EXP 05 Motores Trifásicos de Indução - MTI

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Vergílio Macedo Delgado
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1 EXP 05 Motores Trifásicos de Indução - MTI Funcionamento e Ligações

2 Objetivos: Compreender o funcionamento e as ligações do motor de indução; Analisar os diferentes tipos de construção e as principais características de operação; Acionar o motor do laboratório e observar o funcionamento durante a partida e em vazio (sem carga).

3 MOTORES ELÉTRICOS CORRENTE PULSANTE CORRENTE ALTERNADA CORRENTE CONTÍNUA MOTOR DE PASSO ( Step Motor ) RELUT. VARIÁVEL IMÃ PERMANENTE HÍBRIDO MOTOR UNIVERSAL IMÃ PERMANENTE CAMPO SÉRIE CAMPO PARALELO COMPOSTO MOTOR MONOFÁSICO MOTOR LINEAR MOTOR TRIFÁSICO SÍNCRONO INDUÇÃO INDUÇÃO - MTI SÍNCRONO ROTOR BOBINADO GAIOLA DE ESQUILO FASE DIVIDIDA CAP. PARTIDA CAP. PERMANENTE DUPLO CAPACITOR CAMPO DISTORCIDO GAIOLA DE ESQUILO ROTOR BOBINADO IMÃ PERMANENTE ROTOR BOBINADO RELUTÂNCIA

4 Consumo de Energia Pelo MTI FORNOS 32% ILUMINAÇÃO 2% MOTORES: 25 % - Consumo Anual de Energia Elétrica 100 TWh Energia 12 Bi R$ ELETROQUÍMICA 7% CALDEIRAS 10% FORÇA MOTRIZ 49% Consumo Industrial = 51% do Consumo Brasil

5 PRODUÇÃO NACIONAL DE MTI Aumento de 213 % ( ) Fonte: ABINEE 1,800,000 De cv 1,600,000 De cv 1,400,000 1,200,000 De cv 1,000, , ,000 De 1-10 cv 400, ,000 Até 1 cv

6 Introdução Os motores elétricos são máquinas que transformam energia elétrica em energia mecânica; A conversão eletro-mecânica de energia se processa através da interação de campos magnéticos; Caso a energia elétrica que alimenta o motor for de corrente contínua, o motor é denominado de motor C.C.; se a energia elétrica que alimenta o motor for de corrente alternada, o motor é denominado de motor C.A., podendo ser monofásico ou trifásico.

7 Introdução Os princípios básicos que explicam a operação dos motores C.C. e dos motores C.A. são os mesmos, e são conseqüentes das mesmas leis básicas (como, por exemplo, a lei circuital de Ampere, a lei da f.e.m. induzida de Faraday, etc.); Os motores C.C. e motores C.A. diferem entre si devido a detalhes de construção e características de funcionamento, mas os princípios que regem a operação são os mesmos.

8 Introdução Os motores mais largamente utilizados são os trifásicos, C.A., tipo assíncronos, também denominados de motores de indução; O Brasil fabrica mais de unidades/mês de motores de indução, desde potências de ¼ c.v até os motores de grandes sistemas de bombeamento de c.v.; O princípio de funcionamento desses motores fundamenta-se na indução eletromagnética proporcionada por um campo magnético variável atravessando os enrolamentos do rotor.

9 Princípio de Funcionamento r r r F ( Newton) = I ( Amper) B( Wb / m 2 ) Uma corrente elétrica em um campo magnético experimentará uma força. O par de forças cria uma influência rotacional, ou torque, que gira a bobina. l( m) No caso da espira os dois lados estão em Os motores possuem diversas espiras montados rotor e ângulo reto em relação ao campo fornece um torque uniforme. magnético experimentarão e forças iguais O campo magnético girante é produzido por um arranjo em sentidos opostos. campo de bobinas fixas com correntes trifásicas

10 ) 240 sen( ) 120 sen( sen 0 0 = = = = = = t I N i N F t I N i N F t I N i N F m c c m b b m a a ω ω ω Princípio de Funcionamento do MTI 3 Bobinas iguais defasadas de 120 Gráus MOTORES DE 2 PÓLOS

11 Princípio de Funcionamento do MTI MOTORES DE 2 PÓLOS 3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de 120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.

12 Princípio de Funcionamento do MTI 3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de 120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.

13 Princípio de Funcionamento do MTI MOTORES DE 2 PÓLOS Para motores de 2 pólos a velocidade angular do campo girante ω s é igual a velocidade angular ω r da rede Campo Girante: Módulo e Velocidade angular ω constante

14 Princípio de Funcionamento do MTI MOTORES DE 2 PÓLOS

15 Campo Girante Trifásico - Conceito Rotor Nr Estator Ns Nos motores de 2 pólos a velocidade angular do campo girante ω é igual a velocidade angular ω da rede

16 Princípio de Funcionamento do MTI MOTORES DE 2 PÓLOS Força Normal B B Força Normal r r r 2 F ( Newton) = I ( Amper) B( Wb / m ) l( m)

17 Princípio de Funcionamento do MTI MOTORES DE 4 PÓLOS Para o Ciclo das Correntes (17 ms a 60 Hz) o campo girante dá ½ Volta Nos motores de 4 pólos a velocidade angular do campo girante é igual a metade da velocidade angular da rede.

18 Motores Trifásicos de Indução Conceitos Nr (rpm) = rotação mecânica do rotor; Ns (rpm) = rotação do campo síncrono no estator; p = número de pólos; f ( Hz ) = freqüência da rede ou do Inversor; s (%) = escorregamento dos Motores, s 0,5 a 5 % N s f = 120 p Ns Nr s(%) = 100 N s 120 f (1 s) N r = p Motor 15 cv: 4 pólos / 60 Hz / s = 2,5 % Ns = 1800 rpm / Nr = rpm

21 Motor Trifásico de Indução - MTI Catálogo GE

22 Motor de Indução Trifásico - Gaiola

23 Motor Trifásico de Indução - MTI Catálogo GE Rotor de Gaiola Rotor Bobinado

24 Motor Trifásico de Indução - MTI Rotor de Gaiola

25 Motor de Indução Trifásico de Gaiola Características Construtivas Estator Pacote do Núcleo Ferromagnético; Isolação das Ranhuras; Enrolamento do Estator; Carcaça; Tampas; Calota de proteção do ventilador.

26 MOTOR TRIFÁSICO DE INDUÇÃO - ESTATOR

27 CLASSE TÉRMICA DOS MTI A Temperatura Máxima admissível para os diversos materiais isolantes, tais como esmalte, verniz, resinas, componentes de isolação etc. dependem da classe térmica utilizada Norma ABNT como segue: Classe A C Classe E C Classe B C Temperatura Ambiente da Norma ABNT é 40ºC Classe F C Classe H C

Motor de Indução Trifásico - Gaiola Estator 1 2 3 1.

29 Motor de Indução Trifásico - Gaiola Estator Pacote de lâminas 2. Pacote isolado 3. Estator bobinado

30 Tipos de Enrolamentos do Estator Imbricado Concêntrico

31 Motor de Indução Trifásico de Gaiola Características Construtivas Rotor - Gaiola Pacote do Núcleo Ferromagnético; Gaiola (Alumínio, Cobre ou Latão) Eixo; Chaveta; Rolamentos; Ventilador.

32 Rotor de Gaiola de Esquilo Pacote de lâminas (condutor magnético) Gaiola (Barras) Rotor montado (pacote + gaiola)

33 Motor Trifásico de Indução - MTI Rotor Bobinado

34 Rotor Bobinado Resistência Externa: Aumenta o Conjugado de Partida; Reduz a Corrente de Partida; Regula a Velocidade.

35 Normas Brasileiras NBR Máquinas Elétricas Girantes Motores de Indução - Especificação. NBR Máquinas Elétricas Girantes Classificação das formas construtivas e montagens. NBR Máquinas Elétricas Girantes - Máquinas de Indução - Determinação das Características - Método de ensaio;

36 Motor de Indução Trifásico de Gaiola Vantagens: Robusto - requer pouca manutenção; Baixo custo de aquisição; Estável nas variações de carga.

37 Catálogo do Fabricante GE

38 Motor de Indução Trifásico de Gaiola Desvantagens Corrente Partida Elevada - Queda de Tensão na Rede; Com pouca carga apresenta baixo Fator de Potência e reduzido Rendimento; Variação de Velocidade requer alteração do número de pólos, ou variação da freqüência de alimentação.

39 Catálogo do Fabricante GE

41 PROCEDIMENTOS DO EXPERIMENTO

42 Anotar os Dados de Placa - Norma NBR 7094

43 Anotar os esquemas de ligação do estator para as ligações: 220 V/ ; 380 V / YY; 440 V / ; 760 V/ Y. Ligação Ligação Ligação YY Ligação Y

44 10. ATIVIDADES / RELATÓRIO Observar os aspectos construtivos do motor de indução tipo gaiola e tipo rotor bobinado. Anote as principais diferenças; Observar e anotar o campo magnético do estator alimentado com corrente contínua e bússola e rotor de gaiola elementar; Observar e anotar o campo magnético girante do estator alimentado com trifásico equilibrado e bússola e rotor de gaiola elementar; Observar e compreender o funcionamento motor trifásico de indução; Anotar os dados de placa do motor do laboratório;

45 10. ATIVIDADES / RELATÓRIO Anotar os esquemas de ligação do estator para as ligações 220 V/ ; 380 V / YY; 440 V / ; 760 V/ Y. Anotar a corrente nominal de linha para cada ligação. A potência do motor é alterada para cada ligação? Justifique. Executar a ligação 220 V/ e medir a resistência entre dois terminais do estator. Anotar a temperatura ambiente. Determinar a resistência ôhmica do estator por fase. Medir a resistência entre dois terminais do rotor. Anotar a temperatura ambiente.

46 10. ATIVIDADES / RELATÓRIO Determinar a resistência ôhmica do rotor por fase; Com o motor preparado para 220 V, ligar o motor através de um Variac trifásico, com o rotor em aberto; O que ocorre? Meça a tensão do rotor. Justifique; Movimente o rotor com as mãos e descubra qual o sentido de giro. Justifique; Repetir o item 7), com o rotor em curto circuito. O que ocorre? Justifique.

47 10. ATIVIDADES / RELATÓRIO Verifique o sentido de rotação do motor? Inverta dois fios da alimentação. O que ocorre. Justifique; Com o motor na ligação do estator 220 V/, rotor ligado em Y e curto circuitado alimente diretamente da linha e meça a corrente de partida e regime com o amperímetro digital tipo alicate Nota: Na partida, para medir a corrente de partida utilize a função Hold Peak.

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