Máquinas AC Assíncronas Síncronas Máquinas corrente alternada Corrente eléctrica alternada Electromagnetismo Transformadores Máquinas corrente contínua Máquinas corrente alternada Outras máquinas

Campo magnético girante S N S N S N S Campo magnético girante A agulha (magnética) acompanha o movimento do campo  gira com velocidade síncrona

N S N S N S N S N S N S N S N S H

H Temporalmente: sinusoidal Espacialmente: pulsante

 1 fase  campo magnético pulsante H  1 fase  campo magnético pulsante

hR hS hT Htotal

Htotal hS hT hR Htotal Htotal

1 conjunto de enrolamentos (3 fases): H w 2P = 1 n = 3.000 rpm 2P = 2 n = 1.500 rpm 2P = 3 n = 1.000 rpm 1 pólo N + 1 pólo S 1 par de pólos 1 conjunto de enrolamentos (3 fases): Campo girante perfaz uma rotação de 360º correntes cumprem 1 ciclo (de frequência f) 2 conjuntos de enrolamentos: Campo girante perfaz uma rotação de 180º correntes cumprem 1 ciclo (de frequência f)

A B a

A L a Lei de Lenz-Faraday: “Sempre que uma bobine é atravessada por um fluxo magnético variável, gera-se uma f.e.m. induzida, que cria uma corrente induzida, que tende a opor-se à causa que lhe deu origem” Bi Rotação do corpo A (que cria o campo magnético) f variável, que atravessa a bobine L [f = B.S.cosa c/ a variável] f.e.m.i  0 Bi Ii  0 - a bobine L, é um fio com as extremidades curto circuitadas Bi  0

N wR wS N’ S’ wS wR S ? wR = wS

wR < wS f constante S’ “anda atrás” de N, mas sem nunca o apanhar Se wR = wS a não varia f constante não existe femi nem Ii não existe Bi não existe N’- S’ wR < wS S’ “anda atrás” de N, mas sem nunca o apanhar

Diferença wR – wS ESCORREGAMENTO

w [rad/s] n [rpm] Velocidade síncrona – ns Velocidade assíncrona – n (campo girante) Velocidade assíncrona – n (rotor) Escorregamento:

Trocando 2 fases

+ (0º) (60º) (120º)

Circuito eléctrico equivalente Trf. ideal R1 RC X1 XR RR Xm Redução, ao estator, das impedâncias do rotor R2 = r2 RR X2 = r2 XR0 R1 X1 RC Xm

Þ Tind µ g “Thevenin” Equações simplificadas X1 R1 X2 XTH RTH X2 R2/g VTH ~ “Thevenin” Vfase Xm R2/g Equações simplificadas Xm >> X1 e Xm >> R1 Þ Tind µ g

Fonte Estator Rotor Veio Pele = VC IL Pmec = wnTn 3 RRI2R 3 RSI2S Eléctrica Mecânica Pele = (1 - g).PS-R = wR.T Fonte Estator Rotor Veio Pele = VC IL Pmec = wnTn Perdas Mecânicas Perdas Joule (rotor) Perdas ferro Perdas Joule (estator) 3 RRI2R 3 RSI2S

T zona motor TN zona travagem nN nsinc n nsinc nn zona gerador

h n h I cosj I T T ns nn cosj [A] [%] [N.m] 20 40 60 80 100 120 40 80 160 200 0,2 0,4 0,6 0,8 1 20 40 60 80 100 I cosj h ns n nn

Rotor em gaiola Estator com as bobines

Gaiola externa Gaiola interna segmentos

Satisfação da variedade de binários de carga em motores de indução em gaiola %Tn 300 275 D 250 225 C 200 175 B 150 125 100 75 50 25 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % nS

R x TN 2,5 2 1,5 1 0,5 Rext = R6 Rext = R5 Rext = R4 Rext = R3

Arranque Em carga Travagem

Tmax Ta Tmotor n T Tcarga Ponto de funcionamento estável n n n n n n ns n

Gruas, guinchos, guindastes, tapetes rolantes (carga cte) Moínhos de rolos, bombas de pistão, plainas, serras de madeira Ventiladores, misturadores, exaustores, bombas centrífugas, compressores T n T n T n 1/8 1/4 1/2 3/4 Fresadoras, mandriladoras Forno rotativo Volantes (binárioa carga  0)

(Auto)transformador Directo Resistência(s) (rotóricas) Ta Ia = 5 – 6 x In Estrela – triângulo Resistência(s) (estatóricas) Ta = 1/3 x Tn Ia = 1/3 x Iad Ta = 0,2 – 0,65 x Tn Ia = 5 – 6 x Iad

Rotor 2 velocidades Acoplamento Electrónico hidráulico centrífugo electromagnético Electrónico Gaiola externa – R1 Gaiola interna – R2

%Tn % nS %In %Tn % nS %In Tcarga Tcarga 100 50 150 200 250 400 600 800 1000 %In comutação antes deste ponto Tm D Tm Y Im Y Im D Tcarga Consegue-se a redução do pico de corrente 100 50 150 200 250 %Tn % nS 400 600 800 1000 %In comutação antes deste ponto Tm D Tm Y Im Y Im D Tcarga Não se consegue a redução do pico de corrente

%Tn %Tn % nS Tacel Tacel = Tmotor - Tcarga Tacel (linearizado) % nS J [kg.m2] T [N.m] w [rad/s] %Tn Tmotor 200 150 Taceleração Tcarga (se T cte [0, t] ) 100 50 20 40 60 80 100 200 %Tn % nS 20 40 60 80 100 % nS T cte Tacel Tacel = Tmotor - Tcarga Tacel (linearizado)

Travagem Paragem do motor: Inércia (atritos) Travão mecânico (Tatrito + Ttrav) – motor freio Injecção de corrente contínua (estator) Contra corrente (troca de fases)

Problemas na utilização de motores de indução danos no arranque correntes elevadas impedir arranque (com carga) manter velocidade correntes elevadas Tamb = 40ºC P = 50 kW h = 1.800 m P’ = 50 x 0,94 = 47 kW

h =100% h < 100% Rendimento do acoplamento: motor / máquina carga Maximização h: 32% 57% 7% directo correias e polies engrenagens outros (4%) alinhamento paralelismo tensão

Valores característicos (motores de indução) Tensão Y / D V Corrente Y / D A Corrente (rotórica) A Potência W Frequência Hz Velocidade rpm F.P. h % IP Escorregamento % Factor de serviço Classe Isolamento Fabricante, nº de série, modelo, ...