Máquinas Elétricas Motores de Indução. Máquinas Assíncronas (Motores de Indução)

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1 Máquinas Assíncronas (Motores de Indução)

2 Principais Características Só desenvolve torque fora da velocidade síncrona; Máquina de excitação única; Escorregamento Amplo uso

3 Principais Limitações Máquina de velocidade essencialmente constante; Dificuldades inerentes na partida (elevada corrente de partida, baixo torque de partida);

4 Formas construtivas - Enrolamento Estatórico responsável pela formação do campo magnético; - Enrolamento Rotórico em curto-circuito com tensões e correntes induzidas; - Rotor e Estator formados por chapas de aço com ranhuras para acomodação dos enrolamentos.

5 Rotor - Bobinado: permite acesso aos enrolamentos rotóricos através de anéis coletores para realização de, por exemplo, controle de velocidade do motor; - Gaiola: formado por barras de cobre curto-circuitadas, imersas nas ranhuras do rotor e conectadas nas extremidades por anéis.

6 Rotor - Bobinado: - Gaiola:

7 Possíveis alocações das barras no rotor tipo gaiola

8 Classificação quanto aos métodos de resfriamento: Máquinas Abertas: Ar de resfriamento passa no interior da máquina e o calor é retirado por meio da convecção; Máquinas Fechadas: Ar de resfriamento passa somente na superfície externa da máquina e o calor interno é conduzido até a superfície.

9 Escorregamento Representa a diferença entre a velocidade de rotação do rotor e a velocidade síncrona: A freqüência das tensões e correntes induzidas fica definida pela fórmula:

10 Exemplo Um motor de indução opera com freqüência de 60 Hz e possui 2 pares de pólos. A velocidade de operação, com uma dada carga é 1760 rpm. Calcule o escorregamento e a freqüência das tensões rotóricas: s = 0,0227 ( ou 2,27%) ou s = 40 rpm f2 = 1,364 Hz

11 Circuito Equivalente Podemos obter um circuito equivalente para o estator e um para o rotor. Estator: Rotor:

12 Circuito Equivalente Podemos modificar o circuito equivalente do rotor introduzindo a grandeza fictícia (R2/s) simplificar o circuito e podermos compará-lo ao circuito equivalente do estator:

13 Circuito Equivalente Assim podemos apresentar o circuito equivalente completo:

14 Circuito Equivalente Verificamos a proximidade com o circuito equivalente dos transformadores. Da mesma forma que nos transformadores podemos representar a formação do campo magnético através do seguinte modelo:

15 Conjugado na Máquina Assíncrona A característica de torque nas máquinas rotativas está intimamente associada à grandeza corrente do rotor e ao fluxo magnetizante. C = Conjugado K = Constante I2 = Corrente do rotor Φm = Fluxo magnetizante cosψ2 = fator de potência do rotor

16 Conjugado na Máquina Assíncrona Dada a natureza da formação do torque no motor de indução, ele pode ser representado como:

17 Resistência no Rotor Bobinado Como o Conjugado é uma função da corrente rotórica, sua curva é fortemente influenciada pela variação da corrente rotórica.

18 Resistência no Rotor Bobinado Efeito da variação da resistência do rotor

19 Resistência no Rotor Bobinado Exemplo do uso de reostato em rotor bobinado durante a partida

20 Controle de Velocidade do Motor de Indução Com a teoria vista até aqui, podemos citar algumas formas de realizar este controle: Alterando o número de pólos do enrolamento estatórico; Alterando a tensão aplicada ao estator; Alterando a resistência do circuito do rotor.

21 Controle de Velocidade do Motor de Indução Alterando a tensão aplicada ao estator:

22 Controle de Velocidade do Motor de Indução Alterando a resistência do circuito rotórico:

23 Controle de Velocidade do Motor de Indução Outra forma de realizarmos este controle de velocidade é realizando a alteração da freqüência da tensão aplicada. Esse tipo de controle só foi possível com o advento dos inversores de freqüência, com o desenvolvimento da eletrônica de potência. Contudo, ao realizarmos a variação da freqüência precisamos alterar também a tensão aplicada ao motor, dado que não queremos perder a característica de torque do motor:

24 Controle de Velocidade do Motor de Indução Curva característica do conjugado X rotação para vários binômios V/f:

25 Exercícios 1) Dado um motor de Indução de 5 CV (1 CV = 736 W), 380 V, f = 60 Hz, p = 3 e escorregamento (s) de 3%. Calcule: a) Qual a rotação síncrona (n) em rpm? b) Qual a rotação real com escorregamento? c) Qual a corrente nominal de linha?

26 Exercícios 2) Considere um motor de indução de 7,5 CV, 380V, ns = 1800 rpm e s = 2,6%. Calcule: a) Dado que a corrente de partida é de 7 vezes a nominal, qual é o valor desta corrente? b) Qual é o escorregamento (rpm)?

27 Exercícios 3) Dado um motor de Indução de 5 CV (1 CV = 736 W), 380 V, f = 60 Hz, p = 3 e escorregamento (s) de 3%. a)quais as formas de exercer controle de velocidade neste motor? b)considere que será utilizado um inversor de freqüência para o controle de velocidade. Dado que a freqüência aplicada no motor será de 20 Hz, qual será a tensão aplicada para manter-se a característica de torque?

28 Exercícios 4) Dado um motor de Indução de 10 CV (1 CV = 736 W), 380 V, f = 60 Hz, p = 4 e escorregamento (s) de 2%. a)qual a corrente nominal de linha deste motor? b)considere que será utilizado um inversor de freqüência para o controle de velocidade. Dado que a freqüência aplicada no motor será de 15 Hz, qual será a tensão aplicada para manter-se a característica de torque?

29 Exercícios 5) Dado o mesmo motor de Indução do exercício anterior, de 10 CV (1 CV = 736 W), 380 V, f = 60 Hz, p = 4 e escorregamento (s) de 2%. a)qual a rotação síncrona (rpm)? b)calcule as tensões que devem ser aplicadas para as seguintes freqüências obtidas pelos inversores de freqüência: f = 6 Hz, f = 10 Hz e f = 45 Hz.

30 FIM

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