UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
CONVERSÃO DE ENERGIA
MOTORES SÍNCRONOS
AS máquinas síncronas podem ser usadas tanto como geradores como motores. O rotor compõe-se de um núcleo de chapas laminadas, dotado de certo número de ranhuras para receber o enrolamento trifásico. O rotor compreende dois pólos, com as respectivas bobinas de excitação, alimentadas por corrente contínua. Conforme a figura a seguir:
Ligando-se o enrolamento do estator a rede trifásica o rotor, por si só, não inicia o seu movimento, devido a sua inércia e atritos. É necessário um meio auxiliar, isto é feito através de barras de curto-circuito inseridas em seu rotor ou de um outro motor auxiliar. No primeiro caso o motor se comporta inicialmente como um motor assíncrono. Quando o motor atinge uma velocidade próxima ao da nominal, é ligada a tensão contínua que alimenta o enrolamento do rotor. A partir de então a velocidade do rotor é a mesma do campo girante.
Observa-se desde o início que o rotor nunca estará em fase com o campo girante do estator. Isto ocorre devido a inércia e atritos existentes, por isto existe um ângulo de carga que aumente em função da carga. Isto significa que haverá no estator uma força eletromotriz induzida pelo rotor. A diferença entre a tensão da rede e esta tensão induzida ∆u , é o fator que vai determinar o valor da corrente do estator iest, que em vazio é praticamente igual a corrente de
magnetização.
Um motor de indução síncrono tem uma grande estabilidade de rotação, pois quanto maior o ângulo de carga, maior a tensão induzida no estator pelo rotor, e, portanto, maior a corrente que gera um torque correspondente ao seu valor. Um motor síncrono pode suportar cargas até 1,8 vezes o conjugado nominal. Acima deste valor o ângulo aumenta acentuadamente e o motor pára.
É interessante observar que a corrente que circula no estator não depende somente da carga, mas também da excitação o enrolamento do rotor. Se a corrente de excitação do rotor é baixa a fem induzida no estator também é (proporcionalmente) baixa e o enrolamento do estator absorve a potência indutiva, necessária para construir o campo. Aumentando-se a excitação no rotor (sem carga) chega o instante que a corrente do estator iest, que está em atraso
com a tensão ativa do estator ∆u, fica em fase com a tensão da rede(cós
A seguir temos um gráfico ilustrando esta situação.
MOTORES DE INDUÇÃO ASSÍNCRONOS MONOFÁSICOS
L1 é uma fase qualquer e L1* é a sua equivalente defasada de 900. Esta defasagem
é conseguida utilizando-se um enrolamento auxiliar de elevada resistência ôhmica em motores cujo rotor é do tipo gaiola, ou ainda utilizar um capacitor em série com o enrolamento auxiliar, aumentando o torque de partida de 2 a 2,5 vezes. Outras vezes são colocados capacitores em paralelo, sempre com o intuito de aumentar o torque de partida. O 20 capacitor é desligado normalmente por uma
chave que atua com o aumento da velocidade. A figura a seguir ilustra estes casos.
MOTOR UNIVERSAL
Quando o motor universal é ligado a uma rede DC, o seu equacionamento é praticamente o mesmo do motor DC ligado em série.
a a i
k
T = φ [1]
m a a k
E = φω [2]
Em uma região não saturada:
2
a
ki
T = [3]
Já a excitação em AC,, a corrente de armadura e o fluxo são dados por:
t I
ia = acosω [4]
t
M ω
φ
φ= cos [5]
A força contra-eletromotriz será:
t k
Ea = aφωmcosω [6]
O valor RMS será :
m M a a k
E φ ω
2
= [7]
Observar que ia e ea estão em fase, então:
) 2 cos 1 (
cos2 t k I t I
k i k
Te = aφa = aφM a ω = aφM a + ω [8]
O torque médio será dado por:
2 a M a I k
T = φ [9]
E a potência mecânica será dada por:
m a a mec E I T
