Máquinas CA são ditas: 1. Síncronas: quando a velocidade do eixo estiver em sincronismo com a freqüência da tensão elétrica de alimentação;

Transcrição

1 AULA 10 MÁQUINAS DE INDUÇÃO (ou assíncronas) Descrição e construção da máquina Formação do campo magnético rotativo Tensões, frequências e correntes induzidas Produção de conjugado no eixo

2 Máquinas Elétricas Rotativas CA Máquinas CA são ditas: 1. Síncronas: quando a velocidade do eixo estiver em sincronismo com a freqüência da tensão elétrica de alimentação; 2. Assíncronas: quando a velocidade do eixo estiver fora de sincronismo (velocidade diferente) com a tensão elétrica de alimentação. Quando as correntes no rotor surgem somente devido ao efeito de indução (sem alimentação externa), a máquina é denominada de indução. Tipos de rotor: - Rotor de gaiola - Rotor bobinado

3 Máquinas Elétricas Rotativas CA História: O primeiro motor elétrico foi construído por Galileo Ferraris em 1885 na Itália. In 1888, Ferraris publica sua pesquisa em um artigo na Royal Academy of Sciences de Turin. No final de 1888 Nikola Tesla recebe a patente americana, onde traçava a teoria envolvida na máquina de indução. O motor de indução de gaiola foi inventado por Mikhail Dolivo- Dobrovolsky um ano depois.

4 Características básicas de máquinas de indução Rotor de gaiola: formado por barras metálicas acomodadas nas ranhuras do rotor e curto-circuitadas nos finais por anéis metálicos (cobre ou alumínio).

5 Características básicas de máquinas de indução Rotor Bobinado: Similar ao do estator.

6 Características básicas de máquinas de indução

7 Aplicação de máquinas de indução na industria

8 Aplicação de máquinas de indução na industria Em países industrializados de 40 a 75% da carga é formada por motores de indução

9 Campo produzido por uma bobina Enrolamento monofásico excitado por uma corrente constante. Linhas de fluxo Eixo da fase a θ Eixo da fase a F max -a a -a -π/2 0 π π/2 a -a θ -π/2 -F max fmm estacionária no tempo e varia senoidalmente no espaço em relação a θ.

10 Campo produzido por uma bobina - pulsante Enrolamento monofásico excitado por uma corrente senoidal. Linhas de fluxo Eixo da fase a θ Eixo da fase a F max t 0 -a a a -a -a θ -π/2 t 1 0 π -π/2 π/2 t 2 -F max i fmm pulsante -varia senoidalmente em relação a θ e ao tempo. (Campo pulsante) I a 0 t 1 t 2 i a t

11 Formação do campo girante Enrolamento trifásico Fase A

12 Formação do campo girante Enrolamento trifásico

13 Formação do campo girante Enrolamento trifásico

14 Campo girante Três correntes alternadas senoidais, com mesma amplitude e defasadas de 120 graus, circulando por três bobinas fixas, cujos eixos magnéticos distam 120 graus entre si, produzem um campo magnético girante de intensidade constante

15 Campo girante

16 Campo girante

17 Formação do campo girante Efeito simultâneo das três correntes senoidais instante ω.t = 0º instante ω.t = 30º

18 Formação do campo girante Efeito simultâneo das três correntes senoidais instante ω.t = 60º instante ω.t = 90º

19 Tensões, frequências e correntes induzidas no rotor Distribuição de tensões induzidas no rotor de gaiola Análise para um par de pólo

20 Conjugado (torque) nos condutores do rotor Conjugado nos condutores (torque) Análise para um par de pólo

21 Conjugado (torque) nos condutores do rotor Conjugado total (torque) Análise para um par de pólo

22 Parte Experimental Montagem Comum aos grupos - 4 grupos de cada fase - 4 pólos - 2 bobinas por pólo por fase - Enrolamento de duas ranhuras por pólo por fase - passo encurtado < 90º

23 Parte Experimental Montagem Comum aos grupos

24 Parte Experimental Verificação de tensão e frequência induzida no rotor

25 Parte Experimental Verificação do conjugado de partida (rotor em repouso)

26 Parte Experimental Determinação do torque de partida - Excitação do motor C.C. próximo ao valor máximo, e a fonte de armadura no mínimo. - Incrementar ligeiramente a fonte de armadura da máquina C.C. apenas para observar o sentido de rotação, que deverá ser contrário ao sentido de reação da carcaça sobre a balança. -Colocar o reostato de partida na posição de máxima resistência. - Alimentar o estator do motor de indução com uma pequena tensão, incrementando o variac trifásico, apenas para observar o sentido de rotação. Este deverá ser contrário ao sentido de rotação da máquina C.C..

27 Parte Experimental Determinação do torque de partida - Alimentar o estator do motor de indução, com uma tensão próxima de 1/3 do valor nominal. Observe que o rotor começa a girar. - Incrementar a tensão de armadura da máquina C.C., até o rotor estacionar novamente. Manter essa situação de equilíbrio do sistema. - Reajustar a tensão caso a corrente ultrapasse o valor nominal. - Com o sistema equilibrado, anotar o valor da força mecânica na balança, bem como os valores de tensão e corrente do estator do motor assíncrono (de anéis ou de indução). NOTA: O equilíbrio não precisa ser exato. - Repetir o procedimento, para rotor em curto-circuito. Mais cuidado agora com a corrente absorvida. Repita as medições.