9.a Aula_N5CVI_Motores Elétricos de Indução

Conversão de Energia II –
T6CV2
Prof. Dr. Cesar da Costa
9.a Aula: Motores Elétricos de Indução
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
As máquinas elétricas podem ser classificadas em dois
grupos:
a)
Geradores: que transformam energia mecânica oriunda
de uma fonte externa (como a energia potencial de uma
queda d’água ou a energia cinética dos ventos) em
energia elétrica (tensão);
b)
Motores: que produzem energia mecânica (rotação de
um eixo) quando alimentados por uma tensão (energia
elétrica).
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
 Motor Elétrico
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
 Gerador Elétrico
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
Exemplo de Gerador Elétrico
INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS ELÉTRICAS
Exemplo de Motor Elétrico
 Geradores e motores só se diferenciam quanto ao
sentido de transformação da energia, possuindo
ambos a mesma estrutura básica.
ESTRUTURA DO MOTOR
 Um elemento fixo, chamado estator:
ESTRUTURA DO ESTATOR
 É construído com chapas de material magnético e recebe o enrolamento de
campo, cujas espiras são colocadas em ranhuras, como mostra a Figura 7.7.
 O enrolamento de campo pode ser mono ou trifásico. A maneira como esse
enrolamento é construído determina o número de pólos do motor, entre outras
características operacionais. Suas pontas (terminais) são estendidas até uma
caixa de terminais, onde pode ser feita a conexão com a rede elétrica de
alimentação.
ESTRUTURA DO MOTOR
 Um elemento móvel, capaz de girar chamado
rotor:
ESTRUTURA DO ROTOR
 Aqui é montado o enrolamento de armadura; no caso mais comum, êle é
constituído de condutores retilíneos interligados nas duas extremidades por
anéis de curto-circuito, o que lhe dá a forma de uma gaiola.

Existe um outro tipo de rotor, dito bobinado, onde os terminais das fases do
enrolamento de armadura são ligados a anéis deslizantes, permitindo a
inserção de elementos que auxiliam na partida do motor.
Rotor tipo gaiola de esquilo
Rotor bobinado
 Elementos de um Motor Trifásico de Indução
 Elementos de um Motor Trifásico de Indução
https://www.youtube.com/watch?v=xGW3RHVGBmA
 Tipos de Máquinas Elétricas
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
 Na região em torno de um ímã acontecem alguns fenômenos especiais,
como a atração de fragmentos de ferro ou o desvio da agulha de uma
bússola. Diz-se que nesta região existe um campo magnético, o qual pode
ser representado por linhas de indução.
 Também ao redor de um condutor percorrido por corrente elétrica existe um
campo magnético, cuja intensidade é diretamente proporcional ao módulo
da corrente. Este campo pode ser intensificado se este condutor for
enrolado, formando uma bobina ou enrolamento. Nesses casos, a
intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à corrente
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
 Campos magnéticos são mensurados através de uma grandeza chamada
indução magnética (simbolizada pela letra B), cuja unidade no SI é o Tesla
(T). O valor de B é maior nas regiões onde as linhas estão mais
concentradas.
 Denomina-se fluxo magnético (símbolo ) ao número de linhas de indução
que atravessa a superfície delimitada por um condutor (uma espira, por
exemplo). Esta grandeza é medida em Webbers (Wb), no SI.
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUCAO
 Em 1831, Michael Faraday descobriu que quando o fluxo magnético em um
enrolamento varia com o tempo, uma tensão u é induzida nos terminais da
mesmo; o valor desta tensão é diretamente proporcional à rapidez com que
o fluxo varia. Então, a Lei de Faraday (ou Lei da Indução Eletromagnética)
pode ser expressa por:
d
uN
dt
Taxa de variaçãoo do fluxo magnetico
Número de espiras
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
 Se os pólos de um ímã forem postos a girar ao redor de uma espira, como
representado na Figura, o fluxo nesta varia com o tempo, induzindo uma
tensão entre seus terminais; se estes formarem um percurso fechado,
haverá neles a circulação de uma corrente induzida i.
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
 No estudo do Eletromagnetismo, aprende-se que se um condutor estiver
imerso em um campo magnético e for percorrido por uma corrente elétrica,
surge uma força de interação dada por:
F  i l  B
Forca de interacao
Valor da indução magnetica
Corrente no condutor
Comprimento da espira
 É esta força que produz um conjugado nos lados da espira, fazendo-a girar
(ação de motor).
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
A Figura 7.5 mostra os campos magnéticos formados pela alimentação trifásica
em um motor, no qual os enrolamentos de campo estão localizados no estator.
 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR DE
INDUÇÃO
 O campo magnético de cada fase é representado por um vetor e a soma
vetorial dos mesmos dá o campo resultante.
 Observa-se que o efeito é o de um ímã girando ao redor do rotor, produzindo
a ação de motor, tal como descrita no parágrafo anterior. A velocidade com
que esse campo girante opera é chamada velocidade síncrona (ns), dada por:
Frequencia da rede (Hz)
120  f
ns 
(rpm)
p
Numero de polos do motor
(1)
Funcionamento do Estator – Criacao do Campo Girante
https://www.youtube.com/watch?v=Uzav5HPhpgc
Campo Girante

O motor de indução é um motor que baseia o seu
princípio de funcionamento na criação de um campo
magnético rotativo.

A partir da aplicação de tensão alternada trifásica no
estator, consegue produzir-se um campo magnético
rotativo (campo girante), que atravessa os condutores
do rotor.
Campo Girante

O campo magnético girante criado pelo estator induz no
rotor F.E.Ms (Força Eletromotriz) que, por sua vez,
criam um campo magnético induzido no rotor.

Este campo magnético induzido no rotor, gira e tende a
alinhar-se com o campo girante do estator, entao
produzindo um movimento de rotação no rotor.
Funcionamento do Rotor – Campo Induzido
https://www.youtube.com/watch?v=Uzav5HPhpgc
 A velocidade de rotação do rotor é ligeiramente inferior
à velocidade de rotação do campo girante do estator,
não estando por isso o rotor sincronizado com esse
campo girante
Estator
Rotor
 Num motor de indução, a velocidade de rotação é
diferente da velocidade de sincronismo. Este fato devese porque existe uma diferença de velocidade entre o
rotor e o campo girante do estator.
 A esta diferença de velocidade dá-se o nome de
escorregamento e pode ser calculado por:
Escorregamento (s):
ns  n
s
.100%
ns
Onde:
LIGAÇÃO DOS MOTORES TRIFÁSICOS
Motor de Indução Trifásico Assíncrono
https://www.youtube.com/watch?v=dWVPiN8xg2s
Exercícios:
1. Quais as velocidades síncronas de um motor de 6 polos sob as frequências
de 60 Hz e 50 Hz?
2. Determine a velocidade de um motor de 4 polos, 60 Hz, operando com
escorregamento de 4%. Qual é a velocidade relativa entre o campo girante e o
rotor, e qual é a frequência induzida no rotor?
3. Nos geradores para avião a jato que operam na frequência de 400 Hz,
determinar o número de polos necessários para obtenção dessa frequência,
sabendo- se que a turbina que aciona esse gerador gira a 24.000 rpm.
Referencia Bibliográficas
https://www.youtube.com/watch?v=e1GA5PzeI4I
https://www.youtube.com/watch?v=VlQiXcK9jWo
https://www.youtube.com/watch?v=xGW3RHVGBmA
https://www.youtube.com/watch?v=Uzav5HPhpgc
https://www.youtube.com/watch?v=_EJ-Uk5la94
https://www.youtube.com/watch?v=ms0EZ3szmVU
https://www.youtube.com/watch?v=dWVPiN8xg2s