Motores Elétricos

Motores Elétricos

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SALVADOR-BA Nov/2009

Trabalho submetido à avaliação como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Eletrotécnica Geral, ministrada no Curso de Engenharia Mecânica do IFBA.

Orientação: Prof. Aldo Borges

Salvador 2009

Introdução04
História05
Tipos de motores07
Como funcionam os motores elétricos27
Normas ABNT3
Manutenção35
Vantagens do motores CA em relação aos motores C47
Conclusão49

Existem muitos tipos de motores elétricos, projetados de acordo com a aplicação que se tem em vista. Os motores dos relógios elétricos devem trabalhar com velocidade constante. Os motores de arranque dos automóveis precisam desenvolver um torque substancial mesmo quando o eixo está imóvel. Os motores dos secadores de cabelo tem que ser leves e capazes de funcionar em várias velocidades. Por isso, os motores elétricos são de suma importância no cotidiano de nossas vidas, envolvendo desde trabalhos domésticos, como um liquidificador, até motores de grandes indústrias.

Tudo começa com o grego Tales de Mileto que, em 41 a.C. ao esfregar um pedaço de resina fóssil em um pano, a resina parecia atrair pequenos corpos, como fios de cabelo. Depois de muito tempo, cerca de quinze séculos, Mileto foi completado pelo físico e inglês da corte, William Gilbert, em 1600, descobriu que além da resina experimentada por Tales, muitos outros materiais poderiam atrair se fossem friccionados.

A partir desse marco muitos inventos surgiram. Foi em 1663, o alemão

Otto Von Guericke construiu a primeira máquina eletrostática, que transformava energia mecânica em energia elétrica. No final do século XVIII, foi verificado também que, por meio do princípio eletrostático, poderia ser possível também gerar energia mecânica. Antes dessa comprovação, o americano Benjamin Franklin, em 1752, com o experimento da pipa percebeu que a eletricidade podia ser captada e conduzida por fios.

Somente após o final do século XVIII, com o dinamarquês Hans

Christian Oersted e o francês André Marie Ampère que foi dado realmente o primeiro e grande passo ao surgimento do motor elétrico. Oersted observou a agulha magnética de uma bússola desviar da posição original perto de um condutor de energia elétrica e voltar à posição inicial ao ser afastado dele, assim foi provado a influencia da eletricidade no magnetismo. Ampère, em 1821, um ano depois da conclusão de Oersted, complementou o experimento, criando a “lei da mão direita” que tomou como base a orientação de uma agulha imantada no sentido da corrente.

Os cientistas ingleses William Sturgeon e Michael Faraday, inspirados pelas descobertas de Oersted e Ampère foram os responsáveis pelos últimos passos rumo à construção do motor elétrico onde Sturgeon inventou, em 1825, o eletroímã, fundamental na construção de máquinas elétricas gigantes e Faraday descobriu enfim a indução eletromagnética, provando que Tales de Mileto há quase dois mil anos atrás estava certo.

Entre 1831 quando Faraday comprovou o eletromagnetismo e 1886 quando o cientista alemão Werner Von criou o primeiro motor elétrico, esse intervalo de 35 anos para que o primeiro motor elétrico da história surgisse não atrapalhou que durante esse período, outras máquinas com o mesmo princípio fossem inventadas, pra começar Faraday criou um gerador, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, peça que seria importante na composição do motor elétrico e o mecânico francês H. Pixii colocou o invento em prática. Pixii construiu um gerador composto de um imã em ferradura que girava na frente de duas bobinas presas com um núcleo de ferro, no final dessa mesma década, o alemão, Moritz Hermann Von Jacobi, instalou um motor movido a pilhas galvânicas dentro de uma lancha e transportou 14 pessoas durante algumas horas foi ai que se mostrou, pela primeira vez, que a energia elétrica podia ser utilizada a favor do trabalho mecânico, porem o custo fez com que o invento se tornasse um item de luxo. Werner Von Siemens, em 1866, já tenha criado um gerador de tensão elétrico baseado no princípio de indução eletromagnética, construiu um dínamo, ou seja, uma máquina eletrodinâmica que converte força mecânica em corrente elétrica e provou que a tensão necessária para o magnetismo podia ser extraída do próprio enrolamento do rotor, assim, a máquina podia gerar sua própria energia e não ficar dependente dos imãs então a invenção barateou o gerador, que também funcionava como motor quando alimentado por energia elétrica. Com preço menor, estavam criadas as condições para uma maior propagação do invento.

Novas evoluções foram surgindo, em 1879, Siemens em conjunto com

Johann George Halske, apresentou uma nova invenção: uma locomotiva movida por um motor elétrico de dois quilowatts. O motor, apesar de mais barato que no início, continuava com o custo muito elevado para ser produzido em escala industrial, além de apresentar problemas técnicos.

O italiano Galileu Ferraris, o iugoslavo Nicolau Tesla e alemão Friedrich

Haselwander passar a estudar a maquina e tentar tornar mais viável, então suas descobertas pareciam solucionar os problemas em um primeiro momento, mas logo se mostram inútil.

Em 1890, o cientista russo enraizado na Alemanha, Michael Von, que antes, desenvolveu um motor trifásico de corrente alternada com potência contínua de 80 watts e rendimento de aproximadamente 80%. O equipamento mostrou-se ideal para os planos da indústria, por apresentar alto rendimento, ótima partida, relativo silêncio durante o funcionamento e baixa complexidade o que facilitava a manutenção, tornando-o mais seguro para a operação.

Em 1891, o construtor russo já tinha conseguido produzir o novo equipamento em série. Simultaneamente, começaram a aparecer as primeiras indústrias de motores que logo se tornaram muitas. Os equipamentos se padronizaram e aos poucos diminuíram de tamanho e peso os motores de hoje, cujo peso representa somente 8% das máquinas com a mesma potência fabricadas no início do século XIX.

Para que desenvolvimentos e inovações ocorressem, foram necessários diversos motivos. O primeiro deles pode ser creditado na conta dos estudiosos da área, que ao analisar mais detalhadamente os aspectos técnicos do motor elétrico, consolidaram a teoria necessária para que construtores pudessem a partir delas realizar melhorias. O segundo fator deve-se à competição. Em busca de maiores fatias do mercado, indústrias de motores buscavam destaque, lançando equipamentos diferentes da concorrência, assim eram colocados à disposição dos consumidores motores com potência igual,mas cada vez menor. A terceira razão foi o uso de matérias-primas mais nobres e apropriadas na estrutura dos motores. A quarta talvez mais importante foi o uso em grande escala dos motores pela população mundial que impulsionou os fabricantes a desenvolverem mais e melhores produtos.

De acordo com o tipo de fonte de alimentação os motores podem ser divididos em:

• Motores de Corrente Alternada (AC): são os mais utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Estima-se que 90% dos motores fabricados são motores de indução de gaiola.

• Motores de Corrente Contínua (DC): conhecidos por seu controle preciso de velocidade. São motores de custo mais elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua.

• Motores universais: esse motor pode funcionar tanto com alimentação DC como AC. Um verdadeiro motor elétrico DC não aceita alimentação AC (essa inverte o sentido da corrente a cada meio ciclo e isso apenas causaria trepidações); do mesmo modo, um verdadeiro motor AC (como veremos) não aceita alimentação DC (essa não oferecerá as convenientes alterações do sentido da corrente para o correto funcionamento do motor).

Detalhamento dos tipos de motores de corrente alternada:

Alguns motores apresentados acima:

São assim chamados porque os enrolamentos são ligados diretamente a uma fonte monofásica. • Por isto possuem um campo magnético pulsante.

• Devido ao baixo torque de partida, além do enrolamento principal utiliza-se um enrolamento auxiliar (que defasa a corrente em 90º).

Motor CA Monofásico

Linear Trifásico

Assíncrono

Síncrono

Gaiola de Esquilo

Rotor Bobinado Rotor Maciço

Split-Phase

Capacitor de Partida Capacitor permanete Pólos Sombreados Capacitor Dois Valores

Repulsão Histerese

Relutância Imãs Permanente

Indução Imãs Permentes

Assíncono

Síncrono

Gaiola Rotor Bobinado

Imãs Permanente

Relutância Pólos Lisos Pólos Salientes

• Não é recomendada a utilização de motores maiores que 3cv (provoca desbalanceamento da rede).

DESVANTAGENS: • Custo mais elevado que um trifásico de mesma potência.

• Tem maior desgaste mecânico do platinado.

• Rendimento e fator de potência menor.

• Não é possível inverter diretamente o sentido de rotação

1.1 - Motor monofásico com DOIS terminais (L1 e N): • É utilizado apenas a um valor de tensão.

• Não é possível a inversão do sentido de giro.

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