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Conteúdo

1. Princípio de funcionamento de motores CA

2. Especificações

3. Ligações de motores CA

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Motores CA

Introdução

Os seguintes fenômenos são facilmente observáveis:

a) Dois ímãs permanentes tendem a se alinhar com os pólos opostos se defrontando.

b) Dois reatores de formas convenientes (eletroímãs), quando

excitados, tendem a alinhar-se de modo que os eixos longitudinais tomem a direção do campo, com os pólos opostos se defrontando.

Nestes dois sistemas notaremos que toda vez que houver um

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Introdução

Quando se processam tais realinhamentos de elementos excitados, o sistema produz um trabalho mecânico e a energia necessária é

fornecida pela fonte elétrica que mantém o campo magnético. Se impusermos o desalinhamento aos elementos excitados, então

estaremos fornecendo trabalho mecânico ao sistema, que devolve a energia correspondente em forma de energia elétrica. Em ambos os casos o dispositivo se torna um transdutor - isto é, converte uma forma de energia em outra. Construindo-se convenientemente este transdutor temos, então, as máquinas elétricas.

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Introdução

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Classificação das Máquinas Elétricas

Tomando como critério de classificação o princípio de funcionamento, as máquinas elétricas se classificam em:

1. Máquinas de coletor

a) Máquinas de corrente contínua i) geradores (dínamos)

ii) motores de corrente contínua

2. Máquinas assíncronas (motores de indução)

a) monofásicas b) trifásicas

3. Máquinas síncronas

a) motores síncronos

b) geradores (alternadores)

Concentraremos nosso estudo nestes

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Motores Síncronos

No motor síncrono, o rotor é constituído por um ímã permanente ou bobinas alimentadas em corrente contínua mediante anéis coletores. Neste caso, o rotor gira com uma velocidade diretamente proporcional a freqüência da corrente no estator e inversamente proporcional ao número de pólos magnéticos do motor. São motores de velocidade constante e constitui-se a sua principal aplicação. São utilizados somente para grandes potências devido ao seu alto custo de

fabricação. A seguinte equação define a velocidade síncrona

n

S deste

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Motores Assíncronos

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Motores Assíncronos

O campo magnético variável no estator induz correntes senoidais nos condutores da gaiola do rotor. Estas correntes induzidas, por sua vez, criam um campo magnético no rotor que se opõe ao campo indutor do estator ( Lei de Lenz ). Como os pólos se mesmo nome se repelem, então há uma força no sentido de giro no rotor. O rotor gira com

uma velocidade n um pouco inferior à velocidade síncrona, isto é, a velocidade da corrente do campo. Como é um pouco inferior, diz que este motor é assincrono, isto é, sem sincronia. Observe que este motor não consegue partir, isto é, acelerar desde a velocidade zero até a

nominal. As forças que atuam nas barras curto-circuitadas se opõem uma à outra, impedindo o giro. Então, na partida, utiliza-se uma bobina de campo auxiliar, defasada de 90 graus das bobinas de campo

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Motores Assíncronos

A diferença em valores percentuais entre a velocidade síncrona e a velocidade do motor de indução chamamos de escorregamento,

simbolizada pela letra S. O escorregamento dos motores de indução é variável em função da carga a ser acionada pelo motor, ou seja, é

mínimo a vazio (sem carga ) e máximo com a carga nominal. O escorregamento S dos motores de indução é expresso através da seguinte equação:

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Motores de Indução Monofásicos

É um motor elétrico de pequena ou média potência, geralmente

menores que 5 CV. Para a produção do conjugado de partida o motor de indução monofásico necessita de um segundo enrolamento de

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Motores de Indução Monofásicos

O motor de indução monofásico comumente usados no Brasil apresenta seis terminais acessíveis, sendo quatro para os dois

enrolamentos de trabalho Et (1,2,3 e 4), bobinas projetadas para tensão de 127 V, e dois para o circuito auxiliar de partida (5 e 6), também

projetado para a tensão de 127 V. A figura abaixo mostra o esquema de ligação do motor de indução monofásico para as tensões de

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Motores de Indução Trifásicos

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Motores de Indução Trifásicos

O motor de indução trifásico comumente usado no Brasil apresenta seis terminais acessíveis, dois para cada enrolamento de trabalho Et e, a tensão de alimentação destas bobinas é projetada para 220V. Para o sistema de alimentação 220/127V-60Hz este motor deve ser ligado em delta e para o sistema 380/220V-60Hz o motor deve ser ligado em

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Motores de Indução Trifásicos

A potência elétrica PE absorvida da rede para o funcionamento do

motor é maior que a potência mecânica PM fornecida no eixo

especificado pelo fabricante, pois existe um determinado rendimento n do motor a ser considerado, isto é:

A potência mecânica no eixo PM do motor (em W) está relacionada com

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Motores de Indução Trifásicos

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Motores de Indução Trifásicos

Para especificar um motor de indução com a finalidade de acionar uma determinada carga é necessário que seja definido o seguinte:

• Tipo

• Velocidade

• Tensão de operação • Classe de isolamento

Após definidos os itens relacionados acima, define-se a potência necessária do motor para acionar uma carga determinada de modo que:

1. O motor forneça o conjugado necessário ao acionamento permanentemente em condições consideradas normais.

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GRANDEZAS ELÉTRICAS E MECÂNICAS NECESSÁRIAS A

ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR

Potência Nominal (kW ou CV) – É a potência que um motor pode disponibilizar em seu eixo permanentemente na velocidade nominal, sem que o motor ultrapasse sua temperatura limite.

Conjugado (Nm / kgfm) – é o esforço desenvolvido pelo motor.

Conjugado para operação com velocidade constante

M=MC

M – conjugado motor MC – conjugado da carga

Na aceleração do motor tem-se:

M=MC+MA

MA – conjugado acelerador

Para frenagem elétrica, tem-se:

M=MFR+MC

MFR – conjugado frenante.

RELAÇÃO ENTRE

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GRANDEZAS ELÉTRICAS E MECÂNICAS NECESSÁRIAS A

ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR

Exemplo 1: Calcule para um motor elétrico de potência nominal igual a 260 kW, operando à velocidade nominal de 1790 rpm, o conjugado

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GRANDEZAS ELÉTRICAS E MECÂNICAS NECESSÁRIAS A

ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR

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GRANDEZAS ELÉTRICAS E MECÂNICAS NECESSÁRIAS A

ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR

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GRANDEZAS ELÉTRICAS E MECÂNICAS NECESSÁRIAS A

ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR

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GRANDEZAS ELÉTRICAS E MECÂNICAS NECESSÁRIAS A

ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR

Acoplamentos

100 Acoplamento hidráulico

97 – 98 Roda/Correia dentada

96 – 99 Engrenagem

97 – 98 Polia com correia em V

95 – 98 Polia com correia plana

100 Direto

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Acoplamentos

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Identificação

Os motores elétricos possuem uma placa identificadora, colocada pelo fabricante, na qual pelas normas, deve ser fixada em local bem visível. Para instalar adequadamente um motor, é imprescindível que o

instalador saiba interpretar os dados de placa. Estes dados são:

nome e dados do fabricante modelo (MOD)

potência (cv, HP, kW)

número de fases (por exemplo, TRIFÁSICO ou 3FAS) tensões nominais (V)

frequência nominal (Hz) categoria (CAT)

correntes nominais (A) velocidade nominal (RPM) fator de serviço (FS)

classe de isolamento (ISOL. CL.) letra-código (COD)

regime (REG)

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Categorias

Conforme as suas características de conjugado em relação à

velocidade e corrente de partida, os motores são classificados em categorias, cada uma adequada a um tipo de carga. Estas categorias são definidas em norma, e são as seguintes:

Categoria A - Conjugado de partida normal; corrente de partida alta; baixo escorregamento (cerca de 5%). Motores usados onde não há problemas de partidas nem limitações de corrente.

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Categorias

Categoria C - Conjugado de partida alto; corrente de partida normal; baixo escorregamento. Usados para cargas que exigem maior

conjugado na partida, como peneiras, transportadores carregados, cargas de alta inércia, etc.

Categoria D - Conjugado de partida alto; corrente de partida normal; alto escorregamento (mais de 5%). Usados em prensas excêntricas e máquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos periódicos. Usados também em elevadores e cargas que necessitam de

conjugados muito altos e corrente de partida limitada.

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Fator de Serviço

O fator de serviço, é um fator que aplicado à potência nominal, indica a carga permissível que pode ser aplicada ao motor. Esse fator refere-se a uma capacidade de sobrecarga contínua, ou seja, uma reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis.

Classe de isolamento

A classe de isolamento, indicada por uma letra normalizada, identifica o tipo de materiais isolantes empregados no isolamento do motor. As

classes de isolamento são definidas pelo respectivo limite de temperatura; são as seguintes, de acordo com a ABNT:

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Grau de proteção

O grau de proteção é um código padronizado, formados pelas letras IP seguidas de um número de dois algarismos, que define o tipo de

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Referências