MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICO

MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS
Eletrônica Industrial II
Danila
Juliana
00028-3
01035-3
INTRODUÇÃO
Motores elétricos – mais importantes acionadores
industriais






para qualquer potência
ampla faixa de velocidade
componentes padronizados
elevado grau de automação industrial
controle à distância
fácil manutenção e reposição
INTRODUÇÃO
MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICOS E
TRIFÁSICOS:


95% do total de motores instalados nos
setores:
rural,
industrial,
comercial
e
residencial.
75% do total de potência instalada dos
motores em geral.
TIPOS DE MOTORES ELÉTRICOS
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
CARACTERÍSTICAS
CONSTRUTIVAS

Estator
(parte
estática):
chapas
ferromagnéticas finas empilhadas e isoladas
entre si.

Rotor (parte móvel): núcleo ferromagnético
laminado – enrolamento de condutores
paralelos.
CARACTERÍSTICAS
CONSTRUTIVAS
CARACTERÍSTICAS
CONSTRUTIVAS

Bobinas: localizadas em cavas abertas no
estator e alimentadas pela rede de CA.
Podem ser ligadas em triângulo
(∆) ou estrela (Y).
ANALOGIA
TRANSFORMADOR / MIT
Estator  Primário
Rotor  Secundário
VISTA EXPLODIDA DOS DIVERSOS
ELEMENTOS DO MOTOR
Motor Gaiola de Esquilo
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
PRINCÍPIO BÁSICO DE OPERAÇÃO

Lei de Faraday: “Sempre que através da superfície
abraçada por um circuito tiver lugar uma variação de
fluxo, gera-se nesse circuito uma força eletromotriz
induzida. Se o circuito é fechado será percorrido por
uma corrente induzida”.

Lei de Lenz: “O sentido da corrente induzida é tal que
esta pelas suas ações magnéticas tende sempre a
opor-se à causa que lhe deu origem”.
CAMPO MAGNÉTICO

Correntes trifásicas aplicadas às bobinas do
estator:
iA(t) = I.sen(ωt) [A]
iB(t) = I.sen(ωt - 120º) [A]
iC(t) = I.sen(ωt + 120º) [A]
CAMPO MAGNÉTICO

A fmm produzida pelas correntes trifásicas é
dada por:
ŢA(t) = I.sen(ωt) [A]
ŢB(t) = I.sen(ωt - 120º) [A]
ŢC(t) = I.sen(ωt + 120º) [A]
CAMPO MAGNÉTICO

Para as três bobinas defasadas de 120º,
temos:
Ţ(t) =1,5.N. I.sen(ωt) [A]
CAMPO MAGNÉTICO
DISPOSIÇÃO ESPACIAL DAS
BOBINAS
Ponto 4
FORÇA RESULTANTE
Ponto 1
FORÇA RESULTANTE
Ponto 2
FORÇA RESULTANTE
Ponto 3
REPRESENTAÇÃO DE ENERGIA
DO MOTOR
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

O número de pólos irá determinar a velocidade
do campo girante. Velocidade de rotação do
campo girante (Velocidade Síncrona):
120 . f
RPM 
NS 
n
NS = velocidade do campo girante
f = freqüência
n = número de pólos
ESCORREGAMENTO

Diferença de velocidade que existe entre a
velocidade síncrona do campo magnético
girante e a velocidade um pouco menor na
qual gira o disco é chamada escorregamento:
NS  NR
s
NS
s = escorregamento
NS = velocidade do campo girante
NR = velocidade do rotor
ESCORREGAMENTO
R S 

s

 1
S
S
S
S = freqüência angular na corrente do estator
R = freqüência angular na corrente do rotor
 = velocidade do rotor [rad/s]
CORRENTE SOLICITADA PELO
MOTOR

O rendimento do motor é dado pela expressão:
Pmec
%

Pel

PMEC= Potência Mecânica
PEL= Potência Elétrica
A corrente nominal do motor, em amperes,
pode ser obtida da seguinte expressão :
HP  746
I
K V  fp 
V = tensão entre fases
fp = fator de potência
K = constante igual a 3 para trifásico
HP = potência mecânica no eixo
FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA

Três condutores do rotor e sua relação com um campo
magnético multipolar produzido por um enrolamento
trifásico:
FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA

Corrente induzida

Interação entre campos
TORQUE NO MOTOR DE INDUÇÃO

O Torque Desenvolvido em cada um dos condutores
individuais do rotor na situação de motor parado:
T = KT . Ø . IR . cos θR
T = torque
KT = constante de torque para o nº de pólos, enrolamento unidades
empregadas etc
Ø = fluxo produzido por cada pólo unitário do campo magnético
girante que concatena o condutor do rotor
IR . cos θR = componente da corrente do rotor em fase com Ø
TORQUE NO MOTOR DE INDUÇÃO

Torque de Partida
TP = K . Ef2

Torque Máximo
TMAX = (K . Ef2)/[2.(sT MAX.Xrb)2]
CIRCUITO EQUIVALENTE PARA
MOTOR DE INDUÇÃO

O motor de indução pode ser analisado como
um transformador contendo um entreferro e
tendo uma resistência variável no secundário.
por fase
CIRCUITO EQUIVALENTE
MODIFICADO
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
CURVA CARACTERÍSTICA
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
PERDAS NO MIT




Perdas Elétricas
Perdas Magnéticas
Perdas Mecânicas
Perdas Parasitas
PERDAS ELÉTRICAS



do tipo R.I2
Aumentam com a carga
Para reduzir – aumenta-se a seção dos
condutores do estator e do rotor
PERDAS MAGNÉTICAS




Lâminas e ferro do estator e do rotor
Devidas a:
- efeito histerese
- correntes induzidas (de Foucault)
Variam com a densidade de fluxo e a freqüência
Para reduzir:
- aumenta-se a seção do ferro (estator e rotor)
- utiliza-se lâminas delgadas
- melhoramento dos materiais magnéticos
PERDAS MECÂNICAS


Devidas a:
- fricção por atrito
- ventilação
- oposição do ar
Para reduzir – aperfeiçoar o sistema de
ventilação
PERDAS PARASITAS



Stray losses ou perdas extraviadas
Devidas a:
- fuga do fluxo
- distribuição de correntes não uniforme
- imperfeições mecânicas
- irregularidade na densidade de fluxo do ar
Para reduzir:
- otimização do projeto do motor
- produção mais dedicada
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
TIPOS DE MIT


MIT tipo Gaiola de Esquilo
MIT tipo Rotor Bobinado
MIT TIPO GAIOLA DE ESQUILO
ROTOR DO GAIOLA DE ESQUILO





robusto
barato
rápida produção
não exige coletor
rápida ligação à rede
VANTAGENS E DESVANTAGENS

Construção do
induzido mais:
- rápida
- prática
- barata

Torque de arranque
reduzido em relação a
corrente absorvida
pelo estator
MIT TIPO ROTOR BOBINADO
CARACTERÍSTICAS




Funcionamento
Regime nominal – elementos do rotor em
curto-circuito
Para potências muito elevadas
Preferencialmente quando as velocidades de
serviço são variáveis
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
TIPOS DE PARTIDA DO MIT




Tipo Gaiola de Esquilo: correntes de partida de
5 a 10 vezes a corrente nominal
Partida direta – dispositivo de controle
Partida indireta
Após a aceleração do motor – tensão nominal
restabelecida
SISTEMAS PARA PARTIDA
INDIRETA




Partida com Chave Estrela-Triângulo
Partida com Chave Compensadora
Partida com Chave Estática (partida eletrônica)
Partida com Chave Série-Paralelo
PARTIDA COM CHAVE
ESTRELA-TRIÂNGULO

Ligação das bobinas do enrolamento do
estator:
- Y: no instante da partida
- : durante toda a operação
Para motores de 6 ou
12 terminais
 Manual ou automático

VANTAGENS E DESVANTAGENS



Baixo custo
Sem limite quanto ao
número de manobras
Correntes de linha de
partida reduzidas




Só para motores com 6
ou 12 terminais
Ocupam muito espaço
Tensão de linha =
tensão em  do motor
Correto ajuste do
instante de comutação
PARTIDA COM CHAVE
COMPENSADORA



Autotransformador trifásico com derivações de
50, 65 e 80% da tensão nominal
Os terminais do estator não sofrem qualquer
manipulação
Para motores com qualquer número de
terminais, ligados em estrela ou triângulo
PARTIDA COM CHAVE
COMPENSADORA
VANTAGENS E DESVANTAGENS


Tensão menor na
comutação
Variação do “tap”
(de 65 para 80% da
tensão)


Limitação da
freqüência de manobra
Em relação a chave Y:
- maior
- mais cara
para uma mesma
potência
PARTIDA COM CHAVE ESTÁTICA



Dispositivos de estado sólido de potência
(tiristor)
O valor RMS da tensão é controlado pelo
ângulo de disparo do tiristor
3 conjuntos de pares de tiristores antiparalelos
VANTAGENS E DESVANTAGENS



Variação suave do
torque e da corrente
Não apresenta
componentes móveis
que geram arco
Aumento da vida útil
do dispositivo de
partida


Número reduzido de
partidas por hora
Maior complexidade
PARTIDA COM CHAVE
SÉRIE-PARALELO





Somente para motores com 9 ou 12 terminais
Ligação dos terminais do enrolamento:
- em série: durante a partida
- em paralelo: a plena carga
Para ligações Y-YY e -
Reduz a corrente de partida a 25% do seu
valor para partida direta
Somente para partida a vazio
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO
PRÁTICA




Lubrificação
Verificação periódica
Limpeza
Condições ambientais
LUBRIFICAÇÃO




Reduzir ao mínimo a fricção do procedimento
Lubrificante adequado:
- perdas por fricção elevada
- curto período de vida dos procedimentos
Cuidado com o excesso de massa lubrificante
Lubrificantes sintéticos
VERIFICAÇÃO PERIÓDICA




Temperatura
Condições elétricas e mecânicas do motor
Visualizar o uso e a erosão dos componentes
Inspeção de 6 em 6 meses
LIMPEZA E CONDIÇÕES
AMBIENTAIS


Limpar a carcaça de motores que operam em
ambientes com pó abundante
Um aumento de 25° na temperatura do motor
aumenta as perdas Joule em cerca de 10%
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS








Características Construtivas
Princípio Básico de Operação
Curva Característica do MIT
Perdas no MIT
Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado
Tipos de Partida do MIT
Operação e Manutenção Prática
Aplicações
APLICAÇÕES



Grande aplicação (industriais e domésticas)
- robustez
- baixo preço
- arranque fácil
- não possui coletor
- não produz faísca
- manutenção reduzida
Motor Monofásico – para baixas potências (1 a 2
kW)
Motor Polifásico – para potências superiores
APLICAÇÕES
APLICAÇÕES
APLICAÇÕES