MOTORES UNIVERSAIS
MOTOR DE REPULSÃO
MOTOR DE CAMPO DISTORCIDO
Prof. Kristian Pessoa dos
Santos
MÁQUINAS ELÉTRICAS- DEFINIÇÕES
Geradoras
Receptoras
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS –
BREVE REVISÃO
São máquinas que giram abaixo da
velocidade de sincronismo. Nessas
máquinas, as correntes CA são
aplicadas
diretamente
aos
enrolamentos do estator e, então,
correntes no rotor são produzidas por
indução.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Quando os enrolamentos localizados nas cavas do
estator são sujeitos a uma corrente alternada,
gera-se um campo magnético no estator. Por
conseqüência
no
rotor
surge
uma
força
eletromotriz induzida devido ao fluxo magnético
variável que atravessa o rotor. Esta f.e.m. induzida
dá origem a uma corrente induzida no rotor que
tende a opor-se à causa que lhe deu origem,
criando assim um movimento giratório no rotor.
MAS POR QUE ASSÍNCRONA?
Porque a velocidade do rotor é menor que
a velocidade síncrona do campo girante;
Onde:
-
f
r: freqüência da tensão induzida no
rotor;
-
f : freqüência da rede de alimentação;
-
p : número de pólos;
ESCORREGAMENTO
S – Escorregamento
ns – velocidade síncrona
MOTORES UNIVERSAIS
• Os motores universais são muito utilizado em eletrodomésticos e ferramentas elétricas portáteis.
• O motor universal c uma adaptação do motor CC série para que trabalhe tanto em CC como em CA. Se um motor serie CC e
conectado a urna rede CA, pode ate partir, mas com extrema limitação, já que em CA a reatância indutiva presente nos enrolamentos apareceria e limitaria a corrente neles.
• A corrente que circula nos enrolamentos é extremamente importante para o desenvolvimento dos fenômenos
eletromagnéticos internos, que neste caso estariam
comprometidos. As perdas por histerese e correntes parasitas se tomariam relevantes devido ao fluxo magnético alternado no ferro magnético sólido do estator, e a transformação de tensão entre a armadura e os enrolamentos de campo produziria efeitos indesejados sabre as escovas e a comutação.
• Um novo projeto, com características parecidas, mas adaptado para trabalhar com CA sem que seus efeitos afetem
negativamente o motor, foi concebido. O motor universal, pode operar em CA e CC. A alta velocidade e a potencia com relação às dimensões reduzidas são as motivações de suas aplicações.
MOTORES UNIVERSAIS – PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O motor universal apresenta características construtivas
semelhantes as do motor CC. Ele possui armadura, coletor, escovas e um enrolamento de campo fixo ao estator.
A diferença fundamental, mas não única, e que o material que constitui
o ferromagnético não é maciço, evitando que a variação de fluxo produza
perdas muito grandes com correntes parasitas. Como se trata de um motor com características construtivas semelhantes as do motor CC, pode-se presumir que teremos reações semelhantes, mas com tratamento diferenciado devido a corrente alternada.
MOTORES UNIVERSAIS
• Para que o motor universal, que é uma modificação do motor CC série, trabalhasse adequadamente, procurou-se reduzir a reatância indutiva que aparece com a corrente alternada utilizando um enrolamento de compensação no estator. Esse enrolamento serve também para impedir uma possível reação da armadura, da mesma forma que o interpolo no motor CC. Conectado em serie com a armadura, mas de forma que seu fluxo se oponha ao da armadura, reduz a corrente na armadura, reduzindo indiretamente a reatância indutiva. Neste caso temos uma compensação condutiva.
• O enrolamento de compensação também pode ser instalado simplesmente como o secundário de um transformador em curto-circuito, desta forma a armadura age como primário e o campo induzido no secundário fica em oposição ao campo da armadura. Essa compensação se chama indutiva e é necessário um cuidado especial com o enrolamento de compensação em relação as suas características elétricas.
• De um modo geral, o processo que faz o motor universal imprimir rotação é o mesmo que o motor CC, com a diferença de que os polos no estator se alternam, acompanhando o ciclo da tensão da rede. Temos então a inversão da corrente na armadura provocada pela corrente alternada, mas o polo no estator também inverte, portanto a reação da armadura continua a mesma e o motor se mantem girando.
MOTORES UNIVERSAIS
• Os motores CC série possuem anéis coletores que imprimem um sentido único de corrente nos enrolamentos de armadura do motor CC. Ex: Alternador CA (muito usado em carros)
SE ESTE ROTOR FOR COLOCADO ENTRE DOIS IMÃS, O QUE
OCORRERÁ?
MOTORES UNIVERSAIS
• Aplicando a Regra de Fleming na Figura Abaixo
MOTORES UNIVERSAIS
• Constata-se que o binário de forças ora atua no sentido horário ora no anti-horário. Portanto, este rotor NÃO GIRA CONTINUAMENTE. Com essa configuração, esse tipo de motor é muito utilizado em limpador de para-brisas de veículos.
• O que ocorrerá se os ANÉIS COLETORES forem substituídos por um COMUTADOR??
TROCANDO OS ANÉIS COLETORES POR UM COMUTADOR...
A cada meia volta há troca de posição das lâminas do
comutador em
TROCANDO OS ANÉIS COLETORES POR UM COMUTADOR...
Com o comutador, ocorre a inversão do sentido da corrente na espira do rotor e o binário de forças atua sempre no mesmo sentido de rotação.
EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS
A equação fundamental do torque nos motores
universais é dado por: T = K
1. Ф.I
a(N.m).
Onde:
Ф = Fluxo magnético produzido pelos pólos;
I
a= Corrente que circula pelas bobinas da
armadura;
K
1= Constante construtiva do rotor das máquinas
elétricas.
EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS
A fcem gerada (E
g) pelo movimento do
motor é dado por:
Onde:
K :Constante construtiva do rotor das
máquinas
elétricas;
-Ф : fluxo magnético do campo;
EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS
A FEM é a força eletromotriz que está relacionada
com a tensão na armadura (Va) responsável pela
corrente que circula por ela e que resulta em força
eletromotriz;
A FCEM (Eg) é a tensão induzida na amadura quando
esta corta o campo gerado no estator que se opõe à
FEM. Essa força deve estar sempre presente no rotor;
A corrente que circula pela armadura tem relação
EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS
Assumindo que:
MOTOR DE REPULSÃO
O motor de repulsão é ideal para aplicações em que se tem uma carga alta de inercia e o motor precisa imprimir torque, absorvendo certa corrente da rede durante o período de partida da máquina. O torque de partida alto é o grande atrativo desse motor, mas existe a desvantagem de um equipamento com escovas, coletor e o desgaste e manutenção que vem com esse conjunto.
MOTOR DE REPULSÃO
• Esse torque, em comparação com um motor de capacitor de partida, é um pouco maior, mas a corrente que ele absorve da rede na partida, mesmo com torque maior, é bem menor. Colocando no papel as custos operacionais de um motor de repulsão com relação a um motor de capacitor de partida, este último vence, e em muitas aplicações tomou o lugar do motor de repulsão.
• Em aplicações que precisam do torque elevado de partida com reduzida corrente, o motor de repulsão e a opção mais indicada par apresentar a melhor relação torque/corrente dos motores monofásicos.
• Exemplo de Aplicações: Trituradores e moedores antigos em fazendas ainda utilizam esses motores, mas e difícil encontra-los. Estes motores foram amplamente utilizados em equipamentos industriais, tais como prensas de perfuração até 1960, que requeriam uma grande quantidade de força rotacional lenta, e em sistemas de micro-controle, como aqueles destinados aos motores de tração em vias férreas. A partir de 2011, eles têm sido predominantemente substituídos por projetos de motor de indução menos complexos, com controles de circuitos que são mais confiáveis e mais fáceis de fabricar e de manter.
MOTOR DE CAMPO DISTORCIDO
O motor de campo distorcido possui, como principal característica, anéis de
cobre que curto-circuitam parte do estator, sendo por isso conhecido também como motor de polo subdividido. A finalidade do anel em curto é promover a concentração de linhas de força em uma extremidade.
MOTOR DE CAMPO DISTORCIDO
No semiciclo positivo da tensão da rede, analisando em duas etapas, o fluxo magnético no estator do motor de campo distorcido, de 0 a 90° em crescimento, corta as anéis de cobre, criando neles um campo magnético contrário ao fluxo que o gerou. O resultado é a redução da densidade nas extremidades com anéis (menos linhas de fluxo) e a concentração de linhas na outra extremidade.
De 90° a 180o , deduz-se o efeito contrário quando o fluxo reduz sua
intensidade acompanhando a tensão da rede, o campo magnético criado nos anéis soma-se as linhas do estator, tendo densidade resultante maior que na outra extremidade. Nota-se um deslocamento polar na superfície das sapatas que é acompanhado pelo rotor gaiola pelo efeito da indução.
Esses motores são utilizados em pequenos aparelhos, como agitadores para química, ventiladores de pequeno porte e antigas vitrolas para discos de
vinil. A aplicação desse tipo de motor esta limitada a sua baixa potencia (cerca de, no máximo, 300 W) e a velocidade limitada pelo número de polos e a
