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    _________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 3

    CPM - Programa de Certificao de Pessoal de Manuteno

    Eltrica

    Materiais e Equipamentosem Sistemas de Baixa

    Tenso

    WWW.THEREBELS.COM.BR

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    4 Companhia Siderrgica de Tubaro

    Materiais e Equipamentos em Sistemas de Baixa Tenso - I - Eltrica

    SENAI - ES, 1997

    Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro)

    SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDAE - Diviso de Assistncia s EmpresasDepartamento Regional do Esprito SantoAv. Nossa Senhora da Penha, 2053 - Vitria - ES.CEP 29045-401 - Caixa Postal 683Tel: (27) 334-5774Fax: (27) 334-5783

    CST - Companhia Siderrgica de TubaroAHD - Diviso de Desenvolvimento de Recursos HumanosAV. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro - Serra - ES.CEP 29160-972Telefone: (027) 348-1322Telefax: (027) 348-1077

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    SumrioMquinas Eltricas Rotativas ................................................. 05

    Noes Gerais Sobre Motores Eltricos ............................ 05

    Motores de Corrente Alternada.......................................... 09 Defeitos nas Ligaes dos Motores de C.A. ...................... 19 Defeitos Internos nos Motores Assncronos....................... 20

    Alternadores........................................................................... 25

    Noes Sobre Alternadores............................................... 25 Alternadores com Indutor (rotor) de Plos Salientes.......... 25 Alternador com Indutor de Plos no Salientes ................. 26 Funcionamento do Alternador............................................ 26

    Motor Sncrono Trifsico ........................................................ 29

    Gerador de Corrente Contnua............................................... 31

    Dnamo.............................................................................. 31

    Motor de Corrente Contnua................................................... 35

    Princpio de Funcionamento .............................................. 35 Tipos de Motores de Corrente Contnua............................ 39 Instalaes de Motores de Corrente Contnua................... 41 Defeito nas Ligaes dos Motores de Corrente Contnua.. 45

    Defeitos Internos nos Motores de Corrente Contnua........ 46

    Transformador ....................................................................... 49

    Princpio de Funcionamento .............................................. 49 Transformadores com mais de um secundrio.................. 52 Relao de Transformao ............................................... 53 Tipos de transformador quanto a relao de transformao 55 Relao de Potncia em Transformadores........................ 57 Potncia em transformadores com mais de um secundrio 59

    Transformador Trifsico......................................................... 61

    Acessrios do Transformador............................................ 64 Resfriamento dos transformadores.................................... 65 Transformadores a leo..................................................... 66 Ligao ziguezague........................................................... 73

    Aterramento ........................................................................... 75

    Escolha do Condutor de Proteo ..................................... 78 Coneco com Terminais .................................................. 84 Solda de Cabo Haste de Aterramento ............................ 85 Determinao do que aterrar............................................. 86

    Utilizao do Neutro como Condutor de Proteo ............. 89

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    Condies para Uso do Neutro no Aterramento................. 91 Classificao dos Sistemas ............................................... 92 Sistema de Aterramento .................................................... 92

    Valor da Tenso em Sistemas de Baixa Tenso................ 96

    Pra-Raios Prediais................................................................ 97

    Eletricidade Atmosfrica .................................................... 97 O pra-raios e sua atuao................................................ 99 Classificao dos pra-raios..............................................100 Pra-raios comum.............................................................. 102 Pra-raios Ionizantes ......................................................... 106 Resistncia de Terra.......................................................... 111

    Quadro de Distribuio........................................................... 113

    Quadros de Luz ................................................................. 113 Quadros Gerais de Fora................................................... 113 Quadros de Comando e Controle ...................................... 115

    Disjuntores ............................................................................. 117

    Capacitor................................................................................ 121

    Capacidade de um Capacitor............................................. 121 Energia potencial no capacitor........................................... 122 Constante dieltrica ........................................................... 122 Capacitor plano.................................................................. 123 Capacidade equivalente a uma associao de capacitores126 Associao em srie de capacitores.................................. 127 Associao em paralelo de capacitores............................. 128 Capacitores utilizados para correo de fator de potncia. 132 Fator de potncia e seus efeitos........................................ 133

    Interruptor de Corrente de Fuga............................................. 141

    Rels de Tempo..................................................................... 143

    Lmpadas............................................................................... 145 Classificao...................................................................... 145 Vida til e Rendimento Luminoso nas Lmpadas.............. 166 Emprego de Ignitores......................................................... 167 Luminrias ......................................................................... 168 Segurana Fusveis Tipo NH e Diazed .............................. 170 As Caractersticas dos Fusveis Tipo Diazed e NH ............ 173 Chaves Auxiliares Tipo Botoeira ........................................ 177 Rels Trmicos.................................................................. 179 Contatores ......................................................................... 183

    Exerccios............................................................................... 186

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    Mquinas Eltricas Rotativas

    Noes Gerais Sobre Motores Eltricos

    Os motores eltricos so mquinas que transformam energiaeltrica em energia mecnica; assim, ao ligarmos um motor rede, ele ir absorver uma dada quantidade de energia eltrica,e em troca aciona uma carga, por exemplo, um bonde.

    Este processo de converso da forma de energia anlogo aoque se verifica num motor a gasolina. Neste motor, tambm ditomotor a exploso, aproveita-se a energia proveniente da queimade combustvel para movimentar o veculo. Num motor eltrico ocombustvel a energia eltrica.

    Os motores eltricos em geral se compem de duas partes: orotorque a parte mvel e o estator ou carcaaque a partefixa.

    Estator ou Carcaa Rotor

    Podemos classificar os motores, quanto energia eltricaabsorvida, da seguinte maneira:

    Motores eletricos

    de CAmonofasico

    trifasico

    de CC

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    Os motores eltricos de corrente alternada funcionam quandoligados uma rede de tenso alternada; so monofsicos outrifsicos se necessitam de tenso monofsica ou de tensotrifsica.Os motores eltricos de corrente contnua funcionam quandoligados uma rede de tenso contnua.Os motores de CA so hoje os mais utilizados; podemosencontr-los em refrigeradores domsticos. em mquinasferramentas etc. Os motores de CC so de emprego maisrestrito, sendo encontrados na trao eltrica, grandeslaminadores etc.Vamos estudar com maior profundidade os motores de CA. Elespodem se classificar, segundo o sistema eltrico de alimentaoe o princpio de funcionamento ou arranque, em:

    Motores trifsicos

    Motores monofsicos

    Existem outros tipos de motores de CA, que se encontram mais

    raramente. Os motores de induo (tanto trifsicos comomonofsicos) possuem no estator um jogo de bobinas queproduzem um campo magntico. No interior do motor, apoiando-se sobre mancais, encontra-se a parte mvel, ou rotor. Esterotor dispe de um enrolamento constitudo por simplescondutores ou barras postas em curto-circuito entre si (rotor emcurto ou em gaiola de esquilo) ou podem tambm possuir umoutro tipo de enrolamento, cujos extremos so levados a aniscoletores eletricamente isolados do eixo e entre si e sobre osquais se apoiam escovas de carvo, fixas ao estator, que nospermitem ligar o motor a um circuito externo.

    de induo ou assincrono

    de rotor emcurto ou gaiola de esquilode rotor bobinado

    sincrono

    de induo ou assincrono

    srie

    de arranque capacitativoe marcha indutiva (fase dividida)

    de arranque por repulsode plo dividido

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    Rotor Gaiola Rotor Bobinado

    O motor de induo possui velocidade praticamente constante.Os motores de induo de pequena potncia so, na maioriadas vezes, monofsicos, com rotor em curto; para a partidanecessitam de dispositivos especiais, uma vez que no temarranque prprio.

    J os motores trifsicos de induo so de maior potncia e temarranque prprio. Como exigem grande corrente da rede, noinstante de partida, usam-se dispositivos especiais para diminu-la.

    No motor monofsico srie ou universal o enrolamento do rotor levado s escovas, por intermdio de um comutador (coletorconstitudo por lminas isoladas entre si), e ligado ao estator.Este tipo de motor funciona tanto com CC como com CA. Possuivelocidade varivel. No motor repulso o enrolamento do rotor levado s escovas que esto ligadas em curto circuito. Possui

    velocidade varivel, sendo usualmente empregado como motorrepulso induo. Na partida funciona como motor de repulso(que tem arranque prprio) e, posteriormente, por um dispositivocentrfugo, as lminas do coletor so colocadas em curto-circuito, passando a funcionar como motor de induomonofsico.

    Os motores de corrente contnua podem ser classificadossegundo o modo de excitao em:

    Motores de CC

    auto excitados

    motores series

    motores paralelos

    motores mistos ou

    compound

    com excita ao independente

    Num motor de CC distinguimos o estator com plos indutores, orotor com enrolamento induzido e o comutador.

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    Eles so empregados em razo de terem suas velocidadesvariveis, conforme a corrente no campo indutor.De acordo com as normas brasileiras de eletrotcnica NB-3,todos os motores eltricos devem possuir uma placa metlicafirmemente presa ao estator, na qual so marcadas, de maneiralegvel, pelo menos as seguintes caractersticas:

    nome, marca comercial ou smbolo identificador docomerciante;

    tipo, srie e nmero de fabricao;

    espcie de corrente (alternada ou contnua);

    Espcie de motor ( induo, paralelo, etc.);

    O nmero de fases ou freqncia em ciclos/seg.(motores de CA);

    potncia nominal em KW, HP (1 HP = 0,746 KW), ou em c.v.(1 c.v. = 0,736 KW);

    tenso nominal ou tenses nominais de operao;

    corrente nominal plena carga;

    velocidade angular nominal plena carga (rotaes p/min.);

    tenso e corrente do circuito secundrio (motores de induocom rotor bobinado de anis).

    Todos os motores devem trazer, ainda, na mesma ou noutraplaca, o esquema das ligaes.

    As placas de caractersticas podem ainda indicar:

    fator de potncia nominal plena carga;

    espcie de servio (contnuo, de pequena durao; quandofalta esta indicao, o motor de servio contnuo);

    o aumento permissvel da temperatura dos enrolamentos epartes adjacentes, em graus centgrados;

    O fator de servio (sobrecarga que o motor pode suportar emservio contnuo).

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    Motores de Corrente Alternada

    Motor Universal

    O motor eltrico universal um motor que permite ligao, tantona corrente contnua como na corrente alternada, pois o seurotor bem como seu estator so formados por chapas de ferro-silcio, que reduzem ao mnimo os efeitos calorficos originadospelas correntes induzidas nas massas metlicas, quando sob aao de um campo magntico varivel.

    Nas ranhuras do estator so alojadas as bobinas de campo(geralmente duas), necessrias para a formao do campoindutor. Nas ranhuras do rotor so enroladas diretamente asbobinas induzidas, cujas pontas terminais so ligadasdevidamente nas lminas que formam o coletor.

    O induzido I e o campo indutor C, so ligados em srie, comomostra o diagrama. Para a mudana do sentido de rotao,basta inverter as ligaes nos porta-escovas, ou as ligaes dasbobinas do campo indutor, quando a colagem de ligaes aocoletor, so equivalentes aos dois sentidos.

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    Os motores universais apresentam um alto conjugado departida, desenvolvem alta velocidade, so construdos paratenses de 110V e 220V CC ou CA e normalmente a suapotncia no vai alm de 300W, salvo em casos especiais.

    Este tipo de motor aplicado na maioria dos aparelhos portteiseletrodomsticos e em algumas mquinas portteis usadas naindstria.

    Motor Monofsico de Anel em Curto

    O motor monofsico de anel em curto um motor de induo derotor tipo gaiola de esquilo e seu estator de plos salientescom cavidades, onde so colocados anis de cobre ou lato,que abraam pouco menos da metade de cada plo.

    criado pelos anis, um fluxo, devido as correntes induzidasproduzida pelo fluxo varivel, defasado em atraso do fluxooriginado pelas bobinas dos plos indutores, surgindo com aresultante, um campo giratrio. O rotor dentro dele forado agirar no mesmo sentido devido ao campo produzido pelas

    correntes induzidas nas barras alojadas nas ranhuras do rotor.

    So construdos para tenses de 110V e 220V, 50 ou 60 Hz,25W a 120W e normalmente para 2 - 4 e 6 plos paravelocidades de 900 a 2800 R.P.M. em 50 Hz e 1000 a 3400R.P.M. para 60 Hz. tem velocidade constante no admite

    regulagem e nem reversibilidade.

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    A aplicao desses motores se faz em pequenas mquinas taiscomo: toca-discos, relgios, servo-mecanismos, etc; porque um motor de baixo conjugado de partida e baixo rendimento.

    Motor Monofsico de Fase Auxiliar

    O motor de fase auxiliar um motor de induo constitudo deum rotor tipo gaiola de esquilo e um estator formado por coroasde chapas isoladas de ferro-silcio, com ranhuras na parteinterna, fixadas numa carcaa.

    Os enrolamentos, principal e auxiliar so alojados nas ranhurasisoladas, deslocadas de um ngulo de 90 eltricos um do outro.

    Os motores monofsicos de induo sem dispositivos departida, no tem arranque prprio, por no produzir campo

    rotativo, da a necessidade, de se utilizar a fase auxiliar comcaractersticas diferentes do principal, para que os camposmagnticos defasados entre si, produzam uma resultanterotativa, que por induo movimente o rotor tipo gaiola colocadodentro dele.

    O enrolamento principal calculado de modo preciso, mas oauxiliar conseguido de maneira emprica, mas sempre emrelao ao principal, isto , o auxiliar vai de 34% a 80% donmero de condutores do principal e a seo do condutor variade 30% a 50% do condutor empregado no principal, calculadopara 110V.

    Para duas tenses, basta desdobrar o enrolamento do principalcalculado inicialmente para 110V em duas vezes o nmero decondutores, com sua seo reduzida pela metade, dividido emdois circuitos, para que possibilite ligar em paralelo para 110V eem srie para 220V.

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    O enrolamento auxiliar no deve ser modificado para 220V, mas

    seus terminais devero ser ligados um num dos extremos e ooutro no centro da ligao srie do principal, para que ocondensador que fica ligado em srie com o auxiliar, no recebauma tenso alm de 110V.

    Geralmente usado o enrolamento auxiliar somente para oarranque, depois, por intermdio de um interruptor comandadopor um dispositivo centrfugo o auxiliar desligado,permanecendo o campo rotativo pela ao do sentido derotao do rotor e pela componente de campo criada pelascorrentes induzidas nas barras do tipo gaiola (rotor em curto).

    Atualmente estes motores so fabricados para duas tenses.

    110V e 220V, para as freqncias de 50 Hz ou 60 Hz, para aspotncias, de 1/6 a 2 c.v.

    Sobre o motor colocado um condensador eletroltico com suaproteo conforme a figura abaixo.

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    Nas tabelas abaixo temos as caractersticas principais dosmotores monofsicos de fase auxiliar.

    C.V. 110V (A) 220V (A)

    1/6

    1/4

    1/2

    3,2

    4,6

    7,4

    1,6

    2,3

    3,7

    3/4

    1

    1 1/2

    10,2

    13,0

    18,4

    5,1

    6,5

    9,2

    2 24,0 12,0

    Nmero de Velocidade aproximada em R.P.M.

    50 Hertz 60 Hertz

    Plos Em vazio plena carga Em vazio plena carga

    2 3.000 2.920 3.600 3.500

    4 1.500 1.435 1.800 1.730

    6 1.000 960 1.200 1.140

    Para velocidade em vazio foi tomada a velocidade desincronismo, embora, na prtica, essa velocidade sejaligeiramente menor.

    A velocidade marcada na placa dos motores refere-se quelamedida plena carga.

    Os motores monofsicos de induo tem os seguintesinconvenientes:

    Pequena capacidade para suportar sobrecarga;

    Baixo rendimento;

    Baixo fator de potncia;

    Manuteno de custo elevado.

    Os motores monofsicos de induo de fase auxiliar soutilizados em mquinas de lavar roupas, em eletrobombas, emgeladeiras, enceradeiras de potncia elevadas, etc.

    A tabela ao lado d o valorda corrente em ampresdos motores monofsicosem geral, nas diversaspotncias relacionadas coma tenso de alimentao.

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    O condensador aplicado nos motores de fase auxiliar tem duplafinalidade:

    dar maior conjugado no arranque; produzir maior defasamento entre os campos magnticos

    principais e auxiliar.

    A capacidade dos condensadores de partida, determinadaexperimentalmente pelos fabricantes de motores, varia ao variara potncia do motor, conforme a tabela abaixo com limitemximo at 1 c.v.

    Condensadores de Partida

    C.V. microfarads (F)1/6 de 161 at 193

    1/4 de 216 at 259

    1/3 de 270 at 324

    1/2 de 340 at 408

    3/4 de 430 at 516

    1 de 540 at 648

    Motor Trifsico Assncrono

    O motor trifsico se compe de um estator com ranhuras no seuinterior, onde so alojadas vrias bobinas perfeitamente isoladasda massa estatrica e entre si, devidamente distribudas eligadas formando trs circuitos distintos e simtricos chamadosfases.

    Estas fases devero estar ligadas em tringulo () ou estrela ()a uma rede trifsica para que suas bobinas produzam umcampo resultante giratrio de valor invarivel.

    O motor trifsico de aplicao mais comum tem seu rotor do tipogaiola de esquilo, podendo tambm ser do tipo bobinado com

    anis para controlar o arranque por intermdio de reostato.O campo giratrio ao passar pelas barras ou condutores produznestes correntes induzidas, fazendo com que o rotor crie umcampo magntico que acompanhe seu sentido de giro.

    Pode-se enunciar o seguinte princpio de funcionamento: trsenrolamentos idnticos A, B e C simetricamente colocados comos respectivos eixos a 120 entre si, percorridos por trscorrentes alternadas de igual freqncia e valor eficaz, masdefasadas uma da outra de 120 eltricos ou de 1/3 de perodo,produzem um campo magntico rotativo R com amplitudeconstante, igual a 1,5 vezes o valor mximo de cada um dos

    trs campos componentes A, B e C.

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    R = 1,5 x B, onde B = mximo no instante considerado.

    O campo magntico rotativo gira com velocidade uniforme,fazendo uma rotao em cada perodo da corrente dealimentao.

    O sentido de giro est subordinado seqncia de fases dascorrentes nos trs enrolamentos das fases do motor que paragirar ao contrrio preciso inverter-se a corrente de dois

    enrolamentos. Em geral, os trs enrolamentos so ligados emestrela ou tringulo, para receber ligao de uma linha trifsicacom trs fios. O sentido de giro do campo poder ser invertido,trocando-se simplesmente dois fios da linha ligados aosterminais do motor.

    O grfico abaixo mostra uma curva senoidal que arepresentao da f.e.m. da corrente alternativa, e do campomagntico varivel produzido por uma corrente que variaperiodicamente seu sentido e sua intensidade.

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    O motor trifsico de induo tem rotao de campo girante deacordo com a freqncia da rede e do nmero de pares de

    plos: n =120 x

    P

    f, onde: f= frequncia de rede eltrica e P

    = nmero de plos do motor

    Escorregamento

    A diferena entre a velocidade do campo girante e a do rotor d-se o nome de escorregamento. Geralmente o escorregamento expresso percentualmente em relao velocidade desincronismo. Seu valor baixo quando o motor funciona vazio.

    O escorregamento calculado pela relao: sn n

    nx

    s

    s

    =

    100

    onde:s = escorregamento, em %;ns = velocidade sncrona;

    n = velocidade do rotor.

    O rotor do motor plena carga d um escorregamento que variade 3% para os motores potentes at 6% para os de pequenapotncia.

    Estes motores levam vantagem sobre o motor sncrono, pelofato de poder partir com carga.

    H dois tipos de motores de induo, conforme a forma doenrolamento do seu induzido:

    Motor de rotor gaiola de esquilo;

    Motor de rotor bobinado.

    Rotor com Gaiola de Esquilo

    O enrolamento do induzido deste tipo de motor formado porbarras de alumnio ou cobre, colocadas dentro das ranhuras dorotor e tendo suas extremidades reunidas atravs de anis decurto circuito; as barras, quando de cobre, so soldadas aosanis. Este motor tambm chamado rotor em curto circuito.

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    A velocidade do motor praticamente constante, pois oescorregamento varia pouco com a carga.

    O fator de potncia aumenta com a utilizao do motor at

    prximo plena carga nominal, quando alcana o seu mximo;a partir de ento elevando-se a carga, diminuir o valor de cos.

    O rendimento cresce, com a carga, at determinado ponto,tambm vizinho plena carga nominal quando as perdas fixas evariveis se equivalem; alm deste ponto o rendimento passa abaixar. As caractersticas acima podem ser observadas nogrfico seguinte, onde 3 curvas relacionam o rendimento, avelocidade e o fator de potncia com a potncia solicitada aomotor.

    O conjugado que vem relacionado com o escorregamento, nogrfico seguinte baixo no incio do funcionamento, sendoprprio para arranques sem carga. Quando se necessita maiorconjugado no incio do funcionamento eleva-se a resistncia doinduzido usando-se rotores com dupla ou tripla gaiola, ou aindacom ranhuras profundas.

    O motor de induo com o rotor em curto circuito prprio paracomando de eixo de transmisso, acionando bombascentrfugas, compressores de ar, ventiladores, tornos mecnicosetc.

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    Rotor Bobinado

    O enrolamento do induzido constitudo por condutores decobre isolados entre si e montados nas ranhuras do rotor. O

    conjugado no arranque, deste tipo de motor, bem melhor queo anterior porque podemos inserir resistores em srie com asfases do enrolamento do rotor. H tipos em que os resistoresso montados no rotor e eliminados, quando a mquina atinge asua velocidade normal, atravs de mecanismos centrfugos.Outro tipo de rotor bobinado aquele em que seusenrolamentos se ligam anis coletores sobre os quais apoiam-se as escovas. Para entes tipos usam-se reostatos, em estrela(), ligados em srie com os enrolamentos do rotor atravs deescovas e anis coletores. A medida que o motor aumenta ausa velocidade, manobra-se o reostato a fim de retirargradativamente os resistores do circuito at ligar osenrolamentos em estrela. Em alguns tipos de motores, para queas escovas no fiquem desgastando-se durante a marchanormal, elas so suspensas e, atravs de alavancas, os anisso curto circuitados.

    Com a adio de reostatos alm de se melhorar o conjugado domotor pode-se variar a velocidade do mesmo, porm com oinconveniente de aumentar a perda por efeito Joule nosresistores, diminuindo o seu rendimento.

    O motor com rotor bobinado usado quando se necessitaarrancar com carga e ainda quando se precisa variar a

    velocidade, como no caso das gruas, elevadores, etc.Os motores de induo, gaiola ou rotor bobinado, apresentamas seguintes vantagens: So simples, robustos, de arranqueprprio e bom rendimento.

    O tipo gaiola de esquilo deve ser utilizado em todos os locaisonde haja perigo de exploso, visto no produzir fascas, poisno contm contatos deslizantes (coletor, escovas, etc.).

    O tipo com rotor bobinado empregado quando h necessidadede arranque e paradas freqentes (servio intermitente) queexige maior conjugado inicial. Alm disso, com reostatos se temvelocidade regulvel.

    Como desvantagens dos motores assncronos citamos: o fatorde potncia no igual a unidade, sendo baixo nos motores depequena potncia, salvo no caso de serem bem construdos. Otipo gaiola de esquilo apresenta um baixo conjugado inicial,exceto nos de gaiolas especiais, e sua velocidade no pode serregulada por meios comuns.

    Quando for necessrio a velocidade na proporo de 2 para 1ou vice-versa, usa-se efetuar enrolamentos especiais de estator.

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    Defeitos nas Ligaes dos Motores de C.A.

    Trataremos apenas dos defeitos externos mais freqentes dosmotores de CA.

    O Motor No Arranca

    Interrupo de uma ou mais fases da rede

    Com o auxlio de um multmetro, pode ser verificado se h fiosinterrompidos, conexo solta, contato frouxo, fusvel queimado,ou falta de tenso em uma ou mais fases da rede. Com exceoda ltima, que depende da rede da distribuio externa, asoutras causas podem ser facilmente reparadas.

    Reostato de arranque interrompidoCom o auxlio de um multmetro, pode se verificar acontinuidade do circuito dos resistores ou o mau funcionamentodos contatos. Este defeito de fcil reparao.

    Motor no permanece com sua velocidade nominal comcarga

    Tenso baixa

    Com a diminuio da tenso, velocidade decresce, pois apotncia proporcional a ela. Com um voltmetro devemosconferir o valor da tenso e ajust-la ao devido valor, quandopossvel.

    Ligao trocada

    Corrige-se o defeito trocando-se as ligaes.

    Aquecimento anormal

    Interrupo de uma das fases

    O motor funciona como se fosse monofsico, sua velocidadebaixa e apresenta um rudo caracterstico, consome umacorrente muito maior que a de regime e, no caso de estar comcarga, acaba por queimar o enrolamento. Deve-se parar amquina imediatamente, localizar o defeito com um multmetro erepar-lo, sempre que possvel.

    Ligao trocada

    Corrige-se o defeito, mudando-se as ligaes. Caso se mude asligaes e o motor continue apresentando o problema, por queo defeito interno.

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    Defeitos Internos nos Motores de C.A. Assncronos

    O Motor No Arranca

    Interrupo numa das fases do estator trifsicoA interrupo numa das fases dos motores trifsicos transformao enrolamento em monofsico e o motor no arranca. oconsumo de corrente ser excessivo e o enrolamento, como bvio, se aquecer demasiadamente, podendo at queimar omotor. Com um multmetro, procura-se a fase interrompida e aseguir, usando-se o mesmo processo, verifica-se qual a ligaoou bobina defeituosa. Encontrando-se o defeito, o reparo simples.

    Interrupo do circuito de trabalho ou auxiliar dos estatoresmonofsicos

    A interrupo na alimentao de uma das bobinas (ou nasprprias bobinas), no condensador ou no interruptor centrfugofaz com que o motor no arranque.Localize o defeito como anteriormente e repare.

    Rotor roando no estator

    O entreferro de motores de pequena e mdia potncia muitoreduzido e qualquer desgaste de mancais ou defeitos nosrolamentos desloca o rotor que entra em contato com o estator;tem-se ento o rotor bloqueado em razo da atrao magntica,o que faz com que o rotor permanea parado. Constatado odefeito, proceder o reparo dos mancais ou rolamentos.

    Interrupo em uma das fases do rotor bobinado

    Havendo interrupo em uma das fases do rotor, o motor no dpartida. Com um multmetro observar os defeitos que podem serdevido falta de contato das escovas com os anis, ligaesno executadas ou bobinas interrompidas. Constatado o defeito,proceder o reparo.

    O Motor No Mantm Carga

    Fase interrompida no enrolamento do rotor bobinado

    A interrupo de uma fase no rotor bobinado, durante ofuncionamento sob carga provoca perda de velocidade domotor, gradualmente, at parar; essa anomalia verificadatambm por um rudo caracterstico. A localizao deste defeitose efetua ligando-se trs ampermetros em srie com as fasesrespectivas do rotor. No funcionamento vazio, as correntesassinaladas nos aparelhos so iguais; a medida que se carregao motor, h diminuio da velocidade e um desequilbrio nasfases do rotor que se observa nos ampermetros. Num dosaparelhos a corrente cai a zero e nos outros dois, ela se eleva,indicando a fase interrompida naquela em que a corrente seanula. Procurar o defeito e efetuar o reparo.

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    Defeito de fundio ou de solda no rotor gaiola de esquilo

    Pode acontecer que, na fundio, o alumnio no enchacompletamente as ranhuras, ficando as barras defeituosas, ou

    ainda, partirem-se devido ao esforo a que o rotor estsubmetido. Em se tratando de barras de cobre, ligadas ao anelde curto circuito, com solda fraca, podem elas, por aquecimento,dessoldarem-se. Essas irregularidades trazem consigo aumentode resistncia do rotor, o motor se aquece e a velocidade serinferior do regime. Inspecionando-se o rotor, constata-se odefeito e substitui-se o induzido ou refaz-se a solda conforme ocaso.

    sempre prefervel usar a solda forte ao invs da solda fraca,pois o ponto de fuso da solda forte mais elevado que o dafraca.

    Aquecimento Anormal

    Interrupo numa fase do estator

    Durante o funcionamento, ocorrendo a interrupo numa fase doestator, o motor passa a trabalhar como monofsico,absorvendo maiores correntes e aquecendo exageradamente.

    Deve-se parar o motor, verificar a fase interrompida, com ummultmetro e efetuar o conserto.

    O interruptor centrfugo no desliga (motores monofsicos)

    O circuito auxiliar dos motores monofsicos no sendointerrompido durante o funcionamento , provoca aquecimento domotor podendo queimar o enrolamento. Verificar o interruptorcentrfugo e repar-lo.

    Ligaes erradas

    Engano nas ligaes das fases ou nos grupos de bobinas deuma fase, ou ainda desigualdade do nmero de espiras nasfases do lugar a desequilbrios de correntes. Comumente acorrente resulta ser superior a do regime e o aquecimento ser

    anormal. Com trs ampermetros inserido em srie nas fases domotor verificam-se as diferenas das correntes.

    Tambm pode ocorrer dissimetria devido a curto circuito entreespiras de uma fase.

    Localizar o defeito, com instrumento adequado e conferir asligaes. Refazer as conexes conforme esquema ou trocarbobinas com espiras em curto.

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    Curto circuito no rotor bobinado

    Contato entre espiras ou entre bobinas do rotor, provocam maiorconsumo de corrente do estator, principalmente no arranque, e

    forte aquecimento. Localizar o defeito com instrumentoadequado e efetuar o reparo.

    Contato defeituoso entre barras e anis de curto circuito

    A f.e.m. induzida nas barras do rotor muito pequena e acorrente, dada a baixa resistncia da gaiola, grande. Oscontatos, quando imperfeitos, provocam aumento de resistncia,havendo, pela Lei de Joule, aquecimento suficiente paradessoldar as barras de anis (quando se trata de solda fraca).Com este defeito o motor perde velocidade. Com gaiola dealumnio fundido sob presso ou com barras de cobre unidas

    aos anis, com solda forte, estes inconvenientes no semanifestam.

    Umidade ou leo nos enrolamentos

    Umidade ou leo nos enrolamentos baixa a resistncia doisolamento, provocando aquecimento anormal na mquina.Quando este fica depositado em lugar pouco arejado e comvapor de gua os enrolamentos adquirem umidade. de boanorma efetuar um teste de isolao antes de colocarmos amquina em funcionamento. No caso do leo lubrificanteescorregar dos mancais, penetrando nos enrolamentos;

    necessrio efetuarmos um teste de isolao, pois tanto aumidade como o leo lubrificante estragam o verniz dosenrolamentos. Para repararmos estes inconvenientes necessrio colocarmos a mquina em estufa, tendo o cuidadode retirar as partes que podem se danificar com a temperaturaque vai aproximadamente a 100C.

    Em alguns casos torna-se necessrio aplicar nova camada deverniz nos enrolamentos.

    Enrolamento do estator ou do rotor ligados massa

    Com um meghmetro, verificar se h contato entre condutores e

    massa. localizar as bobinas defeituosas e isol-las ou substitu-las por outras novas, conforme a necessidade.

    Mancais ou rolamentos gastos

    Verificar a folga nos mancais e rolamentos e proceder areparao do mancal ou substituio dos rolamentos.

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    Defeitos de lubrificao (falta ou excesso)

    Verificar os mancais e reparar caso haja excesso ou falta delubrificao.

    Funcionamento Ruidoso

    Rotor desequilibrado

    O defeito se manifesta com um rudo peridico, tanto maisacentuado quanto for o desequilbrio do rotor e excessivavibrao da mquina.

    Essa irregularidade pode ser proveniente de um enrolamentomal distribudo. Deve-se restabelecer de imediato, o equilbrioesttico, com mquina apropriada; o desequilbrio faz com que aparte mais pesada do rotor se desloque para baixo. Adiciona-

    se ou retira-se um contrapeso, que pode ser de chumbo, naparte diametralmente oposta.

    A fixao deste contrapeso deve ser firme para evitar que sesolte sob a ao da rotao.

    Desgaste dos mancais ou rolamentos

    O desgaste dos mancais ou dos rolamentos provoca um roncono motor que pode ser contnuo ou intermitente. Reparar osmancais ou substituir os rolamentos quando comprovada essaanomalia.

    Induo excessiva

    Sobre carga, tenso superior normal, e freqncia inferior a deregime fazem com que a induo se eleve, provocandoaquecimento do motor e funcionamento ruidoso.A sobrecarga eleva a corrente acima do normal, aumentandopor conseguinte o nmero de ampre-espiras, o que determinaexcesso de induo. A tenso superior normal e a freqnciainferior do regime produzem o mesmo efeito da sobrecarga.A induo excessiva se elimina fazendo com que o motortrabalhe dentro de suas caractersticas que esto indicadas naplaca fixada na carcaa.

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    Alternadores

    Noes Sobre Alternadores

    Todas as mquinas que geram corrente alternada sochamadas de alternadores.

    Durante cinqenta ou sessenta anos tem-se fabricado diferentestipos de alternadores, quanto s suas formas e tamanhos queforam se modificando dentro da linha evolutiva do progressoindustrial.

    Atualmente se fabricam alternadores de dois tipos: o de plosindutores salientes que acoplado a um motor de baixavelocidade e o turbo-alternador de plos indutores no salientesque acoplado a uma turbina que gira a alta velocidade.

    Os dois modelos so bastantes parecidos e possuem uminduzido fixo e um indutor mvel.

    D-se tambm parte fixa de uma mquina de Corrente

    Alternada o nome de estator e parte mvel o nome de rotor.

    Alternadores com Indutor (rotor) de Plos Salientes

    formado por um ncleo polar fixado na superfcie de umvolante de ao fundido.

    Cada ncleo envolvido com uma bobina fixada na sua partesuperior por uma sapata polar constituindo o que chamamos depeas polares.

    As bobinas so ligadas em srie e tem seus terminais presos aanis coletores, isolados e fixos ao eixo do indutor. Esses anispermitem a sua excitao por uma fonte de corrente contnua.

    As bobinas so ligadas alternadamente formando os plos nortee sul nas peas polares.

    Os plos formados so sempre em nmeros pares.

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    O estator se compe de um anel fixo onde so alojadas asbobinas que formam o enrolamento do induzido.

    Esse anel constitudo de um empilhamento de chapas de aosilcio isoladas entre si e que formam quando prensadas umbloco macio. As bobinas que constituem o enrolamento, so

    encaixadas em ranhuras ou canais que podem ser fechados ouabertos situados na periferia interna do anel chamado estator.

    Alternador com Indutor de Plos no Salientes

    uma mquina de alta rotao prpria para fornecer potnciaselevadas. Esse tipo de alternador, geralmente acoplado aturbinas hidrulicas ou a vapor.

    O indutor ou rotor construdo com dimetro relativamentepequeno e grande comprimento para no sofrer asconseqncias da fora centrfuga. O cilindro de ao macio formado pelo empilhamento de chapas prensadas e fixadas porprocessos diversos. Na periferia so abertos os canais onde sealojam as bobinas que, devidamente ligadas constituem oenrolamento.

    Esses canais aps receberem o enrolamento so fechados portalas de bronze fixadas por processo especial.

    O induzido desse tipo de alternador pouco difere do de plossalientes, existindo apenas pequenos espaos entreempilhamento das chapas para favorecer a ventilao do

    alternador.

    Funcionamento do Alternador

    A energia eltrica produzida no alternador se baseia no princpiode que todo condutor quando cortado por um campo magnticoe desde que haja movimento relativo entre este campomagntico e o condutor induzida nele uma fora eletro-motriz(Lei de Faraday).

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    No h variao de fluxono h tenso induzida

    H pequena variao defluxo aparece umapequena tenso

    Mxima variao de fluxomxima tenso induzida

    A senoide ao lado representada, o grfico de uma f.e.m. alternadagerada numa rotao completa dabobina acima.

    Se uma bobina rodar num campo magntico as variaes defluxo do plo norte e do plo sul sucedem-se na rotao,gerando na bobina uma f.e.m. alternada senoidal.

    O alternador, conforme descrito anteriormente, para cumprir asua finalidade (produzir energia eltrica) necessita, dentre

    outras, das partes seguintes: indutor, induzido, excitao emovimento.

    O indutor excitado por uma fonte de corrente contnua que criaum campo magntico polarizado no bobinado do indutor.

    Esse indutor recebe em seu eixo um movimento de rotao queo faz agir dentro do induzido.

    Com o movimento de rotao o campo magntico do indutorcorta os enrolamentos do induzido fazendo gerar uma correnteeltrica alternada com caracterstica trifsica, ou monofsica,conforme a construo do alternador.

    A freqncia determinada em funo do nmero de pares deplos e da velocidade angular. Sua medida o ciclo porsegundo, verificando-se a seguinte relao:

    onde:

    f =p x n

    120

    f = frequencia em ciclos / segundo ou Hertz (Hz)

    p = numero de polos

    n = velocidade angular, em r.p.m.

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    As freqncias mais usadas no Brasil so de 50 Hz e 60 Hz.

    As indicaes gerais de um alternador so:

    1. Freqncia em ciclos por segundo;2. Nmero de fases;3. Potncia aparente nominal, em voltampres ou mltiplos;4. Tenso nominal, em volts ou mltiplos;5. Corrente nominal em ampres ou mltiplos;6. Velocidade angular em r.p.m;7. Tipo de servio;8. Tenso e corrente da exicitatriz.

    A variao da tenso pode ser efetuada variando o fluxo porintermdio da variao da tenso de excitao ou variando avelocidade da mquina motriz.

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    Motor Sncrono Trifsico

    Motor Sncrono Trifsico

    O motor sncrono constitudo por um estator, ligado rede deCA e um rotor, alimentado por c.c. No estator forma-se umcampo girante, o qual arrasta em seu movimento o rotor, em

    virtude de nele se ter formado um campo magntico pelapassagem da c.c. em seus enrolamentos como se v na figuradada a seguir.

    O motor sncrono trifsico tem um estator semelhante ao estatorde um motor de induo trifsico; a diferena fundamental queo rotor equipado com plos salientes, que so excitados emgeral por c.c.

    A velocidade com que gira o rotor a mesma do campo, e

    expressa pela frmula n =120 x f

    p, onde: f = frequncia da

    rede eltrica, P =nmero de plos, n= velocidade angular, em

    RPM.

    O motor sncrono tem velocidade constante sob qualquercondio de carga. Outra caracterstica importante do motorsncrono que, para uma determinada potncia, correnteabsorvida pelo motor depende da corrente de excitao, sendoesta dependncia representada pelo grfico.

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    Estas curvas so chamadas curvas V. Como sabemos:

    W = E x I x cos

    W = c te

    E = cte

    Apenas os valores de I e de cos variam. Quando ie baixo I grande e o cos tem valor baixo, sendo a corrente atrasada datenso. Quando se aumenta ie, o valor de I diminui e cresce o

    valor de cos , at que no ponto A, I passa por um mnimo e ocos por um mximo. Isto , cos = 1; a corrente est em fasecom a tenso.

    Aumentando-se ainda mais o valor de ie, a corrente aumenta eadianta da tenso, diminuindo o cos ; portanto o motorsncrono pode funcionar com qualquer fator de potncia, sendopor isso, empregado para correo do cos .

    Entretanto, o motor sncrono no tem arranque prprio,devendo-se empregar dispositivos especiais para iniciar omovimento.

    Vrios so os mtodos empregados para a partida dos motoressncronos, entre os quais podem citar-se os seguintes:

    o emprego de um motor auxiliar;

    fazendo-o funcionar inicialmente como motor de induo.

    Alm da desvantagem do arranque, o motor sncrono necessitade uma fonte de C.C. para excitar o campo; em virtude disso, osmotores sncronos tem seu emprego restrito quase queexclusivamente melhoria do fator de potncia de umainstalao ou sistema de C.A.

    vaziomeia carga

    plena cargamotor subexcitadoF.P. indutivo (em atraso)

    motor sobre-excitadoF.P. capacitativo (em vano)

    F.P. UnitrioA

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    Gerador de Corrente Contnua

    Dnamo

    A corrente contnua encontra aplicao em vrios setoresindustriais, como, por exemplo: Instalaes de eletroqumica,carga de baterias de acumuladores, trao eltrica, eletromsde aplicaes industriais, solda eltrica a arco voltico, etc.

    Nas instalaes de eletroqumica a corrente contnua obtidapor meio da retificao da corrente alternada por meio deretificadores tungar, de selnio ou de silcio, porm em muitasinstalaes deste genero a corrente contnua produzida pordnamos, isto , por mquinas que geram energia eltrica decorrente contnua utilizando energia mecnica produzida pormotores trmicos ou por motores assncronos.

    A base de funcionamento dos dnamos a mesma que a dosalternadores, ou seja: para que uma bobina gere uma f.e.m. preciso que a mesma sofra uma vairao de fluxo (Lei da

    Induo eletromagntica) f.e.m. =t

    .

    No h variao de fluxono h tenso induzida

    H pequena variao defluxo aparece umapequena tenso

    Mxima variao de fluxomxima tenso induzida

    A senoide ao lado representa, ogrfico de uma f.e.m. alternadagerada numa rotao completa dabobina acima.

    Se uma bobina rodar num campo magntico as variaes defluxo do plo norte e do plo sul sucedem-se na rotao,gerando na bobina uma f.e.m. alternada senoidal.

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    evidenciada ai a impossibilidade de se gerarem f.e.m.contnua diretamente por intermdio de bobinas que girem numcampo magntico.

    Para retificar as f.e.m. alternadas no induzido dos dnamos, usa-se o coletor formado por lminas de cobre isoladas entre si,tambm chamado comutador.As figuras seguintes mostram de modo simplificado como asf.e.m. alternativas podem ser retificadas por um coletor de 2lminas e uma bobina.

    A figura mostra uma bobina que no instante considerado estproduzindo a f.e.m. mxima com o condutor escuro na frente doplo N e o branco na frente do plo S.

    A escova B ser sempre positiva e a A sempre negativaenquanto for mantida a rotao indicada pela seta circular e formantido o sentido de campo, mesmo quando o condutor brancotrocar com o preto.

    O dnamo se compe de um indutor formado pela carcaa,sapatas polares e pelas bobinas de campo.

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    As sapatas e as bobinas de campo podem ser 2, 4, 6 ou mais,de acordo com o nmero de plos da mquina. Compe-se deum induzido formado por um pacote de chapas circulares deferro-silcio isoladas, com ranhuras na sua periferia onde soalojadas as bobinas com as pontas terminais devidamenteligadas as lminas do coletor.

    Numa das tampas, tem-se o porta-escovas fixo atravs debuchas isolantes, onde so colocadas as escovas que ficamapoiadas sobre o coletor, exatamente naquelas lminas queesto com as bobinas sem produzir a f.e.m.

    Abaixo uma vista ampliada do porta-escova de carvoespecialmente fabricado para esse fim.

    Quanto ligao do indutor, os geradores classificam-se em:

    1. Excitao separada (Independente)2. Auto- excitao, sendo sub-divididas em:

    a) srie b) paralelo c) mista

    Excitao separada (independente)

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    36 Companhia Siderrgica de Tubaro

    Na excitao separada a corrente que circula pelo sistemaindutor procedente de uma fonte exterior, enquanto que naoutra a corrente vem da prpria mquina.

    A auto-excitao possvel tendo em vista a presena domagnetismo remanescente. A rotao do induzido no interiordesse pequeno campo faz nascer uma corrente induzidabastante fraca. Esta, circulando pelo indutor, refora o campo

    magntico, o que torna a corrente mais intensa. A corrente vaiaumentando pouco a pouco, e em alguns segundos a mquinafornece a tenso nominal.

    As indicaes gerais de placa do dnamo so:

    Potncia nominal em Watts;

    Tenso nominal em Volts;

    Corrente nominal, em Ampres;

    Tipo de servio;

    Tipo de excitao.

    Com um reostato colocado em srie com o indutor pode-sevariar a tenso do gerador, para valores inferiores ao valor

    mximo obtido, quando ligado diretamente.

    Liga-se: 1 - A1 - L1

    A2 - F2 - L2

    O gerador de corrente contnua permite a sua reversibilidade,isto , pode funcionar como motor desde que na alimentaodas bobinas de campo, se tenha o cuidade de no inverter osentido da corrente para no perder o magnetismoremanescente.

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    Motor de Corrente Contnua

    Princpio de Funcionamento

    Num motor de c.c., tanto o indutor como o induzido soalimentados por corrente contnua.

    O motor de corrente contnua se compe dos mesmoselementos ou rgos constituintes dos geradores de correntecontnua (dnamo); isto , do ponto de vista de construonenhuma diferena existe entre o dnamo e o motor. As ligaesentre o campo indutor e o induzido tambm so as mesmas.

    O campo magntico, originado nas bobinas do induzido, pelapassagem da corrente eltrica, deforma o fluxo indutor dandolugar a foras que obrigam os condutores a se deslocarem nosentido que h menor nmero de linhas de fora.

    Coletor

    Numa das extremidades do eixo do motor e isolado dele, acha-se o coletor sobre o qual apoiam-se as escovas. O coletor constitudo por lminas de cobre isoladas entre si. Os extremosdas bobinas do induzido so ligados s lminas do coletor.

    Conjugado

    Tambm chamado par motor, o momento da fora que seexerce tangencialmente polia do motor em relao ao seueixo.

    O par motor, pela ao eletromagntica, diretamenteproporcional ao fluxo indutor e corrente que circula peloinduzido.

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    Sendo:

    C = K x x I;

    C = conjugado em metroquilograma;

    K = constante de proporcionalidade que depende dos fatores;

    = fluxo indutor em maxwell;

    I = intensidade da corrente em ampres.

    Fora contra-eletromotriz

    Os condutores do induzido ao entrarem em rotao cortam ofluxo indutor. Pelo princpio de Faraday nasce nos condutoresuma f.e.m. induzida cujo sentido, dado pela Lei de Lenz, (aplica-se a regra do saca-rolha), inverso ao da tenso aplicada no

    motor. A tenso induzida nos condutores recebe o nome defora contra-eletromotriz. (f.c.e.m.) por se opor a tensoaplicada ao rotor.

    O valor da f.c.e.m. calculada pela expresso:

    E =x n x Z

    60 x 10

    pa8

    x

    Sendo:

    E = fora contra-eletromotriz, em volts;n = velocidade angular em r.p.m.;

    Z = nmero de condutores eficazes;

    p = nmero de plos;

    a = pares de ramais internos que dependem do tipo de enrolamento.

    evidente que no incio da marcha, devido pouca velocidadeda mquina a f.c.e.m. baixa, subindo gradativamente at onormal, quando o motor atinge a velocidade de regime. Deve-se

    notar que o valor da f.c.e.m. deve ser inferior ao da tensoaplicada ao motor.

    Como a tenso aplicada s escovas do induzido e a f.c.e.m. soopostas, resulta que a tenso na armadura ou induzido dadapela diferena das duas ou seja:

    u = U - E

    Sendo:

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    u = queda de tenso na armadura, em volts;

    U = tenso aplicada s escovas do induzido, em volts;

    E = fora contra-eletromotriz, em volts.

    A corrente do induzido

    Expressa pela Lei de Ohm, ser:

    I =ur

    U - Er

    =

    Onde:

    r = a resistncia do induzido.

    Esta frmula nos mostra que no incio de marcha, quando afora contra-eletromotriz, baixa a corrente atingiria um grandevalor uma vez que a resistncia interna do induzido pequena.

    Por isso para limitarmos a corrente de partida so utilizadosreostatos de arranque, colocados em srie com o induzido.

    Velocidade do motor

    Da expresso de fora-eletromotriz podemos fazerconsideraes sobre a velocidade do motor.

    E =x n x Z x p

    60 x 10 x a8

    donde: n =a x E x 10 x 60

    p x x Z

    8

    Porm, na corrente do induzido vimos que I =U - E

    r

    donde: E = U - ( I x r )

    Substituindo E na equao, resulta:

    ( )( )n =

    U - I x r x a

    p x Z xx 108 x 60

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    Numa primeira aproximao supem-se invarivel a tensoaplicada U, e despreza-se a queda da tenso na armaduraI x r = u; Z, p e a so constantes. A velocidade depender entos do fluxo, sendo inversamente proporcional ao seu valor.Normalmente os motores esto providos de um reostato decampo, em srie com o indutor, a fim de regular o fluxomagntico, ajustando-se assim o valor da velocidade ao pontodesejado. H motores em que a velocidade regulada variando-se as espiras do campo.

    Reao do induzido

    Alm do campo magntico indutor h o campo criado pelacorrente do induzido. Estes fluxos esto defasados de 90.O fluxo total dado pela soma geomtrica destes dois campos,

    com nova direo. H portanto uma distoro de fluxo.A linha neutra onde devem se apoiar as escovas, determinadopela perpendicular ao fluxo resultante, est situada, com relaoa velocidade, atrs da linha neutra terica, normal ao fluxo doindutor.

    A velocidade neutra determinada onde a f.c.e.m. nula, isto ,os pontos onde os condutores no cortam linhas de fora por sedeslocarem paralelamente a elas.

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    Tipos de Motores de Corrente Contnua

    O campo e o induzido dos motores de c.c. podem serconectados de trs maneiras distintas, dando origem a trs tiposde excitao:1. Motor com excitao srie;2. Motor com excitao paralela;3. Motor com excitao mista.

    A tenso U aplicada s escovas, se divide em duas partes; umaparte dela anulada pela f.c.e.m E , enquanto a outra u = U - Enos d a queda de tenso nos condutores do induzido. Apesarda tenso aplicada no induzido ser U, a tenso que impulsiona acorrente nos condutores ser u.

    Por esse motivo nos esquemas aplicativos aqui considerados,mostramos um resistor fictcio que provoca uma queda E (querepresenta a f.c.e.m) ligado em srie com o resistor querepresenta o enrolamento do induzido e produz a queda u,ambos os resistores representaro o induzido ao qual se aplicaa tenso U nas suas escovas.

    Motor com excitao srie

    Neste tipo de motor o induzido e o campo so ligados em srie,portanto toda a corrente do induzido circula tambm pelocampo. Esquematicamente mquina srie assim

    representada:

    Sendo:u = queda de tenso no induzido;

    E = f.c.e.m (aplicada a resistncia fictcia);U = tenso aplicada s escovas;ucs = queda de tenso no campo srie;uL = tenso da linha aplicada no motor.

    O par motor dada pela expresso C = K x x I . Como nestetipo de motor o fluxo depende diretamente da corrente doinduzido, pode-se afirmar que o conjugado varia diretamentecom o quadrado da corrente C = Kl2. O motor srie possuiportanto um grande conjugado inicial.

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    A velocidade do motor dada pela expresso:

    ( )n = K

    U - I x r

    Desprezando a queda I x r e se a tenso for invarivel, resultaque o numerador permanece constante. O denominador,formado pelo fluxo, varia com a carga. Com o crescer da cargaaumenta o fluxo e a velocidade baixa, por outro lado, se a cargabaixa decresce o fluxo e sobe a velocidade. Para este tipo demotor deve-se ter o cuidado de no deixar a carga baixardemasiadamente, pois sendo o fluxo muito pequeno, h o perigoda mquina disparar com desastrosas conseqncias para osmancais e o induzido.

    Quando a carga for constante e necessita-se regular a

    velocidade o campo srie que possui diversas derivaes e quepermite variar o nmero de espiras controlando-se assim, ofluxo. H ainda outros processos para controlar a velocidade deum motor srie.

    O rendimento do motor srie, como tambm do paralelo e misto,cresce rapidamente no incio, alcana seu mximoaproximadamente com 2 da carga nominal para depois baixar.O rendimento alcana sua mximo valor quando as perdas joulese eqivalem s perdas por atrito e no ferro. Os motores comexcitao srie so usados onde se exige grande conjugadoinicial: trao eltrica, gruas, pontes rolantes, guinchos, etc.

    Os motores srie de pequena potncia que possuem o campolaminado servem para funcionar com C.A. e so chamados demotores universais. Dispensam reostatos de arranque.

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    Motor de excitao paralelo

    Neste tipo de motor o campo e o induzido so ligados emderivao, a corrente da linha bifurca-se passando parte pelo

    campo e o restante pelo induzido.A corrente do campo independente da corrente do induzido.Esta por sua vez, uma funo da carga.

    Esquematicamente o motor com excitao paralelo representado como mostra-se abaixo:

    A frmula do par motor, como j vimos, : C = K x x I.

    O fluxo invarivel pois, como dissemos acima, a corrente docampo independe, praticamente da carga, resulta que o parmotor diretamente proporcional corrente, C = K x I.

    A velocidade( )

    n = KU - r x I

    praticamente constante

    com a variao da carga. O numerador, pelas mesmas razes,vistas no motor srie, permanece invarivel. O fluxo tambmno varia por ser independente da carga.

    Quando for necessrio variar a velocidade do motor derivao,adiciona-se um reostato em srie com o campo; manobrando-seo reostato consegue-se ajustar a corrente do campo queproporciona um fluxo adequado velocidade desejada.\

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    Os motores com excitao paralelo so usados onde se requerpequeno par motor inicial e uma velocidade praticamenteconstante, como nos ventiladores, bombas centrfugas,mquinas ferramentas, etc.

    Motor com excitao mista

    Este tipo de motor possui dois campos: um em srie e o outroem paralelo com o induzido.

    Esquematicamente a mquina com excitao mista pode serrepresentada por:

    O par motor e a velocidade so valores intermedirios aosmotores sries e paralelo. Quando se necessita controlar avelocidade age-se sobre o campo paralelo atravs do reostato.

    Os motores mistos so usados em mquinas que necessita um

    moderado par motor inicial. Por exemplo: guindastes.

    Instalaes de Motores de Corrente Contnua

    Motor com excitao em derivao

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    O diagrama mostra a maneira mais simples de ligar um motorderivao com reostato de arranque (Ra) e com o reostato deregulao de campo (Rc) que serve tambm para ajustar arotao nominal do motor, ou vari-la dentro de certos limitesprximos nominal.

    Ao se ligar a chave de faca, o cursor do reostato de arranque(Ra) dever estar apoiado sobre o contato n 1 ficando oinduzido (i) desligado. O reostato e campo (Rc) dever ficar como cursor entre a e b ou um pouco mais prximo de a, paraque o campo (c) tenha um fluxo mais forte ao se dar o arranquedo motor. Isto se dar na passagem do cursor do reostato Rapara o contato n 2. Espera-se o induzido acelerar egradativamente vai-se retirando a resistncia Ra at chegar noltimo contato n.

    Para aumentar a velocidade do motor move-se o cursor de Rclentamente para o lado de b diminuindo Ic e o fluxo do campoC, com isto o induzido ter que aumentar a sua velocidade paraalcanar um valor de f.c.e.m. prxima da tenso aplicada.

    Para diminuir a velocidade do motor move-se o cursor para olado de a aumentando Ic e o fluxo do campo (c), com isto oinduzido ter que diminuir a sua velocidade, para que o valor desua f.c.e.m. fique abaixo e prximo ao valor da tenso aplicada.

    Motor com excitao em srie

    No motor de excitao em srie, a corrente absorvida peloinduzido produz tambm o fluxo magntico indutor.

    Este tipo de motor ligado conforme o diagrama abaixo.

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    No arranque o valor da corrente (I) elevado e porconseqncia o fluxo magntico tambm ser elevado, assim oconjugado desta mquina resulta proporcional ao quadrado dacorrente, adquirindo valores elevados, concluindo-se da que omotor srie indicado nos casos em que o mesmo devearrancar com carga.

    No funcionamento vazio a toro resistente muito pequena eem conseqncia, a sua corrente e o fluxo magntico tambmso pequenos, podendo a rotao alcanar valoreselevadssimos, para produzir a f.c.e.m. capaz de se aproximardo valor da tenso aplicada.

    O motor srie funcionando vazio, a nica oposio ao seumovimento constituda pela toro resistente devido s perdase aos atritos, que nos motores pequenos pode limitar a sua

    velocidade, impedindo que esta alcance valores destrutivos, noacontecendo o mesmo com as mquinas grandes.

    Motor com excitao mista

    Este tipo de motor de corrente contnua, permite aproveitar asvantagens dos motores de excitao em derivao e em srie.Estas vantagens consistem na velocidade constante do motorderivao, reunida com um grande conjugado no arranque domotor srie.

    O diagrama abaixo, mostra como so ligados os componentesnecessrios para o arranque e para o ajuste de velocidadedeste tipo de motor.

    Com a presena do campo derivao no h possibilidade dedisparo, mesmo quando a carga pequena ou ausente.

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    Defeito nas Ligaes dos Motores de CorrenteContnua

    IntroduoComo nas mquinas de CA, trataremos, nesta informao,apenas dos defeitos externos mais freqentes nos motores deCC.

    O motor no arranca

    Interrupo nas linhas ou falta de tenso

    Com o auxlio de um multiteste pode ser verificado o ponto falhoda instalao, como fusvel interrompido, maus contatos, fiointerrompido, defeito nos reostatos etc.

    As anomalias so de fcil reparao, salvo a falta de tenso quedepende da rede de distribuio externa.

    Erro de ligao do reostato

    Com um esquema, verificar as ligaes e corrigir as conexes.

    Aquecimento anormal

    Verificar a corrente do campo. Se for excessiva, reduzir aexcitao.

    Faiscamento das escovas

    Excesso de carga

    A sobrecarga provoca um grande faiscamento das escovas.Com um ampermetro se verifica o excesso de corrente. Retirara carga excedente.

    Excitao baixa

    A diminuio da excitao, alm do valor normal, provocafaiscamento. Manobrar o reostato para o valor da excitao de

    regime.

    Aumento de velocidade

    O excesso de velocidade pode ser causado, nos motores srie,pela falta de carga e, no motor paralelo, pela interrupo docircuito de excitao. Localizar o defeito e reparar.

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    Defeitos Internos nos Motores de Corrente Contnua

    Faiscamento nas Escovas

    Escovas fora da linha neutraVerificar as escovas e ajust-las no plano de comutao.

    Isolamento defeituoso entre escovasDesmontar o porta-escovas, verificar a isolao e polircuidadosamente ao trocar os isolantes que separam as escovasda mquina.

    Presso irregular das escovasVerificar o porta-escovas e regular a presso das escovas.

    As escovas so responsveis na maioria das vezes pelo

    faiscamento que se origina entre elas e o coletor.Caracteriza-se uma boa escova a sua resistncia ao desgaste,ao aquecimento e frico e sua condutibilidade eltrica. Asmquinas que trabalham com baixas correntes e tenso nomuito elevada suportam escovas semiduras de carvo quecontm pouco gravite, so de baixo preo. Para mquinas degrande potncia e alta velocidade, a construo ser comelevada percentagem de grafite. Seu preo caro.

    Em mquinas de grandes correntes e baixa tenso usam-seescovas compostas de uma mistura de carvo e cobrecomprimidos. H ainda outros tipos de escovas.

    Mau contato entre escovas e coletorVerificar a superfcie de contato das escovas. Colocar sobre ocoletor uma lixa fina e sobre ela apertar as escovas sobpresso. Girar o eixo com a mo, procurando, ajustar asescovas para que toda sua superfcie apoie-se sobre o coletor.

    Coletor sujo ou com superfcie irregularO faiscamento neste caso intermitente. Quando sujo,desengraxa-se com benzina ou d-se um polimento com lixafina. No caso de ser a superfcie rugosa, desmonta-se amquina e leva-se a um torno para dar-lhe um breve desbaste.Deve-se ter cuidado para que as lminas do coletor no setornem muito finas. O melhor retificar com rebolo decarburundum de gros finos.

    Enrolamento do induzido com solda defeituosa ou com soldasolta do coletorO faiscamento devido a solda defeituosa provoca umescurecimento nas lminas correspondentes. Quando as pontasforem dessoldadas aparece em outras duas lminasconsecutivas, o faiscamento.

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    Desmonta-se o induzido e faz-se a prova de continuidade. Estase faz enviando-se corrente contnua de baixa tenso naslminas onde deveriam estar as escovas. A seguir mede-se commili-voltmetro a tenso entre duas lminas adjacentes e assimpor diante. as leituras devem ser iguais, salvo nas pontasdefeituosas em que a tenso venha a ser diferente do zero.

    Refazer ou efetuar a solda.

    Curto circuito no induzidoEste defeito pode ser provocado devido a um aquecimentoexcessivo ou por um isolamento fraco ou defeituoso. O curtocircuito do induzido alm do faiscamento provoca um consumode corrente maior que o normal que pode provocar queima doenrolamento. A localizao deste defeito se faz com a provaeletromagntica (com o eletrom). Substituir as bobinasdefeituosas ou se necessrio refazer o enrolamento.

    Enrolamento do induzido ligado massaCom meghmetro, verificar se h contato entre condutores emassa. Localizar a bobina defeituosa e refazer o isolamento ousubstituir por outra nova conforme necessidade.

    Curto circuito no indutor ou dissimetria do fluxoA extra corrente de abertura devido ao fenmeno de autoinduo a maior responsvel pelo curto circuito provocado noindutor. O curto circuito nos indutores tambm pode ser

    provocado por causas acidentais como umidade, excesso deaquecimento, etc.

    A dissimetria do fluxo pode ter como origem curto circuito entrealgumas espiras ou desigualdade de espiras nos plos. Estedefeito mais acentuado nos motores com o enrolamento doinduzido em paralelo.

    Verificar o defeito com instrumento adequado e efetuar o reparo.

    Excesso de velocidadeBobina de campo interrompida. Localizar o defeito e reparar.

    Mica salienteProvoca falta de corrente contnua entre coletor e escovasprovocando alm de faiscamento funcionamento ruidoso.Rebaixar a mica.

    Aquecimento Anormal

    Mancais ou rolamentos gastos.

    Verificar a folga nos mancais e rolamentos e efetuar reparo outroca.

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    Defeitos da lubrificaoVerificar os mancais e reparar caso haja excesso ou falta delubrificao.

    Defeito de ventilaoVerificar o funcionamento da ventilao e efetuar reparo.

    Umidade ou leo nos enrolamentosUmidade ou leo nos enrolamentos baixam a resistncia deisolamento, provocando aquecimento anormal na mquina.Quando esta fica depositada em lugar pouco arejado e mido osenrolamentos adquirem umidade. bom efetuar um teste deisolao antes de colocarmos a mquina em funcionamento.

    No caso do leo lubrificante escorregar dos mancais,penetrando nos enrolamentos; necessrio efetuarmos umteste de isolao pois tanto a umidade como o leo lubrificanteestragam o verniz dos enrolamentos. Para repararmos estesinconvenientes necessrio colocarmos a mquina em estufa,tendo o cuidado de retirar as partes que podem se danificar coma temperatura que vai aproximadamente a 100C.

    Em, alguns casos torna-se necessrio aplicar nova camada deverniz.

    Curto circuito no induzidoContato entre lminas ou entre elas e a massa provocada pela

    falta ou m isolao ou ainda por material condutor interpostoprovocando elevado aquecimento em todo o enrolamento.Tambm espiras em curto circuito podem ser a causa doaquecimento. Verificar o defeito com instrumento adequado eefetuar reparo.

    Curto circuito nos enrolamentos do campoum curto circuito mesmo pequeno, no enrolamento do campoprovoca aumento da corrente de excitao. Com instrumentoadequado localizar defeito e reparar.

    Motor No ArrancaMancais ou enrolamento gastosA folga existente nas partes que suportam o eixo do motorprovoca atrao do induzido contra as expanses. Verificar odefeito e reparar.

    Interrupo ou curto circuito no induzido ou no indutorCom instrumento adequado localizar defeito e reparar.

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    Transformador

    Princpio de Funcionamento

    O transformador um dispositivo que permite elevar ou abaixaros valores de tenso ou corrente em um circuito de CA.

    A grande maioria dos equipamentos eletrnicos empregatransformadores, seja como elevador ou abaixador de tenses.

    Quando uma bobina conectada a uma fonte de CA surge umcampo magntico varivel ao seu redor.

    Aproximando-se outra bobina primeira o campo magnticovarivel gerado na primeira bobina corta as espiras dasegunda bobina.

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    Como conseqncia da variao de campo magntico sobresuas espiras surge na segunda bobina uma tenso induzida.

    A bobina na qual se aplica a tenso CA denominada deprimrio do transformador e a bobina onde surge a tensoinduzida denominada de secundrio do transformador.

    importante observar que as bobinas primria e secundria soeletricamente isoladas entre si. A transferncia de energia deuma para a outra se d exclusivamente atravs das linhas defora magnticas.

    A tenso induzida no secundrio de um transformador proporcional ao nmero de linhas magnticas que corta abobina secundria.

    Por esta razo, o primrio e o secundrio de um transformadorso montados sobre um ncleo de material ferromagntico.

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    O ncleo diminui a disperso do campo magntico, fazendo comque o secundrio seja cortado pelo maior nmero de linhasmagnticas possvel, obtendo uma melhor transferncia deenergia entre primrio e secundrio. As figuras abaixo ilustram oefeito provocado pela colocao do ncleo no transformador.

    Com a incluso do ncleo o aproveitamento do fluxo magnticogerado no primrio maior. Entretanto, surge um inconveniente:o ferro macio sofre grande aquecimento com a passagem dofluxo magntico.

    Para diminuir este aquecimento utiliza-se ferro silicoso laminadopara a construo do ncleo.

    Com a laminao do ferro se reduzem as correntes parasitasresponsveis pelo aquecimento do ncleo.

    A laminao no elimina o aquecimento, mas reduzsensivelmente em relao ao ferro macio.

    A figura abaixo mostra os smbolos empregados pararepresentar o transformador, segundo a norma ABNT.

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    54 Companhia Siderrgica de Tubaro

    Os traos colocados no smbolo entre as bobinas do primrio esecundrio, indicam o ncleo de ferro laminado. O ncleo deferro empregado em transformadores que funcionam embaixas freqncias (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz).

    Transformadores que funcionam em freqncias mais altas(KHz) geralmente so montados em ncleo de FERRITE. Afigura abaixo mostra o smbolo de um transformador com ncleode ferrite.

    Transformadores com mais de um secundrio

    possvel construir transformadores com mais de umsecundrio, de forma a obter diversas tenses diferentes.

    Estes tipos de transformadores so muito utilizados em

    equipamentos eletrnicos.

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    Relao de Transformao

    A aplicao de uma tenso CA ao primrio de um transformadorresulta no aparecimento de uma tenso induzida no seusecundrio.

    Aumentando-se a tenso aplicada ao primrio, a tensoinduzida no secundrio aumenta na mesma proporo.

    Verifica-se atravs dos exemplos das figuras acima que, notransformador tomado com exemplo; a tenso do secundrio sempre a metade da tenso aplicada no primrio.

    A relao entre as tenses no primrio e secundrio dependefundamentalmente da relao entre o nmero de espiras noprimrio e secundrio.

    Num transformador com primrio de 100 espiras e secundriode 200 espiras a tenso no secundrio ser o dobro da tensono primrio.

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    56 Companhia Siderrgica de Tubaro

    Denominando-se o nmero de espiras do primrio de NP e dosecundrio de NS pode-se escrever:

    VV

    20V10V

    S

    P

    = = 2 NN

    S

    P

    = 2

    (l-se: saem 2 para cada 1 que entra)Verifica-se que o resultado da relao NS/NP o mesmo darelao VS/VP. Logo, pode-se escrever:

    V

    V

    N

    NS

    P

    S

    P

    =

    Matematicamente pode-se escrever que, para o transformadorusado como exemplo:

    V

    VS

    P

    = 0 5, Onde:

    VS = tenso no secundrio;

    VP = tenso no primrio.

    o resultado desta relao (VS/VP) denominado de relao detransformao.

    VV

    S

    P

    = Relao de Transformao

    A relao de transformao expressa a relao entre a tensoaplicada ao primrio e a tenso induzida no secundrio.

    Um transformador pode ser construdo de forma a ter qualquerrelao de transformao que se necessite. Por exemplo:

    Relao de

    Transformador

    Tenses

    3 VS = 3 x VP

    5,2 VS = 5,2 x VP

    0,3 VS = 0,3 x VP

  • 8/2/2019 SENAI - Eletrica - Eletrotecnica Basica

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    Esprito Santo

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    _________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 57

    Tipos de transformador quanto a relao detransformao

    Quanto a relao de transformao os transformadores podemser classificados em trs grupos:

    transformador elevador

    transformador abaixador

    transformador isolador

    Transformador elevador

    Denomina-se transformador elevador todo o transformador comuma relao de transformao maior que 1 (NS > NP).

    Devido ao fato de que o nmero de espiras do secundrio maior que do primrio a tenso do secundrio ser maior que ado primrio.

    Transformador Elevador NS > NP VS > VP

    A figura abaixo mostra um exemplo de transformador elevador,com relao de transformao de 1,5.

    S