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Se dois enrolamentos são conectados ao mesmo tempo, cada um em uma fase de alimentação, dois campos magnéticos seriam induzidos no núcleo do estator. Em um motor de dois pólos, existe um deslocamento de 120º entre os dois campos. O valor máximo dos campos também estão deslocados no tempo.

Isso resulta na criação de um campo magnético girante no estator.

Entretanto, o campo é altamente assimétrico até que a terceira fase é conectada.

As três fases geram três campos magnéticos no estator que estão deslocados 120º entre si.

Figura 6 - Três fases resultam num campo magnético girante e simétrico.

O estator está, agora, conectado a uma fonte de tensão trifásica e os campos magnéticos de cada enrolamento constroem um campo magnético simétrico, girante chamado de campo girante do motor. A amplitude do campo girante é constante e igual a 1,5 vezes o valor máximo dos campos alternados. A velocidade de rotação é:

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0 velocidade síncrona número de par de polos f n p

A velocidade então dependo do número de par de pólos (p) e da freqüência (f) da fonte de alimentação.

Figura 7 - Campo resultante em três momentos diferentes.

A visualização do campo magnético como um vetor e sua correspondente velocidade angular forma um círculo. Como uma função do tempo num sistema de coordenadas, o campo girante forma uma curva senoidal. O campo girante se torna elíptico se a amplitude variar durante a rotação.

Rotor

Assim como o estator o rotor é feito de folhas de ferro com abertura entre elas. Existem dois tipos principais de rotor: o rotor bobinado e o rotor curto-circuitado.

Rotores bobinados, assim como os estatores, possuem três enrolamentos, um para cada fase, que são conectados através de um anel coletor. Após o curto-circuito do anel coletor, o rotor irá funcionar como um rotor curto-circuitado.

Rotores curto-circuitados possuem barras de alumínio que passam através das ranhuras. Um anel de alumínio é colocado em cada extremidade do rotor para curto-circuitar as barras.

O rotor curto-circuitado é o mais usado dos dois. Visto que os dois rotores trabalham basicamente da mesma forma, apenas o rotor curtocircuitado será estudado.

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Figura 8 - Campo girante e o rotor curto-circuitado.

Quando uma barra do rotor é colocada num campo girante, um pólo magnético passa através da barra. O campo magnético do pólo induz uma corrente (Iw) no rotor que é afetada apenas pela força (F). A força é determinada pela densidade de fluxo (B), a corrente induzida

(Iw), o tamanho do rotor (l) e o ângulo (θ) entre a força e a densidade de fluxo. sen()FBIwlθ=×

Se assumirmos que (θ) vale 90°: FBIwl=× Eq. 1

O próximo pólo que irá passar pelo rotor tem a polaridade invertida. Isso induz uma corrente na direção contrária. Visto que a direção do campo magnético também mudou, a força age na mesma direção que antes.

Quando todo o rotor é colocado no campo girante. A velocidade do rotor não irá atingir a velocidade do campo girante, posto que na mesma velocidade , nenhuma corrente seria induzida no rotor.

Figura 9-Indução nas barras do rotor.

Escorregamento, torque e velocidade.

Sobre circunstância normais, a velocidade do rotor, n, é menor do que a velocidade do campo girante, n0. O escorregamento, s, é a diferença entre a velocidade do campo girante e a velocidade do rotor.

O escorregamento é normalmente expresso como uma porcentagem da velocidade síncrona e normalmente está entre 4 e 1% da velocidade norminal.

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A densidade de fluxo (B) é definida como o fluxo (Φ) que atravessa a seção transversal (A). Da equação 1 a seguinte força pode ser calculada:

IwlF A Φ×= Eq.2

~FIwΦ×

Nas barras do rotor, uma tensão é induzida via um campo magnético.

Essa tensão faz com que uma corrente (Iw) circule através das barras curto circuitadas. As forças de cada barra do rotor são combinadas para gerar um torque, T, no eixo do motor.

Figura 10 - O torque do motor: "força vezes o braço da alavanca".

A relação entre o torque do motor e a sua velocidade tem uma característica que varia com a construção do rotor. O torque do motor resulta numa força que faz girar o seu eixo.

A força aparece, por exemplo, no caso de um volante montado no eixo.

Com a força (F) e o raio (r) do volante, o torque do motor pode ser calculado: Frτ=×

O trabalho feito pelo motor pode ser expresso como: WFd=×, onde d é a distância que o motor percorre para uma dada carga, n é o número de revoluções: 2dnrπ=×.

O trabalho também pode ser expresso pela potência multiplicada pelo tempo pelo qual essa potência é solicitada: WPt=×.

O Toque é então:

WP t rTF r r dn r

PTt s n

Essa fórmula mostra a relação entre a velocidade, n, o T [Nm] e a potência do motor P [kW].

A fórmula dá uma visão rápida quando observamos n, T e P em relação aos valores correspondentes num ponto de operação (nr, Tr, Pr). Existem alguns pontos importantes na região de trabalho do motor:

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Cp é o torque de partida – aparece quando é aplicado aos terminais do motor tensão e freqüência nominal quando o motor ainda está estacionário. Cmáx é o toqur máximo – é o maior torque que o motor é capaz de fornecer enquanto a tensão e a freqüência nominal são aplicadas. Cn é o torque nominal. Os valores nominais indicam o ponto de operação ótimo do motor para uma conexão direta à rede de alimentação. Eles podem ser lidos na placa do motor e são também conhecidos como dados de placa do motor.

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