofisticados possuem até 900 parâmetros que podem ser 
ajustados. 
 
18.2) Condições de trabalho 
 
 Os inversores de frequência provocam sinais harmônicas devido ao 
chaveamento. 
 
 
 
 Perceba que o motor “enxerga” uma tensão pulsada (PWM), porém uma 
corrente senoidal. 
 
 Os harmônicos produzidos por esse chaveamentos podem interferir em 
outros equipamentos e prejudicar a qualidade da energia elétrica nas 
proximidades deste. 
 
 Um outro problema relacionado com o chaveamento de tensão está 
relacionado às altas tensões induzidas nos enrolamentos. 
 
 
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 Neste aspecto o comprimento dos cabos utilizados na instalação tem 
uma influência considerável. Os cabos de alimentação funcionam como uma 
linha de transmissão: 
 
 
 
 Essa linha de transmissão, associada com a carga indutiva do motor, 
provoca picos de tensão bastante elevados. 
 
 
 
 
 
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 Como pode ser visto, tensões acima dos 500V são normais quando se 
usam inversores de frequência. 
 Estas tensões elevadas provocam desgastes no enrolamento dos motores 
modernos e podem danificar seriamente os motores antigos. 
 
 
19) Soft-Starters 
 
 O Soft starter é um controlador de partida de motores trifásicos. Através 
de tiristores ele controla a tensão de partida até o motor atingir a velocidade 
nominal. 
 
 
 
 
 
76 
 
 Abaixo, podemos comparar graficamente a corrente de partida de um 
motor utilizando Softstart e sem usar o mesmo. 
 
 
 
 
 É comum a utilização da tecnologia by-pass, após finalizar a partida o 
softstarter para o chaveamento dos tiristores e liga a rede elétrica diretamente 
ao motor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
77 
 
Referências 
 
- Wikipedia - Transformadores: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador_de_corrente 
 
- Wikipedia – Transformador de potencial 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador_de_potencial 
 
- Transformador para instrumento 
Prof. Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng. 
 
- Siemens – Motores de Corrente Contínua 
www.siemens.com.br/motores 
 
- Instituto Newton Braga – Como funciona o motor de CC 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3414-art476a 
 
- Brasil Escola –Campo Magnético no solenóide 
http://www.brasilescola.com/fisica/campo-magnetico-no-solenoide.htm 
 
- Wikipedia – Máquina de Corrente Contínua 
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_corrente_cont%C3%ADnua 
 
- Motores de Corrente Contínua 
http://www.motoresdecorrentecontinua.com.br/ 
 
- Apostila de Automação Industrial 
Prof. M.Eng. Rodrigo Cardozo Fuentes – Campus – UFSM 
 
- GEVISA – GE Notas técnicas motores – NT-02, Motores Síncronos 
http://www.geindustrial.com.br/download/artigos/nt02.pdf 
 
- WEG – Motores Síncronos 
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-motores-sincronos-artigo-tecnico-portugues-
br.PDF 
 
- Geradores CA – Prof. Hélio Henrique – Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia Rio Grande do Norte. 
 
- Máquinas Elétricas Síncronas – Arranque dos motores – Manuel Vaz Guedes 
http://paginas.fe.up.pt/maquel/AD/MES_arranque.pdf 
 
- Máquinas Elétricas e Acionamentos 2013 – Max Reginaldo Martins Machado 
Email: maxmachado_cep@yahoo.com.br 
 
 
 
 
78 
 
- Máquinas e Transformadores elétricos – Prof. Eurico G. de Castro Neves 
http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/disciplinas/mte/caderno_mte/motor_mono.pdf 
 
- Site 182 Watts – Inversor de frequência 
http://182watts.blogspot.com.br/2011/04/inversor-de-frequencia.html 
 
- WEG - Motores de indução alimentados por inversor de frequência PWM 
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-motores-de-inducao-alimentados-por-inversores-
de-frequencia-pwm-027-artigo-tecnico-portugues-br.pdf