Motores Monofásicos Bifásicos e Trifásicos

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Componentes do Grupo:
Beatriz de Araújo Benvindo Felippe Entrielli Riguette
Jones Ferreira da Silva
Robson Prazeres da Costa
Selton Morais Mirres
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Um Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica. 
(DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.)
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-facilidade de transporte;
-limpeza e simplicidade de comando;
–construção simples;
-custo reduzido;
-grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos;
-melhor rendimento.
(DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.)
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É um tipo de motor que possui apenas um conjunto de bobinas e sua alimentação é feita por uma única fase de corrente alternada. Os motores monofásicos são assim chamados porque os seus enrolamentos de campo são ligados diretamente a uma fonte monofásica, dessa forma, este tipo de motor absorve energia elétrica de uma rede monofásica e transforma-a em energia mecânica.
(DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.)
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Os motores monofásicos são empregados para cargas que necessitam de motores de pequena potência como, por exemplo, motores para ventiladores, geladeiras e furadeiras portáteis.
(DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.)
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Os motores de indução monofásicos possuem uma grande aplicabilidade e funcionalidade, que se estendem desde as nossas residências até as indústrias e seus equipamentos giratórios.
(DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.)
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O motor monofásico, possui estator e rotor como qualquer outro atuador eletromagnético. Porém, por se tratar de um componente monofásico possui apenas um conjunto de bobinas, análogo a visão de apenas uma fase de um motor trifásico de indução. O motor monofásico utiliza o bobinamento para um rotor gaiola de esquilo. 
(FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen D. tradução Anatólio Laschuk. Máquinas Elétricas: Com introdução a eletrônica de potência. 6ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.)
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Rotor do tipo gaiola
(FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen D. tradução Anatólio Laschuk. Máquinas Elétricas: Com introdução a eletrônica de potência. 6ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.)
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O rotor é formado por um eixo que suporta um conjunto de bobinas enroladas sobre um núcleo magnético que pode girar dentro de um campo magnético criado tanto por um imã ou pela passagem por outro conjunto de bobinas, enroladas sobre umas peças polares, que permanecem estáticas e que constituem o que se denomina estator de uma corrente contínua ou alternada, dependendo do tipo de máquina do qual se trate.
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Estator é a parte de um motor ou gerador elétrico que se mantém fixo à carcaça e tem por função conduzir o fluxo magnético, nos motores para rotacionar e nos geradores para transformar a energia cinética do induzido.
Nas máquinas assíncronas e nas máquinas síncronas pequenas é nele que, assim como nas bobinas, é formado o campo magnético capaz de induzir no rotor uma corrente.
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(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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Os motores do tipo universal podem funcionar tanto em CC como em CA; daí a origem de seu nome.
 
O motor universal é o único motor monofásico cujas bobinas do estator são ligadas eletricamente ao rotor por meio de dois contatos deslizantes (escovas)
(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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Escovas são os contatos que ligam em série o rotor e o estator.
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A figura 9.1 mostra o rotor (parte que gira) e o estator (parte fixa) de um motor universal.
(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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Sua potência não ultrapassa a 500W ou 0,75cv e permite velocidade de 1500 a 15000rpm.
Esse tipo de motor é o motor de CA mais empregado e está presente em máquinas de costura, liquidificadores, enceradeiras e outros eletrodomésticos, e também em máquinas portáteis, como furadeiras, lixadeiras e serras.
(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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Os motores de indução possuem um único enrolamento no estator. Esse enrolamento gera um campo magnético que se alterna juntamente com as alternâncias da corrente. Nesse caso, o movimento provocado não é rotativo.
(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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O campo gerado no rotor, devido a corrente induzida, tem polaridade oposta a do estator. Assim, a oposição dos campos exerce um conjugado na parte inferior e superior do rotor, o que tenderia girá-lo 180° de sua posição original. Como o conjugado é igual em ambas as direções, pois as forças são exercidas pelo centro do rotor e em sentidos contrários, o rotor continua parado.
(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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Por isso os motores de indução necessitam de um acionamento para que dê movimento ao rotor e por inércia ele continue funcionando.
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A maioria dos motores elétricos polifásicos, empregados na indústria, são do tipo assíncrono , também chamados de motores de indução. 
A grande procura destes motores se deve ao fato de os mesmos possuírem importantes qualidades, tais como:
(MARRA DE CASTRO NEVES, L. O motor de indução bifásico com enrolamentos conectados em V. 2002)
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- construção simples;
- custo reduzido;
- longa vida útil;
- facilidade de acionamento e controle;
- facilidade de manutenção.
(MARRA DE CASTRO NEVES, L. O motor de indução bifásico com enrolamentos conectados em V. 2002)
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As máquinas de indução bifásicas simétricas e assimétricas (TPIM) são largamente utilizadas em aplicações de baixa potência, principalmente residenciais e comerciais. Essas máquinas normalmente são conectadas diretamente à rede de alimentação e operam em velocidade constante. Entretanto, operando dessa maneira e ainda sob certas condições de carga essas máquinas apresentam desvantagens como baixo rendimento, baixo fator de potência e pulsações de torque. 
(Blaabjerg et al., 2004; Jang, 2007)
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Se considera o volume instalado e a indústria de base já consolidada, verifica-se que pesquisas relacionadas à máquinas bifásicas ainda são bem recebidas pela indústria e pelo meio acadêmico
(Blaabjerg et al., 2004; Jang, 2007)
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Usualmente os equipamentos que fazem uso de máquinas de indução bifásicas são os sistemas de refrigeração, máquinas de lavar e ferramentas. Estes apresentam um consumo de energia individual que pode ser considerado baixo, no entanto o montante de todas aplicações consome uma parcela considerável da energia elétrica produzida no mundo 
(Wells et al., 2004)
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Os motores trifásicos de CA funcionam sob o mesmo princípio dos motores monofásicos, ou seja, sob a ação de um campo magnético rotativo gerado no estator, provocando com isto uma força magnética no rotor. Esses dois campos magnéticos agem de modo conjugado, obrigando o rotor a girar
(Disponível em http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. Acessado em 04/11/2012)
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O motor de indução trifásico possui um enrolamento composto de bobinas representando as três fases, cujos eixos estão defasados de 120º elétricos no espaço entre si, sendo alimentado por um sistema de tensões equilibradas, também defasadas de 120º elétricos no tempo. Tanto o estator como o rotor utilizado no motor são formados por chapas de material ferromagnético com ranhuras, sendo que o enrolamento do rotor pode ser do tipo gaiola de esquilo e do tipo rotor enrolado ou bobinado.
(MARRA DE CASTRO NEVES, L. O motor de indução bifásico com enrolamentos conectados em V. 2002)
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(Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_ass%C3%ADncrono. Acessado em 04/11/2012)
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Esses motores são alimentados por redes trifásicas, daí seu nome, tendo vários tipos e formas de ligações.
Os motores elétricos trifásicos são os mais utilizados na indústria, por terem o melhor custo benefício na comparação com os demais (evidentemente que nas aplicações compatíveis). 
(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
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Este tipo de motor proporciona velocidades diferentes em um mesmo eixo. Na grande maioria, são para apenas um valor de tensão, pois as religações disponíveis geralmente permitem apenas a troca das velocidades. A potência e a corrente para cada rotação são diferentes. Existem basicamente dois tipos: motor de enrolamentos separados e motor tipo Dahlander.
(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
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Baseado em que a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depende do número de pólos magnéticos formados internamente em seu estator, este tipo de motor possui na mesma carcaça dois enrolamentos independentes e bobinados com números de pólos diferentes. Ao alimentar um ou outro, se terá duas rotações, uma chamada baixa e outra, alta .As rotações dependerão dos dados construtivos do motor, não havendo relação obrigatória entre baixa e alta velocidade. 
				Exemplos: 
 		6/4 pólos (1200 /1800 rpm)
 		12/4 pólos (600/1800 rpm)
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 É um motor com enrolamento especial que pode receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de pólos, proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com relação 1:2.
Exemplos: 4/2 pólos (1800/3600 rpm)
			 8/4 pólos (900/1800 rpm)
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Figura de cima - Esquema interno de bobinas
Figura de baixo - esquema de placas
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Um motor de três velocidades pode ser construído basicamente de duas formas: três enrolamentos separados ou um enrolamento comum com um Dahlander.
(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
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Primeira Figura - Motores de 3 enrolamentos comuns
Segunda Figura - Motor com enrolamento Dahlander e comum
Terceira Figura - Motor de anéis (explicação abaixo) (setas de cima para baixo - estator / rotor/ coletor de escovas / reostato)
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O motor de anéis tem um rotor que não está fechado em curto-circuito. Nele o rotor é bobinado e os terminais estão acessíveis externamente através de anéis coletores eescovas (carvão).Através das escovas (carvão), é inserida resistência ao circuito do rotor no instante da partida, que é diminuída aos poucos, conforme o motor vai atingindo velocidade, até que chegue a zero (curto). Neste momento, o comportamento é exatamente igual a um motor tipo gaiola.
(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
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A corrente nominal é lida na placa de identificação do motor, ou seja, aquela que o motor absorve da rede quando funcionando à potência nominal, sob tensão e freqüência nominais. 
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Os motores elétricos solicitam da rede de alimentação, durante a partida, uma corrente de valor elevado, da ordem de 6 a 10 vezes a corrente nominal. Este valor depende das características construtivas do motor e não da carga acionada. 
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Torque é a medida do esforço necessário para se girar um eixo. Freqüentemente é confundido com “força”, que é um dos componentes do torque. É o produto da distância e da força, também conhecido por conjugado, momento, par e binário.
T = F x d 
Onde: T = Torque em mkgf 
F = Força em kgf 
d =distância em m. 
(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
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A potência elétrica absorvida por uma carga monofásica resistiva é calculada multiplicando-se a tensão pela corrente (P = U x I).Em um sistema trifásico, a potência em cada fase será dada da mesma forma (Pf =Uf x If), como se tivesse um sistema monofásico independente. A potência total será a soma das três fases (P = 3Pf = 3 x Uf x If), tanto no circuito estrela como no triângulo. 
(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
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Portanto, para o cálculo temos:
P = U.I.
Esta expressão é válida para circuitos formados por resistências.
 
Em circuitos reativos, como nos motores (reatância indutiva), onde existe defasagem, esta deve ser levada em conta, ficando a expressão assim:
 
P = U.I.cos ϕ
 
Onde:
P = potência em Watts (W)
U = tensão de linha em Volts (V)
I = corrente de linha em Ampères (A)
Cos ϕ = cosseno do ângulo de defasagem entre U e I
Para expressar a potência elétrica em cv (cavalo-vapor) ou HP (Horse-Power), a relação é: 1cv≅ 736 W; 1 HP ≅ 746 W.
Esta relação é válida para cargas trifásicas equilibradas.
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	A potência ativa fornecida pela rede não será cedida na totalidade como sendo potência mecânica no eixo do motor. A potência cedida sofre uma diminuição relativa as perdas que ocorrem no motor. O rendimento define a eficiência desta transformação sendo expresso por um número(<1) ou em percentagem.(BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
A potência fornecida (disponível no eixo) é calculada por: P = U x I x x cos ϕ x η
A potência recebida (rede) é calculada por: P = U x I x x cos ϕ
η = Potencia fornecida (mecânica) / Potencia solicitada (elétrica) 
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Referencias Bibliográficas
 DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.)
 BASOTTI, M. R. Eletricidade Instalações Industriais, 2002)
Wells et al., 2004
MARRA DE CASTRO NEVES, L. O motor de indução bifásico com enrolamentos conectados em V. 2002)
Baabjerg et al., 2004; Jang, 2007)
(FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen D. traduçãoAnatólioLaschuk.Máquinas Elétricas: Com introdução a eletrônica de potência. 6ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.)
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http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_ass%C3%ADncrono.
http://pt.scribd.com/doc/53005966/Maquinas-eletricas. 
Sites
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Exercícios
	1 - Qual é a Potencia de um motor, com perdas totalizando 10%, quando esse motor receber uma potência inicial de 15,5 kW?
	Nessa questão analisamos a potência de um motor trifásico, como no exercício diz que o motor perde 10%, ou seja, possui um rendimento que totaliza 90%, logo o rendimento desse motor será igual a 90% da potência inicial recebida pelo motor. 
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Exercícios
Fórmula: P = Pi x (F.R)
Potência do Motor = Potência de entrada x Fator de Rendimento
Logo teremos: 
P = 15,5 kW x 0,90
P = 13,95 kW
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Exercícios
2 - Qual é o rendimento (η) de um motor trifásico em plena carga que tem os seguintes dados de placa: 
Potência = 5,4 kW; usa-se 5400W
U = 380 V;
I = 9,5 A;
Fator de Potência (cos ϕ) = 92%
	
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Exercícios
5400
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Exercícios
Torque é a medida do esforço necessário para se girar um eixo.
T = F x d 
Onde: T = Torque em mkgf 
F = Força em kgf 
d =distância em m.
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Exercícios
3 – Na figura abaixo, qual o Torque necessario para mover a alavanca.
Dados: Fig cima - 25kgf
de força e distância
do comprimento da
alavanca do centro
do eixo de 0,1m
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Exercícios
Na figura de cima
temos que:
Torque= Força x distancia
T = F .d
T = 25 . 0,1
T = 2,5 mKgf
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Exercícios
Dados: Fig. De baixo
50kgf de força
e distância
do comprimento da
alavanca do centro
do eixo de 0,05m
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Exercícios
Na figura de baixo
teremos que:
Torque= Força x distancia
T = F .d
T = 50 . 0,05
T = 2,5 mKgf