Campo Girante 6m5xo

Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Elétrica

Conversão De Energia

CAMPO GIRANTE NA MÁQUINA DE INDUÇÃO

Grupo: Ana Lúcia Soares – 11111EEL073 Elisabete Carvalho Oliveira – 11021EEL007

Guilherme Costa – 11021EEL015 Vanessa Shiguemi – 11021EEL047 TURMA: UD

UBERLÂNDIA – MG JUNHO - 2012

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO.............................................................................................................. 3 CAMPO GIRANTE NAS MÁQUINAS DE INDUÇÃO..................................................... 3 Máquina de indução .................................................................................................. 3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 7

INTRODUÇÃO Este princípio do eletromagnetismo clássico é extremamente interessante e sua descoberta possibilitou o desenvolvimento dos modernos motores de corrente alternada, em particular os motores de indução. De modo sintético, seu enunciado é: “Três correntes alternadas senoidais, com mesma amplitude e defasadas de 120º, circulando por três bobinas fixas, cujos eixos magnéticos distam 120º entre si, produzem um campo magnético girante de intensidade constante.” A figura abaixo mostra como é o funcionamento do campo girante.

Figura 1: Campo magnético girante e tensões defasadas

Na figura observamos também a orientação do “campo resultante” e as funções de onda das tensões alternadas, todas defasadas de 120º. Vemos em dois instantes diferentes como a orientação resultante do campo muda e desta forma se percebe o movimento do mesmo. Como podemos ver as condições para existência de um campo girante são: Existência de um conjunto de enrolamento deslocado no espaço, alimentação desses enrolamentos por meio de correntes defasadas no tempo.

CAMPO GIRANTE NAS MÁQUINAS DE INDUÇÃO Máquina de indução

A máquina de indução é a mais simples das máquinas elétricas rotativas, seja sob o ponto de vista de sua construção, seja sob o ponto de vista de sua operação. O seu principal campo de aplicação é o acionamento, isto é, ela opera sempre como motor. Apesar de eletricamente ser possível a máquina de indução funcionar como gerador, são raros os exemplos neste campo de aplicação. Nas fábricas e plantas industriais os motores de indução são encontrados às centenas. Como toda máquina elétrica rotativa, o motor de indução possui uma parte fixa, o estator ou armadura, e uma parte que gira, o rotor. Não há, praticamente, nenhuma diferença entre o estator de um motor ou gerador síncrono e o estator de um motor de indução de mesma potência mesmo numeram de polos, etc. O rotor é que é diferente. Enquanto nas máquinas síncronas o rotor de polos salientes é uma montagem comum, nos motores de indução ela não existe: todos os rotores de motores de indução são de polos lisos.Como toda máquina rotativa, os núcleos do rotor e do estator são montados com chapas de aço silício, degranulometria orientada, para reduzir a relutância do circuito magnético e as perdas magnéticas devidas ao fenômeno das correntes parasitas. Os pacotes de chapas de aço são perfurados em diversas formas (circular,retangular, etc) criando as ranhuras. Enquanto o estator é fixado em bases metálicas ou de concreto, o rotor é montado sobre um eixo de aço que se acopla, mecanicamente, ao eixo da máquina a ser acionada.

Figura 2 – Partes de um motor de indução: (a) Estator; (b) Rotor; (c) Tampas laterais; (d) Ventilador (e) Grade de ventilação; (f) Caixa de terminais; (g) Anéis deslizantes; (h) Escovas e porta escovas.

Os motores de indução podem ser monofásicos ou polifásicos (trifásicos). Os motores de indução monofásicos podem ser estudados como um caso particular dos motores trifásicos. Enquanto os motores de indução trifásicos são os acionadores mais comuns

utilizados na indústria, praticamente em qualquer nível de potência, o principal campo de aplicação dos motores monofásicos é o acionamento de pequenas cargas, destacandose as de uso doméstico (bombas d’água, geladeiras, ventiladores e outros). Como tais cargas são de pequena potência, menor do que 1 kW, eles recebem, algumas vezes, o nome de motores fracionários. Os motores monofásicos de potência maior do que 1 kW são usados no acionamento de cargas de uso rural e comercial, onde a tensão disponível é quase sempre monofásica.

Figura 3 – Tipos de rotor: (a; b) Rotor em gaiola; (c) Rotor bobinado.

Nas ranhuras do estator está montado um enrolamento trifásico, que será percorrido por uma corrente trifásica equilibrada quando o motor for ligado à rede elétrica. Será criada a FMM girante do estator, que vai girar a uma velocidade definida pela frequência da rede e número de polos do motor. As ranhuras do rotor também recebem um segundo enrolamento trifásico que é uma reprodução do enrolamento do estator, quando o rotor for do tipo rotor bobinado1. Outro tipo de rotor é o chamado rotor em gaiola de esquilo ou, simplesmente, rotor em gaiola que é o tipo mais usado. O enrolamento do rotor bobinado é, em geral, ligado em estrela e os terminais de cada uma das fases são soldados a três anéis de cobre montados sobre o eixo (fig.c), isolados entre si e do eixo, que lhe dão o seu outro nome: rotor em anéis. Sobre eles deslizam escovas de carvão que irão ligar os terminais do enrolamento a um reostato trifásico que terá um papel importante na partida do motor. O rotor em gaiola não apresenta a forma convencional de um enrolamento, isto é, ele não é feito de fios enrolados formando bobinas, como o rotor bobinado. O seu “enrolamento” é feito de barras de cobre ou de alumínio que se acham curto-circuitadas nas suas extremidades por dois anéis chamados anéis de curto-circuito que lhe dão o outro nome: rotor em curto-circuito. A forma do conjunto lembra uma gaiola de esquilo. Como se percebe,

trata-se de um enrolamento muito mais simples do que o de rotor bobinado e que tem uma propriedade que o rotor bobinado não tem: ele reproduz o número de polos do enrolamento do estator. Se o estator é um enrolamento de 2 polos, o rotor formará, por indução, dois polos; se o enrolamento do estator é de 4 polos, serão formados 4 polos no rotor. Isto não ocorre com o rotor bobinado cujo enrolamento deve ser igual ao do estator em número de polos e de fases. O sentido de atuação do conjugado eletromagnético de uma máquina elétrica rotativa que opera como motor é no mesmo sentido da rotação. O rotor tende a acompanhar o campo girante do estator, com a sua FMM atrasada do ângulo de carga ä em relação à FMM do estator. Enquanto a FMM girante do estator é produzida por correntes trifásicas equilibradas resultantes da tensão aplicada nas três fases do enrolamento, a FMM do rotor tem sua origem em correntes trifásicas induzidas no seu enrolamento pelo fluxo girante do estator. Assim sendo, só será possível haver correntes induzidas no rotor se, de acordo com a lei de Lenz-Faraday, houver uma variação de fluxo através das bobinas que compõem o enrolamento. Ou, dito de outra forma, se os condutores das bobinas “cortarem” as linhas de força do fluxo girante do estator. Para que as linhas de força do fluxo girante do estator sejam “cortadas” é necessário que o rotor gire a uma velocidade diferente da velocidade desse fluxo, isto é, entre a velocidade síncrona do fluxo girante do estator e a velocidade mecânica do rotor deve haver uma velocidade relativa. Quando a máquina de indução é motor, a rotação do rotor é menor do que a velocidade síncrona do campo girante do estator. Se ela funciona como gerador, o rotor deve ser acionado a uma velocidade maior do que a velocidade síncrona. O conjugado eletromagnético resultante atua em sentido oposto ao da rotação. Esta diferença entre as duas velocidades é chamada escorregamento e ela é sempre tomada em valores percentuais ou em p.u. da velocidade síncrona. Chamando de NS a velocidade síncrona do campo girante do estator e S a velocidade do rotor, o escorregamento será definido pela equação abaixo:

( Onde: f = freqüência

)

P = número de pólos S = escorregamento Finalmente podemos concluir que: 1) Se Nr < Ns, os condutores do rotor serão cortados pelo fluxo campo girante do estator, produzindo um conjugado motor. 2) Se Nr = Ns, não haverá movimento relativo entre os condutores do rotor e o campo girante, resultado no não funcionamento da máquina. 3) Se Nr > Ns, caso em que a máquina é acionada em uma velocidade acima da síncrona, os condutores do rotor serão novamente cortados pelo fluxo do campo girante, produzindo agora um conjugado resistente. Funcionamento como gerador.

O motor de indução trifásico comumente usado no Brasil apresenta seis terminais íveis, dois para cada enrolamento de trabalho e, a tensão de alimentação destas bobinas é projetada para 220V. Para o sistema de alimentação 220/127V-60Hz este motor deve ser ligado em delta e para o sistema 380/220V-60Hz o motor deve ser ligado em estrela.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Kosow,I.L. Máquinas Elétricas e Transformadores, Editora Globo, 1979. [2] Fitzgerald,A.E. Máquinas Elétricas, Editora McGrill-Hill do Brasil, 1975. [3] http://pt.idoub.com/doc/16557056/16405346-Maquinas-e-Comandos-Eletricos ado em 11/06/2012. [4] Página ada em 13/06/2012: http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2 006/ LuizE_Schulz_F609_RF2.pdf