Aula 10 - motores elétricos

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Prof. Msc. Fábio Cruz

Máquinas elétricas são dispositivos capazes

de converter energia elétrica em energia mecânica e vice-versa.

Geradores: convertem energia mecânica em

elétrica.

Motores: convertem energia elétrica em

mecânica.

A indústria é responsável por cerca de 41% do

consumo de energia elétrica do país.

Tipos de Motores

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Máquina Assíncrona

 Campo magnético no interior de uma solenóide.

Máquinas CA - Princípio de Funcionamento

A bússola tende a se alinhar à linha de indução na tangencial, fazendo com que o pólo norte aponte para o sentido do campo.

Unidade: Tesla (T) Também chamado densidade de fluxo magnético.

 1 fase  campo magnético pulsante

I

H

Campo girante

Temporalmente:

Espacialmente:

sinusoidal

pulsante

hR

hS hT

Htotal Campo girante – 3 fases

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hR

hS hT

Htotal

Campo girante – 3 fases

H w

VELOCIDADE DE ROTAÇÃO DO CAMPO GIRANTE

P: número de pólos

Velocidade Síncrona

Fluxo Magnético

 Definição: Grandeza que mede o número de linhas de indução que atravessam a área de uma espira imersa num campo magnético.  Matematicamente, temos:

Lei de Faraday: a variação do fluxo magnético através de um circuito gera uma f.e.m. induzida ( ).

Esta fem é responsável pelo surgimento da corrente induzida.

Formas de variar o fluxo magnético:

1. Alterando a intensidade do campo magnético. 2. Variando a área

3. Variando o ângulo entre o vetor densidade de campo e vetor área

(1)

(2)

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Variação do Fluxo Magnético

A

B

a

Máquinas CA - Princípio de Funcionamento Variação do Fluxo Magnético

“Sempre que uma bobina é atravessada por um fluxo magnético variável, gera-se uma f.e.m. induzida, que cria uma corrente induzida, que tende a opor-se à causa que lhe deu origem”

Rotação do corpo A (que cria o campo magnético) A

L a

f variável, que atravessa a bobina L [f = B.S.cosa c/ a variável] f.e.m.i 0

Ii  0 - a bobine L, é um fio com as extremidades curto circuitadas

Lei de Lenz-Faraday: i d fem N dt f  

Máquinas CA - Princípio de Funcionamento Variação do Fluxo Magnético

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Força magnética em condutores Máquinas CA - Princípio de Funcionamento Força magnética em condutores

A

B

a Indução de tensão na bobina do rotor

Corrente na bobina do rotor

Força magnética wS wS wR wR wR = wS ?

Máquinas CA - Princípio de Funcionamento Escorregamento

Se wR  wS

a não varia

f constante

não existe femi nem Ii

wR < wS

Diferença wR – wS ESCORREGAMENTO

Máquinas CA - Princípio de Funcionamento Escorregamento Velocidade síncrona – ns (campo girante) Velocidade assíncrona – n (rotor) S S n n n s  Escorregamento:

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(0º) (60º) (120º) +

INVERSÃO DE FASES

Máquinas CA - Princípio de Funcionamento Inversão de fases

R.: nrotor = 1152 rpm.

1) Determine o escorregamento de um motor com velocidade nominal de 1720, 4 pólos e 60 Hz.

3) Um motor trifásico de indução de 6 pólos é alimentado com tensão de 220V, 50 Hz e gira a 950 rpm. Qual o seu escorregamento?

1)s = 4,44%. 2)1710 rpm 3) Perdas Joule (estator) Perdas ferro 3 RSI2S Perdas Joule (rotor) 3 RRI2R Perdas Mecânicas Estator Rotor Fonte Elétrica Mecânica Pmec = wnTn Máquinas CA - Potência e perdas

1)Qual o rendimento de um motor que fornece 75kW no eixo e retira 90kW da rede?

Exercícios

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Máquinas CA –

Características Torque-Velocidade Máquinas CA – Características Torque-Velocidade

Satisfação da variedade de binários de carga em motores de indução em gaiola

Máquinas CA –

Características Torque-Velocidade

Categoria N

- Conjugado de partida normal - Corrente de partida normal - Pequeno valor de escorregamento em regime permanente. Categoria H

- Conjugado de partida elevado - Corrente de partida normal - Pequeno valor de escorregamento em regime permanente. Categoria D

- Conjugado de partida elevado - Corrente de partida normal - Alto valor de escorregamento em regime permanente. T n T n T n T n T n T n

Gruas, guinchos, guindastes, tapetes rolantes (carga cte)

Moínhos de rolos, bombas de pistão, plainas, serras de madeira

Ventiladores, misturadores, exaustores, bombas centrífugas, compressores

Fresadoras, mandriladoras Forno rotativo Volantes (binárioa carga  0) 1/8 1/4 1/2 3/4

Máquinas CA –

Características Torque-Velocidade

Máquinas CA

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A carcaça é a estrutura que tem a função de suporte do conjunto (feito de ferro fundido, aço ou alumínio injetado) e com aletas para refrigeração.

Máquinas CA

Partes do motor de indução

CARCAÇA Máquinas CA

Partes do motor de indução Máquinas CA _{Partes do motor de indução}

ENROLAMENTO DE ESTATOR

Máquinas CA

Partes do motor de indução Máquinas CA Partes do motor de indução

Rotor gaiola de esquilo

• Constituído de chapas de aço magnético com barras condutoras espaçadas entre si.

• Construção simples.

• Mais robusto e de menor custo entre todos os motores de indução. • Tipo mais utilizado.

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Rotor tipo bobinado Máquinas CA

Núcleo de chapas

◦ Constituído por um núcleo ferromagnético laminado, que nas cavidades do qual são colocados os enrolamentos alimentados pela rede de corrente alternada trifásica.

Máquinas CA

Estator : laminado e enrolamento

Máquinas CA

Partes do motor de indução Máquinas CA _{Partes do motor de indução}

 Definição: Combinação de dois mais materiais isolantes usados num equipamento elétrico.

 Composição: fio magnético, isolação de fundo de ranhura, isolação de fechamento de ranhura, isolamento entre fases, verniz e/ou resina de impregnação, isolação do cabo de ligação, isolação de solda.

 Qualquer componente que esteja em contato com a bobina é considerado fazendo parte do sistema de isolação.

Máquinas CA

 Formado por um condutor de cobre

redondo ou retangular, isolado com a aplicação de uma película termorígida (esmalte), com fibras, ou ainda com papel.

 Garantir boa isolação mecânica, térmica

e elétrica (elevada rigidez dielétrica) dos fios.

Máquinas CA

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Máquinas CA

 Motores que trabalham em ambientes

desfavoráveis ou mesmo agressivos devem ser providos de um grau de proteção.

A norma brasileira NBR 6146 define os vários

graus de proteção que os motores elétricos podem apresentar, por meio das letras características IP, seguida por dois algarismos.

IP - Internal Protection – NBR IEC 60529

Máquinas CA

Grau de proteção - IP

Grau de proteção contra penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental.

1o_Algarismo

Algarismo Indicação

0 Sem proteção

1 Corpos estranhos acima de 50mm 2 Corpos estranhos acima de 12mm 3 Corpos estranhos acima de 2,5mm 4 Corpos estranhos acima de 1,0mm

5 Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao motor.

6 Totalmente protegido contra poeira.

Máquinas CA

Grau de proteção - IP

Grau de proteção contra penetração de água no interior do motor.

2o_Algarismo

Algarismo Indicação

0 Sem proteção

1 Pingos de água na vertical.

2 Pingos de água até a inclinação de 15o_{com a vertical.}

3 Pingos de água até a inclinação de 60o_{com a vertical.}

4 Respingos em todas as direções. 5 Jatos de água em todas as direções. 6 Água de vagalhões. 7 Imersão temporária. 8 Imersão permanente. Máquinas CA Grau de proteção - IP Máquinas CA Placa de identificação