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Motores de Indução - Parte 2
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Motores de Indução - Parte 2

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  • 1. Motor de Indução Jim S. Naturesa
  • 2. Curvas características • Curva torque versus escorregamento FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 3. Curva torque versus escorregamento FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 4. Curva torque versus escorregamento FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 5. Curvas • Com relação a figura anterior podemos destacar: • Torque de partida; • Torque nominal; • Torque mínimo; • Torque máximo; • Escorregamento máximo; • Escorregamento nominal; • Faixa linear de operação. • A velocidade do motor de indução trifásico varia pouco com a carga. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 6. Categorias • As principais categorias dos motores de indução estão indicadas abaixo. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 7. Categorias • Principais categorias. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 8. Categorias Categoria D - curva 3: • Torque de partida alto; • Grande escorregamento; • Alta corrente de partida; • Aplicações: utilizado em operações onde o número de partidas por hora é muito pequeno, por exemplo, bombas, ventiladores etc. Categoria H – curva 2: • Torque de partida alto; • Pequeno escorregamento; • Aplicações: elevadores, máquinas de lavar roupa. Categoria N – curva 1: • Torque de partida nominal; • Pequeno escorregamento; • Aplicações: os motores dessa categoria são indicados para operarem cargas que partem em vazio ou com pequeno conjugado resistente, por exemplo, serras, furadeiras de bancada e tornos mecânicos. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 9. Modelo matemático • O campo girante no entreferro induzirá tensões no estator (com freqüência f1) e no rotor (com freqüência f2). FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 10. Modelo • Abaixo o circuito referente ao estator. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 11. Modelo • As variáveis do circuito do estator são: • V1 é a tensão terminal (por fase); • R1 é a resistência do enrolamento do estator; • L1 é a indutância do enrolamento do estator; • E1 é a tensão induzida no enrolamento do estator; • Lm é a indutância de magnetização e • Rc é a resistência devido a perdas no ferro. • A corrente de excitação IФ é consideravelmente maior do que em um transformador devido ao entreferro. • Em alguns motores essa corrente representa de 30 a 50% da corrente nominal – contra 1 a 5% no transformador. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 12. Modelo • Abaixo o circuito referente ao rotor. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 13. Modelo • As variáveis do circuito do rotor são: • E2 á tensão induzida no rotor (na freqüência f1); • R2 é a resistência do rotor; • L2 é a indutância de dispersão. • Temos: sE2 − I 2 jsX 2 − I 2 R2 = 0 sE2 = I 2 ( R2 + jsX 2 ) sE 2 I2 = R2 + jX 2 FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 14. Modelo • Podemos reescrever a equação anterior como: sE2 I2 =  R2  s + jX 2   s  E2 I2 =  R2   + jX 2   s  FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 15. Modelo • O circuito do rotor fica então como: • Todas as variáveis estão na freqüência f1. • Apenas a resistência R2 varia com o escorregamento. • R2 / s representa o efeito combinado da carga no eixo e a resistência do rotor. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 16. Modelo • A potência ativa é dada por: R2 P2 2 P=I = 2 s s • Essa potência representa a potência que cruza o entreferro. • A equação anterior pode ser reescrita como:  R2  2 P = Pag = I  R2 + 2 (1 − s )  s  FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 17. Modelo • O termo [ (R2 / s) (1-s) ] representa a potência mecânica (Pmec) desenvolvida pelo motor de indução. R2 Pmec =I (1 − s ) 2 2 s Pmec = (1 − s ) Pag • Onde Pag é a potência do entreferro, ou seja, a potência ativa que cruza o entreferro. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 18. Modelo • Desconsiderando Rc temos o seguinte modelo para o motor de indução: FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 19. Distribuição de potência • A distribuição de potência no motor de indução está indica abaixo. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 20. Distribuição de potência FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 21. Ensaio em motores • Ensaios em motores de indução: a vazio (sem carga) e rotor bloqueado. • O ensaio a vazio, assim como no transformador, fornece informações sobre a corrente de excitação e as perdas rotacionais. • Nesse ensaio o rotor é desacoplado de qualquer carga mecânica. • A potência ativa é devido a perdas nos enrolamentos e ao atrito nos rolamentos. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 22. Ensaios • Ensaio a vazio. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 23. Ensaios • Como o motor está sem carga, a rotação do rotor (nr) é muito próxima da rotação do campo girante (ns). • A resistência do rotor é elevada (R2/s), logo a corrente do rotor é baixa. • Podemos calcular: • Rm = (V02) / P0 • Xm = (V02) / Q0 • Xm = (V02) / (√(S0)2 – (P0)2) ou • Xm = (V02) / (√(V0I0)2 – (P0)2) FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 24. Ensaios • O ensaio de rotor bloqueado fornece dados sobre as impedâncias de dispersão. Normalmente uma tensão reduzida é aplicada com corrente nominal. A freqüência também é reduzida. • O IEEE recomenda uma freqüência de 25% da nominal em ensaios de rotor bloqueados (lembre-se que as reatâncias são proporcionais a freqüência). • Para motores abaixo de 20 HP, o ensaio pode ser realizado na freqüência nominal. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 25. Ensaios • Ensaio rotor bloqueado. FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 26. Ensaios • Nesse teste o escorregamento vale 1 (s=1), pois o rotor está parado. • Podemos calcular: • Re = R1 + a2R2 = R1+R2´= Ps / Is2 • Xe = X1 + a2X2 = X1+X2´= Qs / Is2 • Xe = (√(Ss)2 – (Ps)2)/(Is2) ou • Xe = (√(VsIs)2 – (Ps)2)/(Is2) • R1 pode ser medido por um ohmímetro. • Podemos aproximar o circuito equivalente para: X1 = X2´ FAAP - Faculdade de Engenharia
  • 27. Referências Kosow, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 2000. Matsch, L. & Morgan, J. Electromagnetic and Electromechanical Machines – Third Edition. John Wiley & Sons. 1986 Nasar, S. Electric Machines and Electromechanics – Second Edition. Schaum´s Outlines. 1997. Nasar, S. Electric Machines and Power Systems – Volume I, Electric Machines. McGraw-Hill. 1995 Sen, P. Principles of Electric Machines and Power Eletronics – Second Edition. John Wiley & Sons. 1997. Toro, V. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Editora LTC. 1991. Yamayee, Z. & Bala, J. Electromechanical Energy Devices and Power Systems. John Wiley & Sons. 1994. FAAP - Faculdade de Engenharia

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