Estator

O estator de um motor de indução trifásico é então constituído pelo seu circuito elétrico e magnético, em que o conjunto das bobinas formam o circuito elétrico e as chapas magnéticas de ferro silicioso de baixo valor de perdas magnéticas formam o circuito magnético do estator.

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Figura 1.7 - Estator de motor de 6kV, de 1.8MW.

No caso do motor de baixa tensão, as ranhuras presentes (Figura 1.8) nas chapas mag- néticas podem ser abertas, semifechadas ou fechadas, consoante a necessidade de utilização final do motor [12], [21].

Figura 1.8 - Tipos de ranhuras do estator de baixa tensão: aberta, semifechada e fechada [12].

No caso dos estatores de motores de média tensão, a ranhura assume uma geometria única (retangular) cujas dimensões apenas variam consoante a bobinagem que o motor terá.

Esta geometria retangular deve-se ao formato das bobines pré formadas serem de secção retan- gular. A Figura 1.9 apresenta uma secção de uma chapa magnética de um estator de média tensão:

Figura 1.9 - Forma de uma ranhura comum de um estator de média tensão.

A ranhura de um estator de média tensão, assume uma geometria semelhante à do estator de baixa tensão, mas com a particularidade de ser reta na zona onde estarão alojadas as bobinas e possuindo uma reentrância no topo do dente, próxima ao rotor para fixação da reglete mag- nética, como se observa pela Figura 1.10.

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de arranque do motor, momento em que a bobina pressiona a reglete com mais intensidade. Uma reglete magnética, apresentada na Figura 1.11, é constituída pela composição de uma re- sina polimerização da a partir de um material e por partículas magnetizáveis, contendo cerca de 70% de material ferromagnético [23].

Figura 1.11 - Reglete magnética de estator de média tensão.

Quanto ao tipo de bobinas do estator, estas podem ser de três tipos distintos [4]: • Bobinas de fio de cobre de secção circular (para motores de BT);

• Bobinas pré formadas de barra de cobre de secção retangular (para motores de MT), pré formados;

• Bobinas pré formadas com barras do tipo Roebel (para motores de AT). Neste trabalho, os estatores e bobinas em análise serão de média tensão. Para estes, são utilizados enrolamentos isolados pré formados (isto é, são montados e isolados antes da inser- ção nas ranhuras do estator), em que os condutores são de secção retangular. É importante re- ferir que a classificação de baixa e média tensão nos motores elétricos é diferente da classifica- ção dada em linhas de distribuição de energia elétrica. Nos motores elétricos, a baixa tensão é atribuída a motores até 1,1kV e média tensão para os valores seguintes, até 12kV. A bobina pré formada já completa também é conhecida como bobina em forma de diamante, podendo chegar a pesar até 70kg [24]. São possíveis máquinas, desde 2 a 24 polos, com tensões até 18kV [24]. Em seguida, na Figura 1.12, são apresentadas duas vistas de uma secção de uma bobina de média tensão isolada para um motor de 11kV, em que este já deve possuir fita condutora para supressão do efeito de coroa nas desenvolventes da bobina. Na imagem da esquerda, observa- mos em corte as diferentes camadas do sistema de isolamento da bobina. A mais exterior é

então respeitante ao isolamento exterior com fita condutora ou semicondutora, a qual tem tam- bém a função de proteção da camada de fita de mica do isolamento principal. À direita, é pos- sível observar como se dispõem as camadas de cada tipo de fita de isolamento.

Figura 1.12 - Corte transversal (à esquerda) e corte de parte reta e desenvolvente de bobina de Média Tensão (à direita).

A bobina pré formada consiste num circuito fechado constituído pelo seu condutor (ou condutores, no caso de existir dois ou mais em paralelo) em cobre com um dado número de voltas (formando espiras), sendo a forma final semelhante a um trapézio (como se observa na Figura 1.13), onde aos condutores, são aplicadas as camadas de isolamento consoante o nível de tensão do motor.

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Este formato de bobinas é utilizado em motores de tensão nominal superior a 2,3kV, para permitir que os esforços elétricos por espira sejam constantes em toda a bobina [25].

Cada bobina pode ter, normalmente, entre 2 a 13 espiras (valores que dependem do projeto elétrico do motor) e as bobinas podem estar ligadas em série ou paralelo, de modo a cumprir com os requisitos do projeto elétrico do motor. É necessário garantir que cada volta da bobina é adjacente a uma outra, com a menor queda de tensão possível. Quanto menor for esta diferença de tensão entre enrolamentos, menor terá que ser a espessura do sistema de isolamento entre voltas [4]. As bobinas são colocadas duas a duas em cada ranhura, como também se pode ob- servar na Figura 1.14.

Figura 1.14 - Estator de média tensão, em fase de bobinagem.

Pela sua disposição na ranhura e devido à circulação das correntes, exercem-se forças entre ambas, representadas no esquema da Figura 1.15.

Figura 1.15 - Esquema das forças magnéticas que as duas bobinas exercem [4] (adaptada).

Como elementos químicos, os materiais isolantes sofrem degradação ao longo do tempo, devido a agentes externos, tais como: gases, poeiras, humidade, temperatura ambiente, ou mesmo devido à temperatura interna do motor e ainda devido a possíveis descargas parciais que possam surgir no circuito estatórico, degradando assim o isolamento [9]. Também devido a esforços mecânicos e elétricos, podem surgir então no sistema de isolamento rachaduras, cavi- dades, falhas e desgaste. A própria vibração da bobina na ranhura devido à circulação da cor- rente provoca uma possível erosão das camadas de isolamento, conduzindo a uma possível falha do isolamento [26].

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