Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Tipos de Motores Elétricos Motores elétricos são dispositivos que convertem.

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2 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Tipos de Motores Elétricos Motores elétricos são dispositivos que convertem energia elétrica em energia mecânica, geralmente operando de maneira eletromagnética. De maneira geral, os motores elétricos são divididos em duas grandes classes: –Motores de Corrente Contínua (DC). –Motores de Corrente Alternada (AC).

3 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Tipos de Motores AC Motores AC MonofásicosPolifásicosGaiola Bobinado GaiolaBobinadoInduçãoSíncronosIndução Síncronos Histerese Relutância Ímã Permanente Fase dividida Capacitor de Partida Capacitor Perm. Duplo Capacitor Pólos Sombreados

4 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor de Indução Trifásico - MIT Michael Faraday e James Clerk Maxwell já conheciam o princípio do campo girante por volta de 1820. 1888 - Nikola Tesla patenteia o motor de indução bifásico. 1890 – Michael von Dolivo-Dobrowlsky inventa o motor trifásico de gaiola. O MIT foi a primeira carga exclusivamente AC e deu origem à Segunda Revolução Industrial.

5 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Campo Girante e Escorregamento

6 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Vantagens e Desvantagens Vantagens –Baixo custo de aquisição –Baixo custo de manutenção –Torque de partida não nulo –Robustez –Disponível em potências de ¼ HP a mais de 30.000 HP Desvantagens –Controle de velocidade difícil –Corrente de partida elevada –Fator de potência baixo e sempre indutivo

7 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor em Gaiola de Esquilo O motor com rotor em gaiola de esquilo ( squirrel cage ) é o mais comum e mais robusto dos motores de indução para potências até 500 HP (373 kW). A ausência de contato elétrico entre o rotor e o exterior torna este motor bastante econômico e de baixa manutenção. A maior desvantagem é a dificuldade do controle de velocidade sem uso de dispositivos eletrônicos (inversores).

8 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br A Gaiola de Esquilo do MIT Fonte: www.windpower.org A gaiola é um conjunto de barras curto-circuitadas por anéis. Não há contato elétrico com o exterior. A gaiola pode ser construída em alumínio, cobre ou liga de cobre. O núcleo do rotor é formados por lâminas de aço silício.

9 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Rotor em Gaiola - Corte Fonte: Wikipedia GNU

10 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor em Gaiola – Vista em Corte Fonte: The University of Western Australia

11 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Gaiola de Alumínio A gaiola em alumínio injetado é usada desde a década de 1930, tendo atingido grande desenvolvimento na década de 1960, com a linha de motores Custom 8000, da GE, e é usada em motores de aplicação geral entre 1 e 250 HP. O alumínio se funde a 650°C. Quando se solidifica, comprime o pacote de lâminas. As barras são soldadas aos anéis usando- se solda MIG (Metal Inert Gas). Fonte: www.copper.org

12 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Vantagens da Gaiola de Alumínio Segundo a GE, a gaiola de alumínio apresenta as seguintes vantagens: –A tensão das barras mantém a compressão do pacote de lâminas. –O movimento da gaiola é eliminado. –As barras podem ser dimensionadas livremente. –O peso e a inércia do rotor são reduzidos. –A resistência elétrica do rotor é maior, mas o custo é menor do que o de rotores de cobre.

13 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Construção do Motor de Gaiola

14 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor em Gaiola de Alumínio

15 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Rotor em Gaiola – 1.000 HP

16 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Gaiola de Cobre Motores com gaiola de cobre existem desde a década de 1930, mas a tecnologia de gaiola de cobre injetado só foi desenvolvida no início do século XXI. As maiores barreiras dizem respeito à necessidade de cobre de elevada pureza e à dificuldade em se evitar a fratura dos moldes, devido ao elevado ponto de fusão do cobre (1100 °C). Fonte: www.copper.org

17 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Vantagens da Gaiola de Cobre Testes indicam que a gaiola de cobre reduz as perdas no rotor entre 14% e 20%. A temperatura de trabalho do motor é reduzida, facilitando a ventilação. O rendimento pode ser elevado entre 1% e 3%, mas estima-se que rendimentos ainda maiores possam ser obtidos com projetos adequados das barras do rotor. Fonte: www.copper.org

18 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Rotores com Gaiola de Cobre Fonte: Teco-Westinghouse

19 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Fabricação de Rotor de Cobre Fonte: Teco-Westinghouse

20 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor de Anéis O motor de anéis ou motor bobinado (em Portugal, “motor enrolado”) é mais usado em potências elevadas (P>500 HP) ou quando se exige elevado torque de partida. O motor de anéis foi, durante muito tempo, a única forma de se controlar a velocidade de um MIT. Os anéis, posicionados no rotor, permitem o controle da corrente de rotor por meio de um reostato externo.

21 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Rotor de Anéis Fonte: Data Engenharia

22 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Montagem dos Anéis e Escovas Fonte:ABB

23 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Montagem de Motor de Anéis Fonte: Data Engenharia

24 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Outro Rotor de Anéis Fonte: Data Engenharia

25 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Mais um Rotor de Anéis Fonte: Data Engenharia

26 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Fabricação dos Anéis Fonte: Data Engenharia

27 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Rotor de Anéis - ¼ HP Fonte: McMaster University

28 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Estator de um MIT Fonte: Wikipedia GNU

29 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Dentes de um Estator Fonte: Wikipedia GNU

30 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Lâmina de um Rotor Fonte: Wikipedia GNU

31 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Estator de MIT – 2.788 HP, 2,3 kV Fonte: WEG Maior carcaça de ferro fundido já construída. Exportado para o Chile.

32 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Estator Bipolar – 4000 HP 4 kV, 3585 rpm. Usado em operações de bombeamento Fonte: Joliet Equipment

33 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Laminação Típica – Rotor e Estator

34 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor em Gaiola Bipolar – 5.700 HP Fonte: Joliet Equipment 5.700 HP - 13,2 kV, Rotor em Gaiola

35 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Impregnação a Vácuo (VPI) Processo usado para evitar vazios entre as bobinas e o estator. Fonte: Joliet Equipment

36 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Efeito da Saturação A vazio Rotor bloqueado Simulação numérica de um MIT tetrapolar em gaiola

37 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Motor de Anéis – 6.600 CV – 6,6 kV Fonte: Data Engenharia

38 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br MIT 5.000 HP – 6,6 kV, 50 Hz Fonte: WEG Motor MGF 710B. Usado em estação de bombeamento da Argentina. Motores MGF de 6,6 kV podem ter potências de até 15.000 HP

39 Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006www.alvaroaugusto.com.br Rendimentos de Motores Tetrapolares