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Parte I - Conhecimentos Básicos deParte I - Conhecimentos Básicos de EletricidadeEletricidade MatériaMatéria Corrente ElétricaCorrente Elétrica Grandezas ElétricasGrandezas Elétricas Circuito ElétricoCircuito Elétrico Transformador Transformador ReléRelé CondutoresCondutores Fornecimento de EnergiaFornecimento de Energia Campo EletromagnéticoCampo Eletromagnético Tensão de ContatoTensão de Contato Veja se Aprendeu – Parte IVeja se Aprendeu – Parte I Parte II – Motores ElétricosParte II – Motores Elétricos e Enrolamentose Enrolamentos Motor ElétricoMotor Elétrico Motor TrifásicoMotor Trifásico Motor MonofásicoMotor Monofásico Parte III – Leitura e InterpretaçãoParte III – Leitura e Interpretação de Desenhos Esquemáticosde Desenhos Esquemáticos Esquema Frontal e Horizontal do Estator Esquema Frontal e Horizontal do Estator Colocação das BobinasColocação das Bobinas Veja se AprendeuVeja se Aprendeu – Partes II e III – Partes II e III SumárioSumário Instituto Universal BrasileiroInstituto Universal Brasileiro CURSO DE ENROLAMENTO DE MOTORCURSO DE ENROLAMENTO DE MOTOR Todos os direitos são reservados. Não é permitida a reprodução total ou parcial deste curso.Todos os direitos são reservados. Não é permitida a reprodução total ou parcial deste curso. ELETRICIDADE, MOTORES E LEITURA DE DESENHOSELETRICIDADE, MOTORES E LEITURA DE DESENHOS AdministraçãoAdministração Luiz Fernando Diniz NasoLuiz Fernando Diniz Naso José Carlos Diniz NasoJosé Carlos Diniz Naso Inês Diniz NasoInês Diniz Naso Gerente GeralGerente Geral Modesto PantaléaModesto Pantaléa Direção de ArteDireção de Arte Carlos Eduardo P. NasoCarlos Eduardo P. Naso Assistente JurídicaAssistente Jurídica Rafaela NasoRafaela Naso ProduçãoProdução Marcos Prado de CarvalhoMarcos Prado de Carvalho ImagensImagens Alexandre Morsilla Alexandre Morsilla Mariana VecchiMariana Vecchi YaYasmin Carolina smin Carolina CavalliniCavallini RevisãoRevisão Roseli Anastácio SilvaRoseli Anastácio Silva Marcia Moreira de CarvalhoMarcia Moreira de Carvalho Claudia de A. Maranhão Prescott NasoClaudia de A. Maranhão Prescott Naso Diretora GeralDiretora Geral Irene Rodrigues de Oliveira Teixeira RibeiroIrene Rodrigues de Oliveira Teixeira Ribeiro CoordenaçCoordenação ão DidáticaDidática Waldomiro RecchiWaldomiro Recchi FotografiaFotografia Roberto Carlos AlvesRoberto Carlos Alves Assessoria técnicaAssessoria técnica Anacácio Pedroso Albuquerque Anacácio Pedroso Albuquerque Autor Autor Waldomiro RecchiWaldomiro Recchi EditoraçãoEditoração Instituto Universal BrasileiroInstituto Universal Brasileiro ImpressãoImpressão IUBRAIUBRA - Indústria Gráfica e Editora Ltda - Indústria Gráfica e Editora Ltda Rodovia Estadual Boituva - Iperó, km 1,1Rodovia Estadual Boituva - Iperó, km 1,1 Campos de Boituva - Boituva - SPCampos de Boituva - Boituva - SP CEP 18550-000CEP 18550-000 Parte I - Conhecimentos Básicos deParte I - Conhecimentos Básicos de EletricidadeEletricidade MatériaMatéria Corrente ElétricaCorrente Elétrica Grandezas ElétricasGrandezas Elétricas Circuito ElétricoCircuito Elétrico Transformador Transformador ReléRelé CondutoresCondutores Fornecimento de EnergiaFornecimento de Energia Campo EletromagnéticoCampo Eletromagnético Tensão de ContatoTensão de Contato Veja se Aprendeu – Parte IVeja se Aprendeu – Parte I Parte II – Motores ElétricosParte II – Motores Elétricos e Enrolamentose Enrolamentos Motor ElétricoMotor Elétrico Motor TrifásicoMotor Trifásico Motor MonofásicoMotor Monofásico Parte III – Leitura e InterpretaçãoParte III – Leitura e Interpretação de Desenhos Esquemáticosde Desenhos Esquemáticos Esquema Frontal e Horizontal do Estator Esquema Frontal e Horizontal do Estator Colocação das BobinasColocação das Bobinas Veja se AprendeuVeja se Aprendeu – Partes II e III – Partes II e III SumárioSumário Instituto Universal BrasileiroInstituto Universal Brasileiro CURSO DE ENROLAMENTO DE MOTORCURSO DE ENROLAMENTO DE MOTOR Todos os direitos são reservados. Não é permitida a reprodução total ou parcial deste curso.Todos os direitos são reservados. Não é permitida a reprodução total ou parcial deste curso. ELETRICIDADE, MOTORES E LEITURA DE DESENHOSELETRICIDADE, MOTORES E LEITURA DE DESENHOS AdministraçãoAdministração Luiz Fernando Diniz NasoLuiz Fernando Diniz Naso José Carlos Diniz NasoJosé Carlos Diniz Naso Inês Diniz NasoInês Diniz Naso Gerente GeralGerente Geral Modesto PantaléaModesto Pantaléa Direção de ArteDireção de Arte Carlos Eduardo P. NasoCarlos Eduardo P. Naso Assistente JurídicaAssistente Jurídica Rafaela NasoRafaela Naso ProduçãoProdução Marcos Prado de CarvalhoMarcos Prado de Carvalho ImagensImagens Alexandre Morsilla Alexandre Morsilla Mariana VecchiMariana Vecchi YaYasmin Carolina smin Carolina CavalliniCavallini RevisãoRevisão Roseli Anastácio SilvaRoseli Anastácio Silva Marcia Moreira de CarvalhoMarcia Moreira de Carvalho Claudia de A. Maranhão Prescott NasoClaudia de A. Maranhão Prescott Naso Diretora GeralDiretora Geral Irene Rodrigues de Oliveira Teixeira RibeiroIrene Rodrigues de Oliveira Teixeira Ribeiro CoordenaçCoordenação ão DidáticaDidática Waldomiro RecchiWaldomiro Recchi FotografiaFotografia Roberto Carlos AlvesRoberto Carlos Alves Assessoria técnicaAssessoria técnica Anacácio Pedroso Albuquerque Anacácio Pedroso Albuquerque Autor Autor Waldomiro RecchiWaldomiro Recchi EditoraçãoEditoração Instituto Universal BrasileiroInstituto Universal Brasileiro ImpressãoImpressão IUBRAIUBRA - Indústria Gráfica e Editora Ltda - Indústria Gráfica e Editora Ltda Rodovia Estadual Boituva - Iperó, km 1,1Rodovia Estadual Boituva - Iperó, km 1,1 Campos de Boituva - Boituva - SPCampos de Boituva - Boituva - SP CEP 18550-000CEP 18550-000 ELETRICIDADE, MOTORES EELETRICIDADE, MOTORES E LEITURA DE DESENHOSLEITURA DE DESENHOS IntroduçãoIntrodução Bastante prático e objetivo, este cursoBastante prático e objetivo, este curso prepara o aluno, seja prepara o aluno, seja ele profissional eletricistaele profissional eletricista ou não, a entrar no ramo de reparação e rebo-ou não, a entrar no ramo de reparação e rebo- binagem de motores de indução de correntebinagem de motores de indução de corrente alternada (CA).alternada (CA). PaParara ququemem jájá éé eleletetririciciststa,a, teterárá,, neneststee cucursrso,o, a oportunidade de ampliar seus conhecimentosa oportunidade de ampliar seus conhecimentos ee atatuauaçãçãoo nono cacampmpoo dede trtrababalalhoho;; jájá oo ininiciciaiantntee rere-- ceberá conhecimentos básicos de eletricidade oceberá conhecimentos básicos de eletricidade o sufsuficiiciententee parparaa queque acoacompampanhenhe osos ensensinainamenmentostos dos fascículos Passo a Passo.dos fascículos Passo a Passo. Nestes fascículos Passo a Passo, sãoNestes fascículos Passo a Passo, são dadas as características técnicas e o passo adadas as características técnicas e o passo a passo da rebobinagem de motores elétricospasso da rebobinagem de motores elétricos monofásicos e trifásicos assíncronos, com sis-monofásicos e trifásicos assíncronos, com sis- temas de enrolamento imbricado e concên-temas de enrolamento imbricado e concên- trico, que são os mais comuns no dia a dia dotrico, que são os mais comuns no dia a dia do eletricista enrolador. O aluno aprenderá, tam-eletricista enrolador. O aluno aprenderá, tam- bém, desde a desmontagem do motor e remo-bém, desde a desmontagem do motor e remo- ççãão o ddo o eennrroollaammeenntto o vveellhho o aatté é ddaaddooss necessários para a preparação das novas bo-necessários para a preparação das novas bo- binas, tipos de enrolamentos, rebobinagembinas, tipos de enrolamentos, rebobinagem (c(colocolocaçãação o das das bobbobinainas s no no estestatoator)r), , isoisola-la- mento e acabamento das cabeças das bobi-mentoe acabamento das cabeças das bobi- nas. Também aprenderá a fechar as saídasnas. Também aprenderá a fechar as saídas das bobinas, determinar os terminais de liga-das bobinas, determinar os terminais de liga- ção e fechar o motor.ção e fechar o motor. Este fascículo teórico está dividido emEste fascículo teórico está dividido em três partes, a saber:três partes, a saber: Parte IParte I – Conhecimentos básicos de ele- – Conhecimentos básicos de ele- tricidade.tricidade. Parte IIParte II – Características de motores elé- – Características de motores elé- tricos, indicação de corrente alternada, tipostricos, indicação de corrente alternada, tipos de enrolamento dentre outros.de enrolamento dentre outros. Parte IIIParte III – Leitura e interpretação de de- – Leitura e interpretação de de- senhos esquemáticos.senhos esquemáticos. MatériaMatéria Definimos matéria como sendo aquiloDefinimos matéria como sendo aquilo que ocupa luque ocupa lugar no espaçgar no espaço.o. AA matérimatéria se apre-a se apre- senta nos seguintes estados:senta nos seguintes estados: • Sólido:• Sólido: ferro, madeira etc.; ferro, madeira etc.; • Líquido:• Líquido: água, gasolina etc.; água, gasolina etc.; • Gasoso:• Gasoso: oxigênio, hidrogênio etc.; oxigênio, hidrogênio etc.; • Plasma;• Plasma; • Condensado de Bose-Einstein.• Condensado de Bose-Einstein. Toda matéria é formada por átomos que,Toda matéria é formada por átomos que, por sua vez, são formados por:por sua vez, são formados por: • Prótons:• Prótons: carga positiva; carga positiva; • Elétrons:• Elétrons: carga negativa; carga negativa; • Nêutrons:• Nêutrons: carga neutra. carga neutra. O átomo em equilíbrio apresenta númeroO átomo em equilíbrio apresenta número igual de prótons e elétrons. Se um átomo tiver igual de prótons e elétrons. Se um átomo tiver mais elétrons que prótons, dizemos que elemais elétrons que prótons, dizemos que ele está carregado negativamente; do contrário,está carregado negativamente; do contrário, se tiver mais prótons que elétrons, positiva-se tiver mais prótons que elétrons, positiva- mente (mente (figura 1figura 1).). CCuurrsso o dde e EEnnrroollaammeenntto o dde e MMoottoor r IInnssttiittuutto o UUnniivveerrssaal l BBrraassiilleeiirroo33 Nos fascículos Passo a Passo, des-Nos fascículos Passo a Passo, des- creveremos os enrolamentos imbricados ecreveremos os enrolamentos imbricados e concêntricos de motores trifásicos de dois econcêntricos de motores trifásicos de dois e seis polos, e monofásicos de dois e quatroseis polos, e monofásicos de dois e quatro polos, os quais darão a base necessáriapolos, os quais darão a base necessária para enrolar qualquer motor de indução depara enrolar qualquer motor de indução de corrente alternada.corrente alternada. CCUURRSSOO DDEE EENNRROLOLAAMEMENNTOTO DDEE MMOTOTOOR R Parte I – ConhecimentosParte I – Conhecimentos Básicos de EletricidadeBásicos de Eletricidade Para exemplificar, vamos tomar por base uma pilha, cujo polo positivo apresenta uma carência ou falta de elétrons, enquanto que o polo negativo possui elétrons sobrando. Se co- locarmos uma lâmpada entre os dois polos, ela irá acender devido à passagem dos elétrons do polo negativo para o positivo (figura 2). A esse fluxo de elétrons do polo negativo para o positivo damos o nome de corrente elétrica. Corrente Elétrica Corrente elétrica é o movimento orien- tado dos elétrons livres através de condutores. A intensidade da corrente elétrica é represen- tada pela letra “I”. Como unidade de medida, temos o am- pere, cujo símbolo é a letra “A”. A intensi- dade da corrente será mais intensa quanto mais elétrons atravessarem um condutor em um segundo. Corrente contínua É aquela que não sofre variação de po- laridade ao longo do tempo (figura 3). Pilhas, baterias e dínamos fornecem cor- rente contínua, e os circuitos eletrônicos só tra- balham com este tipo de corrente. A desvantagem desta corrente é que se houver necessidade de elevar o valor, não é possível usar o transformador. Corrente alternada É aquela que varia com o passar do tempo (figura 4). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro4 Figura 1 - Átomo. Figura 3 - Corrente contínua. Figura 4 - Ciclo ou período de uma corrente alternada. Figura 2 - Sentido dos elétrons do polo negativo para o polo positivo. A medição do ampere é feita através de um aparelho chamado amperímetro. Note que no gráfico, há uma variação de polaridade com o decorrer do tempo. Podemos então concluir que os dois condutores trocam de polaridade com o passar do tempo. No Brasil, a eletricidade varia sessenta vezes por segundo (60 hertz), ou seja, a cada segundo, os polos trocam de posição entre si trinta vezes. Essa variação é chamada de fre- quência (figura 5). A corrente alternada é fornecida por gera- dores e tem mais vantagens que a corrente con- tínua na transmissão de energia. Se for necessário elevar seu valor, basta colocar trans- formadores, pois, na alimentação de circuitos ele- trônicos, a corrente alternada deve ser transformada em contínua. Intensidade da corrente elétrica A intensidade da corrente elétrica rela- ciona-se com o valor da resistência do condu- tor e com a tensão aplicada. Esta relação é dada através desta fórmula: Onde: • E = Tensão, medida em volt (V); • R = Resistência, medida em ohm (Ω); • I = Corrente, medida em ampere (A); Isto é válido tanto para corrente contínua (pilhas e baterias) como para corrente alter- nada (tomada elétrica). Por exemplo, uma ba- teria de 9 volts alimenta um circuito com um resistor de 10 ohms. O valor da corrente seria 0,9 ampere. Observem a conta: Para conferir o resultado, basta fazer o cálculo invertido: Grandezas Elétricas Voltagem elétrica Para entrarem em movimento, os elé- trons precisam de uma força para se desloca- rem. Esta força é a voltagem (ou tensão), medida em volt. O instrumento usado para me- dição chama-se voltímetro. Corrente elétrica Como já dissemos, é definida como sendo o movimento orientado pelos elétrons. É medida em ampere através de um amperímetro. Resistência elétrica É a dificuldade que os corpos oferecem à passagem de elétrons. É medida em ohm atra- vés do ohmímetro. Conforme a resistência que o corpo oferece, temos bons condutores, maus condutores e isolantes. Os bons condutores deixam a corrente elétrica passar com grande facilidade; o me- lhor condutor é o ouro, seguido pela prata, o cobre e o alumínio. Os maus condutores são aqueles que oferecem certa resistência à pas- sagem da corrente elétrica, como o ferro, o ní- Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro5 Figura 5 - Frequência de três ciclos por segundo ou 3 hertz. É errado chamarmos os fios condutores de corrente alternada de positivos ou negativos, pois isto só se aplica à corrente contínua. O cor- reto é denominar condutor neutro e condutor fase. O neutro é ligado à terra pela companhia fornecedora de energia; por isso, ele não pro- voca choques. E = R x I ou I = E ÷ R ou R = E ÷ I I = E ÷ R = 9 ÷ 10 = 0,9 ampere E = R x I = 10 x 0,9 = 9 volts quel e o tungstênio. Suas aplicações na vida diária são vastas, como resistência de chuvei- ros e aquecedores, lâmpadas etc. Os corpos isolantes não deixam a cor- rente passar. São exemplos a borracha, a ma- deira, a porcelana, o vidro dentre outros. Potência elétrica É a capacidade de reduzir o trabalho realizado pela energia elétrica. Este traba- lho é dado pelo produto de tensão pela cor- rente (P = V x A) e é medido em watt (W), com um wattímetro. Desta maneira, uma lâmpada de 100 watts produz mais trabalho que uma de 60 watts, ou seja, a de 100 watts ilumina mais que a de 60 watts. A potência elétrica é importante, pois está relacionada com a quantidadede traba- lho que produz um aparelho e com o seu con- sumo de energia. Eletricidade estática Sempre que dois corpos se atritem, eles acabam produzindo eletricidade está- tica. No atrito, um corpo cede elétrons ao outro e, desta forma, surge uma Diferença de Potencial (DDP) entre eles. Esta Dife- rença pode atingir valores altíssimos em função do grau de atrito. O exemplo mais claro de eletricidade es- tática é o raio. Ele consta de uma descarga de eletricidade contida nas nuvens para o solo, ou vice-versa. O organismo humano possui eletricidade estática de pequeno valor; caso estes valores se alterem, o organismo pode estar doente. Os mais avançados exames médicos se baseiam na DDP para avaliar o bom funcionamento do organismo. Circuito Elétrico Circuito elétrico é o caminho percorrido pela corrente elétrica desde a fonte até os componentes e aparelhos de consumo. Eles são divididos em três tipos: série, paralelo e série-paralelo (misto). 1) Circuito em série. É aquele cujos ele- mentos são ligados um após o outro, e um ele- mento depende do outro. Esse circuito também recebe o nome de dependente, pois, se um dos elementos for interrompido, os de- mais deixarão de funcionar, isto porque ele se compõe de um só ramo, ou seja, um só cami- nho para a passagem da corrente (figura 6). 2) Circuito em paralelo. É aquele em que seus elementos são colocados um independente do outro. Isto quer dizer que, se um elemento qualquer deixar de funcionar, não impedirá o fun- cionamento dos demais (figura 7). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro6 Mas não é só o raio que afeta os equi- pamentos eletroeletrônicos; em salas onde há carpetes, existe uma tendência natural à produção de DDP estática devido ao atrito natural dos sapatos com pisos de carpete. Figura 6 - Lâmpadas ligadas em série Figura 7 - Lâmpadas ligadas em paralelo. 3) Circuito em série-paralelo ou misto. É aquele formado pela combinação dos dois circuitos anteriores, sendo parte em série e parte em paralelo (figura 8). Transformador O transformador é um componente ele- troeletrônico utilizado para modificar as carac- terísticas de uma corrente alternada ou pulsante. Assim, teoricamente, podemos dizer que usando um transformador, elevamos ou baixamos a corrente e a tensão de uma fonte alternada ou pulsante a qualquer valor. Estas modificações devem obedecer à Lei de Conservação de Energia, já que o trans- formador não cria energia, apenas modifica. Por exemplo, temos um gerador que fornece 100 volts a 1 ampere; isto significa que sua po- tência é de: O transformador pode aumentar a tensão deste gerador para qualquer valor, mas a in- tensidade da corrente abaixa proporcional- mente, devido ao fato de que a potência continua igual. Assim, se quisermos transfor- mar os 100 volts do exemplo citado em 500 volts, podemos fazê-lo usando um transforma- dor. Porém, a corrente máxima que será ob- tida na saída deste transformador será de 0,2 ampere, justamente porque a máxima potên- cia que ele pode fornecer na saída é igual à potência aplicada na entrada, ou seja: Também pode abaixar o valor da ten- são, elevando assim o valor da corrente, mantendo a relação de igualdade entre a potência de entrada e a de saída do trans- formador. Este componente eletrônico é formado por uma ou mais bobinas enroladas sobre um mesmo núcleo, geralmente de ferro. A bobina em que é aplicada a energia a ser modificada (entrada) recebe o nome de primário, e aquela, ou aquelas, em que se retira a energia modificada (saída) re- cebe o nome de secundário (figura 9). Para representar um transformador em um circuito eletroeletrônico, usamos este sím- bolo (figura 10): Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro7 Figura 8 - Ligação em série-paralelo. Figura 9 - Aspecto do transformador. Figura 10 - Símbolo do transformador. P = V x A = 100 x 1 = 100 watts P = 500 volts x 0,2 ampere = 100 watts O princípio do funcionamento do transformador é o seguinte: quando é apli- cada a corrente ao primário, essa bobina cria em volta de si um campo magnético também alternado; este campo magnético, por sua vez, induz, na bobina do secundá- rio, uma corrente também alternada. Quando o número de espiras do pri- mário é igual ao número de espiras do se- cundário, a tensão deste último é igual à tensão apl icada ao primário. Despre- zando-se as perdas que acontecem no fio e núcleo, podemos afirmar que também a corrente no secundário é igual à do pri- mário. Transformador redutor de tensão Assim é chamado o transformador cujo número de espiras do secundário é uma fração do número de espiras do pri- mário, e a tensão do secundário também é uma fração do primário. Na representação simbólica, o secundário é menor que o pri- mário. Elevador de tensão Assi m é cham ad o o tr an sf or ma do r cujo secundário é maior (duas, três ou mais vezes) que o primário, e a tensão também é maior (duas, t rês ou mais vezes) que a do primário. Na representa- ção simbólica, o secundário é maior que o primário. Transformador com tomada central É aquele que tem uma derivação no centro do enrolamento, normalmente se- cundário, conhecida como tomada central (ou center tap, em inglês), que divide a ten- são total do enrolamento ao meio (figura 11). Não existe uma padronização de cores para identificar ligações externas dos trans- formadores, mas, de um modo geral, pode- mos dizer que os fabricantes respeitam o seguinte critério para os transformadores de força: • Primário: fio preto para início do en- rolamento e cores diferentes para as demais ligações (geralmente, marrom e vermelho para primário com derivação). • Secundário: fios de cada enrolamento com a mesma cor (par vermelho, par azul etc.); se o enrolamento é com tomada central, os fios terão cores diferentes. Veja na figura 12 o símbolo de um transformador com possíveis códigos de cores: Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro8 Figura 11 - Símbolo de um transformador com tomada central. Figura 12 - Símbolos de um transformador com possí- veis códigos de cores. Este tipo de transformador é cha- mado de transformador de isolação e, na representação simbólica, os dois en- rolamentos têm o mesmo tamanho. Relé O relé é um dispositivo eletromecânico utilizado para ligar e desligar um circuito elé- trico. Portanto, é um interruptor, cujo aciona- mento é feito através de um eletroímã. Por essa razão, é também conhecido como relé eletromagnético. Na figura 13, temos uma representa- ção bastante simplificada dos elementos constituintes de um relé para que o aluno possa entender seu princípio de funciona- mento. Quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica, forma-se um campo mag- nético que se concentra no núcleo do ferro, fazendo com que este atraia a armadura. Ao ser atraída, a armadura faz com que a parte móvel do contato se encoste à parte fixa, fe- chando o circuito. Essa situação permanece deste jeito até que seja desfeito o campo magnético. O mais comum é que os relés possuam dois contatos: NA (normalmente aberto) e NF (normalmente fechado). O NA funciona da seguinte maneira: enquanto a bobina não é excitada, o contato permanece aberto; quando a bobina é exci- tada, e percorrida por uma corrente elétrica, forma-se o campo magnético que fecha o contato (figura 14). No NF, quando a bobina não está exci- tada, os contatos permanecem fechados; quando percorrida pela corrente elétrica, a bo- bina é excitada, formando o campo magnético que abre o contato (figura 15). Os relés são muito utilizados em cercas elétricas monitoradas, lâmpadas de emergên- cia, sirenes, sinalizadores de emergência etc. Eles podem ser comandados a distância, ou seja, através de um controleremoto. Em geral, os relés são representados pelo símbolo gráfico mostrado na figura 16: Condutores Todos os circuitos eletroeletrônicos têm seus componentes ligados entre si. Essas li- gações são conseguidas através dos conduto- res em forma de fio ou cabo, exceto no caso Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro9 Figura 14 - Contatos do relé NA. Figura 15 - Contatos do relé NF. Figura 16 - Símbolo gráfico do relé. Figura 13 - Representação simplificada dos elemen- tos de um relé eletromagnético. dos circuitos impressos. Os fios e cabos devem ter boa condutibi- lidade elétrica, para não ocasionar perdas nas ligações, e ser maleável (ou seja, flexível). Os metais mais usados como condutores são o cobre e o alumínio. Este último não tem boa soldabilidade, portanto, é pouco usado nos serviços de um modo geral. Chamamos de fio o condutor sólido, ma- ciço, geralmente de secção circular, com ou sem isolamento, conforme mostra a figura 17. Fornecimento de Energia A energia elétrica, fornecida pelas conces- sionárias para os usuários, poderá apresentar até três tipos de atendimento (figura 18): 1) Tipo A – Monofásico. A concessioná- ria fornece a rede com dois condutores, ou seja, um para fase e outro para neutro. Neste tipo de atendimento, a tensão utilizada pelo usuário será de 127 volts, e a carga instalada deverá ser de até 12 quilowatts. 2) Tipo B – Bifásico. Fornecimento de rede com três condutores, ou seja, dois para fase e um para o neutro. A tensão utilizada será de 127/200 volts, e a carga instalada, entre 12 e 25 quilowatts. 3) Tipo C – Trifásico. Rede com quatro condutores, ou seja, três para fase e um para o neutro. A tensão utilizada é de 127/220 volts, e a carga instalada, entre 25 e 75 quilowatts. Campo Eletromagnético Todos conhecem os efeitos do magne- tismo na forma de ímãs; eles existem em for- mato artificial e natural. Os ímãs naturais foram observados há séculos antes de Cristo, na Grécia. Os gregos fizeram os primeiros estudos sobre o ímã na- tural e notaram que ele tem dois polos que, sendo iguais, se repelem e, quando diferentes, se atraem. Os primeiros ímãs naturais foram encon- trados na região de Magnésia. Os gregos deram nome de magnetita à “pedra” e magne- tismo à propriedade do ímã de atrair materiais ferrosos como pregos. Polos dos ímãs Os polos dos ímãs localizam-se nas suas extremidades, locais em que há maior con- centração de linhas magnéticas. Eles são cha- mados norte e sul (figura 19). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro10 Figura 17 - Fios com e sem isolamento. No enrolamento de motores, usam- se os fios maciços de cobre esmaltado; o flexível, para os terminais de ligação. Figura 18 - Tipos de atendimento no fornecimento de energia elétrica. O funcionamento dos motores elé- tricos baseia-se no princípio do eletro- magnetismo; por isso, o estudo seguinte é importante. Linhas de força magnética São linhas invisíveis que fecham o circuito magnético de um ímã, passando por seus polos. Para provar praticamente a existência destas linhas, podemos fazer a experiência do espectro magnético. Para isso, colocamos um ímã sobre uma mesa e, sobre ele, um vidro plano. Em se- guida, derramamos aos poucos limalhas sobre o vidro. As limalhas se unirão pela atra- ção do ímã, formando o circuito magnético do ímã sobre o vidro, mostrando, assim, as linhas magnéticas (figura 20). A linha de força mag- nética é a unidade do fluxo magnético. Podemos notar, através do espectro magnético, que as linhas de força magnética “caminham” dentro do ímã: saem por um dos polos e entram por outro, formando assim um circuito magnético. Observa-se também que há grande concentração de linhas nos polos dos ímas, ou seja, nas suas extremidades. Sentido das linhas de força de um ímã O sentido das linhas de força em um ímã é do polo norte para o polo sul, fora do ímã (figura 21). Fragmentação de um ímã Se um ímã for quebrado em três partes, por exemplo, cada uma destas partes consti- tuirá em um novo ímã (figura 22). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro11 Figura 19 - Polo magnético e toda superfície na qual saem ou entram linhas magnéticas. Figura 20 - Espectro magnético. Figura 21 - Sentido das linhas de força. Figura 22 - Ímã em pedaços. Campo magnético do ímã Damos o nome de campo magnético ao espaço ocupado por suas linhas de força magnética. Lei de Atração e Repulsão dos Ímãs Nos ímãs, observa-se o mesmo princípio das cargas elétricas. Ao aproximarmos uns dos outros, os polos de nomes iguais se repe- lem, e os de nomes diferentes se atraem (fi- gura 23). Produção de ímã com a eletricidade Quando um f io é atravessado por uma corrente elétrica ao seu derredor, surge um campo magnético de pequena intensidade. Se enrolarmos o fio, o campo se concentra em um espaço menor, fa- zendo com que o campo magnético se au- mente (figura 24). Produção de eletricidade com ímã Quando temos uma bobina e, por ela, se faz passar um campo magnético, em seus ter- minais, aparecerá uma tensão elétrica, a qual só aparece quando a bobina entra ou sai do campo magnético. Fazendo o campo magnético variar em torno da bobina (ou a bobina em torno do campo), a tensão produzida será alternada (fi- gura 25). Tensão de Contato Enfatizamos este tópico, neste estudo, por saber que a segurança em uma instalação elétrica é de suma importância. A te nsão de co nt at o (cho qu e) , po r definição, é a tensão a que uma pessoa Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro12 Figura 23 - Lei de Atração e Repulsão dos Ímãs. Figura 24 - Ímã produzido através da eletricidade. É importante frisar que o ímã produ- zido através da eletricidade possui polos norte e sul, que são iguais ao ímã natural. Note, também, que o fio da bobina que re- cebeu o polo negativo será o polo sul. Figura 25 - Produção de eletricidade com ímã. fica submetida ao tocar em um determi- nado equipamento sob tensão (com fuga de corrente) e, em outro corpo, com po- tencial diferente. Em síntese: se uma pes- soa tocar, com uma das mãos, em um motor e, com a outra, em uma parede, re- ceberá um choque. O perigo não está em tocar num equipa- mento sob tensão quando o corpo está iso- lado, mas sim em tocar simultaneamente em outro corpo que esteja com um potencial dife- rente em relação ao primeiro. O corpo fica em contato com o solo, ou seja, com o potencial deste (figura 26). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro13 Figura 26 - Tensão de contato. Veja se Aprendeu – Parte I 1) Chamamos de ___________ tudo o que ocupa lugar no espaço. 2) A corrente que varia com o passar do tempo chama-se ____________. 3) A dificuldade que os corpos oferecem à passagem da corrente chama-se _____________. 4) Identifique os tipos de circuito que as ilustrações abaixo representam: a) b) ________________________ ________________________ 5) O fio usado para enrolamento de motores é o: a) ( ) fio de cobre maciço, sem isolamento. b) ( ) fio de cobre maciço esmaltado. c) ( ) fio flexível. d) ( ) fio paralelo. 6) Os polos dos ímãs são o norte e o sul. O que acontece se encostarmos o polo sul de um ímã com o polo sul de outro ímã? R.: _______________________________________________________. 7) O princípio de funcionamento dos motores elétricos baseia-se no ____________________. 1 ) m a t é r i a 2 ) c o r r e n t e a l t e r n a d a . 3 ) r e s i s t ê n c i a e l é t r i c a . 4 ) a ) C i r c u i t o e m s é r i e . b ) C i r c u i t o e m pa r a l e l o . 5 ) b ) ( x ) f i o d e c o b r e m a c i ç o e s m a l t a d o . 6 ) R . : O s í m ã s s e r e p e l e m . 7 ) e l e t r o m a g n e t i s m o . V e j a s e A p r e n d e u – P a r t e I R e s p o s t a s Motor Elétrico O motor elétrico é uma máquina em que se transforma energia elétrica em ener- gia mecânica, e tem seu princípio de funcio- namento baseado no eletromagnetismo. Em geral, os motores elétricos são com- postos por duas partes: rotor e estator. O rotor é a parte móvel; o estator, que faz parte da car- caça, é a fixa (figuras 27 e 28). Podemos classificar os motores elétricos de acordo com a forma como recebem ener- gia elétrica: motor de corrente contínua (CC) e o de corrente alternada (CA). Motor de corrente contínua. É u m motor de controle de velocidade precisa, porém, de custo elevado, comparando-se com o de corrente alternada. Ele não pode ser li- gado diretamente à rede de energia elétrica, precisando, portanto, de uma fonte de corrente contínua ou de um dispositivo que transforma a corrente contínua em alternada para funcio- nar. Este tipo de motor só é utilizado em veí- culos automotivos. Motor de corrente alternada. De um modo geral, este motor é o mais usado, quer seja em equipamentos e máquinas industriais, quer seja em aparelhos e equipamentos ele- trodomésticos. É ligado diretamente na rede elétrica, distribuída pelas usinas hidroelétricas em 127 volts, 220 volts, 380 volts etc. Este motor é o que vamos usar neste curso, po- dendo ser de indução síncrona e assíncrona. Carcaça do motor Os motores, quanto a sua carcaça, podem ser abertos ou fechados. Motor aberto. É aquele com ventilação interna e que não possui proteção contra pó ou umidade. Entretanto, é protegido contra partículas sólidas e gotas de água que caem sobre ele. Tem uma inclinação máxima de 15° em relação à vertical, tendo sua carcaça lisa, sem canais externos de refrigeração. Motor fechado. É o com ventilação ex- terna e proteção contra pó e umidade. O ven- tilador é montado no eixo, que fica na parte externa do motor. A carcaça possui canais ex- ternos de refrigeração, portanto, a refrigeração é feita somente na parte externa da carcaça. Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro14 Figura 27 - Rotor. Figura 28 - Estator. Motor de indução síncrona Este motor funciona com velocidade fixa e é usado somente em grandes potên- cias, pois, para pequenas potências, o custo é elevado. Este motor tem a velocidade do rotor diferente do campo giratório do estator. É o mais usado em máquinas e equipamen- tos industriais, não se prestando ao uso em eletromésticos. Parte II – Motores Elétricos e Enrolamentos O motor elétrico trifásico, como seu pró- prio nome sugere, é fabricado para funcionar na rede elétrica trifásica e nas mais variadas potências desde fiações de HP (cavalos) até vários cavalos de força. É um motor assíncrono, de corrente al- ternada, com três enrolamentos no estator, for- mando três circuitos distintos e simétricos chamados de fases. O motor trifásico de aplicação mais comum tem seu rotor tipo “gaiola de esquilo”, podendo também ser um bobinado com anéis para o controle do arranque por intermédio do reostato, como veremos adiante. As fases que citamos estão defasadas em 120° elétricos, ou 1/3 de período. As bobi- nas do estator formam um campo magnético dentro do qual o rotor gira. Veja o exemplo de um campo trifásico na figura 29. As bobinas B1, B2 e B3 do estator geram um campo magnético rotativo, que faz com que o rotor gire. Isto porque o fluxo magnético pro- duzido gera uma força eletromotriz no rotor que, por sua vez, vai produzir um campo magnético de igual intensidade, mas de polaridade oposta. Os campos magnéticos do estator e do rotor tendem a se atrair e, como o campo mag- nético do estator é rotativo, o do rotor procura acompanhar esta rotação. Das bobinas do estator, saem as pontas dos fios (terminais de ligação) para serem li- gados à rede elétrica, as quais podem ser em 3, 6, 9 ou 12 pontas. Tipos de rotor Os motores trifásicos podem ter dois tipos de rotor: curto-circuito e bobinado. • Rotor curto-circuito (tipo “gaiola de esquilo”). É constituído por barras de cobre ou alumínio, colocadas nas ranhuras e unidas nas extremidades por anéis entre si, em curto-cir- cuito (figuras 30A e B). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro15 Figura 29 - Campo trifásico. Independentemente de serem síncro- nos ou assíncronos, os motores elétricos, em função da ligação à rede elétrica, podem ser trifásicos e monofásicos. As fases deverão estar ligadas em triân- gulo (∆) e estrela (Υ) a uma rede trifásica, para que seus bobinados produzam um campo resultante giratório, de valor invariável. Observe que a tensão atinge seu valor máximo na bobina B1, depois, na B2 e, por fim, na B3. Essa rotação é função direta da fre- quência em ciclos da rede elétrica e do nú- mero de polos do motor. Motor Trifásico • Rotor bobinado. Ele é assim chamado por possuir um enrolamento semelhante ao do estator, cujos extremos são conectados em anéis, coletores eletricamente isolados do eixo e entre eles, sobre os quais, apoiam-se escovas de grafite, fixas ao estator, que per- mitem a ligação do motor ao circuito externo (figura 31). Ligações Os motores trifásicos são fabricados com diferentes potências e velocidades, para as tensões padronizadas da rede elétrica (220 volts, 380 volts, 440 volts e 760 volts), nas fre- quências de 50 e 60 hertz. A ligação desses motores pode ser feita em estrela. As bobinas do estator, conforme já vimos, são três, que formam as fases de enro- lamento. Essas fases podem ser interligadas, formando ligações estrela (380 volts) ou triân- gulo (220 volts). Na ligação estrela, os terminais 4, 5 e 6 são interligados, e os terminais 1, 2 e 3 são li- gados à rede (figura 32). Na ligação triângulo, o início de uma fase é fechado com o final de outra, e essa junção é ligada à rede (figura 33). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro16 Figuras 30A e B - Rotor curto-circuito (tipo “gaiola de esquilo”). Figura 31 - Rotor bobinado. Figura 32 - Ligação estrela. Figura 33 - Ligação triângulo. Os motores trifásicos, que possuem uma só velocidade, podem ter 3, 6, 9 e 12 terminais de ligação para serem conectados à rede. Quando o motor trifásico é de três terminais, a ligação é feita conectando-se os terminais 1, 2 e 3 à rede RST, em qualquer ordem (figura 34). Caso queira inverter o sentido de rotação, basta inverterduasfases,como, por exemplo,o que está em R para S e vice-versa. Os motores trifásicos com seis terminais podem ser ligados em duas tensões: 220/380 volts ou 440/760 volts. A ligação em triângulo é para a menor tensão e a em estrela, para a maior (figura 35). Enrolamento Imbricado Enrolamento imbricado é o que possui dois lados diferentes de bobinas em cada ra- nhura do estator. Por essa razão, deve ter um isolamento entre uma e outra bobina (figura 36). Neste tipo de enrolamento, todas as bobinas são iguais, ou seja, têm o mesmo número de espiras, o mesmo passo e o mesmo formato. A quantidade de bobinas é igual à quantidade de ranhuras do estator. Este tipo de enrolamento serve para qualquer tamanho de motor, devido à grande quantidade de bobinas, sempre igual ao nú- mero de ranhuras. Um motor trifásico montado com enrolamento imbricado chama-se trifásico imbricado. No enrolamento imbricado, o número de bobinas por polo e fase, ou por grupo, deve ser de 3, 4, 6, ou atémais bobinas nos motores de 6, 4 e 2 polos. Por isso, as liga- ções entre bobinas de um mesmo grupo são numerosas, tornando a tarefa de enrola- mento bastante trabalhosa. Este inconve- niente f ica atenuado, ao se enrolar as bobinas do mesmo grupo em formas iguais justapostas, sem cortar o fio (figura 37). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro17 Figura 34 - Ligação de motor trifásico de três terminais. Figura 36 - Enrolamento imbricado. Figura 35 - Ligação de motor trifásico de seis terminais. RST não é uma sigla, é só uma deno- minação dos fios fases para que sejam distri- buídos igualmente no momento em que a concessionária for fazer a ligação aos medi- dores das residências ou indústrias. Nestes motores, a indicação numérica dos terminais pode ser substituída por letras, assim: U, V, W, X, Y e Z para 1, 2, 3, 4, 5 e 6. Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro18 Passo dos canais O passo é igual ao número de canais, que são contados para a colocação dos lados das bobinas (primeiro e segundo lado) no es- tator. Na figura 38, temos, como exemplo, o passo 1:10: A fórmula para descobrir o passo dos ca- nais é a seguinte: Número de bobinas do motor É a quantidade de bobinas que temos em todo o motor, após completar o enrolamento, deixando-o pronto para ser executada a liga- ção à rede. Nesse tipo de enrolamento, o nú- mero de bobinas é igual ao número de canais do estator. A fórmula para verificar o número de bobinas do motor é a seguinte. Número de bobinas por fase Para saber qual o número de bobinas por fase, basta dividir a quantidade de bobi- nas do motor pelo número de fases. No caso do motor trifásico, o total são três. Por exemplo, como o número de bobi- nas do motor é igual ao número de canais do estator, temos 36 canais, dividido por 3 (36 ÷ 3 = 12). Então, temos 12 bobinas por fase. Observem a fórmula: Número de bobinas por polo ou grupo O número de bobinas por polo ou grupo é igual ao número de bobinas por fase, divi- dido pelo número de polos. Por exemplo, no caso anterior, o número de bobinas por fase é 12; se o motor for de 2 polos, o número de bo- binas por polo será 6; se for de 4 polos, 3. Ob- servem a fórmula: Figura 37 - Grupo de bobinas para enrolamento imbricado. Figura 38 - Exemplo de passo 1:10. BF = BM 3 Onde: BF: número de bobinas por fase BM: número de bobinas do motor BP = BF P Onde: BP: número de bobinas por polo BF: número de bobinas por fase P: número de polos PK = K P Onde: PK: número de passo dos canais K: número de canais P: número de polos BM = K Onde: BM: número de bobinas do motor K: número de canais Enrolamento Concêntrico O enrolamento concêntrico é aquele cujas bobinas de cada polo possuem o mesmo centro e diferentes passos. Nos motores trifásicos de enrolamento concêntrico, cada bobina preenche todo o canal, os quais possuem passos diferentes. Esta é a característica principal deste tipo de enrolamento (figuras 39A e B). Neste tipo de enrolamento, o número de grupos de bobinas por fase, após a conclusão do enrolamento, será igual à metade do nú- mero de polos do motor. Por exemplo, se o motor for de 4 polos, teremos dois grupos de bobinas por fase. Número de bobinas do motor Os lados das bobinas ocupam todo o canal, e a quantidade de bobinas do motor é igual à metade do número de canais. O nú- mero pode ser determinado pela seguinte fórmula: Número de bobinas por fase Para determinar o número de bobinas por fase, podemos usar a seguinte fórmula: Número de bobinas por polo ou grupo Como o número de grupos de bobinas por fase, neste tipo enrolamento, é igual à metade de número de polos, podemos fazer o cálculo através desta fórmula: Passo dos canais Como vimos, as bobinas que formam o enrolamento concêntrico têm o mesmo cen- Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro19 BM = K 2 Onde: BM: número de bobinas do motor K: número de canais BF = BM 3 Onde: BF: número de bobinas por fase BM: número de bobinas do motor BP = 2 x BF P Onde: BP: número de bobinas por polo BF: número de bobinas por fase P: número de polos Figuras 39A e B - Enrolamento concêntrico. tro. Portanto, tomando-se como base o passo da bobina menor, as demais serão sempre os dois canais seguintes. Por exem- plo, o passo da bobina 1 (o menor) é igual ao passo 10. Para os demais passos, temos: A fórmula para o passo é a seguinte Determinado o passo do canal, somando- se com 2, temos o número de passo. Veja: A seguir, daremos exemplos de aplica- ção destas fórmulas, mas informamos aos alunos que somente poderão fazer uso delas em último caso, pois, como já disse- mos, ao remover o enrolamento do motor, deverá “fazer uma cópia” do motor, ano- tando o número de passo, de espiras por bobina, a quantidade de bobinas, tipo de en- rolamento etc. Para facilitar ainda mais, pu- blicamos no Manual do Eletricista Enrolador uma tabela com dados de enrolamento de motores trifásicos de sistema imbricado. Enrolamento de um motor trifásico com 24 canais e 4 polos. Calcular: • Número do passo: PK = • Número de bobinas do motor: BM = • Número de bobinas por fase: BF = • Número de bobinas por polo: BP = Enrolamento de um motor com 48 ca- nais e 4 polos • Número de bobinas do motor: BM = • Número de bobinas por fase: BF = • Número de bobinas por polo: BP = • Número do passo: PK = 2 x BP = 2 x 4 = 8 Então: PK1 = 8 + 2 = 10 PK2 = 10 + 2 = 12 Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro20 PK = 2 x BP Onde: PK: número de passos dos canais BP: número de bobinas por polo Podemos dizer que este valor de passo é médio, pois, no caso de enrolamento imbri- cado, o passo pode ser encontrado com um canal a mais ou a menos, mas o aluno terá a oportunidade de aprender isto na prática. PK1 + 2 = ? PK2 + 2 = ? etc. K 24 P 4 K 24 2 2 BM 12 3 3 BF 4 P 4 K 48 2 2 BM 24 3 3 2 x BF 2 x 8 P 4 Passo da bobina 2: 10 + 2 = 12 Passo da bobina 3: 12 + 2 = 14 etc. Resolução das fórmulas - enrolamento imbricado Resolução das fórmulas - enrolamento concêntrico = = = = = 1 bobina por polo = = = = 24 bobinas = 8 bobinas por fase = 4 bobinas por polo = 4 bobinas por fase = 12 bobinas = 6 PK3 = 12 + 2 = 14 PK4 = 14 + 2 = 16 Enrolamento Coroa É um sistema de enrolamento em que todas as bobinas têm o mesmo passo (tama- nho), e cada lado das bobinas preenche total- mente um canal, sendo colocada uma após a outra, pulando um canal (figura 40). Passo dos canais O valor do passo no sistema de enrola- mento coroa deve ser um número par. Logo, se no cálculo o valor for ímpar ou fracionado, deve-se tomar como valor o número par mais próximo. A fórmula para o cálculo é a mesma do enrolamento imbricado. Número de bobinas do motor O número de bobinas é sempre a metade do número de canais do estator. Para o cálculo, é usada a mesma fórmula do enrolamento con- cêntrico. Número de bobinas por fase Como se trata de um motor trifásico, o número de fases é 3. Portanto, dividindo o nú- mero de bobinas do motor por 3, teremos o nú- mero de bobinas por fase. Veja o cálculo: Número de bobinas por polo ou grupo Este número é igual ao número de bobinas por fase, dividido pelo número de polos desse motor. Obseve o cálculo: Enrolamento coroa de um motor trifá- sico de 48 canais e 4 polos • Número do passo: • Número de bobinas do motor: • Número de bobinas por fase: • Número de bobinas por polo: Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro21 BF = BM 3 Onde: BF: número de bobinas por fase BM: número de bobinas do motor BP = BF P Onde:BP: número de bobinas por polo BF: número de bobinas por fase P: número de polos PK = K 48 P 4 BM = K 48 2 2 BF = BM 24 3 3 Figura 40 - Enrolamento coroa. BP = BF 8 P 4 Resolução das fórmulas - enrolamento coroa = = 12 = = 24 bobinas = = 8 bobinas por fase = = 2 bobinas por polo Agrupamento de Bobinas Nos enrolamentos coroa e imbricado, po- demos encontrar motores cujo número de bo- binas por polo ou grupo não é igual em todas as fases do motor. Quando isso acontece, de- vemos fazer a distribuição das bobinas o mais uniforme possível. Por exemplo, através da fórmula abaixo, calculando o número de bobinas por polo ou grupo, teremos o seguinte valor: Assim, na rebobinagem, devemos colocar: • Primeiro grupo: 1 bobina • Segundo grupo: 2 bobinas • Terceiro grupo: 1 bobina • Quarto grupo: 2 bobinas • Total: 6 bobinas por fase Ligação dos motores trifásicos A ligação de motores trifásicos, cujo número de grupos de bobinas por fase é igual ao número de polos do motor, deverá ser feita de tal forma que a corrente elétrica circule em sentido oposto entre os grupos consecutivos de mesma fase (figura 41). Quando o número de grupos de bobinas por fase é igual à metade do número de polos, as ligações deverão ser feitas de modo que a cor- rente elétrica tenha o mesmo sentido entre os grupos consecutivos de mesma fase (figura 42). Ligação em série e em paralelo Na ligação em série do grupo de bobinas, seguindo o que foi dito anteriormente, teremos uma entrada em cada fase e, obedecendo ao sentido da corrente, fechamos a saída de um grupo com a entrada do grupo seguinte, tendo, no último grupo da fase, a saída (figura 43). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro22 BP = BF 6 = 1, sobrando 2 bobinas P 4 Esta regra geralmente é aplicada em moto- res que têm os enrolamentos coroa ou imbricado. Esta regra geralmente é aplicada em motores com enrolamento concêntrico. Figura 41 -Grupo de quatro bobinas por fase – quatro polos. Figura 42 - Grupo de seis bobinas por fase – três polos. Figura 43 - Ligação em série. = A ligação em paralelo deste grupo, que normalmente é feita em motores de grande potência, faz-se de maneira que a corrente encontre vários caminhos para o circuito de cada fase percorrer. Isto acontece em todas as entradas de cada grupo, na entrada do primeiro grupo e em todas as saídas de cada grupo, na saída do último grupo (figu- ras 44A e B). Terminais de saída Os motores trifásicos são fabricados com 3, 6, 9 e 12 pontas de fios de saída, depen- dendo do local em que será usado e tensão de funcionamento. Os mais comuns são os de 6 e 12 fios. Ligação interna em triângulo ou em estrela Os motores trifásicos de 3 e 9 fios de saída podem ter a ligação interna em triângulo ou estrela. Neste caso, os símbolos ∆ (triân- gulo) e Υ (estrela) aparecerão no centro do es- quema abaixo (figura 45). Sentido de rotação dos motores De um modo geral, os motores elétri- cos são fabricados para girarem em ambos os sentidos, porém existem motores com ro- tação unidirecional (especiais). Pode-se inverter a rotação do motor trocando-se a ligação de dois terminais de ligação (figura 46). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro23 Figura 45 – Motor trifásico com ligação interna em triângulo. Figuras 44A e B – Dois grupos ligados em série e em paralelo com outros dois grupos. A rotação dos motores trifásicos está relacionada com os polos do motor, a saber: Motor Trifásico de Indução com liga- ção tipo Dahlander Este tipo de motor possui bobinas co- nectadas de maneira diferente do modo con- vencional. As ligações são feitas de tal forma que se obtêm, alternadamente, duas velocidades com um só enrolamento, sendo a velocidade maior (alta velocidade) o dobro da velocidade menor (baixa velocidade). A ligação Dahlander permite que, com dois grupos de bobinas, obtenham-se dois ou quatro polos; com quatro grupos de bobinas, quatro ou oito polos; e com seis grupos, seis ou doze polos (figuras 47A, B e C). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro24 Figura 46 - Invertendo a rotação. O sentido pode ser horário e anti-horá- rio, observando-se o motor pelo lado da ponta do eixo. Número de polos RPM – 60 hertz RPM – 50 hertz 2 3.600 3.000 4 1.800 1.500 6 1.200 1.000 8 900 750 10 720 600 Esta ligação é de grande utilidade em máquinas industriais, pois permite que se consigam velocidades diferentes com um número de engrenagens bem reduzido. O enrolamento desse motor trifásico com dupla polaridade é semelhante a outros enrolamentos de motores de corrente alter- nada assíncrono, exceto quanto ao modo das ligações. É uma máquina de pequena potência, que é alimentada pela rede elétrica monofá- sica (110 ou 220 volts). É o tipo de motor mais utilizado principalmente em aparelhos de eletrodomésticos como geladeiras, lava- doras, ar-condicionado, cortador de grama etc. Este motor é bem parecido com o motor trifásico, no que se refere à construção da car- caça, do estator e do rotor. Os componentes deste tipo de motor são os seguintes: Estator O estator se compõe de núcleos de cha- pas de aço silicioso com ranhuras, fixados na carcaça a qual é semelhante ao do motor tri- fásico. Os canais do estator dos motores mais modernos possuem profundidades di- ferentes, como será mostrado no Passo a Passo 3. Temos, no estator, dois tipos de enrola- mento: o principal (de serviço) e o auxiliar (ar- ranque de partida). Rotor Em geral, o rotor é do tipo curto-cir- cuito, semelhante ao do motor trifásico. Al- guns motores já possuem rotores de alumínio. Tampas e rolamentos Nas duas tampas do motor (e isso vale para todos os motores elétricos), temos os ro- lamentos que servem para manter o rotor em posição livre para girar. Os rolamentos são encaixados nas tampas sob pressão e bem centralizados, para evitar que o rotor toque no estator (fi- gura 48). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro25 Figura 48 - Tampas e rolamentos. Figuras 47A , B e C - Grupos de bobinas e suas polaridades. O enrolamento imbricado é o mais usual para a ligação Dahlander. Motor Monofásico Centrífugo-platinado (interruptor cen- trífugo) É um dispositivo que liga o bobinado de arranque de motor monofásico e também o desliga quando o motor atinge, aproxima- damente, ¾ de sua velocidade nominal. Ele é montado no interior do motor, e sua fun- ção é desligar o enrolamento auxiliar da rede quando o motor atinge a velocidade no- minal. O centrífugo-platinado é formado por duas partes, sendo uma fixa e outra girató- ria. A parte fixa é colocada no interior da tampa, o qual possui dois contatos (platina- dos) elétricos, cujo funcionamento se asse- melha ao de um interruptor unipolar comum (figura 49). A parte giratória (móvel) é colocada no eixo do rotor, do mesmo lado em que se en- contra a parte fixa. O princípio de funcionamento do centrí fugo-p lat inado é o seguinte: a parte móvel f ica local izada no eixo do r ot or ; e st a p os su i u m s up or te , d ua s molas e um carretel de material isolante (figura 50). Quando o motor está parado, as molas fazem com que as massas centrí- fugas empurrem o carretel sobre a parte fixa; isto provoca o fechamento dos con- tatos do enrolamento auxiliar. Com isso, o motor está em condição de arrancar (figura 51). Quando a velocidade do motor for, apro- ximadamente, ¾ da velocidade nominal, a força centrífuga desloca as massas centrífu- Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro26 Figura 49 - Parte fixa do centrífugo-platinado. Figura 50 - Centrífugo-platinado.Figura 51 - Rotor parado. gas. A ação destas massas arrasta o carretel e faz abrir os contatos do platinado (figura 52). Neste momento, o bobinado é interrom- pido e, ao desligar o motor, o dispositivo age de forma inversa, deixando o motor pronto para uma nova partida. Capacitor ou condensador O capacitor é outro componente do motor monofásico. Sua função é armazenar corrente elétrica para que seja utilizada no momento da partida do motor. Ele é ligado em série com o enrolamento auxiliar e com o conjunto centrí- fugo-platinado (figura 53). Os capacitores de arranque são fabrica- dos com diversos valores de capacitância, para poderem ser usados em circuitos de cor- rente alternada (CA), com tensões de 110 e 220 volts. Quando o motor funciona em velocidade nominal, o capacitor pode ser desligado, pois o motor em marcha não necessita de campo giratório.O desligamento é feito pelo interruptor automático. Se o capacitor estiver com defeito, deve ser substituído por outro de caracte- rísticas iguais ao original, para se mante- rem as condições de arranque do motor. Enrolamento O enrolamento dos motores monofási- cos, normalmente, é feito no sistema con- cêntrico, com as bobinas do enrolamento principal colocadas embaixo (no final dos canais) e as do enrolamento auxiliar, por cima das do enrolamento principal, com iso- lamento entre elas. No geral, o número de bobinas para enrolamento de motores monofásicos é de três bobinas por grupo (enrolamento princi- pal) e de duas bobinas por grupo (enrola- mento auxiliar). O f io é de cobre esmal tado AWG ( Am eric an Wi re Gauge , Escala Ameri- cana Normalizada, em português). Para o enrolamento auxiliar, o fio tem, normal- mente, secção menor que o do enrola- mento principal, no mínimo, três números de diferença para o número maior da Ta- bela de Fios (ver estaTabela no Manual do Eletricista Enrolador). Por exemplo, se o enrolamento principal for feito com fio número 19 (0,9116 mm), para o enro- lamento auxiliar, o fio deve ser o número 22 (0,6438). O passo das bobinas pode variar em função da quantidade de canais do estator e do número de polos do motor. Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro27 Figura 52 - Circuito do enrolamento auxiliar. Figura 53 - Capacitor na entrada do enrolamento auxiliar. Podemos encontrar motores com quantidades iguais de bobinas. Ligação dos grupos Nos motores monofásicos, as liga- ções são feitas de forma que a corrente tenha sentido oposto entre os grupos, tanto para o enrolamento principal como para o auxiliar. Do motor, saem seis terminais que devem ser ligados à rede elétrica, para que o motor funcione em uma tensão de 110 volts, ou em duas tensões, que é a mais comum, de 110 e 220 volts. Para a ligação em uma tensão, fecham- se todos os grupos de bobinas em série e ligam-se os seis terminais, conforme vemos na figura 54. Para a ligação em duas tensões, como dissemos, são seis os terminais de ligação à rede, sendo quatro do enrolamento principal e dois do auxiliar. Independentemente de ser de dois ou quatro polos, os terminais saem dos grupos de bobinas com a seguinte numeração: Observe nas figuras 55 e 56 os terminais de grupo de bobinas de um motor monofásico de quatro polos: Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro28 É muito importante se desfazer do en- rolamento velho e determinar corretamente os dados pedidos (diâmetro do fio e passo). A diferença entre os passos, como se trata de enrolamento concêntrico, é de dois nú- meros. Se determinarmos o passo da bo- bina menor, os seguintes serão dois números a mais, um do outro; caso seja o maior, dois números a menos. Por exemplo, encontrado o passo menor – 5 – os demais serão 7 e 9; caso seja encontrado o maior – 8 – teremos, para os menores, 6 e 4. Figura 54 - Ligação em 110 volts. Figura 55 -Terminais de grupo de bobinas de enrolamento principal. Figura 56 - Terminais de grupo de bobinas de enrolamento auxiliar. Enrolamentos Terminais Principal 2 e 4; 1 e 3 Auxiliar 5 e 6 As ligações à rede de 220 volts devem ser feitas conforme a figura 57. Nesta última parte, vamos conhecer o es- quema frontal, que representa todas as ranhu- ras, os canais do estator, as bobinas e suas ligações internas, os fechamentos e os termi- nais para a ligação à rede do motor elétrico. Mostraremos, também, desenhos que representam a posição relativa das bobinas e suas interligações, através de traços di- versificados - como linha cheia, grossa, fina, pontilhada – e de cores diferenciadas para representar os diversos passos das bobi- nas. Também mostraremos a colocação das bobinas nos canais do estator, os grupos de bobinas e seus tipos de enrolamento - prin- cipal e auxiliar – no motor monofásico. Esquema Frontal e Horizontal do Estator O estator pode ser representado de frente ou de forma retificada. Nesta última, o estator é apresentado como se tivesse sido cortado e estirado sobre um plano (fi- guras 58A e B). As bobinas, ou grupo de bobinas, são representadas por linhas cheias grossas ou faixas retas quando são representadas na horizontal, ou em forma de semicírculo em esquema frontais (figura 59). Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro29 Figura 57 - Ligação à rede: 4; 1 e 5; 2, 3 e 6 isolados. Figuras 58A e B - Estator frontal e retificado. Figura 59 - Representação de bobinas ou de grupo de bo- binas. Parte III – Leitura e Interpretação de Desenhos Esquemáticos Colocação das Bobinas Para a representação da colocação das bobinas nos canais, utilizamos traços coloridos e diferenciados, para representar os passos das bobinas e diferentes funções de enrola- mento (principal e auxiliar) – figuras 60 e 61. Observem nas figuras 62A e B a colo- cação das bobinas: O grupo de bobinas (linhas coloridas) pode ser representado também por faixas em forma de semicírculos, de cores diferenciadas também para o tipo de enrolamento (principal e auxiliar) – figura 63. No entanto, nas publicações e normas, a representação frontal do esquema de motores elétricos é como mostrada na figura 64. Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro30 Traços cheio para enrolamento principal Traco interrompido (tracejado) para enrolamento auxiliar. Bobina de passo 1:6 Bobina de passo 1:8 Bobina de passo 1:10 Bobina de passo 1:12 Figura 60 - Traços cheios e interrompidos para representar o tipo de enrolamento. Figura 61 - Linhas coloridas para representar os passos das bobinas. Figuras 62A e B – Bobinas no motor. Figura 63 - Grupo de bobinas em faixas, no formato de se- micírculo. Figura 64 – Representação frontal de um motor elétrico. Curso de Enrolamento de Motor Instituto Universal Brasileiro31 Veja se Aprendeu – Partes II e III 1) O número de canais contados para colocar os lados das bobinas chama-se ______________ 2) O enrolamento ______________ é o que possui dois lados de bobinas em cada lado do estator. 3) O enrolamento cujas bobinas têm passos diferentes e o mesmo centro chama-se ________________. 4) A quantidade de bobinas de um motor com 36 canais no estator e enrolamento concên- trico é igual a: a) ( ) 36 b) ( ) 18 c) ( ) 9 d) ( ) 4 5) Desenhe, nos canais do estator abaixo, a colocação de um grupo de bobinas de um motor monofásico, sendo 3 bobinas de passos 6, 8 e 10. Utilize uma cor para cada bobina. V e j a s e A p r e n d e u – P a r t e s I I e I I I R e s p o s t a s 1 ) p a s s o . 2 ) i m b r i c a d o 3 ) c o n c ê n t r i c o . 4 ) b ) ( x ) 1 8 5 )o u
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