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© 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Os motores elétricos de corrente alternada funcionam quando ligados à uma rede de tensão alternada; são monofásicos ou trifásicos se necessitam de tensão monofásica ou de tensão trifásica. Antes de estudarmos os aspectos práticos de motores CA faz-se necessário conhecer algumas características oriundas desses motores Motor Elétrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS O motor trifásico assíncrono é composto de duas partes principais: estator e rotor. O estator é formado por: Carcaça: é a estrutura de suporte e proteção do motor, de construção robusta e geralmente com aletas, que auxiliam na dissipação de calor; Núcleo de chapas: formadas geralmente de aço magnético tratado, constituem o circuito magnético do estator; © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Núcleo de chapas: formadas geralmente de aço magnético tratado, constituem o circuito magnético do estator; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Enrolamento: material empregado para a execução do enrolamento com maior freqüência é o cobre e, mais raramente, o alumínio. As bobinas são enroladas e, colocadas nos canais. Após a colocação de todas as bobinas, são realizadas as ligações internas entre elas ligados os fios que constituirão os terminais Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA O rotor, por sua vez, possui as seguintes partes: Eixo: transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor; Núcleo de chapas: constituem o circuito magnético do rotor e possuem as mesmas características das chapas do estator; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Bobina: o enrolamento do rotor geralmente é constituído de barras condutoras interligadas por anéis, denominado rotor do tipo gaiola de esquilo. O rotor também pode ser bobinado, tendo um conjunto de bobinas trifásicas a serem alimentadas através de escovas. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • CAMPO GIRANTE Uma característica dos sistemas trifásicos é a sua capacidade de produzir campos magnéticos girantes. Estes campos são definidos como sendo aqueles em que o vetor representativo da indução magnética resultante tem um comprimento fixo, mas roda com uma velocidade angular constante. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Considere-se três enrolamentos idênticos colocados no estator, de modo que a distribuição espacial entre eles seja de 120o. Ligados a uma alimentação trifásica com defasagens entre as tensões de 120o, cria-se um conjunto de correntes nos enrolamentos também defasadas de 120o.Cada uma destas correntes cria, por sua vez, um campo magnético no interior da máquina, que se concentra principalmente no entreferro. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Uma análise detalhada da superposição dos campos criados pelas três fases, através da soma fasorial dos três fluxos magnéticos, mostra que elas criam conjuntamente um campo resultante com uma amplitude constante, porém com uma distribuição espacial girante. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • Velocidade Assíncrona - O motor de indução opera normalmente, a uma velocidade constante (velocidade assíncrona), que varia ligeiramente de acordo com a carga mecânica no seu eixo. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • Velocidade Síncrona - Quando em uma maquina velocidade é diretamente proporcional a frequência da corrente de sua armadura, ou seja, o rotor junto com seu campo magnético criado gira na mesma velocidade ou sincronismo com o campo magnético girante produzido pela corrente de sua armadura, resultando em um conjugado constante. A velocidade síncrona do motor pode ser calculada segundo a equação: Ns=(120xf)/p Ns é a velocidade síncrona em rpm. f é a freqüência de operação do motor. p é o número de pólos do motor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • Escorregamento - A diferença entre a velocidade síncrona (velocidade do campo girante) e a velocidade assíncrona (velocidade de rotação do eixo do motor) é conhecida como escorregamento. Este, em geral, é expresso como um percentual da velocidade síncrona. O escorregamento varia com a carga aplicada ao motor: com o motor trabalhando em vazio, o escorregamento é próximo de zero, e à medida que a carga aumenta, o escorregamento também aumenta. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA O escorregamento também pode ser expresso em valores percentuais como mostra a equação. S= [(ns-n)/ns]x100 S é o valor percentual do escorregamento. ns é a velocidade síncrona do motor. n é a velocidade assíncrona do motor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • Escorregamento Um motor trifásico de indução de 4 pólos é alimentado com uma tensão de 220 V, 60 Hz e gira a 1720 rpm. Determine seu escorregamento. Um motor de indução trifásico está conectado a uma rede de 60 Hz e desenvolve uma velocidade de 1.650 rpm. Sabendo que sua velocidade síncrona é de 1.800 rpm, calcule: a) o escorregamento do motor; b) o número de pólos do motor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • RENDIMENTO O motor elétrico absorve energia elétrica e a transforma em energia mecânica disponível no eixo. O rendimento define a eficiência com que é feita essa transformação. Chamando de potência útil, a potência mecânica disponível no eixo, e potência de entrada, a potência elétrica que o motor retira da rede, o rendimento (n) será a relação entre as duas. n % = (P útil / P entrada) . 100 Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • RENDIMENTO Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA FATOR DE POTÊNCIA Um motor não consome apenas potência ativa (P) que é convertida em trabalho mecânico, mas consome também potência reativa (Q), necessária para a magnetização , que não produz trabalho. A potência aparente (S) é a soma das potências ativa e reativa. Define-se o fator de potência de um motor pela relação entre a sua potência ativa e a potência aparente. FP = cos ø = P/ S Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • Potência mecânica desenvolvida no eixo de um motor de indução. Seja ummotor elétrico de indução conectado a uma rede elétrica trifásica. Nestas condições, como já visto, surgirá um campo girante que no estator que fará com que sejam induzidas correntes no circuito do rotor. O rotor irá se movimentar e, assim, uma potência mecânica será disponível no eixo do motor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA A potência mecânica no eixo do motor pode ser calculada pela expressão seguinte: Sendo: I – corrente absorvida pelo estator do motor [A]; P – potência mecânica desenvolvida no eixo do motor cv ou HP; U – tensão da rede aplicada ao motor [V]; η - rendimento do motor; fp – fator de potência do motor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Caso o motor trabalhe nas suas condições normais de operação, diz-se que a potência mecânica desenvolvida em seu eixo é a nominal do motor. Exemplo: Determinar a corrente elétrica absorvida da rede elétrica por um motor ligado em 220V trifásico, potência de 7,5 CV, rendimento de 90% e fator de potência de 0,87. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Exercício: Calcule a potência, em cv e HP, dos motores de indução trifásicos com as seguintes características: a) U = 220 V, I = 20 A, η = 85% e fp = 0,8; b) U = 380 V, I = 15 A, η = 90% e fp = 0,92. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Conceitos: •Potência Nominal (Pn) ⇒ É a potência ativa, em KW, que o motor pode fornecer no eixo em regime contínuo, desde que o motor opere dentro das condições especificadas. •Tensão Nominal (Vn) ⇒ É o valor eficaz da tensão de linha para a qual o motor foi projetado para trabalhar. • Corrente Nominal (In) ⇒ É o valor eficaz da corrente de linha que o motor solicita quando trabalha com valores nominais de tensão, potência e freqüência. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • Frequência Nominal (Fn) ⇒ Freqüência de operação para a qual o motor foi projetado (em geral 60hz). •Fator de Potência (cosϕ) ⇒ fator de potência do motor •Rendimento ( η ) ⇒ É a relação da potência transmitida ao eixo e a potência entregue ao motor. •Velocidade (N) ⇒ Velocidade assíncrona do motor quando operando nas condições normais de tensão, corrente e freqüência. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Torque (T) ⇒ É a força de torção disponibilizada no eixo do motor. (Grandeza que mede o esforço necessario para girar o eixo) •Torque (Conjugado, Momento ou Binário) = Em nosso sistema de unidades é expresso em Kgf.m (Kilograma força metro) ou N.m (Newton-metro). Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA CONJUGADO X VELOCIDADE Na velocidade síncrona, o motor trifásico assíncrono tem conjugado igual a zero. Como existe o escorregamento, o motor sempre estará abaixo da velocidade síncrona. À medida que a carga aumenta, a rotação do motor cai gradativamente e o conjugado aumenta até um ponto de conjugado máximo que o motor é capaz de desenvolver. Se a carga continuar a aumentar, a velocidade do motor tende a cair bruscamente até o travamento do rotor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Conjugado nominal (Cn): conjugado desenvolvido pelo motor à potência, tensão e freqüência nominais; Conjugado com rotor bloqueado ou de partida (Cp): conjugado mínimo desenvolvido pelo motor bloqueado ou ao partir; Conjugado mínimo (Cmin): menor conjugado desenvolvido pelo motor ao acelerar desde a velocidade zero até a velocidade correspondente ao conjugado máximo; Conjugado máximo (Cmáx): maior conjugado desenvolvido pelo motor, sob tensão e freqüência nominais, sem perda brusca de velocidade. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA CATEGORIAS DE MOTORES Conforme as suas características de conjugado em relação à velocidade e corrente de partida, os motores trifásicos assíncronos são classificados em categorias, cada uma adequada a um tipo de carga. Estas categorias são definidas em norma, e são as seguintes: Categoria N - Conjugado de partida normal, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Constitui a maioria dos motores encontrados no mercado e presta-se ao acionamento de cargas normais, como bombas, máquinas operatrizes, ventiladores, etc. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA CATEGORIAS DE MOTORES Categoria H - Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Usado para cargas que exigem maior conjugado de partida. Categoria D - Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e alto escorregamento (mais de 5%). Usado em prensas excêntricas e máquinas semelhantes, nas quais a carga apresenta picos periódicos, e também em elevadores e cargas que necessitam de conjugados muito altos e corrente de partida limitada. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA CATEGORIAS DE MOTORES Categoria NY - Motores semelhantes aos da categoria N, porém previstos para partida estrela- triângulo. Categoria HY - Motores semelhantes aos da categoria H, porém previstos para partida estrela- triângulo. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Universal O motor elétrico universal é um motor que permite ligação, tanto na corrente contínua como na corrente alternada, pois o seu rotor bem como seu estator são formados por chapas de ferrosilício, que reduzem ao mínimo os efeitos caloríficos originados pelas correntes induzidas nas massas metálicas, quando sob a ação de um campo magnético variável. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Nas ranhuras do estator são alojadas as bobinas de campo (geralmente duas), necessárias para a formação do campo indutor. Nas ranhuras do rotor são enroladas diretamente as bobinas induzidas, cujas pontas terminais são ligadas devidamente nas lâminas que formam o coletor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA SÍNCRONOS Funcionam com velocidade fixa, independente da carga acoplada. Nos motores síncronos, a rotação é diretamente proporcional à freqüência da rede. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA ASSÍNCRONOS Motores de indução funcionam com velocidade constante, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada. A principal característica dos motores de indução é que somente o enrolamento do estator está ligado à rede de alimentação. O rotornão é alimentado externamente e as correntes que circulam nele são "induzidas" pelo campo eletromagnético do estator. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA O rotor dos motores de indução podem ser de dois tipos: rotor-bobinado que possui um enrolamento curto circuitado semelhante ao enrolamento do estator e rotor gaiola (gaiola de esquilo) formado por um conjunto de barras não isoladas interligadas por anéis em curto circuito. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Monofásico de Anel em Curto O motor monofásico de anel em curto é um motor de indução de rotor tipo gaiola de esquilo e seu estator é de pólos salientes com cavidades, onde são colocados anéis de cobre ou latão, que abraçam pouco menos da metade de cada pólo. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA É criado pelos anéis, um fluxo, devido as correntes induzidas produzida pelo fluxo variável, defasado em atraso do fluxo originado pelas bobinas dos pólos indutores, surgindo com a resultante, um campo giratório. O rotor dentro dele é forçado a girar no mesmo sentido devido ao campo produzido pelas correntes induzidas nas barras alojadas nas ranhuras do rotor. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Também chamado de motor de pólo sombreado são construídos para tensões de 110V e 220V, 50 ou 60 Hz, 25W a 120W e normalmente para 2 - 4 e 6 pólos para velocidades de 900 a 2800 R.P.M. em 50 Hz e 1000 a 3400 R.P.M. para 60 Hz. tem velocidade constante não admite regulagem e nem reversibilidade. A aplicação desses motores se faz em pequenas máquinas tais como: toca-discos, relógios, servo- mecanismos, etc; porque é um motor de baixo conjugado de partida e baixo rendimento. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Monofásico de Fase Auxiliar O motor de fase auxiliar é um motor de indução constituído de um rotor tipo gaiola de esquilo e um estator formado por coroas de chapas isoladas de ferro-silício, com ranhuras na parte interna, fixadas numa carcaça. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Os motores monofásicos de indução sem dispositivos de partida, não tem arranque próprio, por não produzir campo rotativo, daí a necessidade, de se utilizar a fase auxiliar com características diferentes do principal, para que os campos magnéticos defasados entre si, produzam uma resultante rotativa, que por indução movimente o rotor tipo gaiola colocado dentro dele. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Geralmente é usado o enrolamento auxiliar somente para o arranque, depois, por intermédio de um interruptor comandado por um dispositivo centrífugo o auxiliar é desligado, permanecendo o campo rotativo pela ação do sentido de rotação do rotor e pela componente de campo criada pelas correntes induzidas nas barras do tipo gaiola (rotor em curto). Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Trifásico Assíncrono O motor trifásico se compõe de um estator com ranhuras no seu interior, onde são alojadas várias bobinas perfeitamente isoladas da massa estatórica e entre si, devidamente distribuídas e ligadas formando três circuitos distintos e simétricos chamados fases. Estas fases deverão estar ligadas em triângulo (Δ) ou estrela (Υ) a uma rede trifásica para que suas bobinas produzam um campo resultante giratório de valor invariável. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Pode-se enunciar o seguinte princípio de funcionamento: três enrolamentos idênticos A, B e C simetricamente colocados com os respectivos eixos a 120º entre si, percorridos por três correntes alternadas de igual freqüência e valor eficaz, mas defasadas uma da outra de 120º elétricos ou de 1/3 de período, produzem um campo magnético rotativo φ R com amplitude constante, igual a 1,5 vezes o valor máximo de cada um dos três campos componentes φA, φB e φC. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Os motores de indução, gaiola ou rotor bobinado, apresentam as seguintes vantagens: São simples, robustos, de arranque próprio e bom rendimento. O tipo gaiola de esquilo deve ser utilizado em todos os locais onde haja perigo de explosão, visto não produzir faíscas, pois não contém contatos deslizantes (coletor, escovas, etc.). Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA O tipo com rotor bobinado é empregado quando há necessidade de arranque e paradas freqüentes (serviço intermitente) que exige maior conjugado inicial. Além disso, com reostatos se tem velocidade regulável. O motor com rotor bobinado é usado quando se necessita arrancar com carga e ainda quando se precisa variar a velocidade, como no caso das gruas, elevadores, etc. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Como desvantagens dos motores assíncronos citamos: o fator de potência não igual a unidade, sendo baixo nos motores de pequena potência, salvo no caso de serem bem construídos. O tipo gaiola de esquilo apresenta um baixo conjugado inicial, exceto nos de gaiolas especiais, e sua velocidade não pode ser regulada por meios comuns. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • PLACAS DE IDENTIFICAÇÃO • Os motores elétricos possuem uma placa identificadora que contém informações que determinam as características normais e de desempenho dos motores, colocada pelo fabricante, que deve ser fixada em local bem visível.Para instalar adequadamente um motor, é necessário que o responsável pelo trabalho saiba interpretar os dados de placa. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • - nome e dados do fabricante e do tipo de motor; • - modelo; • - potência (cv, HP, kW); • - número de fases ; • - tensões nominais (V); • - freqüência nominal (Hz); • - categoria (CAT); Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA • - correntes nominais (A); • - velocidade nominal (rpm); • - fator de serviço (FS); • - classe de isolamento (ISOL., INS.); • - regime de serviço (REG); • - grau de proteção (PROTEÇÃO IP); • - ligações Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA TEMPERATURA E CLASSE DE ISOLAMENTO A classe de isolamento representa o limite de temperatura suportável pelo material isolante empregado naconstrução do motor. As classes normatizadas são: Classe A- 105o Classe E- 120º Classe B- 130º Classe F- 155º Classe H- 180o Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO É o grau de regularidade da carga a que o motor elétrico é submetido. Os motores normais são projetados para regime contínuo (S1), no qual a carga é constante. A indicação do regime do motor deve ser definida na hora do projeto da máquina ou aplicação a ele indicada. Os regimes padronizados são os seguintes: S1 - Regime contínuo - funcionamento com carga constante de duração suficiente para que se alcance o equilíbrio térmico; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S2 - Regime de tempo limitado - funcionamento com carga constante, durante um certo tempo, inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico, seguido por um período de repouso de duração suficiente para restabelecer a igualdade de temperatura com o meio; Exemplificar e inserir gráficos Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S3 - Regime intermitente periódico - seqüências de ciclos idênticos, cada qual incluindo um período de funcionamento, a carga constante e um período de repouso. Esses períodos deverão ser muito curtos para que se atinja o equilíbrio térmico durante um ciclo de regime e no qual a corrente de partida não afeta de modo significativo a elevação de temperatura; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S4 - Regime intermitente periódico com partidas - seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, um período de funcionamento a carga constante e um período de repouso, insuficiente para a obtenção do equilíbrio térmico; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S5 - Regime intermitente periódico com frenagem elétrica - seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, um período de funcionamento a carga constante, um período de frenagem elétrica e um período de repouso, insuficiente para a obtenção do equilíbrio térmico; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S6 - Regime de funcionamento contínuo com carga intermitente - seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de funcionamento a carga constante e um período de funcionamento em vazio, não existindo período de repouso; S7 - Regime de funcionamento contínuo com frenagem elétrica - seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, um período de funcionamento a carga constante e um período de frenagem elétrica, não existindo período de repouso; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S8 - Regime de funcionamento contínuo com mudança periódica na relação carga/velocidade de rotação - seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual constituído por um período de partida e por um período de funcionamento, carga constante, seguido de períodos de funcionamento com outros tipos de cargas e velocidades, sem período de repouso; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA REGIME DE SERVIÇO S9 - Regime com variação não periódica de carga e velocidade - variações não-periódicas de carga e velocidade, inclusive com sobrecargas; S10 - Regime com cargas constantes distintas - regime com cargas distintas, mantidas durante tempo suficiente para o equilíbrio térmico. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA FATOR DE SERVIÇO O fator de serviço indica a carga permissível que pode ser aplicada ao motor continuamente, sob condições específicas. É uma reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis. A potência que pode ser obtida do motor é a potência nominal (indicada na placa) multiplicada pelo fator de serviço. Por exemplo, um motor de potência de 5kW e com fator de serviço de 1.1 pode trabalhar continuamente com 5,5kW. Um fator de serviço de 1.0 significa que o motor não possui reserva de potência. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA FATOR DE SERVIÇO O fator de serviço não deve ser confundido com a sobrecarga momentânea do motor, a qual vale por curtos períodos de tempo. Uma indicação típica de sobrecarga é 60% da potência nominal por 15 segundos. Mesmo motores com fator de serviço 1.0 possuem uma determinada capacidade de sobrecarga por tempo limitado. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA GRAU DE PROTEÇÃO O grau de proteção é um código padronizado - formados por dois algarismos - que define o tipo de proteção do motor contra a penetração de água e de objetos estranhos. O primeiro algarismo indica o grau de proteção do motor contra a penetração de corpos estranhos e contato acidental: 0 - sem proteção; 1 - corpos estranhos de dimensões maiores que 50mm; 2 - corpos estranhos de dimensões maiores que 12mm; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA GRAU DE PROTEÇÃO 3 - corpos estranhos de dimensões maiores que 2,5mm; 4 - corpos estranhos de dimensões maiores que 1mm; 5 - acúmulo de poeiras prejudiciais ao motor; 6 - totalmente protegido contra o acúmulo de poeira;. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA GRAU DE PROTEÇÃO O segundo algarismo indica o grau de proteção contra penetração de água no interior do motor: 0 - sem proteção; 1 - pingos de água na vertical; 2 - pingos de água de até 15o de inclinação; 3 - água de chuva até a inclinação de 60o; 4 - respingos de todas as direções; Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA GRAU DE PROTEÇÃO 5 - jatos de água de todas as direções; 6 - água de vagalhões; 7 - imersão temporária; 8 - imersão permanente. Por exemplo: um motor com grau de proteção IP55 possui proteção contra acúmulo de poeiras nocivas e jatos de água de todas as direções. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA TIPOS DE FECHAMENTOS A grande maioria dos motores são fornecidos com terminais dos enrolamentos religáveis, de modo a poderem funcionar em redes de pelo menos duas tensões diferentes. Os principais tipos de ligações de motores para funcionar em mais de uma tensão são: •Ligação Estrela – Triângulo •Ligação Série – Paralela •Ligação em Tripla tensão nominal: (Duplo triângulo para 220V), (Dupla estrela para 380V) (Ligação Triângulo para 440V). Motor Eletrico CA© 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Os terminais são numerados como a seguir: Estrela - Triângulo - Segunda tensão √3 vezes maior que a primeira; - Tensões: 220/380 V, 380/660 V, 440/760 V - Cabos: 6 ( seis ) Série - Paralela - Cada fase é dividida em 2 partes; - Segunda tensão é o dobro da primeira; - Tensões: 220/440 V e 230/460 V - Cabos: 9 ( nove ) Tripla Tensão Nominal - Tensões: 220/380/440/760 V - Cabos: 12 ( doze ) Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação Estrela – Triângulo Cada bobina do motor trifásico deve receber 220V em funcionamento normal, exceto se for motor especial para alta tensão. • O motor de 6 terminais pode ser ligado em 220V ou em 380V; • O motor, de 12 terminais pode ser ligado em 220V, 380V, 440V, ou 760V. A tensão com que se pode alimentar o motor depende da forma como são associadas suas bobinas. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Tal ligação pode ser estrela (ou y) ou triângulo (ou Δ) sendo que em triângulo as bobinas recebem a tensão existente entre fases e em estrela as bobinas recebem tal tensão dividida por √3. As bobinas do motor de 6 terminais podem ser associadas em triângulo (para funcionar em 220V) ou em estrela (para funcionar em 380V ou para partir em 220V). Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Ligação em Triangulo Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Ligação em Estrela Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação Serie-Paralela A ligação chamada de (estrela – dupla estrela) exige nove terminais no motor e a tensão nominal (dupla) mais comum é 440/220V ou 760/380V, sendo a ligação em 760V apenas usada para a partida na ligação série. A ligação chamada de (triângulo - duplo triângulo) exige doze terminais do motor e a tensão nominal dupla mais comum é 440/220V sendo a ligação em 440V usada apenas na partida em série. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA Ligação em Estrela-Dupla Estrela Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •As bobinas do motor de 12 terminais podem ser ligadas de diversas formas diferentes: •triângulo paralelo (220V) •estrela paralelo (380V) •triângulo série (440V) •estrela série (760V) Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação em Tripla Tensão Nominal Este tipo de ligação exige doze terminais a numeração normal dos terminais e o esquema de ligação para as três tensões nominais. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação em Tripla Tensão Nominal Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação para motor Dahlander É um motor com enrolamento especial que pode receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de pólos, proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com relação 1:2. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação para motor Dahlander Motor Eletrico CA Menor velocidade Maior Velocidade © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Ligação para motor Dahlander Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 1. Calcule a R.P.M. de um motor síncrono de 2 pólos ligado a uma rede de 220 volts e 60 Hz. 2. Calcule a freqüência de um motor de 1.500 R.P.M. e 4 pólos. 3. Calcule o número de pólos de um motor síncrono, de 1.000 R.P.M. e 50 Hz. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 4. Qual o escorregamento de um motor trifásico C.A. 220V/60Hz de 2 pólos trabalhando com uma velocidade de 3.480 R.P.M.? 5. Considere um motor de 6 HP de potência mecânica, operando a plena carga, com rendimento de 0,8, e fator de potência 0,7. A potência elétrica ativa solicitada por esse motor, em Watts, é Dado: 1 HP = 746 W Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 6. Dado um motor de Indução de 5 CV (1 CV = 736 W), 380 V, f = 60 Hz, p = 3, rendimento = 80% f.p = 0,85 e escorregamento (s) de 3%. Calcule: a) Qual a rotação síncrona (n) em rpm? b) Qual a rotação real com escorregamento? c) Qual a corrente nominal de linha? Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 7. Considere um motor de indução de 7,5 CV, 380V, ns = 1800 rpm, rendimento = 90% f.p = 0,92 e s =2,6%. Calcule: a) Dado que a corrente de partida é de 7 vezes a nominal, qual é o valor desta corrente? b) Qual a rotação nominal? c) Qual é o escorregamento (rpm)? Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 8. Uma bomba centrífuga tem velocidade de 1.100 rpm, admitida uma variação de ± 10% . Qual o número de pólos mais adequado para o motor que aciona esta bomba, sabendo que o acoplamento é direto e a rede de alimentação tem freqüência de 60 Hz. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 9. Um motor de indução funciona num ambiente adverso, devendo ser lavado diariamente com jatos de água de mangueira. Selecionar, dentre os índices de proteção listados a seguir, qual o mais adequado para este caso: IP12, IP22, IP23, IP44, IP45, IP55. Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 10. Um motor de indução trifásico de 20 cv está operando a plena carga, com rendimento igual a 90% e fator de potência igual a 0,86. Determinar sua corrente para as tensões de 220, 380 e 440 V. Se o motor da questão anterior apresenta um fator de serviço igual a 1,15, qual seria a máxima potência por ele desenvolvida? Neste caso, qual seria a corrente estimada para cada uma das tensões especificadas? Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA •Exercícios 11. Considerando a relação Ip/In = 8,3 para o motor do Exercício no 4, qual seria a corrente de partida para cada uma das tensões especificadas? Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA 12. A tabela abaixo mostra os dados de um motor de indução trifásico de 25 cv, 6 pontas, tensões de ligação 220-380 V, ligado a rede de 220/127 V, 60 Hz. Pergunta-se: (a) qual a corrente que este motor solicitaà rede quando estiver operando a 50% da plena carga? (b) a qual categoria (CAT) pertence este motor? a utilização de uma chave Y- para a partida deste motor? Motor Eletrico CA © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – MAQUINAS ELÉTRICA – UNESA Motor Elétrico CA 13. A ao lado mostra a placa de um motor monofásico parcialmente preenchida. Se a rede elétrica local é de 380/220 V, 60 Hz, pede-se: (a) determinar o rendimento a plena carga; (b) determinar a corrente de partida; (c) esquematizar a ligação a ser feita caso seja necessário inverter o sentido de rotação do motor. Motor Eletrico CA
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