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Esquema Representativo Rotor Gaiola de Esquilo - Retirado de http://www.dee.feis.unesp.br/graduacao/disciplinas/ ele0941/arquivos/cap4_maquina_%20de_%20inducao.pdf página 2

Outro tipo de rotor é o bobinado, onde as ranhuras do rotor são abertas e são colocados enrolamentos com um dos seus terminais ligados a anéis montados no eixo.

A vantagem do rotor bobina em relação ao rotor gaiola de esquilo, é que o rotor bobina permite a ligação de resistências em série com seus enrolamentos, permitindo um controle de velocidade da partida do motor sem prejudicar muito seu conjugado. Essa resistência é reduzida com o aumento da velocidade do rotor. Essa redução pode acontecer, por exemplo, utilizando resistores programáveis, onde sua resistência vária dentro de uma faixa de valores. Cada valor de resistência é alcançado aplicando uma combinação binária em sues terminais programáveis. O responsável por essa redução é o microprocessador da máquina, que a realiza em função dos dados enviados quanto a rotação em que o eixo se encontra.

Esquema de Ligação Rotor Bobinado – Retirado de http://www.dee.feis.unesp.br/graduacao/disciplinas/ele0941/arquivos/cap4_maquina_%20de_%20inducao.pdf página 2

A velocidade com que o campo girante se desloca é chamada de velocidade síncrona. A velocidade de deslocamento do rotor, para existir momento torçor, é sempre inferior a velocidade síncrona, isso porque se as duas velocidades forem iguais, não existira indução no rotor, portanto não existirá torque no rotor, por isso o motor também é conhecido como motor assíncrono.

A relação entre a velocidade de deslocamento do campo girante e da velocidade de deslocamento do rotor é chamada de escorregamento do motor.

Tipos de Fechamento Motor Trifásico

Os fechamentos do motor trifásico consistem na forma como seus enrolamentos estão ligados a rede de alimentação. Cada fechamento possui uma característica própria, sendo que em muitos casos os motores são partidos com um fechamento e esse é trocado quando o motor atinge uma determinada rotação.

O uso de um fechamento para partida e outro fechamento para o funcionamento normal do motor se deve ao fato da corrente de partida do motor ser muito alta (devido aos indutores – enrolamentos do motor – demandarem corrente para poder gerar fluxo magnético), necessitando assim de um fechamento que reduza essa corrente de partida, contudo, esse fechamento nem sempre é o ideal para o funcionamento do motor depois de partido. Dentre os tipos de fechamento podemos citar:

Série – Paralelo: Ligação utilizada quando temos diferentes níveis de tensão para ligação do motor. Nesse tipo de ligação temos um conjunto de bobinas ligadas em série num tipo de ligação (estrela ou triângulo) e o outro ligado em paralelo na mesma configuração. Quando temos um nível de tensão aplicado a dois enrolamentos em série, partindo do princípio que eles possuem a mesma impedância elétrica (oposição que os elementos apresentam a passagem de corrente elétrica alternada por eles), teremos um divisão de tensão formado, onde a tensão sobre cada enrolamento será metade da tensão aplicada. Já nos enrolamentos em paralelo, o nível de tensão aplicados sobre eles será o mesmo.

Retirado da Apostila de Eletrônica de Potência – Professor Sérgio Luiz Volpiano Capítulo 9 – Motor CA - Página 104

Retirado da Apostila de Eletrônica de Potência – Professor Sérgio Luiz Volpiano Capítulo 9 – Motor CA - Página 104

Ligação Estrela – Triângulo: Utilizada quando temos diferentes níveis de tensão e a relação entre esses níveis de tensão é igual a √3.

Retirado da Apostila de Eletrônica de Potência – Professor Sérgio Luiz Volpiano Capítulo 9 – Motor CA - Página 105

Tipos de Partida dos Motores Trifásicos de Corrente Alternada

Durante a partida, a corrente demanda por um motor pode ser 6 ou até 8 vezes maior que a corrente nominal, o que em muitos casos, influência o funcionamento de outros dispositivos que estiverem ligados na mesma linha de alimentação do motor.

Para reduzir essa corrente de partida, existem os métodos de partidas eletromecânicos (uso de chaves contatoras) e os métodos eletrônicos (uso de softstarter).

Contatores consistem em elementos eletromecânicos que utilizam o fluxo magnético induzido no interior de um indutor para atrair um núcleo ferromagnético que comuta (chave,alterna) os contatos em seu interior (os contatos que estavam abertos – N.A. – se fecham e os contatos fechados – N.F. – se abrem). Esses contatos permanecem comutados enquanto o indutor permanecer energizado, retornando a sua posição original uma vez que a alimentação seja retirada.

Temos como métodos de partida:

Partida Direta: Utilizada apenas em motores de até 5 CV, pois não reduz a corrente de partida, consiste em apenas realizar a ligação do motor a rede de alimentação (em conjunto com os elementos de proteção como disjuntores térmicos e fusíveis). A grande vantagem desse tipo de ligação é a rápida aceleração do motor.

Partida Estrela-Triângulo: Utilizado quando o nível de tensão da rede for igual a tensão que será aplicada nos terminais dos enrolamentos do motor. Nesse tipo de partida, o motor é ligado em estrela para partir, dessa forma, a tensão que cai sobre seus enrolamentos é √3 menor que a tensão que seria aplicada em seus enrolamentos caso ele fosse partido em triângulo. Como a tensão é menor, temos também uma diminuição da corrente de partida, lembrando que a corrente de fase é igual a corrente de linha na ligação estrela. Quando o motor está próximo de atingir sua velocidade nominal, através de chaves contatoras é feita a comutação do fechamento de estrela para triângulo (a comutação é feita com a velocidade próxima da nominal para evitar aumentos bruscos na corrente). Apesar desse método apresentar um menor corrente de partida, ele apresenta também baixo conjugado de partida quando comparado com o método de partida direta, sendo recomendado para partir motores com carga reduzida ou em vazio (motores que partem sem carga).

Partida com Chave Compensadora: Esse método de partida utiliza um autotransformador (tipo de transformador onde o mesmo enrolamento é utilizado como primário e secundário) para reduzir o nível de tensão aplicada sobre o motor para valores iguais as derivações do autotransformador. Seu funcionamento utiliza o mesmo princípio da partida por estrela-triângulo, com as vantagens de fornecer uma corrente maior que a corrente de linha fornecida pela estrela e também por possuir mais que apenas dois níveis de tensão, possuindo assim um maior conjugado de partida que a partida em estrela-triângulo. Com o aumento da velocidade do motor, temos um aumento no nível de tensão aplicado pelo secundário do autotransformador. Quando o motor atinge uma velocidade próxima da velocidade nominal, o autotransformador é isolado do circuito e o motor é ligado a rede de alimentação.

Partida com Chave Eletrônica Soft-Starter : Esse tipo de partida utiliza chaves eletrônicas de potencia para regular o nível de tensão na carga. As chaves utilizadas são pares de SCR’s utilizados na configuração antiparalelo, de forma que possam se comportar como um TRIAC, mas sem a limitação de corrente que o TRIAC apresenta. O princípio de funcionamento desse método consiste em controlar o ângulo de disparo dos SCR’s, controlando assim o nível de tensão que cai sobre os enrolamentos do motor. Dessa forma, a tensão aplicada sobre o motor aumenta de forma gradativa, formando uma rampa (por isso esse tipo de partida também é conhecido como partida em rampa). A grande vantagem desse tipo de partida em relação as partidas eletromecânicas, é que pelo chaveamento acontecer de eletrônica, não temos a presença de arcos ou ruídos, o que aumenta a vida útil dos elementos. O disparo dos SCR’s acontece por intermédio de um microprocessador que envia os pulsos de acordo com a aceleração do motor.

Motores de Passo

Os motores de passo foram desenvolvidos para apresentar um maior controle sobre o deslocamento do motor, sem a necessidade de um controle em malha fechada (onde um sensor de posicionamento envia um sinal para o circuito controlador para informar a posição de um determinado ponto do eixo do motor).

O menor deslocamento angular desse motor é o passo. O motor se desloca um passo quando alimentamos uma de suas bobinas. Essa é uma das principais características desse tipo motor, quanto seu eixo se desloca por passo, alguns valores de ângulo de deslocamento por passo são: 0.72º , 1.8º , 3.6º , 7.5º , 15º e 90º.

O motor apresenta maior estabilidade, pois, quando nenhum pulso é enviado a suas bobinas, seu eixo permanece parado sobre uma posição fixa, não se deslocando.

Outra característica que deve ser observada do motor de passo, é que diferente dos outros tipos de motores (tanto AC como DC), não basta alimentarmos e mantermos a alimentação sobre as bobinas do estator, devemos fazer com que as bobinas do estator sejam alimentadas na ordem correta e com uma freqüência suficiente para nos gerar a rotação desejada do eixo. O motor realiza uma revolução (volta) completa toda vez que ele se desloca por todos seus passos (completando assim um deslocamento angular de 360º). Devemos ter em mente que quanto maior for a velocidade de deslocamento do motor, menor será o torque disponível, pois, o tempo em que cada bobina irá permanecer energizada será muito baixo.

Os motores de passo se dividem em três grandes grupos:

Motores de Imã Permanente: São os motores que apresentam um imã permanente em seu rotor, seu deslocamento acontece em função da interação do campo do imã permanente com o campo gerado nas bobinas do estator em função do pulso enviado ao mesmo, podem possuir com conjugado de partida.

Motores de Relutância Variável: São motores onde o rotor não possui um imã permanente, e sim um material ferromagnético ranhurado para aumentar a relutância de um trecho do rotor, dessa forma, o fluxo magnético gerado pelos enrolamentos faz com que o região não ranhurada do motor se alinhe. Como não possui campo magnético próprio, não pode partir com um conjugado alto de partida.

Motor de Passo Híbrido: Apresenta as características das duas construções anteriores, apresentando uma boa relação conjugado de partida/controle.

As vantagens do uso de motores de passo é que eles apresentam: Conjugado máximo a cada deslocamento;

Facilidade de controle de sentido de deslocamento e precisão no deslocamento;

Drive de controle digital, facilitando o uso de microcontroladores ou microprocessadores para seu controle;

Rotação dependente da velocidade com que os pulsos são enviados para os enrolamentos, portanto, ampla quantidade de rotações disponíveis.

Contudo o motor de passo apresenta como desvantagens: Dificuldade no controle em altas rotações (em torno de 7200 RPM);

Caso a freqüência utilizada seja a freqüência de ressonância do motor, ocorreram perda de passos e de sincronismo no motor.

Drive de Acionamento do Motor de Passo

A vantagem do uso de motores de passo é que seu drive de acionamento é construído utilizando lógica digital e apenas uma interface simples de potencia é necessária para fazer uma interface quanto a intensidade da corrente que circula nos enrolamentos do motor.

Existem dois tipos de conjuntos de enrolamentos nos motores de passo:

Os unipolares, que apresentam um terminal comum para cada par de bobinas (equivalente a um center-tap), que permite que esse motor seja controlado com um drive que apenas envie pulsos para polarizar o circuito em apenas uma polaridade;

Os bipolares, que apresentam pares de fios separados para cada enrolamento, onde o drive de acionamento deve ser mais elaborado, uma vez que ele deve polarizar os enrolamentos com polaridades opostas, contudo esse tipo de dispositivo apresenta um maior conjugado disponível.

Tanto para os motores unipolares quanto para os motores bipolares, podemos ter o deslocamento através de passos inteiros ou através de meio passos.

Deslocamento do motor de passo bipolar – Retirado de http://www2.eletronica.org/artigos/outros/estudo-do-motor-depasso-e-seu-controle-digital

Deslocamento do motor de passo unipolar – Retirado de http://www2.eletronica.org/artigos/outros/estudo-do-motor-depasso-e-seu-controle-digital

O drive de controle dos motores de passo serve para enviar a seqüência correta de acionamento para suas bobinas.

Servomotores

São máquinas (motores DC ou AC) síncronas, que apresentam sua saída em função de determinadas características impostas pelo controle de entrada, que apresentam excelente capacidade de posicionamento e altos conjugados.

Seu drive funciona em sistema de malha fechada, monitorando o posição atual do eixo, independente de sua posição.

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