Conversão de Energia II

Transcrição

1 Departamento de Engenharia Elétrica Aula 4.1 Motores Monofásicos Prof. João Américo Vilela

2 Bibliografia FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas: com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, Capítulo 9 Motores Mono e Bifásicos KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo Capítulo 10 Motores Monofásicos TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas Elétricas. LTC, Capítulo 9 Motores de Indução Monofásicos

3 Teoria de campo girante duplo Para uma corrente no estator variando de forma co-seno no tempo, teremos a seguinte equação da Fmm no entreferro. cos( w ) Fg 1 Fmmmax cos ae e t Onde: θ ae = ângulo elétrico em relação ao eixo da fase a ; Vista esquemática de um motor de indução monofásico

4 Diagrama simplificado do Motor de Indução Monofásico Tensão senoidal aplicada no enrolamento do estator produz um fluxo magnético cossenoidal.

5 Motor de Indução Monofásico

6 Decomposição de Fmm pulsante em duas forças magnetomotriz girantes. F g1 Fg 1 Fg 1 F F a1 a Fmm Fmm pico pico cos cos ae ae w w e e t t

7 Circuito equivalente do motor monofásico na partida do motor Quando o motor está parado o torque produzido nas duas direções é igual e o motor permanece parado.

8 Circuito equivalente do motor monofásico quando operando com certa velocidade O torque contrário (produzido pelo campo que esta girando no sentido oposto ao movimento) diminui devido a alta frequência e o torque direto aumento.

9 Circuito equivalente do motor monofásico quando operando com certa velocidade Impedâncias equivalentes Z Z f b 0,5 R2 Rf jx f j0,5 X 2 em paralelo com j0, 5 s 0,5 R2 Rb jx b j0,5 X 2 em paralelo com j0, 5 2 s X X m m

10 Calculo da potência e o conjugado mecânico do motor monofásico através do circuito equivalente. 1 T f Pg, f ws P g, f I 2 R f 1 T b Pg, b ws P g,b I 2 R b T mec T f T b 1 w s P g,f P g,b

11 Calculo da potência e o conjugado mecânico do motor monofásico através do circuito equivalente. Perdas no rotor devido ao campo para frente. P rotor, f s Pg, f Perdas no rotor devido ao campo contrário ao movimento. s Pg b P rotor, b 2, Perdas totais no rotor s Pg b P rotor s Pg, f 2, Potência mecânica P mec 1 s w T 1 sp P s mec g, f g, b

12 Exercício Um motor com partida a capacitor de ¼ Hp, 110 [V], 60 [Hz] e quatro pólos tem os seguintes valores para os parâmetros do circuito equivalente e as perdas: R 1 = 2,02 [Ω]; X 1 = 2,79 [Ω]; R 2 = 4,12 [Ω]; X 2 = 2,12 [Ω]; X m = 66,8 [Ω]; Perdas no núcleo = 0 [W]; Perdas por atrito e ventilação = 13 [W]. Para um escorregamento de 0,05, determine a corrente de estator, o fator de potência, a potência de saída, a velocidade, o conjugado e o rendimento, quando esse motor está funcionando como um motor monofásico em tensão e frequência nominais e com seu enrolamento de partida em aberto.

13 Os motores de indução monofásico são classificados e conhecidos em função da técnica de partida utilizada, sendo alguns deles apresentados abaixo: Motor de fase dividida Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida; Motor de fase auxiliar, com capacitor permanente; Motor de fase auxiliar, com capacitor de dois valores Motor de campo distorcido Motor de Indução Monofásico

14 Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida Diagrama esquemático do motor de fase auxiliar com capacitor de partida Relações de fase

15 Campo girante produzido no Motor de Indução Monofásico

16 Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida Característica torque-velocidade típica do motor com capacitor de partida Diagrama esquemático do motor de fase auxiliar com capacitor de partida

17 Motor de fase dividida Motor de Indução Monofásico Diagrama esquemático do motor de fase dividida Característica torque-velocidade típica do motor com fase dividida Diagrama fasorial

18 Motor de fase auxiliar, com capacitor permanente Motor de fase auxiliar, com capacitor de dois valores

19 Motor de campo distorcido (pólos sombreados) Aspecto construtivo do motor de campo distorcido Característica torque-velocidade típica do motor de campo distorcido

20 Motor de campo distorcido (pólos sombreados)

21 Exercício Um motor com partida a capacitor de ¼ Hp, 110 [V], 60 [Hz] e quatro pólos tem os seguintes valores para os parâmetros do circuito equivalente e as perdas: R 1 = 2,02 [Ω]; X 1 = 2,79 [Ω]; R 2 = 4,12 [Ω]; X 2 = 2,12 [Ω]; X m = 66,8 [Ω]; Perdas no núcleo =24 [W]; Perdas por atrito e ventilação = 13 [W]. Para um escorregamento de 0,065 em tensão e frequência nominais. Determine: a) a corrente de estator e o fator de potência; (I 1 = 4 [A]; Fp = 0,697 ind) b) A potência de saída; (P eixo = 189,34 [W]) c) Rendimento. (η = 61,7%)

22 Exercício Apresente uma justificativa para a abertura do enrolamento auxiliar de partida do motor de indução monofásico. Responda com base nas figuras abaixo: Diagrama esquemático do motor monofásico com capacitor de partida. Características estáticas torque x velocidade de motores de indução monofásico

23 Exercício Comente de forma sucinta por que o motor de indução monofásico de pólos sombreados (campo distorcido) começa a girar.

24 Exercício Com base no motor de indução com rotor bobinado apresentado na Figura abaixo, responda Verdadeiro ou Falso: ( ) Quando menor a resistência externa conectada no rotor maior a potência reativa absorvida pelo motor na partida (Qs); ( ) Quanto maior a resistência externa conectada no rotor maior é o transitório de partida do motor (tempo de aceleração), considerando a carga conectada no eixo do motor constante; ( ) Quanto maior a resistência externa conectada no rotor menor a corrente de rotor em condição nominal; ( ) Pode-se controlar a velocidade do motor variando a resistência externa conectada no rotor.