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Figura 1.8b - EsquemaFigura 1.8c - Diagrama

Examinando o esquema da figura 1.8b, vŒ-se que:

U=Ö 3Uf = 1,732 Uf

I= If U=Uf1 + Uf2 (figura 1.8c)

D-9 ESPECIFICA˙ˆO

Exemplo: Temos uma carga trifÆsica composta de trŒs cargas iguais; cada carga Ø feita para ser ligada a uma tensªo de 220 volts, absorvendo 5,7 ampØres. Qual a tensªo nominal do sistema trifÆsico que alimenta esta carga em suas condiçıes normais (220 volts e 5,7 ampØres)? Qual a corrente de linha?

TemosUf=220 volts (normal de cada carga) U=1,732 x 220 = 380 volts

I=If = 5,7 ampØres

1.5 Motor de induçªo trifÆsico O motor de induçªo trifÆsico (figura 1.9) Ø composto fundamentalmente de duas partes: estator e rotor.

Figura 1.9

Estator mCarcaça ( 1 ) - Ø a estrutura suporte do conjunto; de construçªo robusta em ferro fundido, aço ou alumínio injetado, resistente à corrosªo e com aletas. mNœcleo de chapas ( 2 ) - as chapas sªo de aço magnØtico, tratatas termicamente para reduzir ao mínimo as perdas no ferro. mEnrolamento trifÆsico ( 8 ) - trŒs conjuntos iguais de bobinas, uma para cada fase, formando um sistema trifÆsico ligado à rede trifÆsica de alimentaçªo.

Rotor mEixo ( 7 ) - transmite a potŒncia mecânica desenvolvida pelo motor. É tratado termicamente para evitar problemas como empenamento e fadiga. mNœcleo de chapas ( 3 ) - as chapas possuem as mesmas características das chapas do estator. mBarras e anØis de curto-circuito ( 12 ) - sªo de alumínio injetado sob pressªo numa œnica peça.

Outras partes do motor de induçªo trifÆsico: mTampa ( 4 ) mVentilador ( 5 ) mTampa defletora ( 6 ) mCaixa de ligaçªo ( 9 ) mTerminais ( 10 ) mRolamentos ( 1 )

O foco deste manual Ø o motor de gaiola , cujo rotor Ø constituído de um conjunto de barras nªo isoladas e interligadas por anØis de curto-circuito. O que caracteriza o motor de induçªo Ø que só o estator Ø ligado à rede de alimentaçªo. O rotor nªo Ø alimentado externamente e as correntes que circulam nele, sªo induzidas eletromagneticamente pelo estator, donde o seu nome de motor de induçªo.

1.5.1Princípio de funcionamento - campo girante

Quando uma bobina Ø percorrida por uma corrente elØtrica, Ø criado um campo magnØtico dirigido conforme o eixo da bobina e de valor proporcional à corrente.

Figura 1.10aFigura 1.10b a)Na figura 1.10a Ø indicado um enrolamento monofÆsico atravessado por uma corrente I, e o campo H Ø criado por ela; o enrolamento Ø constituído de um par de pólos (um pólo norte e um pólo sul ), cujos efeitos se somam para estabelecer o campo H. O fluxo magnØtico atravessa o rotor entre os dois pólos e se fecha atravØs do nœclo do estator. Se a corrente I Ø alternada, o campo H tambØm Ø, e o seu valor a cada instante serÆ representando pelo mesmo grÆfico da figura 1.4b, inclusive invertendo o sentido em cada meio ciclo. O campo H Ø pulsante pois, sua intensidade varia proporcionalmente à corrente, sempre na mesma direçªo norte-sul.

b)Na figura 1.10b Ø indicado um enrolamento trifÆsico , que Ø transformado por trŒs monofÆsicos espaçados entre si de 120o. Se este e H3. Estes campos sªo espaçados entre si de 120o. AlØm disso, como sªo proporcionais às respectivas correntes, serªo defasados no tempo, tambØm de 120o entre si e podem ser representandos por um grÆfico igual ao da figura 1.6. O campo total H resultante, a cada instante, serÆ igual à soma grÆfica dos trŒs campos H1, H2 e H3 naquele instante.

Na figura 1.1, representamos esta soma grÆfica para seis instantes sucessivos.

Figura 1.1

No instante ( 1 ), a figura 1.6, mostra que o campo H1 Ø mÆximo e os campos H2 e H3 sªo negativos e de mesmo valor, iguais a 0,5. Os trŒs campos sªo representados na figura 1.1 ( 1 ), parte superior, levando em conta que o campo negativo Ø representado por uma seta de sentido oposto ao que seria normal; o campo resultante (soma grÆfica) Ø mostrado na parte inferior da figura 1.1 ( 1 ), tendo a mesma direçªo do enrolamento da fase 1. Repetindo a construçªo para os pontos 2, 3, 4, 5 e 6 da figura 1.6, observase que o campo resultante H tem intensidade constante , porØm sua direçªo vai girando , completando uma volta no fim de um ciclo. Assim, quando um enrolamento trifÆsico Ø alimentado por correntes trifÆsicas, cria-se um campo girante , como se houvesse um œnico par de pólos girantes, de intensidade constante. Este campo girante, criado pelo

D-10 ESPECIFICA˙ˆO enrolamento trifÆsico do estator, induz tensıes nas barras do rotor (linhas de fluxo cortam as barras do rotor) as quais geram correntes, e conseqüentemente, um campo no rotor, de polaridade oposta à do campo girante. Como campos opostos se atraem e como o campo do estator (campo girante) Ø rotativo, o rotor tende a acompanhar a rotaçªo deste campo. Desenvolve-se entªo, no rotor, um conjugado motor que faz com que ele gire, acionando a carga.

1.5.2 Velocidade síncrona ( ns ) A velocidade síncrona do motor Ø definida pela velocidade de rotaçªo do campo girante, a qual depende do nœmero de pólos (2p) do motor e da freqüŒncia (f) da rede, em hertz. Os enrolamentos podem ser construídos com um ou mais pares de pólos, que se distribuem alternadamente (um norte e um sul ) ao longo da periferia do nœcleo magnØtico. O campo girante percorre um par de pólos (p) a cada ciclo. Assim, como o enrolamento tem pólos ou p pares de pólos, a velocidade do campo serÆ:

60 x f120 x f

Exemplos: a) Qual a rotaçªo síncrona de um motor de 6 pólos, 50Hz? b) Motor de 12 pólos, 60Hz?

Note que o nœmero de pólos do motor terÆ que ser sempre par, para formar os pares de pólos. Para as freqüŒncias e polaridades usuais, as velocidades síncronas sªo:

Tabela 1.3 - Velocidades síncronas

Rotaçªo síncrona por minuto

N” de pólos 60 Hertz50 Hertz

Para motores de dois pólos , como no item 1.5.1, o campo percorre uma volta a cada ciclo. Assim, os graus elØtricos equivalem aos graus mecânicos. Para motores com mais de dois pólos, teremos de acordo com o nœmero de pólos, um giro geomØtrico menor, sendo inversamente proporcional a 360o em dois pólos. Por exemplo: Para um motor de seis pólos teremos, em um ciclo completo, um giro do campo de 360o x 2/6 = 120o geomØtricos. Isto equivale, logicamente, a 1/3 da velocidade em dois pólos. Conclui-se, assim, que:

Graus geomØtricos = Graus mecânicos x p

1.5.3 Escorregamento ( s )

Se o motor gira a uma velocidade diferente da velocidade síncrona, ou seja, diferente da velocidade do campo girante, o enrolamento do rotor corta as linhas de força magnØtica do campo e, pelas leis do eletromagnetismo, circularªo nele corrente induzidas. Quanto maior a carga, maior terÆ que ser o conjugado necessÆrio para acionÆ-la. Para obter o conjugado, terÆ que ser maior a diferença de velocidade para que as correntes induzidas e os campos produzidos sejam maiores.

Portanto, à medida que a carga aumenta cai a rotaçªo do motor. Quando a carga Ø zero (motor em vazio) o rotor girarÆ praticamente com a rotaçªo síncrona. A diferença entre a velocidade do motor n e a velocidade síncrona ns chama-se escorregamento s, que pode ser expresso em rpm, como fraçªo da velocidade síncrona, ou como porcentagem desta ns - nns - n s (rpm) = ns - n ; s= ; s ( % ) = x 100 ns ns

Para um dado escorregamento s(%), a velocidade do motor serÆ, portanto

Exemplo: Qual o escorregamento de um motor de 6 pólos, 50Hz, se sua velocidade Ø de 960 rpm?

1.5.4 Velocidade nominal

É a velocidade (rpm) do motor funcionando à potŒncia nominal, sob tensªo e freqüŒncia nominais. Conforme foi visto no item 1.5.3, depende do escorregamento e da velocidade síncrona.

n = ns x ( 1 -—)( rpm)

s % 100

D-1 ESPECIFICA˙ˆO

2.1 O sistema No Brasil, o sistema de alimentaçªo pode ser monofÆsico ou trifÆsico. O sistema monofÆsico Ø utilizado em serviços domØsticos, comerciais e rurais, enquanto o sistema trifÆsico, em aplicaçıes industriais, ambos em 60Hz.

2.1.1 TrifÆsico As tensıes trifÆsicas mais usadas nas redes industriais sªo: lBaixa tensªo: 220V, 380V e 440V lMØdia tensªo: 2.300 V, 4.160 V e 6.600 V O sistema trifÆsico estrela de baixa tensªo, consiste de trŒs condutores de fase (L1, L2, L3) e o condutor neutro (N), sendo este, conectado ao ponto estrela do gerador ou secundÆrio dos transformadores (conforme mostra figura 2.1).

Figura 2.1 - Sistema trifÆsico

2.1.2 MonofÆsico As tensıes monofÆsicas padronizadas no Brasil sªo as de 115V (conhecida como 110V), 127V e 220V.

Os motores monofÆsicos sªo ligados à duas fases (tensªo de linha UL) ou à uma fase e o neutro (tensªo de fase Uf). Assim, a tensªo nominal do motor monofÆsico deverÆ ser igual à tensªo UL ou Uf do sistema. Quando vÆrios motores monofÆsicos sªo conectados ao sistema trifÆsico

(formado por trŒs sistemas monofÆsicos), deve-se tomar o cuidado para distribuí-los de maneira uniforme, evitando-se assim, desequilíbrio entre as fases.

MonofÆsico com retorno por terra - MRT

O sistema monofÆsico com retorno por terra - MRT -, Ø um sistema elØtrico em que a terra funciona como condutor de retorno da corrente de carga. Afigura-se como soluçªo para o emprego no monofÆsico a partir de alimentadores que nªo tŒm o condutor neutro. Dependendo da natureza do sistema elØtrico existente e características do solo onde serÆ implantado (geralmente na eletrificaçªo rural), tem-se:

a) Sistema monofilar É a versªo mais prÆtica e econômica do MRT, porØm, sua utilizaçªo só Ø possível onde a saída da subestaçªo de origem Ø estrela-triângulo. Figura 2.2 - Sistema monofilar

b) Sistema monofilar com transformador de isolamento Este sistema possui algumas desvantagens, alØm do custo do transformador,

2.Características da rede dealimentaçªo como: 1)Limitaçªo da potŒncia do ramal à potŒncia nominal do transformador de isolamento; 2)Necessidade reforçar o aterramento do transformador de isolamento, pois na sua falta, cessa o fornecimento de energia para todo o ramal

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