motor monofásico

motor monofásico

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MÁQUINAS E TRANSFORMADORES ELÉTRICOS Prof. Eurico G. de Castro Neves

1. CARACTERIZAÇÃO. COMPARAÇÃO COM MOTORES TRIFÁSICOS.

Construtivamente, os motores monofásicos são semelhantes aos trifásicos, já estudados anteriormente, com a diferença de possuírem um único enrolamento de fase.

Sua grande vantagem é a de poderem ser ligados à tensão de fase das redes elétricas, normalmente disponíveis em residências e pequenas propriedades rurais - ao contrário do que sucede com as redes trifásicas. Em contrapartida, possuem o inconveniente de serem incapazes de partir sem a ajuda de um circuito auxiliar, o que não ocorre com os motores trifásicos.

Em uma comparação com motores trifásicos, os monofásicos apresentam muitas desvantagens:

· apresentam maiores volume e peso para potências e velocidades iguais (em média 4 vezes); em razão disto, seu custo é também mais elevado que os de motores trifásicos de mesma potência e velocidade;

• necessitam de manutenção mais apurada devido ao circuito de partida e seus acessórios;

• apresentam rendimento e fator de potência menores para a mesma potência (V. TAB. 1); em função disso apresentam maior consumo de energia (em média 20% a mais);

• possuem menor conjugado de partida;

• são difíceis de encontrar no comércio para potências mais elevadas (acima de 10 cv).

TABELA 1 - Comparação entre rendimento (h) e fator de potência (cos j) de motores mono e trifásicos para a mesma faixa de potência.

h cos j Faixa de potências (cv) Monofásico Trifásico Monofásico Trifásico 1/6 - 1,0 0,50 - 0,65 0,59 - 0,74 0,50 - 0,65 0,58 - 0,70

FONTE: O motor elétrico rural - Companhia Energética de São Paulo, 1980

2. PARTIDA DE MOTORES MONOFÁSICOS.

Motores monofásicos não podem partir sozinhos porque não conseguem formar o campo girante, como fazem os motores trifásicos. A Fig. 1 mostra a formação do campo magnético devido a uma só fase. Como se vê, este campo é pulsante, tendo sempre a mesma direção e não permitindo a indução de correntes significativas nos enrolamentos rotóricos.

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FIGURA 1 - Campo magnético pulsante B gerado por alimentação monofásica.

Porém, se de alguma forma se puder conseguir um segundo campo com defasagem de 90° em relação à alimentação, se terá um sistema bifásico, com a conseqüente formação de um campo girante capaz de promover a partida, como mostra a Fig. 2. Existem várias maneiras de proporcionar esta defasagem. Cada uma delas corresponde a um determinado tipo de motor monofásico, como se verá na próxima seção.

FIGURA 2 - Campo magnético girante B formado por alimentação bifásica

BBp p-

BBp p

Campo devido à Fase 1Campo devido à Fase 2Campo resultante

Fase 1Fase 2 0

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É importante salientar que após atingir certa velocidade (entre 65 - 80% de sua velocidade síncrona), o motor pode continuar trabalhando com uma só fase. Isto quer dizer que, após acelerado, o circuito auxiliar de partida pode ser "desligado" sem que o motor pare.

3. PRINCIPAIS TIPOS DE MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICOS

· Motor de Fase Dividida Possui um enrolamento auxiliar espacialmente defasado de 90° em relação ao enrolamento principal. Quando é atingida uma determinada rotação, este enrolamento auxiliar é desconectado do circuito do motor por intermédio de uma chave centrífuga. Já que é dimensionado para atuar somente durante a partida, se não for desconectado acabará por queimar.

Na prática, o ângulo de defasagem entre os campos nos dois enrolamentos (principal e auxiliar) é bem menor que 90°, o que resulta em conjugado de partida igual ou pouco superior ao nominal. Por isso esse tipo de motor é usado para cargas de pequena potência e conjugados de partida moderados (por exemplo: ventiladores, exaustores, bombas centrífugas, etc.).

FIGURA 3 - Circuito equivalente e característica conjugado · velocidade de um motor de fase dividida

• Motor com Capacitor de Partida

O que diferencia este motor do de fase dividida é a inclusão de um capacitor em série com a fase auxiliar, o que permite a obtenção de ângulos de defasagem bem maiores e, consequentemente, conjugados de partida bem mais elevados (entre 200 e 350% do conjugado nominal).

O circuito do enrolamento auxiliar também é desligado através de chave centrífuga quando o motor atinge entre 75 e 80% da rotação síncrona.

É fabricado na faixa de potências de 1/4 a 15 cv e é usado numa grande variedade de aplicações.

Fase auxiliar

F a s e p r i n c i p a l

Chave centrífuga

Desconexão da fase auxiliar

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FIGURA 4 - Circuito equivalente e curva conjugado rotação de um motor com capacitor de partida.

• Motor com Capacitor Permanente Neste tipo de motor, o enrolamento auxiliar e seu capacitor em série ficam permanentemente conectados, não sendo necessária a chave centrífuga. Isto é bom porquê a ausência de partes móveis facilita a manutenção.

O conjugado máximo, o rendimento e o fator de potência desses motores são melhores que os de outros tipos, aproximando-se aos valores obtidos em motores trifásicos. Em contrapartida, seu conjugado de partida é menor que o dos motores de fase dividida (entre 50% e 100% do conjugado nominal), limitando sua utilização a equipamentos como pequenas serras, furadeiras, condicionadores de ar e máquinas de escritório. São fabricados normalmente para potências entre 1/5 a 1,5 cv.

FIGURA 5 - Circuito equivalente e curva conjugado · rotação de um motor com capacitor permanente

• Motor com Dois Capacitores É uma "mistura" dos 2 anteriores: possui um capacitor de partida, desligado através de chave centrífuga quando o motor atinge cerca de 80% de sua rotação síncrona, e um outro que se encontra permanente mente ligado. Com isso, possui todas as vantagens daqueles motores: alto conjugado de partida, alta eficiência e fator de potência elevado.

Desconexão da fase auxiliar

Fase auxiliar

F a s e p r i n c i p a l

Chave centrífuga

Capacitor de partida

Fase auxiliar

F a s e p r i n c i p a l

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