Motores Síncronos

Eletrônica Industrial II
Professor Marcio Abud Marcelino
Motores Síncronos
Michel Angelo
Marco Bartulihe
Natanael Gomes
Nº051403
Nº051323
Nº051433
Conteúdo
Lista de Figuras ................................................................................................................ 3
Motores síncronos ............................................................................................................ 4
Princípio de funcionamento .......................................................................................... 4
Circuito equivalente...................................................................................................... 5
Funcionamento do motor síncrono ............................................................................... 7
Curva de torque ............................................................................................................ 7
Efeito da variação de carga ........................................................................................... 8
Efeito da variação da corrente de campo ...................................................................... 9
Partida de máquinas síncronas .................................................................................... 11
Soluções, para o problema da partida: ........................................................................ 11
Motor auxiliar ......................................................................................................... 12
Redução de freqüência............................................................................................ 12
Enrolamentos amortecedores .................................................................................. 12
A parada do motor síncrono ....................................................................................... 13
Características construtivas ........................................................................................ 14
Estator ..................................................................................................................... 14
Excitatriz................................................................................................................. 14
Rotor ....................................................................................................................... 15
Mancais ................................................................................................................... 16
Excitatriz estática.................................................................................................... 17
Excitatriz brushless ................................................................................................. 17
Principais vantagens dos motores síncronos .............................................................. 18
Alto rendimento. ..................................................................................................... 18
Obter correção do fator de potência ....................................................................... 19
Manutenção reduzida.............................................................................................. 20
Manter a velocidade constante ............................................................................... 20
Alta capacidade de torque....................................................................................... 21
Maior estabilidade na operação com inversores de freqüência .............................. 21
Aplicações dos motores síncronos .............................................................................. 21
Bibliografia consultada ................................................................................................... 22
2
Lista de Figuras
Figura 1 - Princípio de funcionamento de um motor síncrono. ........................................ 4
Figura 2 - Defasamento entre os campos magnéticos do rotor e girante. ......................... 4
Figura 3 - Campo magnético girante. ............................................................................... 5
Figura 4 - Circuito equivalente de um motor síncrono para uma fase. ............................ 5
Figura 5 - Diagrama vetorial. ........................................................................................... 6
Figura 6 - Diagrama vetorial dos campos. ........................................................................ 6
Figura 7 - Representação dos campos no motor síncrono. ............................................... 6
Figura 8 - Circuito equivalente para todas as fases. ......................................................... 7
Figura 9 - Curva de torque. ............................................................................................... 7
Figura 10 - Efeito da variação de carga. ........................................................................... 8
Figura 11 - Efeito da variação da corrente de campo. ...................................................... 9
Figura 12 - Controle da corrente de campo para obtenção de correção de FP. .............. 10
Figura 13 - Tipos de operação possíveis de uma máquina síncrona. ............................. 10
Figura 14 - Sentido do torque durante um ciclo elétrico. ............................................... 11
Figura 15 - Vibração e sobre-aquecimento de um motor síncrono. ............................... 11
Figura 16 – Torque líquido. ............................................................................................ 13
Figura 17 - Aceleração do motor síncrono. .................................................................... 13
Figura 18 – Rotor de pólos salientes. ............................................................................. 15
Figura 19 – Rotor de pólos lisos. .................................................................................... 16
Figura 20 – Enrolamento amortecedor sobre pólos salientes. ........................................ 16
Figura 21 – Excitatriz estática. ....................................................................................... 17
Figura 22 – Excitatriz brushless. .................................................................................... 18
Figura 23 - Rendimentos típicos à plena carga para motores de alta rotação. ............... 19
Figura 24 - Rendimentos típicos à plena carga para motores de baixa rotação.............. 19
Figura 25 - MS operando com fator de potência capacitivo ou indutivo. ...................... 20
Figura 26 - Obtenção do KVAR em avanço corretivo. .................................................. 20
3
Motores síncronos
Princípio de funcionamento
São motores com velocidade de
rotação fixa – velocidade de
sincronismo. O seu princípio de
funcionamento está esquematizado na
figura 1 – um motor com 2 pólos. Uma
corrente contínua de campo IF produz
um campo magnético BR no rotor. Um
sistema trifásico de tensões é aplicado
aos
enrolamentos
estatóricos
produzindo um campo magnético
girante BS, com o campo BR a tender a
alinhar-se com o campo BS.
Figura 1 - Princípio de funcionamento de um motor síncrono.
No entanto, estes dois campos magnéticos nunca ficam perfeitamente alinhados,
pois, mesmo sem carga, o rotor possui uma determinada inércia e portanto,
haverá sempre um desfasamento entre os dois campos, embora rodando à mesma
velocidade. Este desfasamento é medido pelo ângulo δ, apelidado de ângulo de
torque, que é tanto maior, quanto maior for o torque resistente, mas constante
enquanto o torque resistente for constante.
Figura 2 - Defasamento entre os campos magnéticos do rotor e girante.
Se imaginarmos que o rotor é “puxado” pelo campo girante através de uma cola
elástica (a lilás, no desenho), quando se aumenta a carga sobre o veio, e para
manter o sincronismo, o que sucede é que a cola se vai deformar (esticando-se),
isto é, aumentando o ângulo de torque δ e mantendo a velocidade igual à do
campo girante.
O torque induzido é:
Ti = k .B r xB s
4
Na figura 3 pode ver-se melhor, como
se cria o campo magnético no rotor –
uma fonte de tensão contínua alimenta
um enrolamento que cria um campo
magnético permanente, como se o
rotor fosse um imã permanente.
Figura 3 - Campo magnético girante.
Circuito equivalente
O circuito elétrico equivalente, para uma máquina síncrona, está representado na
figura a seguir:
Figura 4 - Circuito equivalente de um motor síncrono para uma fase.
Apenas para uma (das três) fase estatórica. Aí se vê a alimentação dos
enrolamentos rotóricos com tensão contínua VF, que cria o campo magnético no
rotor – parte esquerda do esquema. Assim, para cada fase do estator, teremos a
equação correspondente:
V fase = V A + jX s I A + R A I A
Vetorialmente pode-se ver esta equação na figura 5.
5
Figura 5 - Diagrama vetorial.
O campo magnético rotórico corresponde, produz a VA, o campo total Btotal
corresponde (produz) Vfase e o campo magnético estatórico BS corresponde à
queda de tensão no enrolamento jXSIA – figura 6.
Figura 6 - Diagrama vetorial dos campos.
Figura 7 - Representação dos campos no motor síncrono.
O circuito elétrico equivalente completo, para as três fases de alimentação dos
enrolamentos estatóricos, está representado na figura 8.
6
Figura 8 - Circuito equivalente para todas as fases.
Funcionamento do motor síncrono
Para simplificar, a análise a seguir desconsiderará a resistência da armadura (RA).
Curva de torque
Os motores síncronos manobram cargas, basicamente com velocidade constante.
Estão normalmente ligadas a sistemas de alimentação de potência muito superior
à dos motores – rede com potência infinita – o que significa que a tensão e a
freqüência serão constantes qualquer que seja a potência absorvida pelo motor. A
curva de torque resultante está apresentada na figura 9, onde se pode observar
que a velocidade, do motor, é constante desde a situação de vazio até à situação
de carga máxima.
O torque é dado por:
Ti = kB R Btotal senδ
Ou seja:
Ti =
3V faseV A senδ
ωX s
Figura 9 - Curva de torque.
Isto é, o torque máximo ocorre quando δ = 90º. No entanto, normalmente, o
torque máximo corresponde a cerca de 3 vezes o torque máximo da máquina a
7
ligar ao motor. Excedendo-se o valor do torque máximo, o rotor já não consegue
permanecer ligado ao campo girante, começa a ter escorregamento, com um
torque oscilante e fazendo vibrar severamente o motor síncrono – perda de
sincronismo.
Da expressão anterior, do torque induzido, também se pode verificar que quanto
maior o valor da corrente de campo (e, conseqüentemente, de VA), tanto maior o
torque máximo do motor síncrono. Portanto, podemos resumir da seguinte
maneira:
T=
π
2
.(
pólos 2
) .Φ r .F f .senδ rf
2
Φ r = fluxo _ por _ pólo _ no _ entreferro
F f = FMM _ do _ enrolamento _ CC _ do _ campo
Efeito da variação de carga
Existindo uma carga ligada ao veio do motor, este desenvolverá o torque
suficiente para manter a carga a rodar à velocidade síncrona. A figura 10 mostra
o que sucede quando a carga, sobre o motor, varia. Partindo duma situação
correspondente a IA1 e VA1, se o torque resistente aumentar, o rotor começa por
abrandar. Com esta diminuição de velocidade o ângulo de torque δ aumenta e o
torque induzido pelo motor aumenta também. Com este aumento de torque do
motor, o rotor acelera até atingir novamente a velocidade de sincronismo, embora
com um ângulo de torque maior.
Figura 10 - Efeito da variação de carga.
Recorde-se que VA = kφω - isto é, VA depende apenas da corrente de campo e da
velocidade. Como a velocidade é constante (enquanto não se alterar a freqüência
8
da rede de alimentação) e como não se alterou a corrente de campo, então o
módulo da tensão induzida |VA|, deverá permanecer constante, mesmo existindo
alterações de carga. No entanto a projeção de VA, bem como os valores de senδ e
de IAcosφ1, aumentam, isto é, o vetor VA desloca-se para baixo, sobre uma
circunferência, o que implica que a quantidade jXSIA tem que aumentar para
conseguir atingir Vfase, o que, por seu turno, implica que IA aumente, ou seja que
a potência absorvida pelo motor se torne maior. Refira-se que o ângulo φ também
se altera, tornando-se cada vez menos capacitivo (IA1 e IA2), resistivo (IA3) e
depois cada vez mais indutivo (IA4, ...).
Efeito da variação da corrente de campo
Observe-se a figura 11, em que se parte da situação em que o motor opera com
um fator de potência capacitivo (IA1, VA1). Aumentando-se o valor da corrente de
campo, aumenta-se o valor de VA, mas não se afeta o valor da potência ativa.
Este apenas se altera quando a carga varia. Como a variação da corrente de
campo IF não afeta a velocidade de rotação e dado que não se alterou a carga,
então a potência absorvida pelo motor permanece constante. Também a tensão de
fase Vfase se mantém constante, dado que a tensão da rede não se alterou. Desta
forma, as distâncias VA, senδ e de IAcosφ, proporcionais à potência, terão que
permanecer constantes. Como se aumentou IF, aumentou-se VA, o que apenas
pode acontecer se aquelas quantidades se movimentarem ao longo de uma linha
de potência constante.
De notar que, à medida que o valor de VA aumenta, o valor da corrente IA
começa por diminuir e depois aumenta. Para baixos valores de VA, a corrente IA
surge atrasada e o motor comporta-se como uma carga indutiva, consumindo
potência reativa Q. Aumentando IF, a corrente IA vai diminuindo, tornando-se
cada vez menos indutiva, passa por uma situação em que está em fase com Vfase –
o motor comporta-se como uma carga resistiva – e seguidamente começa a
aumentar, adiantando-se a Vfase, isto é, o motor passa a comportar-se como uma
carga capacitiva, fornecendo potência reativa à rede.
Figura 11 - Efeito da variação da corrente de campo.
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Na figura 12 está desenhado o comportamento genérico do motor síncrono, em
função das correntes IF e IA. Cada uma das possíveis curvas, corresponde a um
valor diferente de potência. Para cada curva, a corrente IA mínima ocorre para um
fator de potência unitário. Para qualquer outro ponto da curva, existe alguma
energia reativa fornecida ou consumida.
Em resumo, controlando a
corrente de campo, controla-se
o consumo ou produção de
energia reativa, isto é, tem-se
uma forma controlada de
variar o fator de potência, com
uma máquina síncrona.
Figura 12 - Controle da corrente de campo para obtenção de correção de FP.
Os vários tipos de operação possíveis, da máquina síncrona, estão resumidos no
quadro seguinte.
Figura 13 - Tipos de operação possíveis de uma máquina síncrona.
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Partida de máquinas síncronas
Na figura a seguir vê-se um esquema do motor síncrono no momento em que a
tensão é aplicada aos enrolamentos estatóricos. Como o rotor está, inicialmente,
parado, também o seu campo magnético é estacionário e portanto “vê” o campo
magnético estatórico (campo girante) passar por ele 50 vezes por minuto. A
expressão do torque induzido é:
Ti = k .B r xB s
Figura 14 - Sentido do torque durante um ciclo elétrico.
Assim, durante um ciclo elétrico, o torque induzido teve um sentido direto e
depois um
sentido indireto, sendo o torque médio induzido nulo, ao longo de um ciclo. O
efeito prático é que a máquina vibra – tenta rodar para um lado, depois para o
lado contrário, sucessivamente – fortemente, não arranca e finalmente sobreaquece.
Figura 15 - Vibração e sobre-aquecimento de um motor síncrono.
Soluções, para o problema da partida:
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Motor auxiliar
Acoplando um motor auxiliar, faz-se rodar o rotor até à velocidade de
sincronismo.
Seguidamente ligam-se os enrolamentos estatóricos à tensão da rede e desacoplase o motor auxiliar. Esta forma de arranque é particularmente adequada nos casos
em que a máquina síncrona serve como gerador – necessitando, por isso, de algo
que lhe forneça a energia mecânica rotacional – desempenhando o motor que
fornece a energia mecânica, o papel de colocar a máquina síncrona a rodar à
velocidade de sincronismo, na fase de arranque.
Redução de freqüência
Reduzir a freqüência e, conseqüentemente, a velocidade de rotação do campo
girante, de forma a que o rotor possa acelerar e acoplar-se magnéticamente com
ele, no intervalo de meio ciclo da rotação do campo girante. Seguidamente
aumenta-se a freqüência da tensão de alimentação até aos seus 60 Hz habituais.
Esta forma de arranque é, hoje, facilmente conseguida com recurso à eletrônica
de potência, através dos variadores de freqüência.
Enrolamentos amortecedores
É o meio mais popular. Os enrolamentos amortecedores são barras especiais,
encastradas nas faces do rotor e curto circuitadas nas extremidades por anéis –
figura 1.15. A forma de funcionamento está representada na figura 1.16 – quando
se aplica a tensão aos enrolamentos estatóricos, com os enrolamentos rotóricos
desligados, gera-se um campo magnético girante que induz uma tensão nas
barras do enrolamento amortecedor, expressa por:
fem i = (v × B ).l
Onde:
v – velocidade da barra, relativamente ao campo magnético
B – densidade de fluxo
l – comprimento da barra
As barras, do topo do rotor, movem-se para a direita, relativamente ao campo
magnético (que se movimenta para a esquerda), sendo o sentido da tensão
induzida perpendicular à página e apontando para nós. Analogamente, a tensão
induzida nas barras da parte inferior do rotor é perpendicular à página e aponta
para trás da página. Estas tensões induzidas produzem uma corrente que flui na
nossa direção a partir das barras superiores e entra para as barras inferiores –
figura 17 – resultando num campo magnético induzido BW, que aponta para a
direita. A expressão do torque induzido vem:
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Ti = kBw × B s
Resultando um torque nas barras e, por conseqüência no rotor, no sentido direto.
Notar que o torque é por vezes direto outras vezes é nulo, mas sempre
unidirecional, isto é, um torque líquido numa só direção, implicando uma
aceleração do rotor.
Figura 16 – Torque líquido.
Refira-se, por fim, que o rotor acelera,
mas não até à velocidade de
sincronismo, o que é fácil de entender
pelo princípio da indução de fem2, que
obriga a que haja movimento relativo
entre o campo girante e o rotor. No
entanto a velocidade de rotação que
atinge, é próxima da de sincronismo, o
que permite que a alimentação CC
normal dos enrolamentos do rotor
possa ser ligada e conseguindo o
campo magnético do rotor “prenderse” ao campo girante, acelerando o
rotor para a velocidade de sincronismo.
Figura 17 - Aceleração do motor síncrono.
A parada do motor síncrono
Durante a parada do motor síncrono é necessário dissipar a energia cinética do
rotor, porém não é possível apenas desligar a alimentação, pois assim expõe-se o
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motor e o equipamento a ele conectado a altas tensões induzidas. Sendo assim
para parar um motor síncrono ligam-se as bobinas trifásicas a um banco de
resistores para que o motor funcione como gerador até que toda a energia cinética
tenha sido dissipada. Depois que o motor parar desliga-se a alimentação CC do
campo do rotor.
Características construtivas
Estator
Carcaça - Sua função principal é apoiar e proteger o motor, alojando também o
pacote de chapas e enrolamento do estator. Podem ser construídas nos tipos
horizontais e verticais e com grau de proteção de acordo com as necessidades do
ambiente.
A carcaça é construída em chapas e perfis de aço soldadas, com as junções feitas
através de solda tipo MIG, formando um conjunto sólido e robusto que é a base
estrutural da máquina. Todo o conjunto da carcaça recebe um tratamento de
normalização para alívio de tensões provocadas pela solda. Tal construção
proporciona excelente rigidez estrutural de maneira a suportar esforços
mecânicos proveniente de eventual curto-circuito e baixas vibrações, capacitando
o motor a atender as mais severas solicitações. Internamente a carcaça é
constituída por longarinas dispostas na periferia para fixação do pacote de chapas
com seu respectivo enrolamento.
Normalmente a carcaça é apoiada sobre uma base metálica rígida (chapa de aço),
e esta por sua vez apoiada sobre a base de concreto. A fixação da base metálica
ao concreto é feita através de chumbadores.
Estator bobinado - É constituído de partes magnéticas estacionárias, incluindo o
pacote laminado de chapas de aço silício e o enrolamento do estator, que opera
com alimentação de potência em corrente alternada para gerar o campo
magnético girante.
Pacote de chapas - É formado por lâminas de aço silício com baixas perdas,
prensadas, e o conjunto fixo através de viga metálica ou sistema de longarinas.
Excitatriz
Sua função é fornecer corrente magnetizante para o bobinado de campo do
motor. A excitatriz brushless (sem escovas) é composta pelo rotor, estator,
diodos retificadores e circuito de disparo. A excitatriz estática é composta de
anéis coletores e escovas e depende de uma fonte externa para alimentação do
campo do motor.
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Rotor
O rotor pode ser construído com pólos lisos ou salientes dependendo das
características construtivas do motor e da aplicação. Consiste nas partes ativas
giratórias compostas da coroa do rotor, o enrolamento de campo e o enrolamento
amortecedor. Os pólos de campo são magnetizados através da corrente direta da
excitatriz ou diretamente por anéis coletores e escovas; eles engrenam
magneticamente pelo entreferro e giram em sincronismo com o campo girante do
estator. O rotor do motor síncrono de pólos salientes compreende em eixo, roda
polar e pólos. Os pólos são fabricados com chapas de aço laminado que são
fixadas através de barras de aço que são soldadas nas extremidades. As bobinas
de campo são feitas de fios de cobre esmaltados ou barras de cobre planas.
Depois de bobinados e impregnados, os pólos são fixados ao eixo ou a roda
polar, através de parafusos, por cima ou por baixo do pólo, ou conectados por
meio de rabo de andorinha.
Figura 18 – Rotor de pólos salientes.
O enrolamento amortecedor está alojado nos pólos e é feito de barras de cobre ou
outro material dependendo do projeto do motor. Após montagem final e
impregnação, o rotor completo é balanceado dinamicamente em 2 planos.
O rotor do motor síncrono de pólos lisos compreende em eixo, pacote de chapas
laminado e enrolamento dos pólos. O enrolamento é alojado nas ranhuras do
rotor formando os pólos.
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Figura 19 – Rotor de pólos lisos.
Enrolamento amortecedor - Está alojado em ranhuras localizadas nas sapatas
polares do rotor de pólos salientes ou a superfície externa do rotor de pólos lisos.
É constituído de barras que atravessam a ranhura e são curto-circuitadas nas
extremidades formando uma gaiola.
O enrolamento amortecedor atua na partida do motor síncrono, como também
garante estabilidade de velocidade perante as variações bruscas de carga.
Figura 20 – Enrolamento amortecedor sobre pólos salientes.
Mancais
Em função da aplicação, os motores síncronos podem ser fornecidos com
mancais de rolamentos lubrificados a graxa ou mancais de deslizamento com
lubrificação a óleo. Os mancais de deslizamento podem ter lubrificação natural
(auto lubrificáveis) ou lubrificação forçada (lubrificação externa).
Mancais de Rolamentos - Lubrificados a graxa, estes mancais são constituídos
de rolamento de esferas ou de rolos cilíndricos, dependendo da rotação e dos
esforços axiais e radiais a que são submetidos. Em algumas aplicações podem ser
utilizados rolamentos especiais.
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Mancais de deslizamento com lubrificação Natural - Quando o rotor gira, o
óleo lubrificante é recolhido pelo anel pescador interno e transferido diretamente
à superfície do eixo criando uma camada de óleo entre o eixo a superfície dos
casquilhos do mancal. O aquecimento de fricção é dissipado somente por
radiação ou convecção, entretanto, a temperatura ambiente deve ser informada
quando da especificação do motor, para que seja garantida a refrigeração natural.
Lubrificação Forçada - O óleo lubrificante circula no mancal através um
sistema de alimentação externa de óleo e, se necessário é resfriado em uma
unidade hidráulica separada. Este sistema torna-se necessário quando a
lubrificação natural do mancal, proveniente do anel pescador interno de
lubrificação, é insuficiente devido à rotação específica requerida ou altas perdas
por atrito.
Excitatriz estática
Motores Síncronos com excitatriz do tipo estática são constituídos de anéis
coletores e escovas que possibilitam a alimentação de corrente dos pólos do rotor
através de contato deslizante.
A Corrente Contínua para alimentação dos pólos deve ser proveniente de um
conversor e controlador estático CA/CC. A excitatriz estática atualmente está
sendo muito utilizada em aplicações com variação de velocidade através de
Inversores.
Figura 21 – Excitatriz estática.
Excitatriz brushless
Motores Síncronos com sistema de excitação brushless possuem uma excitatriz girante,
normalmente localizada em um compartimento na parte traseira do motor.
A excitatriz funciona como um gerador de corrente alternada onde o rotor que fica
localizado no eixo do motor, possui um enrolamento trifásico e o estator é formado por
pólos alternados norte e sul alimentados por uma fonte de corrente contínua externa.
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O enrolamento trifásico do rotor é conectado a uma ponte de diodos retificadores. A
tensão gerada no rotor é retificada e utilizada para a alimentação do enrolamento de
campo do motor. A amplitude desta corrente de campo pode ser controlada através do
retificador que alimenta o campo do estator da excitatriz. Os motores síncronos com
excitação brushless possuem um custo de manutenção reduzido devido ao fato de não
possuírem escovas. Por não possuírem contatos elétricos deslizantes, eliminando a
possibilidade de faiscamento, os motores síncronos com excitação do tipo brushless são
recomendados para aplicações em áreas especiais com atmosfera explosiva.
Figura 22 – Excitatriz brushless.
Principais vantagens dos motores síncronos
Os motores síncronos são largamente utilizados na indústria, pois suas
aplicações, na maioria das vezes, resultam em vantagens econômicas e
operacionais consideráveis ao usuário devido às suas características de
funcionamento. Abaixo estão listadas algumas das principais vantagens da
utilização de Motores Síncronos.
Alto rendimento.
O desempenho na conversão de energia elétrica em mecânica é mais eficiente
para uma grande variedade de cargas, gerando maior economia de energia. Além
disso, ainda existem os motores síncronos com fator de potência unitário. Dessa
forma a potência reativa é mínima, pois a corrente na linha é minimizada e,
portanto, há uma menor perda no enrolamento do estator. A corrente de campo
também é minimizada, e com isso há uma menor perda no enrolamento de
campo.
Abaixo há um gráfico comparativo entre motores de indução e motores síncronos
operando à plena carga, para altas e baixas rotações.
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Figura 23 - Rendimentos típicos à plena carga para motores de alta rotação.
Figura 24 - Rendimentos típicos à plena carga para motores de baixa rotação.
Como pode-se observar os motores síncronos, sejam de altas rotações ou baixas,
tanto de fator de potência unitário quanto 0,8 possuem rendimento superior aos
motores de indução.
O rendimento de um motor síncrono chega a ser ligeiramente maior do que 95%,
o que demonstra uma grande eficiência na conversar de energia.
Obter correção do fator de potência
Outra grande vantagem dos motores síncronos é que eles podem ser usados para
fazer a correção do fator de potência. Isso é muito importante principalmente
para plantas industriais, nas quais geralmente há uma predominância de cargas
indutivas.
Sabe-se que é possível usar banco de capacitores para fazer a correção do fator de
potência, mas quando se pode substituir um processo que usa um motor de
indução por um motor síncrono elimina-se a necessidade do uso de banco de
capacitores, e com isso há maior economia.
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A correção do fator de potência se dá quando o motor opera abaixo da sua
potência nominal. Abaixo há uma figura que mostra que a variação da corrente
de campo em relação à de armadura pode fazer um motor síncrono operar com
fator de potência capacitivo ou indutivo.
Fator de
unitário
potência
Figura 25 - MS operando com fator de potência capacitivo ou indutivo.
Abaixo há outra figura dando valores para a potência capacitiva obtida.
Figura 26 - Obtenção do KVAR em avanço corretivo.
Manutenção reduzida
Motores síncronos também possuem uma manutenção reduzida, especialmente o
motor síncrono do tipo Brushless. Por não possuir escovas e anéis coletores não é
necessário o gasto com limpeza, manutenção e inspeção freqüentes, embora seja
verdade que o referido tipo de motor não apresente o mesmo rendimento que o
motor síncrono convencional.
Manter a velocidade constante
A velocidade de um motor síncrono é rigorosamente proporcional à freqüência
da rede elétrica, tanto operando em vazio quanto em carga, mesmo em situações
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de sobrecarga (respeitando-se os limites do conjugado máximo, pull-out) ou
situações oscilação na tensão da rede.
Como já foi explicado, os pólos do rotor acompanham o campo girante do
estator, fazendo com que a velocidade do motor seja exatamente a mesma do
campo girante (velocidade síncrona).
Obviamente isto não é verdade independentemente da velocidade do campo
girante. Há um limite a partir do qual o rotor e o campo girante perdem a
sincronia e o rotor não consegue mais acompanhar o campo.
Alta capacidade de torque
Motores síncronos apresentam como característica construtiva alta capacidade de
torque, o que justifica a sua aplicação nos mais diversos ramos da indústria.
Mesmo em aplicações na qual o motor está sujeito à grandes variações de carga,
como correias transportadoras, por exemplo, os motores síncronos mantém alto
torque em regime, além de velocidade constante.
Maior estabilidade na operação com inversores de freqüência
Os motores síncronos podem atuar em uma grande faixa de velocidades,
mantendo a estabilidade, independentemente da variação de carga.
Com a maior difusão do uso de inversores de freqüência e a conseqüente
diminuição do custo destes, o uso de motores síncronos tende a ampliar-se ainda
mais, pois, dessa forma, torna-se simples e mais barato o controle de velocidade.
Aplicações dos motores síncronos
São encontrados em praticamente todos os setores da indústria, tais como:
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Mineração
Siderurgia
Papel e celulose
Saneamento
Química e petroquímica
Cimento
Borracha
Como exemplos de equipamentos que utilizam motores síncronos pode-se citar:
britadores, moinhos, correias transportadoras, laminadores, ventiladores, bombas
e compressores, extrusoras, picadores, desfibradores, moedores, descascadores,
refinadores e misturadores.
21
Bibliografia consultada
Del Toro, Vincent. Fundamentos de máquinas elétricas (tradução Onofre de
Andrade Martins). Rio de Janeiro: LTC, c1994. 550 p. : il.
Martignoni,
A. Máquinas
síncronas.
106 p. : il. - ( (Manuais técnicos ; v. 4) )
São
Paulo
: EDART, 1967
PAIVA, J.E.M.S. Apostila de Máquinas elétricas. Disponível em:
http://www.estv.ipv.pt/PaginasPessoais/eduardop/MqE/Motores%20s%C3%ADn
cronos.pdf
GEVISA Industrial. Notas técnicas Motores NT02.
http://www.geindustrial.com.br/download/artigos/nt02.pdf
Disponível
em:
22