Motor de Relutância

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Motor de Relutância
Seminário da disciplina de Máquinas Elétricas.
ISABELA PORTUGAL 15/11/20, 21:56 HS
Motores de
Relutância
Augusto Cordeiro
Bernardo Mol
Daniel Correia
Isabela Portugal
Natália Gentil
CONCEITO DE
RELUTÂNCIA:
Comecemos com a de�nição
de relutância, que é a
oposição do material/meio a
passagem de linhas de
campo magnético.
Quanto maior a
RELUTÂNCIA de um meio
-> menor sua REATÂNCIA 
Quanto menor a
RELUTÂNCIA de um meio
-> maior sua
REATÂNCIA. 
 
 
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MOTOR DE
RELUTÂNCIA -
COMPOSIÇÃO:
Composto por um Rotor e
um Estator, feitos com
materiais ferromagnéticos. 
O estator apresenta
saliências onde �cam
presentes os seus
enrolamentos.
 Em contrapartida, o motor
de relutância não
necessariamente apresenta
enrolamentos a serem
alimentados, nem apresenta
ímãs permanentes.
MOTOR DE
RELUTÂNCIA -
FUNCIONAMENTO:
Um motor de relutância
pode ser classi�cado como:
Relutância variável ou
relutância comutável:
Em uma máquina com
relutância comutável tanto o
estator quanto o rotor são
alimentados com correntes,
enquanto na máquina com
relutância variável (MRV),
apenas o estator é
alimentado.
 
MÁQUINA DE
RELUTÂNCIA
VARIÁVEL (MRV):
A máquina é composta por
circuitos independentes e,
enquanto temos o estator
alimentado com corrente
alternada, o rotor, por sua
vez, não apresenta
enrolamentos a serem
alimentados, nem ímãs
permanentes. Ele é
constituído por lâminas de
material magnético �xados
ao longo de seu eixo,
formando pólos salientes.
Esse tipo de construção
garante:
 Robustez;
viabiliza operação em
velocidades elevadas;
reduz as perdas
joulicas no rotor;
Aumenta o
rendimento da
máquina.  
MÁQUINA DE
RELUTÂNCIA
VARIÁVEL (MRV):
Cada uma das fases da
máquina é excitada por vez.
Com isso, são gerados,
naturalmente nos pólos no
estator, que produzem seu
próprio �uxo de campo
magnético, quando isso
ocorre, o rotor se moverá de
forma que seus polos se
alinharam com esse campo,
buscando um
posicionamento onde a
relutância seja mínima. Uma
vez alinhado, esta fase deixa
de ser excitada e a outra
passa a ser alimentada,
produzindo um novo �uxo e
fazendo com que o rotor se
mova novamente, em busca
do alinhamento de menor
relutância. Esse processo se
repete continuamente e, por
https://padlet-uploads.storage.googleapis.com/854353569/35f0bd18b142a3d4503bf71fd1ea9627/figura1.JPG
isso, este tipo de motor é
também classi�cado como
motor de passo, ou seja, sua
rotação não é contínua.
Quanto maior o
número de pólos,
menor a quantidade
de regiões de
conjugado nulo e
menores serão as
oscilações do
conjugado. As regiões
de conjugado nulo
ocorrem quando a
Reatância é mínima e
máxima.
Até a potência de 150KW
esse tipo de motor
apresenta:
 Bom rendimento;
Boa densidade de
potência;
Baixa inércia;
Baixo custo de
fabricação;
Con�abilidade e
tolerância a falhas;
Pode operar com a
perda de uma das
fases.
 
 
MÁQUINA DE
RELUTÂNCIA
VARIÁVEL (MRV):
Para este motor trifásico de
12 polos de estator e 8 de
rotor, percebemos que na
posição “a”, o rotor ainda não
está alinhado, o que indica
uma maior relutância e,
consequentemente, uma
menor reatância. Ao se
mover em busca de uma
posição de menor relutância,
a reatância irá se elevando
aos poucos até que o rotor
�nalmente alcance a posição
“b”, onde a relutância é
mínima e,
consequentemente, a
reatância seja máxima.
MODELO
MATEMÁTICO:
Tensão nos terminais
de cada fase:
MODELO
MATEMÁTICO:
Conjugado mecânico,
onde:
D é o coe�ciente de atrito
viscoso do sistema
J é o momento de inércia do
sistema
ACIONAMENTO DA
MRV:
Este tipo de máquina, não
pode ser simplesmente
ligada a uma fonte cc ou ca. A
alimentação dos
enrolamentos de estator
deve ocorrer de forma
cuidadosa, temporizada, e
relacionada com a posição do
rotor de forma a produzir um
conjugado médio útil.
Os controladores
empregados são
implementados em softwares
https://padlet-uploads.storage.googleapis.com/854353569/cc21a6a93998bb82e1b8f5caaacf2eac/figura2.JPG
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https://padlet-uploads.storage.googleapis.com/854353569/cd62676e2a08c11df03f8a355d99309e/FIGURA8.JPG
e determinam a sequência e
as formas de onda da
excitação da fase requerida
para obter as características
conjugado-velocidade
desejadas. Eles geralmente
consistem de componentes
eletrônicos de baixa potência
os quais não podem ser
usados para fornecer
diretamente as correntes
necessárias para excitar as
fases do motor. Invés disso,
eles atuam no inversor, que
por sua vez fornece a
corrente de fase. 
Vale ressaltar que neste tipo
de máquina, o sentido do
conjugado não depende do
sentido da corrente aplicada.
Com isso, o acionamento do
motor se torna mais simples
pois, como não há a
necessidade de se produzir
uma corrente reversa, o
circuito de controle pode
utilizar, em determinados
modos de operação, somente
uma chave por fase,
reduzindo assim o custo e a
complexidade do conjunto
motor/conversor. 
APLICAÇÕES:
Os motores de relutância são
robustos, têm construção
simples e baixo custo de
fabricação, por esses motivos
são muito utilizados em
acionamentos de velocidade
variável, processador de
alimentos, substituição dos
servo-acionamentos
tradicionais, aplicações em
altas velocidades, entre
outras.
Nas aplicações que
demandam acionamento
com velocidade variável é
muito comum optar pelos
motores de relutância
variável (MRV). São utilizados
nos mais diversos setores,
como, também, em: veículos
elétricos, empilhadeiras,
compressores de ar, bombas,
maquinaria têxtil, acessórios
automotivos, máquinas de
limpeza e eletrodomésticos.
A �gura abaixo apresenta um
motor de passo de relutância
variável em uma aplicação
industrial. O conjunto
consiste em uma bomba de
líquido com �uxo constante
e o motor de passo é
controlado por um circuito
processador que recebe
informações sobre o �uxo de
líquido, que o mantém
constante.  
APLICAÇÕES:
Outra possível aplicação é o
posicionamento da cabeça de
leitura e gravação de um
drive de disco �exível
conforme apresentado na
�gura abaixo.
 
 
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APLICAÇÕES:
Outra aplicação importante é
apresentada na imagem
abaixo. O motor de passo
com relutância variável pode
ser utilizado é utilizado para
posicionar o papel, que pode
avançar ou recuar na
máquina, e também para
movimentar com precisão a
cabeça de impressão sobre o
papel. 
APLICAÇÕES:
O motor de passo também é
utilizado em automação,
elevadores, robótica e
mecatrônica. No exemplo
abaixo, o motor com
relutância variável foi
utilizado para o controle
preciso de movimento com a
estrutura em blocos
apresentada para lógica de
robótica. 
 
CURIOSIDADE:
EVOLUÇÃO DA
TOPOLOGIA DO
ROTOR
 Para uma melhor
compreensão da evolução
construtiva dos motores
https://padlet-uploads.storage.googleapis.com/854353569/967598a01121238d6c270d6996c4e3e6/FIGURA5.JPG
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síncronos de relutância, são
apresentados,
cronologicamente, os
principais marcos de seu
desenvolvimento:
1923 – 1963:
O trabalho apresentado em
1923 por J. K. Kostko foi o
ponto de partida. Kostko
propôs uma nova
con�guração de rotor
segmentado em que são
introduzidas barreiras de
�uxo, incrementando os seus
índices de desempenho, em
comparação ao rotor
convencional. As barreiras de
�uxo são ranhuras no rotor
que permitem minimizar o
�uxo segundo o eixo em
quadratura e, ao mesmo
tempo, possibilitam �uir
mais facilmente o �uxo
segundo o eixo direto. 
1963 – 1967:
Em 1967, Lawrenson e Agu
otimizaram o projeto
anterior com a inclusão de
um canal no centro de cada
segmento do rotor,
melhorando ainda mais as
suas características de
desempenho. Apesar desse
ganho, a construção
complicadado rotor e os
altos custos envolvidos
limitaram a sua aplicação. 
1970 – 1972:
O fato marcante neste
intervalo foi o projeto dos
rotores com barreiras de
�uxo. Neste projeto, o rotor
possuía duas barreiras de
�uxo por pólo e era dotado
de gaiola de partida. Ao
contrário do rotor
convencional e segmentado,
era acionado através de um
inversor com uma relação
constante entre a tensão e a
frequência de estator. A
principal característica
procurada com estas
variações no projeto dos
rotores é obter uma maior
relação entre as indutâncias
segundo o eixo direto e o
eixo em quadratura,
melhorando os índices de
desempenho. 
1972 – 1986:
Em 1966 Cruickshank e
Menzies apresentaram a
primeira máquina de gaiola
com o rotor axialmente
laminado. Embora a
laminação axial apresentasse
um grande potencial em
termos de desempenho,
principalmente uma alta
relação entre as suas
indutâncias de eixo direto e
eixo em quadratura, o motor
não foi plenamente utilizado
devido a restrições de
projeto impostas pela
presença da gaiola de
partida. Essas restrições
�zeram com que o seu
desempenho fosse inferior
ao do motor de indução
equivalente, diminuindo o
seu interesse nos anos
seguintes.
1989 – 2001:
 A partir de 1989, foram
desenvolvidos os motores
com rotor axialmente
laminado sem a gaiola de
partida, que apresentam
altos índices de desempenho.
Com o desenvolvimento da
eletrônica de potência e o
aprimoramento das
estratégias de controle, o
motor síncrono de relutância
com rotor axialmente
laminado, controlado
vetorialmente, renovou o
interesse dos pesquisadores
na sua utilização em
acionamentos de alto
desempenho. 
 
 
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