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MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Eletrônica Industrial II Danila Juliana
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Motores elétricos – mais importantes acionadores industriais
INTRODUÇÃO Motores elétricos – mais importantes acionadores industriais para qualquer potência ampla faixa de velocidade componentes padronizados elevado grau de automação industrial controle à distância fácil manutenção e reposição
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MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICOS E TRIFÁSICOS:
INTRODUÇÃO MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICOS E TRIFÁSICOS: 95% do total de motores instalados nos setores: rural, industrial, comercial e residencial. 75% do total de potência instalada dos motores em geral.
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TIPOS DE MOTORES ELÉTRICOS
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MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Estator (parte estática): chapas ferromagnéticas finas empilhadas e isoladas entre si. Rotor (parte móvel): núcleo ferromagnético laminado – enrolamento de condutores paralelos.
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CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Bobinas: localizadas em cavas abertas no estator e alimentadas pela rede de CA. Podem ser ligadas em triângulo (∆) ou estrela (Y).
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ANALOGIA TRANSFORMADOR / MIT
Rotor Secundário Estator Primário
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VISTA EXPLODIDA DOS DIVERSOS ELEMENTOS DO MOTOR
Motor Gaiola de Esquilo
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MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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PRINCÍPIO BÁSICO DE OPERAÇÃO
Lei de Faraday: “Sempre que através da superfície abraçada por um circuito tiver lugar uma variação de fluxo, gera-se nesse circuito uma força eletromotriz induzida. Se o circuito é fechado será percorrido por uma corrente induzida”. Lei de Lenz: “O sentido da corrente induzida é tal que esta pelas suas ações magnéticas tende sempre a opor-se à causa que lhe deu origem”.
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CAMPO MAGNÉTICO Correntes trifásicas aplicadas às bobinas do estator:
iA(t) = I.sen(ωt) [A] iB(t) = I.sen(ωt - 120º) [A] iC(t) = I.sen(ωt + 120º) [A]
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CAMPO MAGNÉTICO A fmm produzida pelas correntes trifásicas é dada por:
ŢA(t) = I.sen(ωt) [A] ŢB(t) = I.sen(ωt - 120º) [A] ŢC(t) = I.sen(ωt + 120º) [A]
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CAMPO MAGNÉTICO Para as três bobinas defasadas de 120º, temos:
Ţ(t) =1,5.N. I.sen(ωt) [A]
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CAMPO MAGNÉTICO
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DISPOSIÇÃO ESPACIAL DAS BOBINAS
Ponto 4
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FORÇA RESULTANTE Ponto 1
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FORÇA RESULTANTE Ponto 2
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FORÇA RESULTANTE Ponto 3
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REPRESENTAÇÃO DE ENERGIA DO MOTOR
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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O número de pólos irá determinar a velocidade do campo girante. Velocidade de rotação do campo girante (Velocidade Síncrona): NS = velocidade do campo girante f = freqüência n = número de pólos
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ESCORREGAMENTO Diferença de velocidade que existe entre a velocidade síncrona do campo magnético girante e a velocidade um pouco menor na qual gira o disco é chamada escorrega-mento: s = escorregamento NS = velocidade do campo girante NR = velocidade do rotor
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ESCORREGAMENTO S = freqüência angular na corrente do estator
R = freqüência angular na corrente do rotor = velocidade do rotor [rad/s]
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CORRENTE SOLICITADA PELO MOTOR
O rendimento do motor é dado pela expressão: PMEC= Potência Mecânica PEL= Potência Elétrica A corrente nominal do motor, em amperes, pode ser obtida da seguinte expressão : V = tensão entre fases fp = fator de potência K = constante igual a para trifásico HP = potência mecânica no eixo
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FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA
Três condutores do rotor e sua relação com um campo magnético multipolar produzido por um enrolamento trifásico:
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FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA
Corrente induzida Interação entre campos
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TORQUE NO MOTOR DE INDUÇÃO
O Torque Desenvolvido em cada um dos condutores individuais do rotor na situação de motor parado: T = KT . Ø . IR . cos θR T = torque KT = constante de torque para o nº de pólos, enrolamento unidades empregadas etc Ø = fluxo produzido por cada pólo unitário do campo magnético girante que concatena o condutor do rotor IR . cos θR = componente da corrente do rotor em fase com Ø
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TORQUE NO MOTOR DE INDUÇÃO
Torque de Partida TP = K . Ef2 Torque Máximo TMAX = (K . Ef2)/[2.(sT MAX.Xrb)2]
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CIRCUITO EQUIVALENTE PARA MOTOR DE INDUÇÃO
O motor de indução pode ser analisado como um transformador contendo um entreferro e tendo uma resistência variável no secundário. por fase
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CIRCUITO EQUIVALENTE MODIFICADO
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Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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CURVA CARACTERÍSTICA
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Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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PERDAS NO MIT Perdas Elétricas Perdas Magnéticas Perdas Mecânicas
Perdas Parasitas
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PERDAS ELÉTRICAS do tipo R.I2 Aumentam com a carga
Para reduzir – aumenta-se a seção dos condutores do estator e do rotor
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PERDAS MAGNÉTICAS Lâminas e ferro do estator e do rotor Devidas a:
- efeito histerese - correntes induzidas (de Foucault) Variam com a densidade de fluxo e a freqüência Para reduzir: - aumenta-se a seção do ferro (estator e rotor) - utiliza-se lâminas delgadas - melhoramento dos materiais magnéticos
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PERDAS MECÂNICAS Devidas a: - fricção por atrito - ventilação
- oposição do ar Para reduzir – aperfeiçoar o sistema de ventilação
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PERDAS PARASITAS Stray losses ou perdas extraviadas Devidas a:
- fuga do fluxo - distribuição de correntes não uniforme - imperfeições mecânicas - irregularidade na densidade de fluxo do ar Para reduzir: - otimização do projeto do motor - produção mais dedicada
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Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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TIPOS DE MIT MIT tipo Gaiola de Esquilo MIT tipo Rotor Bobinado
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MIT TIPO GAIOLA DE ESQUILO
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ROTOR DO GAIOLA DE ESQUILO
robusto barato rápida produção não exige coletor rápida ligação à rede
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VANTAGENS E DESVANTAGENS
Construção do induzido mais: - rápida - prática - barata Torque de arranque reduzido em relação a corrente absorvida pelo estator
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MIT TIPO ROTOR BOBINADO
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CARACTERÍSTICAS Funcionamento
Regime nominal – elementos do rotor em curto-circuito Para potências muito elevadas Preferencialmente quando as velocidades de serviço são variáveis
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TIPOS DE PARTIDA DO MIT Tipo Gaiola de Esquilo: correntes de partida de 5 a 10 vezes a corrente nominal Partida direta – dispositivo de controle Partida indireta Após a aceleração do motor – tensão nominal restabelecida
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SISTEMAS PARA PARTIDA INDIRETA
Partida com Chave Estrela-Triângulo Partida com Chave Compensadora Partida com Chave Estática (partida eletrônica) Partida com Chave Série-Paralelo
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PARTIDA COM CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO
Ligação das bobinas do enrolamento do estator: - Y: no instante da partida - : durante toda a operação Para motores de 6 ou 12 terminais Manual ou automático
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VANTAGENS E DESVANTAGENS
Baixo custo Sem limite quanto ao número de manobras Correntes de linha de partida reduzidas Só para motores com 6 ou 12 terminais Ocupam muito espaço Tensão de linha = tensão em do motor Correto ajuste do instante de comutação
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PARTIDA COM CHAVE COMPENSADORA
Autotransformador trifásico com derivações de 50, 65 e 80% da tensão nominal Os terminais do estator não sofrem qualquer manipulação Para motores com qualquer número de terminais, ligados em estrela ou triângulo
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PARTIDA COM CHAVE COMPENSADORA
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VANTAGENS E DESVANTAGENS
Tensão menor na comutação Variação do “tap” (de 65 para 80% da tensão) Limitação da freqüência de manobra Em relação a chave Y-: - maior - mais cara para uma mesma potência
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PARTIDA COM CHAVE ESTÁTICA
Dispositivos de estado sólido de potência (tiristor) O valor RMS da tensão é controlado pelo ângulo de disparo do tiristor 3 conjuntos de pares de tiristores antiparalelos
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VANTAGENS E DESVANTAGENS
Variação suave do torque e da corrente Não apresenta componentes móveis que geram arco Aumento da vida útil do dispositivo de partida Número reduzido de partidas por hora Maior complexidade
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PARTIDA COM CHAVE SÉRIE-PARALELO
Somente para motores com 9 ou 12 terminais Ligação dos terminais do enrolamento: - em série: durante a partida - em paralelo: a plena carga Para ligações Y-YY e - Reduz a corrente de partida a 25% do seu valor para partida direta Somente para partida a vazio
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MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO PRÁTICA
Lubrificação Verificação periódica Limpeza Condições ambientais
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LUBRIFICAÇÃO Reduzir ao mínimo a fricção do procedimento
Lubrificante adequado: - perdas por fricção elevada - curto período de vida dos procedimentos Cuidado com o excesso de massa lubrificante Lubrificantes sintéticos
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VERIFICAÇÃO PERIÓDICA
Temperatura Condições elétricas e mecânicas do motor Visualizar o uso e a erosão dos componentes Inspeção de 6 em 6 meses
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LIMPEZA E CONDIÇÕES AMBIENTAIS
Limpar a carcaça de motores que operam em ambientes com pó abundante Um aumento de 25° na temperatura do motor aumenta as perdas Joule em cerca de 10%
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MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Características Construtivas Princípio Básico de Operação Curva Característica do MIT Perdas no MIT Tipos de MIT: Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado Tipos de Partida do MIT Operação e Manutenção Prática Aplicações
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APLICAÇÕES Grande aplicação (industriais e domésticas) - robustez
- baixo preço - arranque fácil - não possui coletor - não produz faísca - manutenção reduzida Motor Monofásico – para baixas potências (1 a 2 kW) Motor Polifásico – para potências superiores
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APLICAÇÕES
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APLICAÇÕES
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APLICAÇÕES
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