INTRODUÇÃO À MÁQUINA DE INDUÇÃO

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Curso de Engenharia Elétrica 
Conversão Eletromecânica – ENGV14 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO À MÁQUINA DE INDUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Vitória da Conquista – BA, 09 de Agosto de 2018 
 Discentes: Ayala Sousa Lima Santos 
Douglas Almeida Palmeira 
 Hugo Viana Aguiar Santos 
 
 
INTRODUÇÃO À MAQUINA DE INDUÇÃO 
 
 
 
Trabalho apresentado durante a disciplina de 
Conversão Eletromecânica do curso de Engenharia 
Elétrica no Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia da Bahia (IFBA), campus Vitória da 
Conquista, como método de avaliação da III unidade, 
sob a orientação do professor Msc. Leonardo Souza 
Caires. 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
Este trabalho trata-se sobre máquinas de indução, ou seja, máquinas assíncronas, que 
são utilizadas em determinadas circunstâncias, satisfazendo a necessidade que surge no dia a 
dia. O motor de indução é o tipo mais popular de motor CA devido à sua simplicidade e 
facilidade de operação. Um motor de indução não tem um circuito de campo separado. Em vez 
disso, ele depende da ação de transformador para induzir tensões e correntes no seu circuito de 
campo. De fato, um motor de indução é basicamente um transformador rotativo. Seu circuito 
equivalente é similar ao de um transformador, exceto pelos efeitos da velocidade variável. Há 
dois tipos de rotores para motor de indução: rotor de gaiola de esquilo e rotor bobinado. Os 
rotores de gaiola de esquilo consistem em uma série de barras paralelas em torno de todo o 
rotor, que estão em curto-circuito em ambas as extremidades. Os rotores bobinados apresentam 
enrolamentos trifásicos completos, tendo suas fases trazidas para fora do rotor por meio de anéis 
deslizantes e escovas. Os rotores bobinados são mais caros e requerem mais manutenção do 
que os rotores de gaiola de esquilo. Por essa razão, eles são usados muito raramente (exceto 
ocasionalmente nos geradores de indução). 
Palavras-Chave: motores de indução, rotor de gaiola, rotor bobinado, assíncrona. 
 
 
 
Lista de Figuras 
Figura 1: Rotor Bobinado. ....................................................................................................................... 8 
Figura 2: Rotor gaiola de esquilo. ........................................................................................................... 9 
Figura 3: Estator de motor de indução. .................................................................................................. 9 
Figura 4: Vista explodida de um motor de indução .............................................................................. 10 
Figura 5: Motor trifásico do tipo gaiola de esquilo ............................................................................... 11 
Figura 6: Tabela de letras de código NEMA, indicando os quilovolts-ampères por HP do valor 
nominal de partida de um motor. Cada código de letra estende-se até, mas não inclui, o limite inferior 
da classe superior seguinte. (Reproduzido com permissão de Motors and Generators, Publi- cação 
NEMA MG-1, direito autoral 1987 da NEMA.) ................................................................................... 13 
Figura 7: Um circuito de partida Y-Δ para motor de indução. .............................................................. 13 
Figura 8: Um circuito de partida com autotransformador para motor de indução. ............................... 13 
Figura 9: Um típico circuito de partida para motor de indução ligado à linha. ..................................... 13 
Figura 10: Componentes típicos encontrados nos circuitos de corrente de um motor de indução. ....... 13 
Figura 11: Efeitos da carga na velocidade, torque desenvolvido e corrente no rotor............................ 13 
Figura 12: Relações fasoriais aproximadas para motores e geradores de indução. ............................... 13 
Figura 13: Motor de indução aplicado como Bomba d´água. ............................................................... 13 
Figura 14: Motor de indução utilizado em transportadora ..................................................................... 14 
Figura 15: Prensa Hidráulica. ................................................................................................................ 14 
Figura 16: Diagrama de aplicações. ...................................................................................................... 15 
 
 
Sumário 
1. Introdução ....................................................................................................................................... 6 
2. Desenvolvimento ............................................................................................................................. 7 
2.1. Conceitos básicos do motor de indução .................................................................................. 7 
2.2. Construção do motor de indução ............................................................................................. 8 
2.3. Princípios de funcionamento ................................................................................................. 10 
2.3.1. Campo Magnético Girante ............................................................................................ 10 
2.3.2. O conceito de escorregamento do rotor ......................................................................... 12 
2.3.3. A frequência elétrica no rotor ........................................................................................ 12 
2.4. Partida de motores de indução .............................................................................................. 13 
2.5. Características operacionais de um motor de indução .......................................................... 13 
2.6. Controle de velocidade de motores de indução ..................................................................... 13 
2.7. Gerador de indução ............................................................................................................... 13 
2.8. Ensaios .................................................................................................................................. 13 
2.9. Classificação comercial e aplicações dos motores .................................................................... 13 
3. Conclusão ...................................................................................................................................... 16 
REFERENCIAS .................................................................................................................................... 17 
 
 
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1. Introdução 
Motores elétricos transformam energia elétrica em energia mecânica, e são amplamente 
usados em diversas aplicações, desde aquelas que exigem elevada potência, como grandes 
motores de industrias, até mesmo em residências atuando em portões de garagem e 
eletrodomésticos. 
A ampla utilização dos motores CA se deve ao fato do nosso sistema de energia atualmente 
ser gerado em CA, atrelado com o desenvolvimento de novas tecnologias de controle, como o 
desenvolvimento de inversores de frequência, que permitem o controle da velocidade de 
motores CA, 
Motores elétricos são bastante aplicados em processos industriais, como consequência disso 
aproximadamente 70 a 80% da energia elétrica consumida pelas industrias são utilizadas por 
motores elétricos. Motores de indução ou motores assíncronos são um dos mais utilizados, com 
destaque ao motor do tipo gaiola de esquilo, que é o mais utilizado atualmente. 
Segundo Chapman (2013, p.394), o motor de indução é o tipo mais popular de motor CA 
devido à sua simplicidade e facilidade de operação. Isso mostra a importância deconhecer a 
estrutura e o funcionamento de motores de indução para qualquer engenheiro da área da elétrica, 
para que seja possível aplica-los na prática além de saber como prestar manutenção nos 
mesmos. 
 
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2. Desenvolvimento 
2.1. Conceitos básicos do motor de indução 
Dentre as máquinas elétricas rotativas, as máquinas assíncronas ou de indução são 
aquelas que apresentam a construção mais simples e robusta. Esse fato, aliado à produção 
altamente seriada de motores padronizados, tornou a máquina de indução uma comodidade 
cujo custo é muito reduzido quando comparado com outros tipos de motores, justificando 
assim a sua utilização tão intensiva nos acionamentos em geral, principalmente industriais. 
Como as demais máquinas elétricas, a de indução pode operar indistintamente nos modos 
gerador ou motor, no entanto, é muito mais comum este último, no modo motor. O motor 
de indução, têm sua maior importância em aplicações industriais. 
O funcionamento dos motores de indução é basicamente o mesmo dos enrolamentos 
amortecedores dos motores síncronos. Motor assíncrono de Indução é um motor elétrico de 
corrente trifásica, bifásica, ou monofásica, cujo rotor está excitado pelo estator e a 
velocidade de rotação não é proporcional à frequência da sua alimentação (a velocidade do 
rotor é menor que a do campo girante, devido ao escorregamento). 
Afirma Pavan (2007,p.37),que uma característica que distingue os motores de indução 
é que eles são máquinas com excitação única. Embora tais máquinas sejam equipadas tanto 
com um enrolamento de campo como com um enrolamento de armadura, em condições 
normais de utilização a fonte de energia é conectada a um único enrolamento, o enrolamento 
de campo. As correntes circulam no enrolamento de armadura por indução, o que cria uma 
distribuição ampère-condutor que interage com a distribuição de campo para produzir um 
torque líquido unidirecional. A frequência da corrente induzida no condutor é ditada pela 
velocidade do rotor e a frequência da corrente de armadura é tal que dá uma distribuição 
ampère-condutor resultante que é estacionária em relação a distribuição do campo. Como 
resultado, a máquina de indução com excitação única é capaz de produzir torque a qualquer 
velocidade abaixo da velocidade síncrona. Por essa razão, a máquina de indução é 
classificada como uma máquina assíncrona. 
A classificação entre diferentes tipos de motores assíncronos depende da tensão 
da corrente alternada que é utilizada, e são classificados como o motor assíncrono trifásico, 
este tipo de motor usa corrente de 400 volts, e o motor assíncrono monofásico, este tipo de 
motor usa corrente de 230 volts. 
 
 
8 
 
2.2. Construção do motor de indução 
O motor de indução, também chamado de motor assimétrico, é composto basicamente 
por dois componentes, o rotor e o estator, sendo que existem dois tipos diferentes de rotor, 
o rotor em curto-circuito ou gaiola de esquilo e o rotor bobinado. 
O rotor do tipo bobinado é construído em forma de enrolamentos, geralmente feito de 
fios de cobre, de forma semelhante ao estator, e na maioria dos casos são construídos para 
ligações trifásicas. Os três terminais do enrolamento são conectados aos anéis deslizantes 
presentes no eixo do rotor e estes anéis são ligados a escovas de forma a se obter acesso 
externo a corrente que circula pelo rotor, esse tipo de construção permite que sejam 
realizadas leituras dessas correntes além de dar a possibilidade de inserir resistências extras 
ao circuito do rotor e assim modificar a curva torque versus velocidade do motor. Este tipo 
de motor tem um maior custo de produção que o de gaiola de esquilo além de sofrer muito 
desgaste na parte das escovas e dos anéis deslizantes, por isso esse tipo de motor é pouco 
usado atualmente, tem aplicação apenas em situações específicas onde é necessário maior 
torque e controle de velocidade. 
 
Figura 1: Rotor Bobinado. 
O rotor do tipo gaiola de esquilo é construído com barras condutoras encaixadas em 
ranhuras presentes na base do rotor que são curto-circuitadas nas suas extremidades com 
anéis condutores. Maquinas indutivas com rotor do tipo gaiola de esquilo tem sua 
construção de forma extremamente simples e robusta, por esses motivos este tipo de motor 
é o mais utilizado atualmente para diversas aplicações. 
 
 
9 
 
 
[A parte do estator é formada por bobinas enroladas em ranhuras acopladas na carcaça do motor 
e dessas bobinas são retirados terminais para alimentação CA, podendo ser monofásica ou 
trifásica. 
Além desses componentes, motores de indução também são compostos pela carcaça, 
tampas, ventilador caixa de ligação, rolamento, placa de identificação, defletora e etc. 
(Figura 5) 
Figura 3: Estator de motor de indução. 
Figura 2: Rotor gaiola de esquilo. 
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2.3. Princípios de funcionamento 
2.3.1. Campo Magnético Girante 
A Figura 1 mostra um motor de indução de rotor do tipo gaiola de esquilo. Um 
conjunto trifásico de tensões foi aplicado ao estator resultando em um conjunto trifásico 
de correntes circulando no estator. Essas correntes produzem um campo magnético BS, 
que está girando em sentido anti-horário. A velocidade de rotação do campo magnético 
é dada por: 
𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 =
120𝑓𝑠𝑒
𝑃
 (1) 
em que fse é a frequência do sistema aplicada ao estator em hertz, e P é o número de 
pólos da máquina. Esse campo magnético girante BS passa pelas barras do rotor e induz 
uma tensão nelas. 
 
 
Figura 4: Vista explodida de um motor de indução 
11 
 
 
De acordo com Chapman (2006, p.312) 
 
É o movimento relativo do rotor em relação ao campo magnético do 
estator que produz uma tensão induzida em uma barra do rotor. A 
velocidade das barras superiores do rotor em relação ao campo 
magnético é para a direita, desse modo, a tensão induzida nas barras 
superiores é para fora da página, ao passo que a tensão induzida nas 
barras inferiores é para dentro da página. Isso resulta em um fluxo de 
corrente para fora das barras superiores e para dentro das barras 
inferiores. Entretanto, como a estrutura do rotor é indutiva, a corrente 
de pico do rotor está atrasada em relação à tensão de pico do rotor). 
 
 O fluxo de corrente do rotor produz um campo magnético de rotor Br. Finalmente, como o 
conjugado induzido na máquina é dado por: 
𝜏𝑖𝑛𝑑 = 𝑘𝑩𝑅 × 𝑩𝑆 (2) 
o conjugado resultante é anti-horário. Como o conjugado induzido do rotor é anti-horário, 
o rotor acelera nesse sentido. “Há um limite superior finito para a velocidade do motor, se 
o rotor do motor de indução estivesse girando na velocidade síncrona não haveria tensão 
induzida” (Kosow, 2008, p.302). Para isso funcionar, o rotor não pode girar com a mesma 
velocidade do campo magnético gerado pelo estator, pois as barras estariam paradas em 
relação ao campo magnético e assim não haveria tensão induzida, logo não haveria corrente 
nem campo magnético no rotor, assim o torque induzido seria zero e o motor não manteria 
Figura 5: Motor trifásico do tipo gaiola de esquilo 
12 
 
velocidade, assim a velocidade do rotor nunca pode estar em sincronia com a velocidade do 
campo magnético, por isso o nome de motor assimétrico. Portanto, um motor de indução 
pode ganhar velocidade até próximo da velocidade síncrona, sem nunca alcançá-la 
exatamente. Observe que, em funcionamento normal, ambos os campos magnéticos do rotor 
e do estator BR e BS giram juntos na velocidade síncrona, ao passo que o próprio rotor gira 
a uma velocidade menor. 
 
2.3.2. O conceito de escorregamento do rotor 
Essa diferença de velocidade do rotor com relação ao campo magnético pode ser 
chamada de velocidadede “escorregamento” ou também chamada de velocidade 
síncrona. Vamos supor que o rotor esteja girando na velocidade constante de n rpm no 
mesmo sentido que o campo girante do estator. Seja ns rpm a velocidade síncrona do 
campo de estator, dada pela equação abaixo. A diferença entre a velocidade síncrona e 
a do rotor é normalmente referida como o escorregamento do rotor. Neste caso, o 
escorregamento do rotor é ns - nm, medido em rotações por minuto (rpm). O 
escorregamento é expresso em geral como uma fração da velocidade síncrona como: 
𝑛𝑒𝑠𝑐 = 𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 − 𝑛𝑚 (3) 
em que 𝑛𝑒𝑠𝑐 = velocidade de escorregamento da máquina 
 𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 = velocidade dos campos magnéticos 
 𝑛𝑚 = velocidade mecânica do eixo do motor 
O outro termo usado para descrever o movimento relativo é o escorregamento, que é a 
velocidade relativa expressa em uma base por unidade ou porcentagem. Isto é, o 
escorregamento é definido como: 
𝑠 =
𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐 − 𝑛𝑚
𝑛𝑠𝑖𝑛𝑐
(× 100%) (4) 
De modo semelhante, a velocidade angular mecânica ωm pode ser expressa em termos 
da velocidade síncrona angular ω e do escorregamento como: 
𝑠 =
𝜔𝑠𝑖𝑛𝑐 − 𝜔𝑚
𝜔𝑠𝑖𝑛𝑐
(× 100%) (5) 
2.3.3. A frequência elétrica no rotor 
Um motor de indução trabalha induzindo tensões e correntes no rotor da máquina 
e, por essa razão, ele também foi denominado algumas vezes transformador rotativo. 
“Como tal, o primário (estator) induz uma tensão no secundário (rotor). Entretanto, 
13 
 
diferentemente de um transformador, a frequência do secundário não é necessariamente 
a mesma que a frequência do primário”, Kosow (2007,p.345). 
Se o rotor de um motor for bloqueado ou travado de modo que ele não possa se 
mover, o rotor terá a mesma frequência do estator. Por outro lado, se o rotor girar na 
velocidade síncrona, então a frequência do rotor será zero (FINOCCHIO, 2010). 
Uma vez que o escorregamento do rotor é definido pela equação 4, então a 
frequência do rotor pode ser expressa como: 
𝑓𝑟𝑒 = 𝑠𝑓𝑠𝑒 (6) 
 
onde fre é a frequência do rotor. 
 
2.4. Partida de motores de indução 
2.5. Características operacionais de um motor de indução 
2.6. Controle de velocidade de motores de indução 
2.7. Gerador de indução 
2.8. Ensaios 
2.9. Classificação comercial e aplicações dos motores 
• Categoria A- Os motores classe A, possuem conjugado de partida normal, corrente de 
partida normal e baixo escorregamento. Constituem a maioria dos motores encontrados 
no mercado. Acionam bombas e máquinas operatrizes. 
 
Figura 13: Motor de indução aplicado como Bomba d´água. 
 
14 
 
• Categoria B– Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e baixo 
escorregamento. Usado para cargas que necessitam de maior conjugado na partida, 
como peneiras, transportadores carregadores e cargas de alta inércia. 
 
• Categoria D – Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e alto 
escorregamento sendo usado em prensas onde a carga apresenta picos periódicos. 
 
 
 
Figura 14: Motor de indução utilizado em transportadora 
Figura 15: Prensa Hidráulica. 
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Na figura seguinte visualiza-se a utilização de motores em casos específicos: 
 
 
Figura 16: Diagrama de aplicações. 
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3. Conclusão 
Pode-se concluir que de todos os tipos de motores estudados até agora, o motor de 
indução é o mais simples no aspecto construtivo, por não possuir comutador, anéis coletores 
e nem contatos móveis entre o rotor e o estator. Tal tipo de construção carrega diversas 
vantagens, inclusive a uma operação isenta de manutenção, indicando-se sua aplicação em 
localizações remotas, sua operação em rigorosas situações de trabalho onde a poeira e outros 
materiais abrasivos sejam fatores a serem considerados. 
 Sob o ponto de vista de operação e trabalho, o motor de indução é um dos mais simples, 
porém a teoria de sua operação é bastante sofisticada e, por estar intrinsecamente 
relacionado com instalações elétricas de alimentação, chaves de partida, comando, controle 
de velocidade, além, é claro, das próprias cargas por ele acionadas, o conhecimento desse 
tipo de motor é imprescindível no campo da Engenharia Elétrica, já que esta forma 
profissionais que se responsabilizam pela sua especificação, operação e manutenção. 
 
 
 
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REFERENCIAS 
 
CHAPMAN, S. J. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Tradução de Anatólio Laschuk. 5ª 
ed. AMGH Editora Ltda. 2013. 
 
FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, C.; UMANS, S. D. Máquinas Elétricas. 6ª ed. Artmed 
Editora 
 
KOSOW, I. L. Máquinas Elétricas e Transformadores. Tradução de Felipe Luiz Ribeiro 
Daiello e Percy Antônio Pinto Soares. 4ª ed. Editora Globo. 1982. 
 
DEL TORO, V. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Tradução de Onofre de Andrade 
Martins. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A.