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MÁQUINAS ELÉTRICAS PROF. ENG. GILMAR CARRASCO ROTTA AULA 07 MOTORES ELÉTRICOS Tipos de motores assíncronos Os motores assíncronos diferenciam-se pelo tipo de enrolamento do rotor. Assim, temos: •Motor com rotor em gaiola de esquilo; •Motor de rotor bobinado. Rotor Gaiola de esquilo Motor com Rotor em Gaiola de Esquilo O motor com rotor em gaiola de esquilo tem um rotor constituído por barras de cobre ou de alumínio colocadas nas ranhuras do rotor. As extremidades são unidas por um anel também de cobre ou de alumínio. Entre o núcleo de ferro e o enrolamento de barras não há necessidade de isolação, pois as tensões induzidas nas barras do rotor são muito baixas. Esse tipo de motor apresenta as seguintes características: • Velocidade que varia de 3 a 5% de vazio até a plena carga, • Ausência de controle de velocidade, • Possibilidade de ter duas ou mais velocidades fixas, • Baixa ou média capacidade de arranque, dependendo do tipo de gaiola de esquilo do rotor (simples ou dupla). Rotor Gaiola de esquilo Esses motores são usados para situações que não exijam velocidade variável e que possam partir com carga. Por isso, são usados em moinhos, ventiladores, prensas e bombas centrífugas, por exemplo No funcionamento do motor com rotor em gaiola de esquilo, o rotor, formado por condutores de cobre é submetido ao campo magnético giratório, já explicado anteriormente. Como conseqüência, nesses condutores (barras da gaiola de esquilo) circulam correntes induzidas, devido ao movimento do campo magnético. Segundo a lei de Lenz, as correntes induzidas tendem a se opor às variações do campo original. Por esses motivo, as correntes induzidas que circulam nos condutores formam um campo magnético de oposição ao campo girante. Como o rotor é suspenso por mancais no centro do estator, ele girará juntamente com o campo girante e tenderá a acompanhá-lo com a mesma velocidade. Contudo, isso não acontece, pois o rotor permanece em velocidade menor que a do campo girante Se o rotor alcançasse a velocidade do campo magnético do estator, não haveria sobre ele tensão induzida, o que o levaria a parar. Na verdade, é a diferença entre as velocidades do campo magnético do rotor e a do campo do estator que movimenta o rotor. Essa diferença recebe o nome de ESCORREGAMENTO e é dada percentualmente por: Onde: • VS é a velocidade de sincronismo, • VR é a velocidade real do rotor. Quando a carga do motor é aumentada, ele tende a diminuir a rotação e a aumentar o escorregamento. Consequentemente, aumenta a corrente induzida nas barras da gaiola de esquilo e o conjugado do motor. Desse modo, o conjugado do motor é determinado pela diferença entre a velocidade do campo girante e a do rotor. MAS O QUE É ESCORREGAMENTO? Se um motor gira á uma velocidade diferente da velocidade síncrona ou seja diferente da velocidade do campo girante, o enrolamento do motor corta as linhas de força magnética do campo e, pela leis de eletromagnetismo, circulam correntes induzidas. Quanto maior a carga, maior terá que ser o conjugado necessário para aciona-la. Para obter o conjugado, a diferença de velocidade deverá ser maior para que as correntes induzidas, e os campos produzidos sejam maiores. Portanto a medida que a carga aumenta, cai a rotação do motor. Quando a carga do motor é “zero” (motor em vazio) o rotor gira praticamente com a rotação síncrona. CONSTITUIÇÃO DO MOTOR DE INDUÇÃO Os motores trifásicos de corrente alternada(C.A), são conversores eletromagnéticos de energia, que convertem energia elétrica, em energia mecânica (operando como motor) e vice versa (operando como gerador) pela indução eletromagnética. O motor assíncrono é constituído, basicamente dos seguintes elementos. UM CIRCUITO MAGNÉTICO ESTÁTICO: composto de chapas ferromagnéticas empilhadas e isoladas entre si, denominado estator, onde se localiza a carcaça, estrutura que também tem a função de suporte do conjunto. Possui uma construção robusta: em ferro fundido, aço ou alumínio injetado, resistente é corrosão e com aletas para refrigeração. BOBINAS: De acordo com os grupos que caracterizam o motor monofásico e polifásicos, são localizadas em cavas abertas no estator e alimentadas pela rede de corrente alternada. ROTOR: Formado por um núcleo ferromagnético, também laminado, sobre o qual se encontra, um enrolamento ou um conjunto de condutores paralelos, nas quais são induzidas correntes, provocadas pela corrente alternada das bobinas do estator. O rotor é apoiado em uma cavidade que transmite à carga a energia mecânica produzida. O entreferro(distância entre o rotor e o estator), é bastante reduzido, de forma á reduzir corrente em vazio, que leva á perdas, mas também aumenta o fator de potência em vazio. ELEMENTOS CONSTRUTIVOS DO MOTOR ASSÍNCRONO DE ROTOR EM GAIOLA DE ESQUILO A PARTIR DA FIGURA PODEMOS DIVIDIR O MOTOR EM DUAS PARTES ESTATOR: • Carcaça (01) • Núcleo de chapas (02) • Enrolamento trifásico (08) ROTOR: • Eixo (07) • Núcleo de chapas (03) • Barras e anéis de curto-circuito (12) OUTRAS PARTES: • Tampa (04) • Ventilador (05) • Tampa defletora (06) • Caixa de ligação (09) • Terminais (10) • Rolamento (11) APRESENTAR VIDEO DE CONSTRUÇÃO DO MOTOR Outra característica importante que devemos levar em consideração é que o escorregamento diminui, á medida que a potência nominal do motor aumenta. Por ex: um motor de 10CV, e quatro polos, tem um escorregamento, de 2,78%, ao passo que, um motor de 500CV, com os mesmos quatro polos, possui um escorregamento de 0,83%. A diferença entre a velocidade do motor, e a velocidade síncrona (Vs), chama-se escorregamento (S), que pode ser expresso em RPM, como fração da velocidade síncrona, ou como porcentagem desta. (VR) é a veloc. Real do rotor em RPM Velocidade de deslizamento (VS), é a velocidade relativa entre o rotor (VR) e o campo girante (VF), ou seja a fórmula. NS = VF-VR PARA SE USAR UMA MÁQUINA ELÉTRICA, DEVE SE LEVAR EM CONSIDERAÇÃO, ALÉM DE SUAS PROPRIEDADES ELÉTRICAS, SEUS PARAMETROS MECANICOS, TAIS COMO RPM, TORQUE E A POTÊNCIA MECÂNICA. RPM O RPM de uma máquina é igual ao número de revoluções do rotor em um determinado tempo, e que se mede em revoluções por minuto. Em aplicações técnicas , empregam-se diversos dispositivos para medir a rotação, o mais simples é o tacômetro manual. Com ele é possível medir diretamente a rotação aplicando o instrumento ao eixo da máquina, a rotação é transmitida mediante uma embreagem de borracha. Existem outros tipos de tacômetro como o que emana raio laser, e medem através deste. CÁLCULO DE RPM Para realizar o cálculo de rpm, é necessário conhecer a frequência da rede e a quantidade de polos do motor, a formula para este cálculo é: ONDE: n = é a RPM f = frequência P = pares de polos do motor CÁLCULO DE ROTAÇÃO DE CAMPO GIRANTE Se em um estator, forem colocadas 6 bobinas defasadas de 60° uma da outra, ao liga-las á rede trifásica, obtém-se um campo giratório de 4 polos. Quando se trata de um motor de 2 polos, o campo giratório precisa do tempo de um período, para dar uma volta completa, ou seja 360° Isto significa que a rotação do campo girante depende da frequência da corrente e do número de pares de polos de campo A fórmula para se calcular é a mesma da RPM. EXERCICIOS 1-) Qual é o escorregamento de um motor de 4 polos de 60Hz, se sua velocidade é de 1730 rpm? 2-)Qual o escorregamento de um motor de 4 polos de 60Hz, se sua velocidade é 1760? 3-)Calcular o RPM de um motor de 2 polos ligados áuma rede de 60Hz. 4-) Calcular o deslizamento percentual de um motor assíncrono trifásico de 4 polos, que recebe uma frequência de excitação de 60Hz, cujo rotor gira a uma velocidade de 1440rpm. 5-)Calcular o RPM de um motor de 4 polos ligados á uma rede de 60Hz FIM
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