Motores elétricos

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1.0 MOTOR SÍNCRONO

Os motores síncronos são motores de velocidade constante e proporcional com a frequência da rede. Os pólos do rotor seguem o campo girante imposto ao estator pela rede de alimentação trifásica. Assim, a velocidade do motor é a mesma do campo girante.

Basicamente, o motor síncrono é composto de um enrolamento estatórico trifásico, que produz o que se designa de campo girante, e de um rotor bobinado (de pólos salientes ou de pólos lisos) que é excitado por uma tensão C. Esta tensão C de excitação gera um campo estacionário no rotor que interagindo com o campo girante produzido pelo enrolamento estatórico, produz torque no eixo do motor com uma rotação igual ao próprio campo girante.

O maior conjugado que o motor pode fornecer está limitado pela máxima potência que pode ser cedida antes da perda de sincronismo, isto é, quando a velocidade do rotor se torna diferente da velocidade do campo girante, ocasionando a parada do motor (tombamento). A excitação determina também as porcentagens de potência ativa e reativa que o motor retira da rede, para cada potência mecânica solicitada pela carga.

Este tipo de motor tem a sua aplicação restrita a acionamentos especiais, que requerem velocidades invariáveis em função da carga (até o limite máximo de torque do motor). A sua utilização com conversores de frequência pode ser recomendada quando se necessita uma variação de velocidade aliada a uma precisão de velocidade mais apurada.

A rotação do eixo do motor (rotação síncrona) é expressa por:

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2.0 MOTOR ASSÍNCRONO

Os motores assíncronos ou de indução, por serem robustos e mais baratos, são os motores mais largamente empregados na indústria. Nestes motores, o campo girante tem a velocidade síncrona, como nas máquinas síncronas.

Teoricamente, para o motor girando em vazio e sem perdas, o rotor teria também a velocidade síncrona. Entretanto ao ser aplicado o conjugado externo ao motor, o seu rotor diminuirá a velocidade na justa proporção necessária para que a corrente induzida pela diferença de rotação entre o campo girante (síncrono) e o rotor, passe a produzir um conjugado eletromagnético igual e oposto ao conjugado externamente aplicado.

Este tipo de máquina possui várias características próprias, que são definidas e demonstradas em uma larga gama de obras dedicadas exclusivamente a este assunto. Nesta apostila veremos os princípios e equações básicas necessárias para o desenvolvimento do tema voltado à aplicação de conversores de frequência para a variação de velocidade.

A rotação do eixo do motor é expressa por:

Basicamente os motores assíncronos se subdividem em dois tipos principais, os quais são:

2.1 ROTOR GAIOLA

Os motores deste tipo também são comumente chamados de motores de

GAIOLA DE ESQUILO, pois seu enrolamento rotórico tem a característica de ser curto-circuitado, assemelhando-se a tal, como mostrado na figura a seguir :

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2.2 ROTOR BOBINADO

O motor de anéis possui a mesma característica construtiva do motor de indução com relação ao estator, mas o seu rotor é bobinado com um enrolamento trifásico, acessível através de três anéis com escovas coletoras no eixo.

Graças a característica do ajuste da curva de conjugado x rotação em função do aumento da resistência rotórica pela inclusão de resistores externos, são estes motores largamente utilizados no acionamento de sistemas de elevada inércia e nos casos em que o conjugado resistente em baixas rotações seja alto comparativamente ao conjugado nominal. Por outro lado, para acionamentos com baixa inércia, estes motores podem apresentar correntes de aceleração reduzidas.

3.0 MOTOR C

As máquinas de corrente contínua, em função do seu princípio de funcionamento, permitem variar a velocidade de zero até a velocidade nominal aliada com a possibilidade de se ter conjugado constante. Esta característica é de fundamental importância, pois dessa forma torna-se possível fazer o acionamento em várias aplicações que exigem ampla faixa de variação de velocidade com uma ótima regulação e precisão de velocidade.

Sendo um sistema específico e direcionado a aplicações dedicadas, os motores de corrente contínua são dimensionados de forma a ter as suas características definidas especialmente ao acionamento, vindo com isto a acarretar em uma elevação dos custos de produção e ser considerado como uma máquina diferenciada, onde na maior parte das situações é produzida sob encomenda.

O sistema de acionamento por corrente contínua é ainda um sistema largamente utilizado, pois em muitas aplicações é necessário que se tenha uma ótima precisão de velocidade (até 0,01%), principalmente nas aplicações de sincronismo entre vários motores.

Para que isto possa ocorrer, a maioria dos acionamentos C são realimentados, isto é, possuem no motor C um tacogerador acoplado ao seu eixo que fornece

Motores Elétricos 5 informação da velocidade do motor com o intuito de melhorar a sua regulação de velocidade.

Outra característica destes motores é que possuem em sua maioria ventilação independente e classe de isolamento melhorada (classe F), para que permitam a sua operação em velocidades reduzidas sem problemas de sobreaquecimento e redução de sua vida útil. A rotação do motor de corrente contínua é expressa por:

Os motores de corrente contínua permitem também a operação com rotações além da rotação nominal, utilizando-se o que se caracteriza por "ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO", que é o aumento da rotação através da redução do fluxo magnetizante e conseqüente redução de torque, conforme descrito na região I da figura a seguir:

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4.0 PLACA DE IDENTIFICAÇÃO

A placa de identificação contém as informações que determinam as características nominais e de desempenho dos motores, conforme Norma NBR 7094

Placa de identificação do motor trifásico

Placa de identificação do motor monofásico

4.1 Interpretando a Placa de Identificação Para o motor trifásico :

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~ 3 : se refere a característica de ser um motor trifásico de corrente Alternada

250 S/M : o número “250” se refere a carcaça do motor, e é a distância em milímetros medida entre o meio do furo de centro do eixo e a base sobre a qual o motor está afixado; a notação “S e M” deriva do inglês Short = Curto e Medium = Médio, e se refere a distância entre os furos presentes nos pés do motor. Nos demais modelos pode existir também L de Large = Grande.

1/01 : está relacionada com mês e ano de fabricação do motor, neste caso o motor foi fabricado em novembro de 2001.

AY53872 : esta codificação é o número de série do motor composto de 2 letras e cinco algarismos. Esta notação está presente na placa de identificação de todos os motores trifásicos e monofásicos, IP55 fabricados a partir de Janeiro de 1995.

60Hz : freqüência da rede de alimentação para o qual o motor foi projetado.

CAT. N : categoria do motor, ou seja, características de conjugado em relação a velocidade . Existe três categorias definidas em norma (NBR 7094), que são : CAT.N : se destinam ao acionamento de cargas normais como bombas, máquinas operatrizes e ventiladores. CAT. H : Usados para cargas que exigem maior conjugado na partida, como peneiras britadores, etc. CAT.D : Usado em prensas excêntricas, elevadores, etc.

kW(HP-cv) 75 (100): indica o valor de potência em kW e em CV do motor.

1775 RPM : este valor é chamado de Rotação Nominal (rotações por minuto) ou rotação a plena carga.

FS 1.0 : se refere a um fator que, aplicado a potência nominal, indica a carga permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor sob condições específicas, ou seja, uma reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis.

ISOL.F : indica o tipo de isolante que foi usado neste motor, e para esse caso a sobrelevação da classe é de 80 K. São em número de três os isolantes usados pela Weg : B (sobrelevação de 80 K), F(sobrelevação de 105K) e H(sobrelevação de 125 K).

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IP/IN 8.8 : é a relação entre a corrente de partida (IP) e a corrente nominal (IN). Em outras palavras, podemos dizer que a corrente de partida equivale a 8.8 vezes a corrente nominal.

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