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7/29/2019 [1]apostiladegrauseletricos

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Enrolamento de

Motores Eltricos

Prof. Lauro Rattes


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Alternadores:

Os alternadores so os geradores de C.A. e podem ser de:

a) Campo Fixob) Campo Mvel

O alternador de campo fixo tem basicamente a mesma constituio de umdnamo, ou seja, alimenta-se o campo atravs de uma excitao e faz-se giraro induzido no sentido de que se tenha nos seus terminais a corrente desejada.

O tipo de campo mvel tem o enrolamento do induzido na carcaa, eportanto estacionrio, sendo ento o enrolamento do campo giratrio. Amaioria dos tipos de alternadores possui campo mvel e induzido fixo.Podemos ter alternadores monofsicos, bifsicos e trifsicos.


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O primeiro tipo (1), um alternador funcionando como motor, onde seaplica C.A. ao estator e C.C. ao rotor. Vale neste caso, a mesma figura 1b,apenas que se imagina a corrente entrando pelos pontos A e B paracaracterizar um motor.

O segundo tipo j difere bastante, pois no tem o seu rotor ligado anenhuma fonte de C.C. funcionando pelo princpio de gerao de um campoinduzido no rotor, pela ao do campo gerado no estator atravs da C.A. que

percorre os enrolamentos desse estator, fazendo assim com que os doiscampos (no rotor e estator) estejam sempre em movimento, permitindo assimo acionamento do motor.

AlternadorMonofsico

Gerador bifsico

Gerador trifsico


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Nmero de Ranhuras por Plo e por Fase

Os enrolamentos dos alternadores e o dos motores sncronos

praticamente igual.

Cada fase do enrolamento usado nessas mquinas possui normalmentedois terminais. Nos motores de induo, ao contrrio, o enrolamento muitasvezes, conforme j aprendemos, curto-circuitado entre si.

Como ponto chave para estudo dos enrolamentos das mquinas de C.A.,temos que o n de ranhuras que, em cada fase, corresponde a cada plo

magntico, o que se chama de n de ranhuras por plo e por fase. A frmulaque representa essa grandeza vale:

q = Q .m.p

q = n de ranhuras por plo e por fase

Q = n de ranhuras do estator

m = n de fases

p = n de plos

Ex.:

a) Um motor monofsico tem 36 ranhuras em seu estator e 4 plos.Calcular o n de ranhuras por plo e por fase.

Q = n de ranhuras do estator = 36m = n de fases = 1p = n de plos = 4

q = Q = 36 = 36 = 9 ranhuras por plo e por fase

m . p 1.4 4


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b) Sejam as mesmas caractersticas do motor anterior, apenasque, ao invs de monofsico, seja trifsico. Calcular o n deranhuras por plo e por fase.

Temos:Q = 36; m = 3; p = 4

q = 36 = 36 = 3 ranhuras por plo e pop fase3.4 12

Enrolamento das Mquinas Eltricas

So trs os tipos de enrolamentos de motores eltricos:

a) Enrolamento espiralado (pouco usado)b) Enrolamento imbricado

c) Enrolamento onduladoNo enrolamento espiralado o elemento da ranhura de n1 de um plo

ligado ao n4 do plo seguinte; este por sua vez ligado ao elemento daranhura n2 do plo anterior, e assim sucessivamente.

Enrolamento Espiralado

O enrolamento imbricado j apresenta o elemento da ranhura de n1 de

um plo ligado ao elemento da ranhura de n1 do plo adjacente, e este por suavez, ligado ao elemento da ranhura de n2 do plo anterior, e assimsucessivamente, at se completar a ligao de todos os elementos.


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Enrolamento Imbricado

O enrolamento ondulado tem uma particularidade diferente, pois, comose pode ver na fig., o elemento da ranhura de n1 liga-se ao elemento daranhura de n1 do plo seguinte, e este, por sua vez, liga-se ao elemento da

ranhura, tambm, de n1, s que agora do plo seguinte a este ltimo.Apenas o primeiro elemento n1 do ltimo plo ligado ao segundoelemento (n2) do primeiro plo, o segundo elemento do ltimo plo ligado aoterceiro elemento do primeiro plo, e o terceiro elemento do ltimo plo ligado ao quarto elemento do primeiro plo. Com essas ligaes, sobram osterminais n1 do primeiro plo e o n4 do ltimo plo, que so os terminaisacessveis do estator.

Enrolamento Ondulado

Graus Eltricos

O termo graus eltricos tem grande significado para as mquinaseltricas, e est associado de certo modo com os graus geomtricos usadospara as medidas de ngulos. O n de graus eltricos definido pela seguintefmula:

N de graus eltricos = n de graus geomtrico vezes n de plos2


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Na figura, entre os condutores A e B, tem 30 geomtricos e 6 plos.

O n de graus eltricos entre A e B = 30 x 6 x 180 = 90 eltricos

2 2Entre os condutores A e C temos 60 geomtricos:

N de GE = 60 x 6 = 360 = 1802 2

Clculo de Potncia da f.e.m Para Acionar uma Bomba Dgua

Um dos casos mais freqentes do emprego dos motores eltricos nainstalao de bomba dgua.

Para a instalao de uma bomba devemos ter dois dados:

1) Quantos litros de gua, por minuto, a bomba tem que fornecer?2) Para quantos metros de altura tem de ser jogada a gua?


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Tendo esses dados, devemos proceder como segue:

Sabemos que a potncia de 1 cv definido pelo trabalho necessrio paralevantar 75 kG altura de 1 m, no tempo de 1 seg. Tambm natural quenenhum trabalho pode ser feito sem desperdcio de energia. Perde-se energia

no enrolamento do motor, devido ao aquecimento das bobinas, nos mancais, nabomba e tambm na tubulao, devido ao atrito da gua contra as paredes dosmesmos. Esta ltima tanto maior quanto mais comprido forem os tubos, edepende muito do estado da superfcie interna do que, quando bem lisa,oferece pouca resistncia, mas quando o tubo spero internamente, ofereceuma resistncia bem aprecivel passagem da gua. Tambm no devemos nosesquecer de que a oxidao, com o tempo, vai causar o mesmo efeito. Todosestes fatores motivam para que a energia do motor deva ser bem maior do quea energia realmente aproveitada para jogar a gua para uma determinadaaltura.

Podemos estimar, aproximadamente, que apenas 60% da energia domotor aproveitada efetivamente para que a gua seja jogada para o alto.

Assim, se temos que jogar A litros de gua por minuto, para uma alturade B metros, precisamos de um motor de:

Ex.:

Temos que jogar 500 litros de gua por minuto, de um poo de 15m de

profundidade para uma caixa que est a 8m de altura do solo.

A = 500 LB = 15+8 = 23m P = 500 x 23 = 4,26

2700

Assim teremos que utilizar um motor de 4,5 cv


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Ligao de Motores Monofsicos

Obs.: Para inverter a rotao basta trocar as ligaes dos terminais 5 e 6.

Ligao de Motores Trifsicos

Liga em Estrela Y Ligao em Tringulo 220V ou 380V 440V ou 760V

Obs.: Para inverter a rotao basta trocar as ligaes entre duas fases.

Fator de Potncia

Pela lei de Ohm, temos que a potncia desenvolvida em um circuito :

R x I = W (watts)

Por outro lado, se substituirmos, na expresso acima, a resistncia pela

reatncia total, teremos:

XL x I = Var


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Que a expresso da potncia reativa desenvolvida no circuito e quedepende das reatncias existentes.

Ao produto Z x I = VA chamamos de potncia aparente, que a soma

vetorial das duas potncias.

Assim temos:

P = R x I = W Pr = X x I = Var PA = Z x I = Va

a) W Potncia ativab) Var Potncia reativac) Va Potncia aparente

Triangulo das Potncias

Kva = Kw+Kvar Cos = kW Sen = Kvar tg = Kvarkva Kva Kw

Kva = Kva + Kvar Kva = Kw Kva = Kvar . Cos Sen


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Frmulas para Clculos

Potncia de entrada:

P1 = U x IP = Potncia de entrada (w)U = Tenso (V)I = Intensidade da corrente (A)

Potncia de sada:P2 = 2 xT xn

60

P2 = Potncia de sada (w)T = Torque (Nm)n = Rotao (RPM)

Rendimento:

= P2 .P1

Torque:T = 60 x P2 .

2 n

Corrente nominal:

I = HP x 746 ou CV x 746 .U x x U x x

U = Tenso entre fases = Fator de potncia = Rendimento

Obs.: Se o motor for trifsico, multiplica-se o denominador pela raiz de 3(3 )


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Motor c.c.

No estator produzido um campo magntico constante. Quando umacorrente circula atravs da bobina do rotor, se produz uma fora que tende amovimentar os condutores da bobina do rotor. Esta fora, segundo as leis domagnetismo, o produto vetorial F = L x i x B.

F = a fora sobe cada segmento do condutor;L = o comprimento do condutor;i = a corrente circulante;B = o campo magntico criado pelo estator.

Tipos:

O campo magntico gerado pelo estator pode ser produto de duasmaneiras, ou com um m permanente, ou com eletrom, ou bobinado atravsdo qual circula uma corrente constante.

No segundo caso, a fonte que alimenta o estator pode ser a mesma quealimenta o bobinado do rotor, e estes dois bobinados podem ser conectadosde diferentes maneiras, produzindo motores com diferentes caractersticas.

Motor Srie

Os motores que tm as duas bobinas, o estator e a armadura ligados emsrie, chamado de motor universal, pois podem ser ligados tanto em ccquanto em Ca.

Motores Paralelos

Outra maneira de conectar a bobina do estator em paralelo com a

bobina do rotor. Vemos na fig. abaixo um esquema da conexo do motor emparalelo.


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Motores Compostos ou Compound

Este tipo de motor est baseado numa combinao entre os motoressrie e paralelo. O campo magntico do estator produzido por duas bobinasseparadas, uma ao redor do plo norte e a outra ao redor do plo sul. Umadessas bobinas conectada em paralelo com a bobina do rotor e a outra emsrie.

Caractersticas Tcnicas

Em todos os motores de cc acontece que a fora, que gerada sobrecada segmento do condutor da armadura, proporcional corrente eltricaque circula, tal como foi formulada anteriormente. Portanto para um mesmomotor e supondo o fluxo magntico gerado pelo estator constante, pode-seafirmar que:

T = Km.Ia

T = Torqque do motor;Km = Constante que depende das caractersticas construtivas do motor;Ia = Corrente da armadura.

A tenso induzida no bobinado, produto do movimento do condutor, chamado de f.e.m. (fora eletromotriz), e proporcional velocidade de

rotao da armadura.

eb = Kb x


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eb = tenso induzida ou f.c.e.mKb = uma constante de tenso do motor = Velocidade angular

Se forem desprezados os efeitos indutivos da armadura, e esta for

considerada como resistiva pura, do ponto de vista eltrico, sabe-se que, pelalei de Ohm, a corrente que circula igual tenso total aplicada dividido poressa resistncia de armadura, isto :

Ia = Ven ebRa

Ven = Tenso de entrada aplicada;Ra = Resistncia do bobinado da armadura.

Sabe-se tambm, pela segunda lei de Newton, que existe uma relaoentre o torque T e a acelerao angular em todo corpo rgido que tem ummovimento de rotao.

T = J x

J = Momento de inrcia do corpo que gira.

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