Maquinas Elétricas II_ U1S2 - Webaula

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Unidade 1
Seção 2
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Máquinas Elétricas IIMáquinas Elétricas II
1
Unidade 1
Seção 2: Máquinas de indução
Anteriormente, estudamos muitos detalhes
referentes às máquinas de indução trifásica,
tanto os aspectos construtivos e princípios de
funcionamento, como também conhecemos o
circuito equivalente deste tipo de máquina.
Saber modelar o circuito equivalente das
máquinas de indução é muito importante para
compreender alguns aspectos da operação
interna do equipamento.
Nesta seção, iremos aprofundar os
estudos das máquinas de indução
trifásica, aprofundando alguns aspectos
relativos ao circuito equivalente, como,
por exemplo, a forma de obter os
parâmetros das máquinas por meio dos
ensaios de circuito aberto e de rotor
bloqueado.
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Máquinas de indução
Na disciplina Máquinas Elétricas
estudamos a máquina de indução com
muitos detalhes. Esta máquina é muito
utilizada na indústria atual porque os
sistemas de distribuição de energia que
alimentam as indústrias são em corrente
alternada e a utilização de motores de
corrente contínua exige o uso de
retificadores que oneram a aplicação
deste tipo de motor.
Apesar de a Máquina CC fornecer uma
possibilidade variada de controle de
velocidade, o uso da Máquina de indução
foi aos poucos substituindo o uso de
máquinas CC nas plantas industriais. Além
disso, ao comparar o motor de indução
com o motor CC, o primeiro apresenta
maiores vantagens em termos de
simplicidade, baixo custo de aquisição e
operação e pouca manutenção.
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Contudo, para selecionar adequadamente um
motor de indução existe a necessidade de
identificar de forma correta tanto a
característica da carga que este motor irá
acionar, quanto o comportamento da
característica do conjugado desenvolvido pelo
motor..
Neste sentido, o estudo da característica
do conjugado desenvolvido pelo motor
de indução pode ser feito por meio de
seu circuito equivalente, que, por sua
vez, é determinado por parâmetros
característicos da máquina.
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Circuito equivalente da máquina
de indução
A máquina de indução quando em
funcionamento, pode ser tratada como uma
carga trifásica equilibrada, desta forma, o
circuito equivalente de apenas uma das fases
pode ser representada para fins de estudo. O
circuito equivalente de uma máquina de
indução assemelha-se muito ao circuito
equivalente de um transformador. Clique na
imagem a seguir.
Circuito equivalente da máquina de indução
Fonte: Elaborado pelo autor
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Para o caso da máquina de indução: e 
são as resistências do enrolamento do
estator e do rotor; e são as
reatâncias dos enrolamentos do estator e
do rotor, respectivamente; e A impedância
formada por e representa as perdas por
correntes de fuga e de magnetização da
máquina.
Existe ainda um circuito simplificado
recomendado pelo IEEE. Neste circuito as
perdas de corrente de fuga no núcleo são
diluídas entre as perdas por atrito e na
resistência dos enrolamentos.
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Circuito equivalente da máquina de indução
sugerido pelo IEEE
Fonte: Elaborado pelo autor
Para determinar os valores destas impedâncias
da máquina, é preciso realizar os ensaios em
vazio e com o rotor bloqueado.
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Ensaio em vazio
O ensaio em vazio na máquina de indução, assim como o teste de circuito aberto no
transformador, é utilizado para obter informações sobre a corrente de excitação e as perdas
rotacionais. Para realizar esse teste, aplica-se uma tensão balanceada trifásica nos
enrolamentos do estator com frequência nominal. O rotor é mantido sem nenhuma carga
mecânica acoplada ao eixo. Neste caso, haverá uma pequena perda de potência devido às
perdas no núcleo, ao atrito e às correntes nos enrolamentos.
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Teste de rotor bloqueado
Clique aqui para saber mais
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Este teste dá informações sobre as
impedâncias de dispersão do circuito. Para
realizá-lo, o rotor é bloqueado de forma a
barrar qualquer tipo de rotação. Então,
uma tensão balanceada trifásica é
aplicada nos terminais do estator.
O ensaio de rotor bloqueado deve ser
realizado sob as mesmas condições de
corrente e frequência do rotor, que irão
prevalecer na operação normal do motor.
Por exemplo, se as características de
desempenho em operação normal são
requeridas (região de baixo
escorregamento), o teste de rotor
bloqueado deve ser feito em tensão e
corrente nominal.
A frequência deve também ser reduzida, pois a
resistência efetiva e a reatância de dispersão com uma
frequência reduzida pode diferir consideravelmente
do valor em frequência nominal.
O IEEE recomenda que o teste de rotor
bloqueado seja feito com uma
frequência de cerca de 25% da
frequência nominal de operação.
As reatâncias de dispersão em frequência
nominal podem ser obtidas considerando que
a reatância indutiva é diretamente
proporcional à frequência. Entretanto, para
operação normal de motores de baixa potência
(abaixo de 20 hp) os efeitos da frequência são
desprezíveis de forma que a frequência
nominal pode ser utilizada para realização dos
testes.
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Rotores bobinados
Dupla gaiola de
esquilo
Rotores bobinados e dupla gaiola de esquilo
A resistência do rotor é um fator limitante no projeto de máquinas de indução, contudo, para
partir o motor, uma resistência baixa no rotor eleva a corrente de partida e resulta em
conjugado e fator de potência muito baixos. Nesse sentido, conheça o projeto de rotores que
podem contrabalancear os efeitos negativos da partida. Clique nas abas.
Permitem associação com reostatos de partida, deixando assim uma associação em
série, que eleva a resistência na partida da máquina, reduzindo dessa forma a alta
corrente de partida. A medida que a máquina desenvolve torque o reostato diminui o
seu valor até ser curto-circuitado. Neste ponto a operação da máquina volta à operação
normal.
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Nesta web aula abordamos essencialmente os ensaios para se obter os parâmetros do
circuito equivalente da máquina de indução. Aprofundamos alguns aspectos relativos ao
circuito equivalente, como, por exemplo, a forma de obter os parâmetros das máquinas por
meio dos ensaios de circuito aberto e de rotor bloqueado e também alguns aspectos
relevantes sobre os rotores do tipo bobinado e dupla gaiola de esquilo.
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