MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICOS
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1 MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICOS Prof. Epaminondas de Souza Lage Introdução Os motores de indução monofásicos possuem uma grande aplicabilidade e funcionalidade, que se estendem desde as nossas residências até as indústrias e seus equipamentos giratórios. As características a serem analisadas no artigo decorrente são quanto o funcionamento de um dos principais tipos de motores monofásicos, com enrolamento auxiliar e capacitor. Sendo especificado para aplicações de baixa potência devido a sua restrição de projeto e uso de apenas uma fase de corrente alternada. Figura 1. Motor de indução monofásico Aplicações dos motores monofásicos Os motores de indução monofásicos são construídos para suprir a necessidade de movimento de rotação em situações onde é disponibilizada apenas uma única fase de corrente alternada. Utilizados na maioria das vezes para aplicações simples, porém indispensáveis nos dias de hoje, como em escritórios, residências e comércios, locais onde não é necessária tanta potência. Tendo em vista que esses motores não possuem uma grande faixa de escolha para maiores potências, utilizado na maioria das vezes para aplicações que precisam apenas de uma fração de HP (Horse Power). Existem diversos tipos de motores monofásicos, porém, os motores com rotor tipo gaiola destacam-se pela simplicidade de fabricação e, principalmente, pela robustez e manutenção reduzida. Podemos assim citar algumas aplicações, ilustradas pela Figura 2. Uso doméstico como frigoríficos, máquinas de lavar, relógios, compressores, bombas, etc. Máquinas aonde a potência vai até 10 HP.
2 a) Cortadores de grama b) Compressores c) pequenas betoneiras Figura 2: Aplicações de motor de indução monofásico. Em uma comparação com motores trifásicos, os monofásicos apresentam muitas desvantagens: Necessitam de manutenção mais apurada devido ao circuito de partida e seus acessórios; Apresentam maiores volume e peso para potências e velocidades iguais (em média 4 vezes); em razão disto, seu custo é também mais elevado que os de motores trifásicos de mesma potência e velocidade; Apresentam rendimento e fator de potências menores para a mesma potência; em função disso apresentam maior consumo de energia (em média 20% a mais); Possuem menor conjugado de partida; São difíceis de encontrar no comércio para potências mais elevadas (acima de 10 cv). Tipo Construtivo O motor monofásico, Figura 3, possui estator e rotor como qualquer outro atuador eletromagnético. Porém, por se tratar de um componente monofásico possui apenas um conjunto de bobinas, análogo a visão de apenas uma fase de um motor trifásico de indução. O motor monofásico utiliza o bobinamento para um rotor gaiola de esquilo detalhado em suas partes construtivas na Figura 4. Tem dois enrolamentos no estator colocados perpendicularmente Um é o principal O outro é o auxiliar ou de arranque
3 Figura 3. Enrolamentos do motor monofásico de indução. Figura 4. Partes constituintes do motor monofásico de indução. Funcionamento do motor monofásico O motor monofásico apresenta algumas peculiaridades devido a sua forma, pois no lugar de uma bobina concentrada, o enrolamento está disposto em ranhuras para produção de uma Fmm quase senoidal. Essa FMM produzia faz com que o motor não apresente um conjugado de partida, devido ao cancelamento mútuo dela. É dito que o motor monofásico não apresenta
4 campo girante, mas um campo magnético pulsante. Para início do funcionamento o motor necessitará de meios auxiliares, como enrolamentos auxiliares e o emprego de um capacitor para dar origem a uma segunda fase falsa, possibilitando a origem de um campo girante e conjugado suficiente para fazê-lo sair do repouso. A corrente no enrolamento auxiliar possibilita ao se juntar com a corrente do enrolamento principal, um campo magnético girante no estator. Dada a partida do motor, uma chave desliga o enrolamento auxiliar e nestes casos o conjugado de partida ainda é moderado. Como solução, para criar um conjugado suficiente para determinadas aplicações, é feito emprego de um capacitor em série com o enrolamento auxiliar. Na figura 5, está representado o circuito elétrico equivalente deste processo. Figura 5 Diagrama esquemático do motor. Representando o enrolamento de trabalho (Et), enrolamento auxiliar (Ea) e Capacitor (C) Métodos de partida Como é difícil obter correntes desfasadas de 90º a partir de uma fonte monofásica, nas condições de circuito monofásico o motor não arrancará. Se o motor for acionando para fora da velocidade nula ele arrancará no sentido da velocidade inicial. Para que o motor possa arrancar é necessário dispor de um circuito auxiliar disposto a 90º no espaço em relação ao principal e alimentado por uma corrente também desfasada de 90º no tempo A diferença de fase pode ser obtida através de: uma resistência, uma indutância, ou Um condensador Ligados em série com o enrolamento de arranque. O mais comum é usar um condensador em série com o enrolamento de partida.
5 Quando o motor alcançar a velocidade de operação, um interruptor centrífugo desliga o circuito do enrolamento de partida. É necessário o interruptor centrífugo porque a maioria dos motores utiliza um condensador electrolítico que pode ser percorrido por correntes alternadas durante apenas um curto espaço de tempo. O condensador apropriado produz aproximadamente uma desfasagem de 90º e consequentemente um grande binário de partida. Figura 6. Componentes do motor monofásico de indução. Ligação de motores monofásicos Os motores têm seus enrolamentos representados conforme a Figura 7. Figura 7. Terminais de conexão de motores monofásicos de indução.
6 A determinação dos enrolamentos principais e auxiliar é realizada com um ohmímetro. Mede-se a R de cada bobina. A que apresentar maior valor é a auxiliar. Polarização das bobinas principais A polaridade do enrolamento principal pode ser realizada através da Figura 8. Após inverter uma das bobinas e medir a corrente novamente, deve-se aplicar os números 1, 2, 3 e 4, respectivamente, à ligação das bobinas que apresentar a menor corrente. Figura 8. Teste de polaridade das bobinas do enrolamento principal. Tensões de funcionamento O motor monofásico permite dois tipos de alimentação diferentes, conforme apresentado na Figura 9. a) Ligação 110V paralelo b) Ligação 220V série Figura 9. Tensões de funcionamento de motores monofásicos de indução. Inversão de rotação Para inversão do sentido de giro do motor, basta inverter a ligação do enrolamento auxiliar. Tal ação fará o campo ter outro sentido, se antes sentido horário, ao inverter a ligação do enrolamento, será sentido anti-horário. A Figura 10. Ilustra a reversão para ambas as tensões.
7 Figura 10. Inversão do sentido de rotação para cada tensão aplicada ao motor de indução monofásico. REFERÊNCIAS BIBLIOGÁFICAS 1. DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen D. tradução Anatólio Laschuk. Máquinas Elétricas: Com introdução a eletrônica de potência. 6ed. Porto Alegre: Bookman, MARQUES, Gil. Máquinas de Indução Monofásicas. Disponível em: Maquin as_de_inducao_monofasicas.pdf. Acesso em: 17 de Set de NETO, José Antonio Alves. Apostila de Comantos Elétricos. Curso Técnico em Automação Industrial. CEFET-SP. Disponível em: Acesso em: 19 de Set de NOLL, Valdir. Apostila de Motores Elétricos. Curso Pós-Técnico em Automação Industrial. CEFET-SC. Disponível em: < Acesso em: 17 de Set de ULIANA, Jorge Eduardo. Apostila Comando e Motores Elétricos. Curso Técnico em Plásticos. Disponível em: < 22 de Ago de WEG, Acionamentos. Informações Técnicas. Comando e proteção para motores Elétricos. Jaraguá do Sul, 1990.
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