Princípios de funcionamento dos motores trifásicos,Características construtivas dos motores elétrico

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MÁQUINAS 
ELÉTRICAS
PROF. ENG. GILMAR CARRASCO ROTTA
AULA 07
MOTORES ELÉTRICOS
Tipos de motores assíncronos 
Os motores assíncronos diferenciam-se pelo tipo de
enrolamento do rotor. Assim, temos:
•Motor com rotor em gaiola de esquilo;
•Motor de rotor bobinado.
Rotor Gaiola de esquilo
Motor com Rotor em Gaiola de Esquilo
 O motor com rotor em gaiola de esquilo tem um rotor constituído por
barras de cobre ou de alumínio colocadas nas ranhuras do rotor. As
extremidades são unidas por um anel também de cobre ou de
alumínio.
 Entre o núcleo de ferro e o enrolamento de barras não há necessidade
de isolação, pois as tensões induzidas nas barras do rotor são muito
baixas.
 Esse tipo de motor apresenta as seguintes características:
• Velocidade que varia de 3 a 5% de vazio até a plena carga,
• Ausência de controle de velocidade,
• Possibilidade de ter duas ou mais velocidades fixas,
• Baixa ou média capacidade de arranque, dependendo do tipo de 
gaiola de esquilo do rotor (simples ou dupla).
Rotor Gaiola de esquilo
 Esses motores são usados para situações que não exijam velocidade
variável e que possam partir com carga. Por isso, são usados em
moinhos, ventiladores, prensas e bombas centrífugas, por exemplo
 No funcionamento do motor com rotor em gaiola de esquilo, o rotor,
formado por condutores de cobre é submetido ao campo magnético
giratório, já explicado anteriormente. Como conseqüência, nesses
condutores (barras da gaiola de esquilo) circulam correntes induzidas,
devido ao movimento do campo magnético.
 Segundo a lei de Lenz, as correntes induzidas tendem a se opor às
variações do campo original. Por esses motivo, as correntes
induzidas que circulam nos condutores formam um campo
magnético de oposição ao campo girante.
 Como o rotor é suspenso por mancais no centro do estator, ele
girará juntamente com o campo girante e tenderá a acompanhá-lo
com a mesma velocidade.
 Contudo, isso não acontece, pois o rotor permanece em velocidade
menor que a do campo girante
 Se o rotor alcançasse a velocidade do campo magnético do estator,
não haveria sobre ele tensão induzida, o que o levaria a parar.
 Na verdade, é a diferença entre as velocidades do campo magnético
do rotor e a do campo do estator que movimenta o rotor. Essa
diferença recebe o nome de ESCORREGAMENTO e é dada
percentualmente por:
Onde:
• VS é a velocidade de sincronismo,
• VR é a velocidade real do rotor.
 Quando a carga do motor é aumentada, ele tende a diminuir a rotação
e a aumentar o escorregamento. Consequentemente, aumenta a
corrente induzida nas barras da gaiola de esquilo e o conjugado do
motor. Desse modo, o conjugado do motor é determinado pela
diferença entre a velocidade do campo girante e a do rotor.
MAS O QUE É ESCORREGAMENTO?
 Se um motor gira á uma velocidade diferente da
velocidade síncrona ou seja diferente da velocidade
do campo girante, o enrolamento do motor corta as
linhas de força magnética do campo e, pela leis de
eletromagnetismo, circulam correntes induzidas.
 Quanto maior a carga, maior terá que ser o conjugado
necessário para aciona-la.
 Para obter o conjugado, a diferença de velocidade
deverá ser maior para que as correntes induzidas, e
os campos produzidos sejam maiores.
 Portanto a medida que a carga aumenta, cai a rotação
do motor.
 Quando a carga do motor é “zero” (motor em vazio) o
rotor gira praticamente com a rotação síncrona.
CONSTITUIÇÃO DO MOTOR DE INDUÇÃO
Os motores trifásicos de corrente alternada(C.A), são
conversores eletromagnéticos de energia, que convertem
energia elétrica, em energia mecânica (operando como
motor) e vice versa (operando como gerador) pela indução
eletromagnética.
O motor assíncrono é constituído, basicamente dos
seguintes elementos.
UM CIRCUITO MAGNÉTICO ESTÁTICO: composto de
chapas ferromagnéticas empilhadas e isoladas entre si,
denominado estator, onde se localiza a carcaça, estrutura
que também tem a função de suporte do conjunto.
Possui uma construção robusta: em ferro fundido, aço ou
alumínio injetado, resistente é corrosão e com aletas para
refrigeração.
BOBINAS: De acordo com os grupos que caracterizam o
motor monofásico e polifásicos, são localizadas em cavas
abertas no estator e alimentadas pela rede de corrente
alternada.
ROTOR: Formado por um núcleo ferromagnético, também
laminado, sobre o qual se encontra, um enrolamento ou um
conjunto de condutores paralelos, nas quais são induzidas
correntes, provocadas pela corrente alternada das bobinas
do estator.
O rotor é apoiado em uma cavidade que transmite à carga a
energia mecânica produzida.
O entreferro(distância entre o rotor e o estator), é bastante
reduzido, de forma á reduzir corrente em vazio, que leva á
perdas, mas também aumenta o fator de potência em vazio.
ELEMENTOS CONSTRUTIVOS DO MOTOR ASSÍNCRONO DE 
ROTOR EM GAIOLA DE ESQUILO
A PARTIR DA FIGURA PODEMOS DIVIDIR O MOTOR EM DUAS PARTES
ESTATOR:
• Carcaça (01)
• Núcleo de chapas (02)
• Enrolamento trifásico (08)
ROTOR:
• Eixo (07)
• Núcleo de chapas (03)
• Barras e anéis de curto-circuito (12)
OUTRAS PARTES:
• Tampa (04)
• Ventilador (05)
• Tampa defletora (06)
• Caixa de ligação (09)
• Terminais (10)
• Rolamento (11)
APRESENTAR VIDEO DE 
CONSTRUÇÃO DO MOTOR
 Outra característica importante que devemos levar em
consideração é que o escorregamento diminui, á
medida que a potência nominal do motor aumenta.
 Por ex: um motor de 10CV, e quatro polos, tem um
escorregamento, de 2,78%, ao passo que, um motor
de 500CV, com os mesmos quatro polos, possui um
escorregamento de 0,83%.
 A diferença entre a velocidade do motor, e a
velocidade síncrona (Vs), chama-se escorregamento
(S), que pode ser expresso em RPM, como fração da
velocidade síncrona, ou como porcentagem desta.
(VR) é a veloc. Real do rotor em RPM
 Velocidade de deslizamento (VS), é a velocidade
relativa entre o rotor (VR) e o campo girante (VF), ou
seja a fórmula.
NS = VF-VR
PARA SE USAR UMA MÁQUINA ELÉTRICA, DEVE SE
LEVAR EM CONSIDERAÇÃO, ALÉM DE SUAS
PROPRIEDADES ELÉTRICAS, SEUS PARAMETROS
MECANICOS, TAIS COMO RPM, TORQUE E A POTÊNCIA
MECÂNICA.
RPM 
 O RPM de uma máquina é igual ao número de
revoluções do rotor em um determinado tempo, e que
se mede em revoluções por minuto.
 Em aplicações técnicas , empregam-se diversos
dispositivos para medir a rotação, o mais simples é o
tacômetro manual.
 Com ele é possível medir diretamente a rotação
aplicando o instrumento ao eixo da máquina, a
rotação é transmitida mediante uma embreagem de
borracha.
 Existem outros tipos de tacômetro como o que emana
raio laser, e medem através deste.
CÁLCULO DE RPM 
 Para realizar o cálculo de rpm, é necessário conhecer
a frequência da rede e a quantidade de polos do
motor, a formula para este cálculo é:
ONDE:
n = é a RPM
f = frequência
P = pares de polos do motor
CÁLCULO DE ROTAÇÃO DE CAMPO 
GIRANTE 
 Se em um estator, forem colocadas 6 bobinas
defasadas de 60° uma da outra, ao liga-las á rede
trifásica, obtém-se um campo giratório de 4 polos.
 Quando se trata de um motor de 2 polos, o campo
giratório precisa do tempo de um período, para dar
uma volta completa, ou seja 360°
 Isto significa que a rotação do campo girante depende
da frequência da corrente e do número de pares de
polos de campo
 A fórmula para se calcular é a mesma da RPM.
EXERCICIOS
1-) Qual é o escorregamento de um motor de 4 polos de
60Hz, se sua velocidade é de 1730 rpm?
2-)Qual o escorregamento de um motor de 4 polos de
60Hz, se sua velocidade é 1760?
3-)Calcular o RPM de um motor de 2 polos ligados áuma
rede de 60Hz.
4-) Calcular o deslizamento percentual de um motor
assíncrono trifásico de 4 polos, que recebe uma
frequência de excitação de 60Hz, cujo rotor gira a uma
velocidade de 1440rpm.
5-)Calcular o RPM de um motor de 4 polos ligados á uma
rede de 60Hz
FIM