MÁQUINAS ELETRICAS III

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INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA E 
TECNOLOGIA DE GOIÁS 
 
 
 
MÁQUINAS ELÉTRICAS 
Ensaio III 
 
Regime de Partida e marcha em vazio do M.A de rotor em 
curto-circuito 
 
 
 
Relatório Técnico-científico apresentado á 
disciplina de máquinas elétricas, do curso 
técnico subsequente de eletrotécnica do 
Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de 
Goiás. 
 
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1.0 Motores Assíncronos 
No motor assíncrono ou de indução, o rotor possui vários condutores conectados em 
curto-circuito no formato de uma "gaiola de esquilo", conforme mostra a figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Rotor Gaiola de Esquilo 
 
O campo magnético variável no estator induz correntes senoidais nos condutores da 
gaiola do rotor, figura 1. 
Estas correntes induzidas, por sua vez, criam um campo magnético no rotor que se 
opõe ao campo indutor do estator ( Lei de Lenz ). Como os pólos se mesmo nome se 
repelem, então há uma força no sentido de giro no rotor. 
O rotor gira com uma velocidade n um pouco inferior à velocidade síncrona, isto é, a 
velocidade da corrente do campo. Como é um pouco inferior, diz que este motor é 
assíncrono, isto é, sem sincronia. Observe que este motor não consegue partir, isto é, 
acelerar desde a velocidade zero até a nominal. As forças que atuam nas barras curto-
circuitas se opõem uma à outra, impedindo o giro. Então, na partida, utiliza-se uma 
bobina de campo auxiliar, defasada de 90 graus das bobinas de campo principais, que 
cria um campo magnético auxiliar na partida. Assim, o fluxo resultante inicial está 
defasado em relação ao eixo das abcissas, e produz um torque de giro ( par binário). 
Após a partida, não há mais a necessidade do enrolamento auxiliar, pois a própria 
inércia do rotor compõem forças tais que mantém o giro. 
 
MOTOR ASSÍNCRONO DE ANÉIS OU ROTOR ENROLADO 
 
É um motor assíncrono cujo enrolamento primário ligado a uma fonte de energia é 
alojado no estator, enquanto o enrolamento secundário é constituído por bobinas de 
enrolamentos polifásicas, geralmente alojadas no rotor e são percorridas por correntes 
induzidas. 
Sua aplicação é recomendada para motores de alta capacidade, pois possui alto 
conjugado de partida, controle de velocidade e diminuição da corrente de partida. 
 
2.0 Motores de Indução Trifásicos 
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É um motor elétrico de pequena, média ou grande potência que não necessita de 
circuito auxiliar de partida, ou seja, é mais simples, menor, e mais leve que o motor de 
indução monofásico de mesma potência, por isso apresenta um custo menor. A figura 
seguinte mostra o princípio de funcionamento do campo girante do motor trifásico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Princípio de funcionamento do motor trifásico. 
 
2.0 Proteção de curto-circuito 
Um curto-circuito é uma relação direta de dois pontos em potenciais diferentes. É um 
incidente que necessita detectar o mais rapidamente possível afim de barrar sua 
propagação, o risco mais grave é o incêndio. 
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Os dispositivos de proteção devem detectar o curto-circuito e interromper o circuito 
muito rapidamente, se possível antes que a corrente não atinja seu valor máximo. 
Estes dispositivos podem ser; 
• fusíveis, 
• disjuntores, 
• aparelhos assegurando igualmente outras funções como os disjuntores-motores e os 
contatores-disjuntores. 
 
REQUISITOS MATERIAIS 
DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS QUANTIDADE 
Motor assíncrono de rotor bobinado 01 
Amperímetro de ferro móvel (CA) 01 
Voltímetro de ferro móvel (CA) 01 
Autotransformador trifásico variável 01 
Tacômetro 01 
Cabos de ligação Vários 
 
 
 
 
 
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Imagens do Experimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Procedimentos experimentais 
 
Parâmetros Nominais de Regime 
 
➢ Potência mecânica útil, kW 
 
P2n = 2 
 
➢ Número de Fases 
 
m1 = 3 
 
➢ Tensão de linha do estator, V 
 
U1nI = 220/380 
 
➢ Tipo de ligação do estator 
 
Y 
 
➢ Frequência de tensão do estator, Hz 
 
ʄ1n = 60 
 
➢ Frequência de rotação do estator, RPM 
 
n2n = 1730 
 
➢ Coeficiente de potência, % 
 
ʎm = 3,85 
 
➢ Tensão do motor para 10% da tensão normal: 
 
 
➢ Com o circuito do rotor deixado em aberto, tensão induzida: 
 
U20 = 116 V 
 
➢ Coeficiente de transformação da fem.; 
 
KE = 1,82 (o motor não partiu porque o circuito do rotor estava em aberto). 
 
8 
 
➢ Corrente de arranque do estator, A: 
 
I1p = 33,2 A 
I2p = 38,7 A 
 
➢ Correntes do estator em marcha em vazio, A: 
 
N20 = 1799 rpm 
 
➢ Partida com reostato 
 
Dados do reostato: 
 
➢ Rrp = 9,3 Ω 
Prp = 2,75 kW 
Irp = 9,6 A 
 
 
➢ Correntes de arranque no reostato de no rotor com o reostato totalmente inserido: 
 
 
Outras unidades relativas 
I1p* = I1p = 1,51 u.r 
 I1n 
 
I2p* = I2p = 1,38 u.r 
 I1n 
 
I10* = I10 = 0,21 u.r 
 I1n 
 
I20* = I20 = 0 u.r 
 I1n 
 
S0* = n1-n20 = 0,004 u.r 
 n20 
 
 
Procedimento Metodolo gico de Cá lculo 
 
MOTOR TIPO : 
9 
 
 
➢ Tensão induzida de linha do enrolamento de rotor com n2 = 0V 
E2I = 220 
 
➢ Tensão induzida de fase do enrolamento de rotor com n2 = 0V 
E2I = 116 
 
➢ Corrente nominal do enrolamento do rotor, A 
m1 = 3 
 
➢ Frequência de tensão do estator, Hz 
 
ʄ1n = 60 
 
➢ Número de pares de pólos: 
 
P = ʄ1 = 4 
 n1 
➢ Escorregamento nominal. U.r 
 
Sn = n1-n2n = 0,05 
 n1 
 
➢ Resistência ativa nominal do enrolamento do rotor, Ω: 
 
 R2n = E2I = 17,05 
 I2n√3 
 
➢ Resistência ativa própria do enrolamento do rotor, Ω: 
 
R2n = R2n Sn = 0,85 
 
➢ Resistência externa do motor, Ω: 
 
R2ad = 9,3 
 
➢ Resistência ativa total do circuito do rotor, Ω: 
 
R2n = R2n + R2ad = 10,85 
 
➢ Resistência indutiva de dispersão do circuito do rotor, Ω: 
 
X2 = 0,078 
 
➢ Constante de máquina: 
10 
 
 
CM = pm1 = 0,016 
 2πʄ1 
 
➢ Escorregamento: 
 
Sk = 1 
 
➢ Resistência indutiva(reatância) de dispersão de enrolamento do rotor Ω: 
 
X2s(k) = X2s(k) = 0,078 
 
➢ Força Eletromotriz induzida no enrolamento do rotor, V: 
 
E2s(k) = E2s(k) = 116 
 
➢ Frequência da força eletromotriz induzida no enrolamento do motor, Hz: 
 
 
ʄ2s(k) = ʄ1s(k) = 60 
 
➢ Resistência total (impedância) do enrolamento rotor, Ω: 
 
Z2s(k) = √𝑟22+ x2s(k) = 10,15 
 
➢ Corrente o enrolamento do rotor: 
 
I2s(k) = E2s(k) = 11,43 
 E2s(k) 
 
➢ Coeficiente de potência do enrolamento do rotor: 
 
CosΨ2(k) = r2 = 1 
 S(k)Z2s(k) 
 
 
➢ Componente ativa da corrente de enrolamento do rotor, A: 
 
I2n(k) = I2s(k) CosΨ2(k) = 11,43 
 
➢ Momento eletromagnético de rotação, N.m.: 
 
M(k) = CmE2s(k) I2a(k) =21,21 
 
 
11 
 
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60
U1kV X I1k
I1n 8,3 
 
 
I1k, u.r. I1k U1K 
V 
 
0,1 1,53 9,5 
 
0,2 2,57 13,8 
 
0,3 4,27 20,6 
 
0,4 5,58 26 
 
0,5 6,29 28 
 
0,6 7,45 32,7 
 
0,7 9,14 39,2 
 
0,8 9,79 41,7 
 
0,9 10,47 44,3 
 
1 11,15 46,9 
 
DIRETA 56,71 221,1 
 
ESTRELA/TRIANGULO 32,23 127,5 
 
AUTOTRANSFO 47,87 187,3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 I1k U1K V 
 30,87 122,3 
 31,55 124,9 
 32,23 127,5 
 32,91 130,1 
 33,59 132,7 
 46,51 182,1 
 47,19 184,7 
 47,87 187,3 
 48,55 189,9 
 54,67 213,3 
12 
 
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Série2
Série1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 METODO PELO GRAFICO 
 I1k U1K V LAMBIDA 
 DIRETA 56,71 221,1 6,83253012 
 ESTRE/TRIANGULO 32,23 127,5 3,88313253 
 AUTO TRANSFO 47,87 187,3 5,76746988 
 
 
 
 
 
 55,35 215,9 
 56,03 218,5 
 56,71 221,1 
 57,39 223,7