Máquinas Assíncronas Monofásicas

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA 
 
 
 
 
 
João Victor Fernandes Tomé 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MOTORES ASSÌNCRONOS MONOFÁSICOS: 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte – MG 
2020 
 
João Victor Fernandes Tomé 
 
 
 
MOTORES ASSÌNCRONOS MONOFÁSICOS: 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
 
 
Trabalho acadêmico, apresentado a 
Universidade Newton Paiva, como parte 
das exigências para a obtenção de pontos 
em Máquinas 1. 
 
 
 
Belo Horizonte, 10 de maio de 2020. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO......................................................................................................04 
2. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS MOTORES 
MONOFÁSICOS...............................................................................................................04 
2.1 Aspectos construtivos dos motores de indução monofásicos..................................05 
2.2 Teoria do Duplo Campo Girante..............................................................................05 
3. MÉTODOS DE PARTIDA.................................................................................08 
3.1 Método fase dividida..................................................................................................08 
3.2 Método com capacitor de partida.............................................................................08 
3.3 Método com capacitor de partida e capacitor de marcha......................................08 
3.4 Método com capacitor permanente...........................................................................09 
3.5 Método com bobina de arrastamento.......................................................................09 
4. MOTOR COM CAPACITOR DE PARTIDA.............................................10 
5. CONCLUSÃO.........................................................................................................12 
6. REFERÊNCIA........................................................................................................13 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O motor monofásico é um tipo de motor que possui apenas um conjunto 
de bobinas e sua alimentação é feita por uma única fase. 
Esse tipo de motor de indução é classificado em função de seu método de partida, 
e usualmente são referidos por nomes que descrevem esses métodos. 
Este trabalho acadêmico irá desenvolver uma análise qualitativa do principio de 
funcionamento dos motores de indução monofásicos, dando ênfase ao motor 
monofásico com capacitor de partida. 
 
2. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS MOTORES 
MONOFÁSICOS 
 
Em um transformador, tem-se um circuito chamado de primário, que é o circuito 
cede de força magneto-motriz; o fluxo magnético gerado pelo circuito, percorre o núcleo 
do transformador e chega ao circuito denominado de secundário, e nesse circuito, regida 
pela lei de Faraday-Lenz, uma força eletromotriz é induzida em suas bobinas; com o 
surgimento da força eletromotriz, se o circuito secundário estiver fechado, circulará um 
corrente elétrica que por sua vez produzirá um campo magnético contraria ao campo 
magnético que a gerou, causando assim um acoplamento magnético entre os dois 
circuitos, primário e secundário. 
Esse mesmo principio se repete nos motores de indução, mas neste caso, o 
circuito primário é denominado de estator, por ser o componente estacionário da 
máquina e o circuito secundário é chamado de rotor, por ser a parte girante da máquina; 
diferentemente dos transformadores, nos motores de indução, o fluxo magnético 
oriundo do circuito primário, não percorre um núcleo de aço dopado a 4% de silício, no 
caso desses motores, o fluxo magnético do estator tem que atravessar o ar atmosférico 
para chegar ao rotor. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Bobina
 
2.1 Aspectos construtivos dos motores de indução monofásicos 
Todo motor, seja ele qual for, possuem duas partes principais que são o estator 
e o rotor, como pode ser observado na figura 1. O estator é a parte estacionária da 
máquina, ele possui ranhuras dispostas uniformemente ao longo do perímetro 
estatórico e nessas ranhuras se encontram os enrolamentos do tipo concêntrico, que 
no caso dos motores assíncronos/indução, é o local onde é conectada a rede elétrica. 
Já o rotor, cujo sua principal característica é girar; O rotor pode ser do tipo Bobinado 
ou Gaiola de esquilo. 
 
Figura 1: Estator e Rotor do Motor de Indução 
 
Fonte: Automatismo Industrial (2020) 
 
Particularmente no motor de indução monofásico, por ter apenas um grupo de 
bobinas, não existe um campo magnético girante que puxe o rotor fazendo-o girar, 
há apenas um campo magnético pulsante. 
Segundo a lei de Faraday-Lenz, o módulo da força eletromotriz é resultado da 
taxa de variação de fluxo que percorre a bobina e seu sentido é tal, que produzirá 
uma corrente elétrico cujo sentido do efeito magnético gerado se oponha a variação 
que a produziu. Com isso pode-se dizer que o fluxo magnético do estator e o fluxo 
magnético do rotor se apresentam na mesma direção e sentido contrário, enquanto 
o rotor permanecer parado. 
Na figura 2, tem-se um circuito composto por um indutor, circuito este 
representando o estator que um motor monofásico, e uma esquematização do rotor, 
apresentando ainda a relação entre o sentido dos campos do estator e rotor. 
 
Figura 2: Campos Magnéticos Opostos entre Estator e Rotor 
 
Fonte: Universidade de São Paulo (2020). 
 
Quando o rotor está em movimento, aparece a chamada tensão rotacional, tensão 
essa que só se apresenta quando há velocidade e como consequência um conjugado 
eletromagnético é gerado, mas observando a figura 2, é possível notar que este motor 
não parte sozinho, é necessário que haja uma defasagem entre o fluxo do estator e 
do rotor. 
 
 
 
 
 
2.2 Teoria do Duplo Campo Girante 
 
A teoria do duplo campo girante diz que um campo magnético pulsante 
estacionário, pode ser decomposto em dois campos magnéticos girantes, de mesmo 
módulo entre si e girando em sentidos opostos. O conjugado líquido resultante da 
máquina, será a soma vetorial dos conjugados produzidos por cada um desses 
campos magnéticos, na figura 3 pode ser visto esta teoria. 
Figura 3: Teoria do Duplo Campo Girante 
 
Fonte: Universidade de São Paulo (2020) 
 
Na figura 3, tem-se a amostra de como o campo pulsante pode ser decomposto, 
lançando mão desta teoria, nos motores de indução monofásicos, não há apenas um 
enrolamento, mas dois, no intuito de decompor o campo Bs em dois, mas ainda 
assim, o motor não parte sozinho, pois por mais que agora se tenha dois campos 
separados, a resultante continua pulsante sem defasagem entre o campo do estator e 
rotor. 
3. MÉTODOS DE PARTIDA 
É necessário partir o motor, é necessário fazê-lo girar, para tanto, foram 
desenvolvidos dois enrolamentos no motor de indução monofásico, um enrolamento 
principal e um enrolamento auxiliar. Seguindo a teoria do campo duplo, esses dois 
enrolamentos decomponhem o campo magnético do estator e dois campos, para o 
motor começar a girar, é preciso fazer o campo se movimentar. 
Na figura 3, o campo Bs foi decomposto em dois campos de módulo igual, mas 
se os módulos dos campos forem diferentes, é possível fazer então o campo Bs se 
movimentar, fazendo com que o motor inicie o movimento. Com isso foram 
desenvolvidos os métodos de partida. 
Todos os métodos serão citados, mas apenas um será melhor explicado. 
 
3.1 Método fase dividida 
 O motor é enrolado com dois enrolamentos o principal e o auxiliar, o auxiliar 
tem sua resistência maior que o principal, com isso os campos ficam defasados entre as 
bobinas e surge um campo magnético girante, levando o motor a partida. É importante 
salientar que o enrolamento auxiliar deve ser desligado quando o motor atinge 85% da 
velocidade nominal do mesmo, issogeralmente é feito através de um interruptor 
centrifugo-platinado que desliga o enrolamento ao atingir essa velocidade. 
 
3.2 Método com capacitor de partida 
Também faz uso de um enrolamento auxiliar só que ligado em série com um 
capacitor de partida, que faz com que o atraso entre as bobinas seja maior que no método 
anterior, aumentando o conjugado de partida. 
 
3.3 Método com capacitor de partida e capacitor de marcha 
 Nesse método, como nos outros, também se faz uso do enrolamento auxiliar, só 
que nesse caso o enrolamento auxiliar não é desligado. 
O funcionamento é o seguinte: quando o motor é ligado, os dois capacitores estão 
ligados em paralelo (partida e marcha). Quando o motor atinge 75% da velocidade 
nominal, o interruptor desliga o capacitor de partida deixando sempre o enrolamento 
ligado e com o capacitor de marcha ligado com ele. 
 
3.4 Método com capacitor permanente 
 Nesse caso o enrolamento auxiliar (junto com um capacitor de marcha) fica 
ligado permanentemente, esse método é empregado principalmente em ventiladores de 
teto. 
 
3.5 Método com bobina de arrastamento 
O motor não possui enrolamento auxiliar, no estator do motor se constrói duas 
bobinas (além da principal), geralmente com uma ou duas voltas de fio, com uma 
espessura razoavelmente grande, essas bobinas ficam curto-circuitadas e se localizam 
numa porção de cada polo do estator, com a energização do motor a bobina principal 
induz nessas bobinas uma corrente fazendo que elas criem um campo magnético 
defasado da principal e inicie o movimento do motor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. MOTOR COM CAPACITOR DE PARTIDA 
 
Neste tipo de motor, um capacitor é ligado em sério com o enrolamento auxiliar 
e estes dois são ligados em paralelo com o enrolamento principal, conforme figura 4. 
 
Figura 4: Motor com Capacitor de Partida 
 
Fonte: Universidade de São Paulo (2020) 
 
 Nesta configuração, pode-se obter um adiantamento de até 90◦ elétricos entre a 
corrente do enrolamento auxiliar e a corrente do enrolamento principal. 
 
 Como importante característica este motor apresenta um elevado torque de 
partida em relação ao motor em relação ao motor de fase dividida (KOSOW.2015). 
 Como a corrente do enrolamento auxiliar está adiantada em relação a corrente 
do enrolamento principal, o campo do estator atinge primeiro o máximo no eixo do 
enrolamento auxiliar e então, um pouco depois, atinge o máximo no eixo do 
enrolamento principal, reproduzindo o comportamento do motor bifásico para uma 
alimentação monofásica (FITZGERALD, 2006), observe a figura 5. 
 
 
 
 
 
 
Figura 5: Defasagem entre Enrolamento Auxiliar e Principal 
 
Fonte: Universidade de São Paulo (2020) 
 
 No gráfico da figura 6, é notório que nesta configuração o toque de partida é da 
ordem de 340% do torque nominal, o que torna esse tipo de acionamento muito 
interessante nas aplicações em que a carga possui uma inércia elevada. 
 
 
Figura 6: Torque x Velocidade 
 
Fonte: FITZGERALD, 2016 
 
 
 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
Ao longo deste trabalho foi realizada de forma qualitativa o estudo de como 
funciona um motor monofásico, seu principio de funcionamento e visto brevemente os 
métodos de partida que esses motores possuem, uma vez que não são capazes de partir 
sozinhos. 
Os motores monofásicos são máquinas elétricas complexas, mas que estão 
presentes do dia a dia de todos. 
Para essas máquinas é importante conhecer o processo que ela fará parte, para 
dimensionar corretamente o equipamento e escolher o melhor método de partida do 
motor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
Automatismo Industrial: <https://automatismoindustrial.com/motores/motores-
sincronos/>. Acesso em 10/05/2020 
 
Motor Monofásico: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_monof%C3%A1sico>. Acesso em 10/05/2020 
 
Máquinas Assíncronas Monofásicas: 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4155022/mod_resource/content/1/Aula21_
Motmonofasicos.pdf>. Acesso em 10/05/2020 
 
Mancussi.Bruno Eduardo: PULSAÇÃO DE CONJUGADO EM MOTORES 
MONOFÁSICOS DE CAPACITOR PERMANENTE ALIMENTADOS POR 
TENSÕES NÃO SENOIDAIS: 
<https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/87210/mancussi_bep_me_bauru.
pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso em 10/05/2020 
 
 Irving I. kosow: Máquinas Elétricas e Transformadores. Edição 15 
 
https://automatismoindustrial.com/motores/motores-sincronos/
https://automatismoindustrial.com/motores/motores-sincronos/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_monof%C3%A1sico
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4155022/mod_resource/content/1/Aula21_Motmonofasicos.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4155022/mod_resource/content/1/Aula21_Motmonofasicos.pdf
https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/87210/mancussi_bep_me_bauru.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/87210/mancussi_bep_me_bauru.pdf?sequence=1&isAllowed=y