Universidade do Estado de Santa Catarina Departamento de Engenharia Elétrica Curso de Graduação em Engenharia Elétrica AULA 25 UNIDADE 3 MÁQUINAS ELÉTRICAS Prof. Ademir Nied, Dr. Eng. Elétrica dee2an@joinville.udesc.br
O Motor Assíncrono Unidade 3 Aplicações; Tipos construtivos Modelamento do motor assíncrono trifásico simétrico Determinação dos parâmetros de circ. eq. Análise do desempenho; curvas C,P,I x V Influência da resistência rotórica Classificação comercial Métodos de partida Formas de variação de velocidade Motores monofásicos
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Motor de Indução Trifásico 1) Carcaça; 2) Núcleo de chapas estator; 3) Núcleo de chapas rotor; 4) Tampa; 5) Ventilador; 6) Tampa defletora; 7) Eixo; 8) Enrolamento tifásico; 9) Caixa de ligação; 10)Terminais; 11)Rolamentos; 12)Barras e anéis de curto-circuito; Corte lateral de um motor de indução (WEG)
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor Os aspectos construtivos do rotor são de extrema importância, pois nele concentram-se as principais características que influenciam no torque de partida desenvolvido pelo motor de indução. Podem ser de dois tipos: 1.Rotor gaiola de esquilo; 2.Rotor bobinado.
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor gaiola de esquilo O rotor de gaiola de esquilo é o tipo mais utilizado. É constituído de chapas de aço magnético com barras condutoras espaçadas entre si, situadas na circunferência das chapas magnéticas. Estas barras condutoras são eletricamente e mecanicamente conectadas a anéis nas suas extremidades. Esta forma de construção ajuda a reduzir as vibrações mecânicas e os ruídos audíveis. As barras condutoras e as chapas magnéticas constituem um único bloco mecânico, extremamente robusto e compacto.
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor gaiola de esquilo As barras condutoras ao serem curto-circuitadas em suas extremidades, pelos anéis condutores, formam um objeto parecido com uma gaiola de esquilo, o que dá o nome a este tipo de rotor.
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor gaiola de esquilo material das barras condutoras A grande maioria dos fabricantes de motores de indução tem trocado as barras de cobre pela utilização de barras de alumínio, fundindo assim as barras condutoras e os anéis de curto em uma peça única. Esta tendência tem apresentado grande crescimento, mesmo para motores de grande porte, principalmente, devido ao crescente aumento do custo do cobre a partir do ano de 2000. O cobre tem a vantagem de minimizar as perdas, porém o alumínio é a melhor opção pois tem como vantagens: menor custo e facilidade de fabricação.
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor gaiola de esquilo formato das barras condutoras As barras condutoras variam de formato conforme o tipo de curva de torque de partida que os motores deverão proporcionar. A grande variedade de formatos das barras condutoras existentes tornou-se possível, principalmente, através da utilização do alumínio na fabricação dos rotores. As barras de cobre também podem ser moldadas, porém, os processos de fabricação são caros e dispendiosos. O formato das barras condutoras tem grande influência no desempenho do motor, especialmente durante o processo de partida. Este fenômeno é conhecido como skin effect, ou efeito pelicular, o qual causa um deslocamento da corrente para o topo da barra durante a partida.
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor gaiola de esquilo formato das barras condutoras
Aula 25 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Rotor bobinado O rotor bobinado está, atualmente, em desuso devido ao alto custo de construção e manutenção. É utilizado no método de partida através da variação da resistência rotórica e as bobinas do rotor são disponibilizadas para conexão externa através de escovas.
Aula 26 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Controle das características do motor através da resistência rotórica Característica do torque de partida com a variação da resistência rotórica
Aula 26 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Barras profundas ou de dupla gaiola L 3>L 2>L1 Fluxo em um rotor de barras profundas
Aula 26 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Dupla gaiola: utilizada para proporcionar curvas de torque Classe B e C da NEMA Seção transversal da dupla gaiola Chapas magnéticas de um rotor de dupla gaiola (WEG)
Aula 26 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Variação da impedância rotórica através da variação do formato da secção transversal das barras condutoras do rotor Chapas magnéticas de um rotor de dupla gaiola WEG): (a) Rotor com barras puntiformes; (b) Rotor com barras profundas; (c) Rotor com dupla gaiola.
Aula 26 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Curvas padrões de torque Conforme NEMA (National Electrical Manufacturers Association - www.nema.org ) Conforme NBR 17094-1 (Associação brasileira de Normas Técnicas www.abnt.org.br ) Curvas motores WEG partida direta
Aula 26 - Unidade 3 - Máquinas Elétricas Todas as curvas de torque de partida, fornecidas nos catálogos dos fabricantes, são obtidas através de partidas diretas conexão direta a rede de alimentação com freqüência nominal. Para todo motor com potência acima de 5 CV, conforme regulamento de algumas Concessionárias de Energia Elétrica, é obrigatória a utilização de métodos de partida auxiliares, como a estrela triângulo, as chaves compensadoras ou as chaves eletrônicas de partida suave ou soft-starters. Atualmente, a partir de 50 CV determina-se a utilização de softstarters por algumas Concessionárias de Energia Elétrica. Portanto, salienta-se a necessidade de um redimensionamento do motor, conforme o tipo de método de partida que for utilizado através das novas curvas de torque de partida obtidas.