Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de...
Transcript of Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de...
![Page 1: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/1.jpg)
Conversao de Energia II – N6CV2
Prof. Dr. Cesar da Costa
1.a Aula: Motores Elétricos de Indução
![Page 2: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/2.jpg)
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
As máquinas elétricas podem ser classificadas em dois grupos:
a)Geradores: que transformam energia mecânica oriunda de uma fonte externa (como a energia potencial de uma queda d’água ou a energia cinética dos ventos) em energia elétrica (tensão);
b)Motores: que produzem energia mecânica (rotação de um eixo) quando alimentados por uma tensão (energia elétrica).
![Page 3: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/3.jpg)
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICASExemplo de Gerador Elétrico
![Page 4: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/4.jpg)
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICASExemplo de Motor Elétrico
![Page 5: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/5.jpg)
Geradores e motores só se diferenciam quanto ao sentido de transformação da energia, possuindo ambos a mesma estrutura básica.
![Page 6: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/6.jpg)
Um elemento fixo, chamado estator:
ESTRUTURA DO MOTOR
![Page 7: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/7.jpg)
ESTRUTURA DO ESTATOR
É construído com chapas de material magnético e recebe o enrolamento de campo, cujas espiras são colocadas em ranhuras, como mostra a Figura 7.7.
O enrolamento de campo pode ser mono ou trifásico. A maneira como esse enrolamento é construído determina o número de pólos do motor, entre outras características operacionais. Suas pontas (terminais) são estendidas até uma caixa de terminais, onde pode ser feita a conexão com a rede elétrica de alimentação.
![Page 8: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/8.jpg)
ESTRUTURA DO MOTOR
Um elemento móvel, capaz de girar chamado rotor:
![Page 9: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/9.jpg)
ESTRUTURA DO ROTOR
Aqui é montado o enrolamento de armadura; no caso mais comum, êle é constituído de condutores retilíneos interligados nas duas extremidades por anéis de curto-circuito, o que lhe dá a forma de uma gaiola.
Existe um outro tipo de rotor, dito bobinado, onde os terminais das fases do enrolamento de armadura são ligados a anéis deslizantes, permitindo a inserção de elementos que auxiliam na partida do motor.
Rotor tipo gaiola de esquilo Rotor bobinado
![Page 10: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/10.jpg)
Elementos de um Motor Trifásico de Inducao
![Page 11: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/11.jpg)
Tipos de Máquinas Elétricas
![Page 12: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/12.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
Na região em torno de um ímã acontecem alguns fenômenos especiais, como a atração de fragmentos de ferro ou o desvio da agulha de uma bússola. Diz-se que nesta região existe um campo magnético, o qual pode ser representado por linhas de indução.
Também ao redor de um condutor percorrido por corrente elétrica existe um campo magnético, cuja intensidade é diretamente proporcional ao módulo da corrente. Este campo pode ser intensificado se este condutor for enrolado, formando uma bobina ou enrolamento. Nesses casos, a intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à corrente
![Page 13: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/13.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
![Page 14: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/14.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
Campos magnéticos são mensurados através de uma grandeza chamada indução magnética (simbolizada pela letra B), cuja unidade no SI é o Tesla (T). O valor de B é maior nas regiões onde as linhas estão mais concentradas.
Denomina-se fluxo magnético (símbolo ) ao número de linhas de indução que atravessa a superfície delimitada por um condutor (uma espira, por exemplo). Esta grandeza é medida em Webbers (Wb), no SI.
![Page 15: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/15.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
Em 1831, Michael Faraday descobriu que quando o fluxo magnético em um enrolamento varia com o tempo, uma tensão u é induzida nos terminais da mesmo; o valor desta tensão é diretamente proporcional à rapidez com que o fluxo varia. Então, a Lei de Faraday (ou Lei da Indução Eletromagnética) pode ser expressa por:
du N
dt
Número de espiras
Taxa de variacao do fluxo magnetico
![Page 16: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/16.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
Se os pólos de um ímã forem postos a girar ao redor de uma espira, como representado na Figura, o fluxo nesta varia com o tempo, induzindo uma tensão entre seus terminais; se estes formarem um percurso fechado, haverá neles a circulação de uma corrente induzida i.
![Page 17: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/17.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
No estudo do Eletromagnetismo, aprende-se que se um condutor estiver imerso em um campo magnético e for percorrido por uma corrente elétrica, surge uma força de interação dada por:
F i l B Forca de interacao
Corrente no condutor
Comprimento da espira
Valor da inducao magnetica
É esta força que produz um conjugado nos lados da espira, fazendo-a girar (ação de motor).
![Page 18: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/18.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
A Figura 7.5 mostra os campos magnéticos formados pela alimentação trifásica em um motor, no qual os enrolamentos de campo estão localizados no estator.
![Page 19: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/19.jpg)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE INDUCAO
O campo magnético de cada fase é representado por um vetor e a soma vetorial dos mesmos dá o campo resultante.
Observa-se que o efeito é o de um ímã girando ao redor do rotor, produzindo a ação de motor, tal como descrita no parágrafo anterior. A velocidade com que esse campo girante opera é chamada velocidade síncrona (ns), dada por:
120( )s
fn rpm
p
Numero de polos do motor
Frequencia da rede (Hz)
![Page 20: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/20.jpg)
O motor de indução é um motor que baseia o seu princípio de funcionamento na criação de um campo magnético rotativo.
A partir da aplicação de tensão alternada trifásica no estator, consegue produzir-se um campo magnético rotativo (campo girante), que atravessa os condutores do rotor.
Campo Girante
![Page 21: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/21.jpg)
Este campo magnético variável induz no rotor F.E.Ms (Força Eletromotriz) que, por sua vez, criam o seu próprio campo magnético girante.
Este campo magnético girante criado pelo rotor, ao tender a alinhar-se com o campo girante do estator, produz um movimento de rotação no rotor.
Campo Girante
![Page 22: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/22.jpg)
A velocidade de rotação do rotor é ligeiramente inferior à velocidade de rotação do campo girante do estator, não estando por isso o rotor sincronizado com esse campo girante
Estator Rotor
![Page 23: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/23.jpg)
Num motor de indução, a velocidade de rotação é diferente da velocidade de sincronismo. Este fato deve-se porque existe uma diferença de velocidade entre o rotor e o campo girante do estator.
A esta diferença de velocidade dá-se o nome de escorregamento e pode ser calculado por:
![Page 24: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/24.jpg)
%100.s
s
n
nns
Onde:
( )sn Velocidade de Sincronismo estator
n Velocidade de rotação do rotor
Escorregamento (s):
![Page 25: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/25.jpg)
Principais Falhas de Motores de Indução
a) Impedância dos enrolamentos e atrito dos rolamentos provocam aquecimento dos motores.
![Page 26: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/26.jpg)
b) Falha de Rotor Bloqueado:Os enrolamentos se danificam pelo excesso de corrente na situação de rotor bloqueado. A corrente de Rotor bloqueado pode estar em uma faixa de 6 a 10 vezes a corrente nominal do motor.
![Page 27: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/27.jpg)
c) Prejuízos da Sobretensão: Surtos de tensão danificam os enrolamentos.
![Page 28: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/28.jpg)
d) Prejuízos da Sobrecorrente: Excesso de corrente danificam os enrolamentos.
![Page 29: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/29.jpg)
e) Desbalanceamento de Tensão ou falta de fase: Danifica o enrolamento do Motor.
![Page 30: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/30.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
![Page 31: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/31.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
O motor trifásico tem as bobinas distribuídas no estator e ligadas de modo a formar três circuitos distintos, chamados de fases de enrolamento.
Essas fases são interligadas formando ligações em estrela ou em triângulo, para o acoplamento a uma rede trifásica. Para isso deve-se levar em conta a tensão que irão operar.
![Page 32: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/32.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
![Page 33: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/33.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
Na ligação em estrela, o final das fases se fecham em sí, e o início se liga à rede.
![Page 34: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/34.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
Na ligação em triângulo, o início de uma fase é fechado com o final da outra, e essa associação é ligada à rede.
![Page 35: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/35.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
Os motores trifásicos podem dispor de 3, 6, 9 ou 12 terminais para a ligação do estator à rede elétrica.
Assim, eles podem operar em uma, duas, três ou quatro tensões, respectivamente. Todavia, é mais comum encontrar motores com 6 e 12 terminais.
![Page 36: Conversao de Energia II – N6CV2 Prof. Dr. Cesar da Costa 1.a Aula: Motores Elétricos de Indução.](https://reader035.fdocumentos.com/reader035/viewer/2022062418/552fc17c497959413d8f0967/html5/thumbnails/36.jpg)
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
Os motores trifásicos com 6 terminais só podem ser ligados em duas tensões: uma a raiz quadrada de 3 maior do que a outra. Por exemplo, 220/380V ou 440/760 V.